63. Гибкие производственные системы (гпс).

ГПС — это система, допускающая иерархическую организа­цию с комплексно-автоматизированным производственным про­цессом, работа всех компонентов которой (технологического оборудования, транспортных и складских средств, погрузочно -разгрузочных устройств, мест комплектации, средств измерения и контроля и т. п.) координируется как единое целое системой управления, обеспечивающей быстрое изменение программ фун­кционирования элементов при смене объектов производства.

ГПС классифицируются по уровням организационной структу­ры: ГПМ — гибкий производственный модуль; ГАУ — гибкий ав­томатизированный участок; ГАЦ — гибкий автоматизированный цех; ГАЗ — гибкий автоматизированный завод. На самом низком уровне организационной структуры производства ГПМ определя­ется как ГПС, состоящая из единицы технологического оборудо­вания, оснащенной автоматизированным устройством програм­много управления и средствами автоматизации технологического процесса. Она функционирует автономно и осуществляет много­кратные циклы, применяется для встраивания в ГПС более вы­сокого уровня организации. В ГПМ могут включаться некоторые вспомогательные средства.

Совокупность взаимодействующих ГПМ, объединенных ав­томатизированной системой управления, функционирующая по технологическому маршруту, который предусматривает возмож­ность изменения последовательности использования технологи­ческого оборудования, образует ГПС вида ГАУ. В ГАУ определя­ется и реализуется множество операций во времени и определен­ной логической последовательности. Структура ГАУ допускает включение его в качестве подсистемы ГПС более высокого уровня организации, а также использование в условиях действу­ющего неавтоматизированного производства. На базе ГАУ может быть реализована безлюдная технология. Безлюдный режим фун­кционирования, как правило, не превышает по времени третьей части суток (ночная смена). При недостаточных уровнях надежности технологического оборудования и степени автоматизации отдельных операций управление ГАУ строится на основе предельного упрощения (сокращения) взаимодействия между отдельными ГПМ. Участие человека (оператора) в ГАУ не­обходимо для коррекции технологических режимов и диагнос­тики состояния оборудования и систем управления. Операции загрузки и разгрузки, транспортирования, установки, позицио­нирования и снятия инструмента, загрузки программного обес­печения, пуска и выключения системы управления могут быть полностью автоматизированы.

Совокупность ГАУ, взаимодействие и функционирование ко­торых обеспечивается распределенной системой управления, способных в течение определенного интервала времени выпус­кать технологически законченные изделия заданной номенклату­ры и в установленных объемах, образует ГПС вида ГАП. Объеди­нение ГАП на уровне их систем управления приводит к построе­нию ГПС максимального уровня организации — гибкому автоматизированному заводу (ГАЗ).

При построении ГПС обычно рассматриваются две базовые альтернативные концепции:

1. Производс­тво реализуется на основе узкоспециализированного технологи­ческого оборудования, обладающего высокими показателями на­дежности и живучести и имеющего встроенные системы контроля и управления. Использование сравнительно недорогого узкоспе­циализированного оборудования, оснащенного системами конт­роля и управления, позволяет изменять конфигурацию ГАУ при изменениях номенклатуры выпускаемых изделий, осуществляя переход от одного вида оборудования к другому.

2. Применение много­функционального универсального дорогостоящего оборудова­ния. Создаются ГАУ с многофункциональными пе­ренастраиваемыми материальными и информационными пото­ками. Надежность функционирования таких ГАУ может быть обеспечена за счет многофункциональности даже при отказах (технологического оборудования в отдельных режимах его ис­пользования).

Гибкость — это системная характеристика. При ее определе­нии обычно используются более элементарные понятия техноло­гической, операционной, производственной и интерактивной гибкости ГПС. Технологическая гибкость оценивается инвариан­тностью показателей эффективности функционирования ГПС к параметрических возмущений технологического типа; придание системам управления ГПМ свойств, обеспечивающих их нор­мальное функционирование при возможных обрывах связей между центральной ЭВМ и локальными системами возмущения.

ГАУ не имеет системных ресурсов для обеспечения техноло­гической гибкости. Такие ресурсы закладываются при проекти­ровании топологии материальных потоков, начиная с уровня гибкого производственного комплекса (ГПК), в который входят ГПМ, объединенные автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, кото­рая автономно функционирует в течение заданного интервала времени как самостоятельная производственная единица либо как подсистема ГПС более высокого уровня организации.

Ресурсы, необходимые для достижения операционной гиб­кости аналогичным образом, делятся на технические и систем­ные. Технические ресурсы обычно связаны с созданием и ис­пользованием в ГПС многофункциональных ГПМ. Системные ресурсы обусловлены наличием в ГПС необходимого множества доступных для выбора технологических маршрутов, использова­ние которых во всяком конкретном случае связано с учетом фун­кциональных возможностей ГПМ.

Системные аспекты обеспечения технологической и опера­ционной гибкости практически мало различаются. Повышение операционной гибкости на системном уровне вызывает повыше­ние технологической гибкости. Однако если последняя характери­зуется числом одноименных маршрутов, то операционная — чис­лом разноименных маршрутов. Соответственно и формализация этих задач различна. Различаются и применяемые оценки гибкос­ти, которые связаны с временем перехода от одного подмножества допустимых наименований к другому или с временем перехода от одного подмножества технологических маршрутов к другому.

Свойство интерактивной гибкости ГПС обусловлено наличи­ем в ГПМ средств автоматизированного управления и програм­много обеспечения интерактивных режимов функционирования и диалога. Достижение производственной гибкости более всего зависит от уровня развития САПР и АСТПП, а также от приме­няемых технических средств и программного обеспечения.