17. Методология управления технологической системой

17.1. Технологическая система как объект управления

В условиях конкурентной борьбы качество продукции является конечной целью производителя и определяет его ценность в глазах потребителя при последующей эксплуатации. Однако обеспечение при этом относительно низкой стоимости высокоценной продукции во многом зависит от организации кибернетических работ в жизненных циклах производства (рис. 33). При проведении таких работ потребовалось создание методологии производства сложных наукоемких технологий – технологических и гибких производственных систем. Для этого были сформулированы новые принципы композиционного проектирования сложных технологических систем на базе новых принципов управления совмещенной технологией.

Рис. 33. Жизненный цикл продукции

Современная тенденция выпуска конкурентоспособной продукции при наличии конкурентной среды в новых условиях рыночной экономики воплотилась в цикле создания изделий по замкнутой схеме с выходом и входом на требования рынка (рис. 34).

Цикл создания изделия

Система технологической подготовки производства (СТПП):

КПП – конструкторская,

Т ПП - технологическая

Связь автоматизированного проектирования (СА)

конструкции (CAD)

и технологии (САМ) в СТПП

Рис. 34 . Цикл непрерывного создания изделия: 1 – запрос;

2 – технико-экономическое обоснование; 3 – конструкторские разработки; 4 – конструкторская документация;

5 – технологическая подготовка производства;

6 – календарное планирование и технологическая документация;

7 – производство; 8 – управление качеством, сертификация

В цикле разработаны комплексы создания изделий с компонентами конструирования, производства и технологической подготовки производства (ТПП) с параллельной структурой и методологией в пяти принципах:

• принцип композиционного проектирования изделий;

• принцип параллельной разработки изделий и технологий;

• принцип инверсии технологии;

• принцип «сквозной» технологии;

• принцип технологической подготовки производства, занимающей промежуточное положение между конструированием и производством.

Это привело к резкому сокращению цикла создания и к совершенствованию управления технологических систем.

Под технологической системой (ТС) понимают совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей, предназначенных для выполнения в регламентируемых условиях производства заданных технологических процессов или операций в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

Рассматривают четыре уровня ТС:

• технической операции;

• технологического процесса;

• производственного подразделения (цеха, участка и др.);

• предприятия.

Задача повышения эффективности и качества производства требует комплексного подхода к изучению технологических процессов и выбору управляющих воздействий.

Невозможно эффективно управлять технологическим процессом и даже отдельной операцией, зная, например, только точность, обеспечивающуюся станочным оборудованием, так как качество обработанных деталей зависит не только от точности станка, но и от многих других сопутствующих технологических факторов.

Технологический процесс обеспечивает собственная технологическая система, которая структурно представляет собой часть технологической системы производственного процесса. Технологическая система, как и любая другая, имеет свою структуру и обладает определенными свойствами. Основной задачей ТС является обеспечение выпуска продукции с заданными показателями качества и ритма при сохранении требуемых условий производства. Отношение эквивалентности представляет экспликацию автоматизированных ТС со свойствами рефлективности, симметричности, транзитивности.

Высшей формой развития ТС являются гибкие производственные системы.

Гибкая производственная система (ГПС) – совокупность или отдельная единица технологического оборудования и системы обеспечения ее функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик. ГПС по организационной структуре подразделяют на следующие уровни:

• первый – гибкий производственный модуль;

• второй – гибкая автоматизированная линия и гибкий автоматизированный участок;

• третий – гибкий автоматизированный цех;

• четвертый – гибкий автоматизированный завод.

ГПС являются новой современной ступенью автоматизации производственных процессов, базирующейся на последних достижениях микроэлектроники, вычислительной техники и робототехники. Эта новая концепция в машиностроении радикально изменяет традиционные подходы в организации производства и технологии машиностроения, которые дают возможность полностью интегрировать весь производственный цикл (от идеи до выпуска готовой продукции) путем автоматизации всего комплекса технологических процессов и управления на базе ЭВМ. Новизна концепции состоит в том, что она позволяет осуществлять переход с выпуска одного изделия на выпуск другого без переналадки оборудования. В ГПС обычно участвуют только инженерно-технические работники. Важным условием работы систем является стандартизация параметров этих систем и их элементов, обеспечивающая техническую совместимость и согласованность работы всех составных частей ГПС.

Более сложным и важным становится управление. Заказы-наряды на работу, производственная программа и график прохождения компонентов по всему технологическому маршруту находятся в каждой ЭВМ управляющей системы или подсистемы всего производства. Каждая ЭВМ имеет сеть связанных микрокомпьютеров, которые управляют отдельными технологическими операциями. Каждая отдельная ЭВМ ведет учет фактического выполнения операций, осуществляет контроль процесса.

В любой системе управления одной из основных и первостепенных является функция контроля. В условиях ГПС выполнение функции контроля приобретает новое содержание и особое значение не только потому, что оно имеет различную интерпретацию на каждом иерархическом уровне автоматизированной интегрированной системы управления. Для обеспечения надежного функционирования системы машин, входящих в состав ГПС, необходимо обеспечить автоматический контроль и диагностирование состояния всех звеньев этой системы от режимов работы технологического оборудования до правильности выполнения всех программ в вычислительной сети системы управления, которые осуществляются в реальном времени производственного цикла.

Для технологических систем характерно соответствие между требованиями рынка и возможностями производственной базы с оперативным отходом от однородной продукции в многономенклатурную. Большое внимание уделяется технологиям анализа перепроектирования (реформированию или реинжинирингу) и структурной перестройке производства, гибко реагирующей на меняющейся рыночный спрос и выпуск новых изделий.