Лекция 17 Основы построения аиту

В АИТУ нашли применение следующие направления, подлежащие автоматизации :

1.сбор информации; 2. накопление информации; 3.хранение информации;

4. поиск информации; 5. обработка информации;

6.защита от несанкционированного доступа

Рис1 Структурная модель сегмента рынка

в территориально-экономической зоне

Здесь Операция –это процесс логического объединения этапов процесса высшего порядка

Средства, используемые для построения АИТУ:

Вычислительные ; Программные; Средства связи; Средства отображения параметров движения объектов.

Если автоматизация ИТУ – процесс освобождения пользователя от ручного труда в человеко-машинных системах, то этот процесс будет рассматриваться как объект, имеющий следующее состояние:

1.Составление технологической карты ручного труда в производственном процессе

2.Формализация технологической карты ручного труда в терминах машинной лингвистики

3.Материальное обеспечение вычислительных процедур технологической карты

4.ПО технологической карты ручного труда

5.Создание интерфейса

6.Подбор параметров средств для согласования обеспечения технологической карты

7.Согласование пропускной способности пользователя с характеристиками оборудования, реализации АИТУ.

8.Уточнение отдельных технологических операций технологической карты

9. Обучение пользователей

В данном случае ИТУ процессом автоматизации определяет формирование воздействий, необходимых для перевода перечисленных состояний от 1 до 9

Основу построения АИТУ составляет морфология процесса автоматизации вообще.

Морфология – внутреннее строение системы - объекта.

Структура в морфологии является многомерной, иерархичной, многоуровневой.

Связи в морфологии используются как прямые, так и обратные.

Основные средства перевода объекта из состояния в состояние:

Техническое обеспечение

Материальное обеспечение

Програмное обеспечение

Информационное обеспечение

Организационно – методическое обеспечение

Лингвистическое обеспечение

Правовое обеспечение

Лекция 18 АСУ их классификация и АИТУ .

К таким системам относят:

АСНИ (автоматизированная система научных исследований)

АСУП (система управления производством)

АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом)

САПР (система автоматизирования проектирования)

АСУПП (автоматизированная система управления подготовки производства)

Автоматизированная система

управления производством (АСУП)

Автоматизированная система управления производством (АСУП) представляет собой сложную иерархически управляемую систему, состоящую из коллектива работников аппарата управления, комплекса технических средств, различных методик инструментов, носителей данных.

Объектом управления здесь является, совокупность процессов преобразования ресурсов (ма­териалов, полуфабрикатов, инструмента, оснастки, оборудования, энергетических, трудовых, финансовых и других ресурсов) в готовую продукцию.

Сложность управления в АСУП обусловлена следующи­ми причинами:

- большим числом разнородных элементов;

- высокой степенью их взаимосвязи в процессе производства;

- неопределённостью результата выполнения процессов (брак, сбои,

не своевременные поставки, нерегулярность спроса и т. д.);

- объектами и субъектами управления являются люди, а управле­ние их поведением не столь очевидно и прямолинейно;

+ предприятие постоянно изменяется, т. е. является нестацио-

нарным.

Создание и внедрение АСУП привело к тому, что информаци­онным процессам, их организации, проектированию, подготовке и выполнению уделяется такое же внимание, как и производственным. В структуре АСУП обычно выделяют функциональные и обеспечи­вающие подсистемы. Подсистемой называют часть автоматизирован­ной системы управления, выделенную по функциональному или структурному признаку, отвечаюшему конкретным целям задачам.

Системы, в которых управление ходом процесса осуществляется без вмешательства человека, называются автоматическими. Одна­ко, когда не известны точные законы управления, человек вынужден брать управление (определение управляющих сигналов) на себя (та-­кие системы называются автоматизированными). В этом случае ЭВМ представляет оператору всю необходимую информацию для управлении технологическим процессом при помощи дисплеев, на которых данные могут высвечиваться в цифровом виде или в виде диаграмм, характеризующих ход процесса; могут быть представлены и технологические схемы объекта с указанием состоя ния его частей. ЭВМ может таюке <<подсказать» оператору некоторые возможные решения.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП)

В наиболее общем случае автоматизированная система управ­ления технологическими процессами (АСУ ТП) представляет собой замкнутую систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием,

Технологический процесс управления - это совокупность технологичес­кого оборудования и реализованного на нем (по соответстпующим алгоритмам и регламентам) технологического процесса. В зависимо­сти от уровня АСУ ТП технологическим объектом управления могут быть технологические агрегаты и установки, группы станков, отдель­ные производства (цехи, участки), реализующие самостоятельный технологический процесс.

Автоматизированная система управления технологическими про­цессами как компонент общей системы управления промышленным предприятием предназначена для целенаправленного ведения техно­логических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной информацией. Такие систе­мы, созданные для объектов основного и вспомогательного произ­водства, представляют низовой уровень автоматизированной системы управления предприятием (АСУП).

Реализация целей в конкретных АСУ ТП достигается выполне­нием в них определенной последовательности операций и вычисли­тельных процедур, в значительной степени типовых по своему соста­ву и потому объединяемых в комплекс типовых функций:

- измерение физических сигналов, параметров;

- контроль функционирования технических и программных средств;

содержанием которых является сбор, обработка и представление ин­формации для последующей обработки. Вспомогательные функции состоят в обеспечении контроля за состоянием функционироваliиЯ технических и программных средств системы.

Каждый этап развития технических средств производства xapaK~ теризуется определенным уровнем развития технологии. В свою oCle­редь, каждый уровень развития технологии определяет COOTBeTCTBY~ ющийуровень автоматизации технологических и производственных процессов, реализуемых системой управления.

..

Системы автоматизации проектирования (САПР)

Назначение -

В большинстве САПР проект создается на основе типовых про­ектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов проекта. Этот подход полностыо приемлем для систем управления, но при наличии хорошо организованной базы данных и интегриро­ванной информационной основы. Таким образом, эффективность применения технологий САП Р в системах управления определяется, прежде всего, степенью интеграции информационной основы.

Роль САПР в автоматизации производства не ограничивается функциями автоматизации конструирования и технологической подготовки производства. Не менее важная задача САПР - проек­тирование самих автоматизированных производств, включая про­ектирование робототехнических комплексов, технологического обо­рудования, их компоновку, размещение и т. п.

Для этого в САПР должны быть мощные средства имитационного моделирования:

- ра­боты производственных линий, участков и цехов;

- средства синтеза и анализа объектов с физически разнородными элементами (робота­ми, манипуляторами, технологическими аппаратами; инструменталь­ные средства проектирования программного обеспечения; средства разработки вычислительных сетей и др.).

- объектами и субъектами управления являются люди, а управле­ние их поведением не столь очевидно и прямолинейно;

- предприятие постоянно изменяется, т. е. является нестационарным.

Автоматизированная система управления гибкой производственной системой (АСУ ГПС)

ДЛЯ ускорения темпов обновления продукции необходим переход от автоматизации отдельных элементов производственного процесса к комплексной автоматизации на всех уровнях, применениlO гибких производствею/ых систем (ГПС) в условиях единичного, серийного и массового производства. Применение ГПС в промышленности позво­J]яет разрешить противоречия между высокой производительностью и отсутствием мобильности оборудования для массового производства и высокой мобильностыо И низкой производительностью универсаль­ных станков единичного и серийного производства.

Базой для реше­ния этой сложной и противоречивой задачи явились особенности гибких производственных систем :

• возможность быстрой перестройке на выпуск новой продукции за счет гибкости и мобильности;

• наличие высокого технического уровня оборудования, способ­ного реаЛИЗ0вать прогреССИI3ные технологические процессы на ос­нове высокой степени интеграции производства;

• возможность способствовать решению проблем улучшения труда работающих, повышения их профессионально-квалификаци­онного уровня;

• создание предпосылок ДЛЯ постепенного стирания граней между

умственными физическим трудом;

• освобождение рабочих от тяжелого физического труда. Основыми характерист иками ГПС являются:

• способность работать автономно или некоторое ограниченное время без участия человека;

• автоматическое выполнение всех основных и вспомогательных операций;

• гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного про­изводства;

• простота наладки, а такжепростота устранения отказов основ­ного оборудования и систем управления;

• совместимость с оборудованием традиционного и гибкого про­изводства.

Особенность ГПС состоит в групповой гибко перенастраиваемой технологии обработки изделий, высокой степени автоматизации, обеспечивающей минимальное участие человека в выполнении пря­мых производственных функций, связанных с технологическим про­цессом обработки изделий.

Гибкие производственные системы основаны на возможности ис­пользования оборудования с числовым програмлщь/'М управлениеЛ1 (ЧПУ).

OCHOBHbIM видом оборудования в ГПС являются обрабаты­вающие центры - одна из разновидностей станков с ЧПУ. В состав технологического объекта управления ГПС может входить следую­щее технологиЧеское оборудование:

• гибкий технологический модуль (ГТМ) - производственная еди­ница, состоящая из одного или нескольких элементов технологи­ческого оборудования с ЧПУ, выполненная на базе мини- или мик­ро-ЭВМ, способная функционировать автономно (по командам производственного персонала) или по командам от управляющего вычислительного комплекса. Гибкий технологический модуль, как правило, оснащен роботизированными устройствами подачи и удале­ния обработанных изделий и инструментов, автоматизированными устройствами (датчиками) измерения и контроля в процессе обработ­ки, диагностики отказов и восстановления работоспособности, сбора и удаления отходов производства;

• автоматизированный складской модуль - единица производ­ственного оборудования с локальной системой управления, выпол­ненной на базе мини- или микро-ЭВМ, способная функционировать

автономно или по командам от управляющего вычислительного комп­лекса (УВК);

• вспомогательный модуль (модуль комплектации инструментов, подготовки приспособлений, загрузки и выгрузки изделий и т. п.)

• гибкий контрольно-измерительный модуль ;

• автоматизированный транспортный модуль

В соответствии со структурно-организационными признакам и гибкая производственная система может быть предста13лена в виде:

• гибкого автоматизированного участка (ГАУ), функционирую­щего по технологическому маршруту, 13 котором предусмотрена 130З­можность изменения последовательности использования технологи­ческого оборудощшия;

• гибкой автоматизированной линии (ГАЛ), технологическое обо­рудование которой расположено в последовательности, соответству­ющей технологическим операциям;

• гибкого автоматизированного цеха (ГАЦ), представляющего со­бой в различных сочетаниях совокупность ГАЛ (ГАУ) дЛЯ ИЗГОТО13ле­ния изделий данной номенклатуры;

• гибкого автоматизированного завода (ГАЗ), на котором осуще­ствлена частичная или полная интеграция нескольких гибкиХ авто­матизированных цехов, линий, участков, модулей в единую произ­водственную систему.

Предусмотрены также гибкие производственные комплексы (ГП К), представляющие собой гибкую производственную технологию, состоящую из нескольких гибких производственных модулей (кото­рые объединеньt автоматизированной системой управления и авто­матизированной транспортно-складской системой), автономно

Лекция 19 Использование АИТУ в организационно – производственных системах.

В современных ОПС имеет место иерархичность задач управления производственными процессами.

Выделяют 3 уровня управления:

1. Низший – уровень управления работой оборудования и технологическими процессами.

2. Средний – уровень оперативного управления ходом производственного процесса.

3. Высший – уровень планирования работы.

Функции первого уровня:

Сбор и обработка информации о состоянии оборудования, непосредственное управление работой оборудования и технологическими процессами с учётом команд, поступающих с высшего уровня.

Фиксация времени простоя оборудования с учётом причин простоя.

Контроль за состоянием оборудования и учёт его использования. Учёт количества обработанных деталей.

Передача информации на уровень оперативного управления.

Функции второго уровня:

Анализ наличия ресурсов для выполнения сформированных заданий.

Оперативная корректировка режимов и выдача заданий по корректировке технических устройств низшего уровня, контроль качества изделий.

Приём и систематизация информации с управляющих устройств низшего уровня.

Координация работы всего оборудования ОПС в связи с полученным заданием.

Передача информации на верхний уровень.

Функции третьего уровня:

Решение комплекса задач, связанных с управлением и контролем за работой второго уровня.

Устройство баз данных с библиотекой управляющих программ для оборудования технологического процесса.

• Сбор, обработка и выдача информации о ходе производственного процесса в виде отклонения значения процесса от задач.

Структурная модель функционирования механизма в составе ОПС отражает последовательность операций на каждом иерархическом уровне. Связи в этой модели между уровнями указывают на следующую последовательность действий каждого уровня по управлению:

1. Полученная из внешней среды (рынка) потребность в изделиях А поступает на вход блока принятия решений. На другой вход блока поступает информация о выпускаемом изделии и возможностях производства. Производится оценка возможности выпуска изделия А. В случае положительного решения на выходе этого блока формируются сигналы:

1-й поступает в базу библиотеки

2-й на блок координации работ и оборудования

2. С блока координации работ и оборудования результаты направляются в высший уровень на блок сбора и обработки информации и в пределах этого уровня на блок формирования заданий.

Структурная модель иерархии модели управления имеет вид:

3 . Уровень планирования и принятия решений

Б лок сбора блок принятия решений база данных и

и обработки и формирования управления библиотека программ

информации

2 .Уровень оперативного управления

б лок анализа блок корректировки блок формирования блок

заданий заданий координации

работ

1 . Уровень управления параметрами

в ид оборудования 1 вид оборудования 2

блок контроля

параметров

оборудования

и изделий

3. На второй вход блока формирования заданий поступает сигнал с блока корректировки заданий на вход, которого поступают сигналы с блока анализа. С блока анализа результаты поступают на высший уровень. На вход блока анализа поступают сигналы с низшего уровня, т. е. непосредственно с оборудования. С блока формирования заданий среднего уровня поступает сигнал на входы оборудования низшего уровня, который начинает производственные потребности продукта А и производит в таких количествах, пока не произойдёт смена А на более востребованную продукцию В.

Комплексная автоматизация на всех уровнях функционирования исполнительного механизма в ОПС охватывает проектирование и производство изделий без вмешательства человека на каждом уровне и включает следующие системы:

1. Автоматизированная система научных исследований (АСНИ)

2. Системы автоматизации проектных работ (САПР)

3. Автоматизированная система управления подготовки производства (АСУПП)

4. Автоматизированная система управления техническими процессами (АСУТП)

5. Автоматизированная система управления производством (АСУП) – имеет в составе гибкие производственные системы (ГПС).

АСНИ – предназначена для освобождения научных работников от ручного труда в части оформления документации на введение работ

САПР - предназначена для получения оптимального проектного решения, освобождение от ручного труда проектанта в части поиска возможных решений, удовлетворяющих техническому заданию.

Лекция 20