В.А. Степанцов

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ

Системы управления автоматизированными технологическими комплексами (АТК) структурообразования предназначены для обеспечения совместной согласованной работы составных частей и элементов АТК при выполнении технологических операций, осуществления информационного обмена с обслуживающим персоналом и системой управления верхнего уровня.

Управление АТК подразделяется на следующие уровни иерархии:

уровень локального управления устройствами и агрегатами, представляющими собой исполнительные механизмы АТК, на котором осуществляется оперативное управление входными и выходным накопителями, транспортной системой, а также управление элементами АТК - модулями и агрегатами;

уровень управления АТК в целом, на котором поддерживается информационная модель, обеспечивается взаимодействие отдельных областей управления АТК, ведется учет наличия и расположения различных типов деталеединиц и их состояния, и на основании этих данных осуществляется оптимальное управление и вырабатываются управляющие директивы для всего АТК.

Структурное построение каждого уровня идентично и включает выполнение следующих взаимосвязанных между собой функций:

1. Управление директивами. На основе полученных в режиме диалога запросов от оператора АТК, систем управления модулями или точек идентификации (входной и выходной накопители), после проверки их корректности выдаются управляющие директивы на обработку партий.

2. Планирование директив. После получения директив на обработку формируются частные директивы и контролируется их выполнение.

3. Контроль за состоянием установок. Осуществляется управление в аварийных ситуациях, ведение технологического журнала.

4. Управление основными данными. Осуществляется обработка и корректировка файлов с основными данными, а также выдача сообщений.

5. Пуск и перезапуск. Осуществляется загрузка основных данных в систему и их восстановление в случае перезапуска.

6. Информация, протоколы. По запросам выдаются различные выходные формы, протоколы, справки.

Взаимодействие между уровнями и внутри каждого уровня производится с помощью системного интерфейса, обеспечивающего организационную, информационную, программную и технологическую совместимость. Система управления АТК является открытой системой для расширения, на ее базе формируются различные по структуре и возможностям системы управления участкового и цехового уровней.

В состав функций управления на первом уровне, являющемся уровнем локального управления технологическим оборудованием, входит формирование управляющих воздействий для локальных систем управления структурообразующим оборудованием и непосредственное управление модулями и агрегатами, а также сбор учетной информации об их функционировании и передача на вышестоящие уровни управления.

На втором уровне осуществляется управление движением материалов, деталей, заготовок, тары, а также накопителями изделий и другими устройствами. С точки зрения теории управления система управления АТК, является системой управления с обратной связью и корректируемой моделью.

Изменение состояния АТК осуществляется благодаря приложенному к нему целенаправленному управлению, а также под влиянием случайных возмущений, таких, как аварийные. Изменение во времени состояния АТК описывает производственный процесс.

Процесс управления в АТК структурообразования является дискретным. Примем, что функционирование АТК от некоторого момента времени t и далее зависит только от состояния АТК в этот момент времени и последующих значений управления и возмущений и не зависит от того, как АТК пришел в это состояние, т.е. от предыстории функционирования АТК. Такая модель представляет собой временную синхронную модель дискретной системы, где события явно привязаны к определенным моментам или интервалам времени, в которые происходит одновременное изменение состояния всех ресурсов АТК. Смена состояний происходит последовательно. Недостатками такой модели применительно к оперативному управлению структурообразующим оборудованием являются трудность предсказания времени начала, длительности и окончания событий вследствие параллельного выполнения процессов; необходимость менять общее состояние модели при изменении состояния любого из ресурсов, и, следовательно, низкая оперативность управления на основе такой модели; недостаточная наглядность причинно-следственных связей между событиями. Отказ от временных моделей и переход к моделям в виде причинно-следственных связей позволяет описать процесс функционирования и управления АТК в виде асинхронной модели. Для этого введем понятие "действие", считая таковым реализацию любой операции. Действие может начаться только тогда, когда выполнены условия относительно всех параметров участвующих в нем ресурсов. Действие находится в одном из следующих состояний: запланированном, завершенности, текущего выполнения и прерванности по событию прерывания. Действия одного технологического процесса связаны между собой определенным образом согласно маршрутной технологии. Графически представим это в виде графа типа сеть, где дуги соответствуют действиям, а вершины - событиям начала и окончания. В характерном для структурообразующих процессов последовательном выполнении действий основным моментом является такое их взаимодействие, при котором действия-предшественники приводят требуемые для действия - преемника ресурсы в необходимое состояние - доставляют, освобождают, изменяют заданным образом параметры. Тогда процесс представляет собой граф типа дерева, где основными операциями являются технологические, а остальные обеспечивают выполнение обработки. Математическое представление описанного графа формулируется с использованием модифицированного аппарата сетей Петри.

В нашем случае неопределенность поведения отдельных элементов АТК требует разработки качественно иного подхода к моделированию поведения систем и процессов в нечетких условиях. Одно из возможных обобщений сетей Петри связано с реализацией в них дополнительных свойств, которые позволяют описывать неопределенность поведения систем в процессе их функционирования. Можно предложить два подхода.

Первый связан с описанием неопределенности срабатывания переходов, находящихся в состоянии конфликта. При этом множество разрешенных последовательностей переходов вида принимается за полную группу событий и каждому элементу множества приписывается некоторая вероятность. Полученная конструкция затем исследуется с помощью методов теории вероятностных автоматов. Основной недостаток этого подхода связан с необходимостью анализа большого числа элементов множества разрешенных последовательных переходов, резким их возрастанием при расширении сети, и, как следствие, неприемлемыми временными затратами при поддержке принятия решения оператором АТК в реальном времени.

Второй подход учитывает неопределенность количества фишек в позициях сети. Важно подчеркнуть, что неопределенность наличия фишек может быть описана как с вероятностных позиций, так и с позиций тории нечетких множеств. Это обстоятельство позволяет в процессе моделирования функционирования АТК более полно использовать информацию, полученную экспертным путем.

Воронежский механический завод

УДК 621.9.02

В.А. Степанцов, Т.О. Толстых, Н.В. Боковая

СФЕРА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ПРЕДПРИЯТИЯ

Под управлением производственными процессами понимается функционирование в целях рационального выполнения задач по обеспечению материалами, производству и реализации продукции, в соответствии с поставленными производственными заданиями. Целью является создание баланса между производственными заданиями и фактическими производственными ресурсами.

Управление производством включает: управление материальными потоками и распределением ресурсов производства; управление изготовлением; управление складами; управление и учет работы; контроль качества; калькуляцию стоимости продукции; контрольную калькуляцию работ; сопоставление плана и фактического производства.

В каждом случае управление включает планирование, исполнение и контроль, говоря об управлении, под исполнением понимается передача информации разным уровням организации для принятия решений. Таким образом, система управления производством - это информационная система. Входными воздействиями являются задания, включающие следующие данные: содержание задания, время, необходимое для его выполнения, срок исполнения, качество и затраты.

Объектами управления являются: персонал, станки и оборудование, устройства и сооружения, материалы, детали и сборочные единицы. Реакцией объекта управления может быть: выполнение задания, затраченное время, время изготовления, отклонения от требуемого качества, затраты материалов, трудовые затраты и затраты ресурсов оборудования. Выходные параметры представляют собой: эффективность, производительность, экономичность, рентабельность, надежность.

Задачи системы управления производством в разных областях разные, например, обеспечить эффективное использование всех ресурсов производственной единицы; выполнение производственных заданий, согласованных в планах; своевременное изготовление и поставку запланированного количества продукции; своевременную поставку необходимых материалов и заготовок на производственные линии; следить за использованием материалов и создать условия для своевременного обеспечения материалами и полуфабрикатами; следить за использованием и состоянием разных ресурсов, а также планировать мероприятия по изменению производительности ресурсов; выдавать надежную информацию для руководства производственного предприятия и руководителей технологической линии о состоянии работ и имеющихся ресурсах в данный момент; выдавать информацию о выполнении работ для сравнения их с производственными заданиями и для оценки новых производственных заданий; предоставить возможность моделирования и сравнения, как различных планов, так и альтернативных режимов и методов работы в реальных ситуациях производства для достижения наивысшей производительности; обеспечить возможность использования альтернативных материалов в случае, если в материальном хозяйстве возникают проблемы; выдавать надежную информацию, как для проведения контроля качества, так и для выявления возможностей повышения качества.

На стратегическом уровне система управления производством поддерживает цели и политику деятельности предприятия, а также помогает руководству предприятия выполнить производственные задания на основе собранных для принятия решении данных и отчетов о производстве. Отчеты руководству содержат надежные данные о состоянии производства, его изменениях, сопоставительные анализы фактического производства и производственных планов и заданий, показатели эффективности, производительности и качества производства.

На тактическом уровне планирование изготовления и система его контроля обеспечивают правильность решений управления. Система управления производством контролирует как выполнение производственных заданий и планов, так и производительность завода. Значение производственных планов для обеспечения эффективности производства особенно значимо на производственных предприятиях, где на получение некоторых материальных ресурсов требуется долгое время. На данном уровне функционированию производственного предприятия предъявляется много требований, отчасти противоречащих друг другу: одновременно необходимо повысить производительность, качество, эффективно использовать ресурсы, выполнить планы и т. д. Быстрое техническое развитие продукции и новые методы производства постоянно вызывают новые требования к производству. При планировании изготовления необходимо проверить влияние разных альтернативных планов на производительность и состояние материальных ресурсов, а также сравнить разные варианты до принятия решения. Действующая и эффективная система управления производством должна ответить этим индивидуальным и меняющимся требованиям производственного предприятия.

На оперативном уровне система управления производством поддерживает выполнение производственных заданий с помощью производственного плана. Система поддерживает планирование во времени и функциональное планирование партий продукции, планирование и контроль за материальными и другими необходимыми ресурсами.

Гибкая система управления производством должна быстро реагировать на быстрые изменения в производственных программах и нестандартные ситуации в производственном процессе, например, в случае сбоя технологического оборудования, и обеспечить проведение эффективных мероприятий по устранению неисправности.

Воронежский механический завод

УДК 658.012.12

Е.И. Смирнова, Е.В. Сминова

СОЗДАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЕМ, КАК ИНСТРУМЕНТ СОКРАЩЕНИЯ РИСКА НЕВОСТРЕБОВАННОСТИ ПРОДУКЦИИ

Современные условия хозяйствования изменили взаимоотношения предприятий с внешней средой - государством, конкурентами, поставщиками, потребителями. Предприятиям необходимо самостоятельно решать стоящие перед ними проблемы, определять цели своего развития. Зачастую решение производственных проблем сопряжено с рисками, которые являются непременным объективным атрибутом рыночной экономики. Наиболее актуальным на сегодняшний момент риском является риск невостребованности продукции.

Основным источником его возникновения является формальная, непродуманная увязка функции производства и маркетинга.

Решение этой проблемы лежит в области развития интеграционных процессов управления. Эти процессы обеспечивают осознанное восстановление объективно существующих связей в производстве и их совершенствование с привлечением новых средств и методов управления.

Интегрированной называется система управления предприятием, в которой на единой методической, организационной, информационной и технической основе структурно и содержательно объединены подготовка производства, основной производственный процесс и функция сбыта. Целью интеграции является достижение единства организации процессов управления, возможность активного использования программно-целевых методов планирования, образование целевых (матричных оргструктур), то есть обеспечение координации и синхронизации действия всех служб и исполнителей. Именно это и является основным инструментом сокращения риска невостребованности продукции.

Воронежский механический завод

УДК 621.7.9

Е.В. Орюпин, К.В. Бородкин, В.В. Бородкин

ОБ ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПАХ ФОРМИРОВАНИЯ ИС АСУП

В условиях информационного и финансового голода на большинстве российских предприятий остро встает проблема эффективной модернизации действующих систем управления производством с наименьшими затратами. При анализе данной проблемы авторы рассматривали варианты формирования информационных систем (ИС) больших и средних предприятий, так как на предприятиях малого масштаба стоимость электронного оборудования, а, следовательно, и потери из-за ошибок внедрения таких систем несоизмеримы с размерами оборотного капитала.

По результатам анализа деятельности реальных предприятий были выработаны следующие принципы эффективного использования ИС АСУП.

Во-первых, состав оборудования и конфигурация системы электронных связей напрямую зависят от структуры информационного организма предприятия, объема и характерных особенностей маршрутов информационных потоков. При недостаточности средств необходимо, прежде всего, обеспечить решение приоритетных задач и создать наиболее актуальные базы данных.

Во-вторых, главной задачей функционирования ИС в целом и ее отдельных элементов является обеспечение руководящего состава предприятия объективными данными финансово-экономического характера. Поэтому на предприятии необходимо формировать такое информационное пространство, в котором на каждом уровне управления участники используют единые источники данных.

В-третьих, выбор оборудования рабочих мест пользователей должен соответствовать тем задачам, которые будут решаться на их участке деятельности, и средствам, находящимся в распоряжении предприятия.

В-четвертых, при модернизации существующей ИС необходимо обеспечить максимальную преемственность электронных баз данных и наработанных механизмов их эффективной обработки без ущерба для технических характеристик новой структуры и ее дальнейшего развития.

В-пятых, проектируя ИС АСУП, целесообразно остановиться на варианте, обеспечивающем решение текущих задач с возможностями развития системы по мере возникновения новых целей деятельности.

В-шестых, рационально отказаться от приобретения стандартизированных бизнес-систем, созданных иностранными компаниями, так как неизбежная их адаптация к российским условиям может обойтись дороже, чем разработка новой системы с учетом специфики данного предприятия. При выборе фирмы-производителя следует по возможности отказаться от услуг различных посреднических организаций, обращаясь напрямую к разработчику.

В-седьмых, необходимо уделять внимание эффективности приобретаемого проекта, а не торговой марке и количеству рекламы фирмы - производителя. При обсуждении особенностей функционирования ИС логично оценить требуемый уровень технической подготовки будущих пользователей.

В-восьмых, целесообразно тщательно контролировать каждый этап разработки и внедрения ИС АСУП, своевременно внося необходимые коррективы.

В заключении хотелось бы отметить, что прежде чем решать, что и в каком количестве приобретать, следует всесторонне разработать пилот-проект внедряемой информационной системы.