5.1. Этапы развития технологии и систем управления

Технические средства

Система управления

Ручная обработка данных

Процесс —г I

Информационно- справочная

с индикацией данных

с вычислительным устройством

Простой инструмент Ш

Универсальный станок

Станок с программным управлением

Гийкая производственная система

Интегрированное автоматизированное производство

Условные обозначения 8 технологическом процессе злементы данной wcmentst ^продления исполь- зуются К$3 — полностью, W\ — частично, <^— -не используются, И~ индикация, ВУ - вычислительное управляющее устройство, УУ-управляющее устройство, — - решения, выдаваемые чеповекап,

цесса, выполняемых на различных рабочих местах и представляю- щих собой частичные технологические циклы, осуществляется о помощью циклов непосредственного оперативного управления на участке, в цехе. Если считать управленческие функции, выпол- няемые на рабочем месте, I уровнем управления (левые части схем в табл. 5.2), то функции по оперативному управлению тех- нологическим процессом будут представлять собой II уровень управления (правые части схем). При использовании простых орудий труда (схема А) на II уровне выполняются все двенадцать функций (Фг = Фм -f- + Фу = 8 + 3 = 11, Фц = Фу == 12) оперативного управления по обеспечению ресурсами, выполнению процесса обработки и 224

и ее структурной схема

Информационно - советующая

Информационно - управляющая Управляющая Адаптивная с элементами интеллекта

г я

И Е

> - автоматизированный поток;' --^-ручной (неавтонатизированный) поток; ф—человек; I- управление на рабочем «коте, U-управление группой технотыческаеа оборудования

обслуживанию (планирование, учет, контроль и регулирование). По мере усовершенствования используемых машин и технологиче- ских процессов цикл усложняется, так как сама техника предъяв- ляет больше требований к количеству и качеству выполняемых функций. При этом человек не только передает свои функции тех- нике, но и принимает на себя все,больше функций контроля и регу- лирования, т. е. управленческих. Так, при использовании универ- сальных машин с ручным управлением (схема В) общее число выполняемых функций на I уровне по сравнению со схемой А увеличивается на восемь, в том числе на три управ- ленческие, связанные с учетом и регулированием (Ф-i — Фя + + Фу = 13 + 6 = 19, Фц = Ф, = 12). Причем учетная функция 225

5.2. Разбитие систем управления технологическими и производственными процессами

Способ выполнения Функций

Функция Простые орудии труда

Универсальное с ручным

Обеспечение ресурсами; хгатовкани и материалани

инструментом

приспособлениями энергией

оборудованием

Планирование

Учет

Контроль

Регулирование

выполнение процесса ofpafoirmj:

преобразование свойств деталей (форма, точность, шерохова- тость и ф.)

планирование учет

контроль регулирование

Обслуживание:

установка и сьея деталей

установка и сьем инструмента наладка приспособлений

наладка оборудования • ремонт оборудования

удаление стружки транспортирование хранение заготовки хранение оснастки и инструмента

планирование учет

контроль регулирование

J_ ДА ДА АЛ ДА Г i -», I J_ ДА ДА ДА ДА

I

J_ ДА ДА ДА ДА

Обратные связи разомкнуты

f \

с

Обратные связи разомкнуты

Условные обозначения: ~ -^ - материальный поток (автоматизированные транспортные средства); — — ~^» - материальный поток (обычные транспортные средства и вручную); .„ ,._ ^. -передача ин<рормации по каналам связи; *- ~ транспортирование носителей информации; •^-информация, передаваемая по каналам связи и по отдельным функциям вручную; функции материального процесса, выполняемые в -вручную, О -автоматически и

и вид используемой техники оборудование управлением

1 1

1

ДА Л' А ДА ДА

1

1 1 ДА ДА ДА ДА —

t ДА ДА ДА ДА 1 1

Оборудование с программным управлением

\ \ \ \ \ i i i

i i

Одра част

lt= Ё г-* i i i I i i i

п> |Л--

тные ично

© С 0 с { д дд дд

1 1 1

ДА ДА ДА ДА L 4 —— . 1 о

дд д д tll во во в в 0 со ее • i дд дд дд

1

ДА ДА ДА ДА I i -Ч

— __ т. .II»

i ДА ДА ДА ДА L J

разомкнуты

Автоматизированная система с программным управлением

Обр зам

5

о о 0 о о н

^

упныс кнуты

д д д д f t о д д д д

с с с с с с с с с t

t

1 д д д д t связи

ДА ДА ЛА ДА

ДА ДА ДА ДА

ДА ДА ДА ДА

f помощью машин с ручным управлением; функции управленческие» выполняемые вручную, &~-автоматически и А~автоматизированным способом

2*7

при выполнении процесса обработки может выполняться автомати- чески (например, автоматический счет деталей). Следует подчерк- нуть, что система продолжает быть «открытой», т. е. постепенно к машине переходят все функции физического труда человека, которому остается выполнять все управленческие функции. На рассматриваемых схемах «открытость» систем показана штрихо- выми линиями информационных связей. Использование оборудования с программным управлением по- зволяет полностью автоматизировать многие функции производ- ственного процесса, как непосредственно исполнительские, так и управленческие. При использовании оборудования с ЧПУ дости- гается высокий уровень автоматизации производства, однако стоимость этих станков в несколько раз превышает стоимость обычных универсальных станков. В целях повышения эффектив- ности использования станков с ЧПУ применяют четыре основные организационные формы их эксплуатации: отдельные станки с ЧПУ вместе с универсальными; самостоятельный участок станков с ЧПУ; участки станков с ЧПУ с замкнутым циклом групповой обработки; участки станков с ЧПУ, управляемые от ЭВМ. Первая и вторая формы позволяют снизить трудоемкость и повысить загрузку оборудования, однако усложняют маршрут движения деталей и оперативное управление производством. Третья форма группового производства, имея такие преимущества, как высокий коэффициент загрузки, снижение транспортных рас- ходов, удешевление обслуживания и некоторое упрощение опера- тивно-производственного планирования, значительно усложняет технологическую подготовку производства. Использование в меха- нической обработке деталей автоматических манипуляторов с прогргшмным управлением в сочетании со станками с ЧПУ позво- ляет комплексно решить проблему автоматизации в средне- и мелкосерийном производстве. При использовании оборудования с программным управле- нием (схема С) открытая система превратилась в частично замкну- тую со своей обратной связью. Материальный поток при выпол- нении отдельных функций процессов обработки и обслуживания автоматизирован. Контроль и регулирование выполнения неко- торых функций по обеспечению и обслуживанию осуществляется также автоматически. Таким образом, все три группы функций I уровня управления частично становятся охваченными обратной связью (информационные связи указаны штриховыми линиями). Число основных функций материального процесса сохранилось та- ким же, как и в схеме В, число управленческих функций на I уровне увеличилось с трех до девяти, шесть из которых могут выполняться автоматически (Фг = Фм + Фу = 13 + 9 == 22, Фп — — Фу = 12). Повышение требований к качеству выполнения функ- ций управления, вызываемое развитием и усложнением материаль- ного процесса, на II уровне удовлетворяется с помощью средств программного управления.

Таким образом, в связи с развитием технологии, усложнением технологических процессов и увеличением капитальных затрат на оборудование в серийном машиностроении повышаются требования к эффективности и точности функционирования, а также согласо- ванности всех элементов производственной системы, т. е. необхо- дима комплексная система управления, органически базирую- щаяся на технологии. При использовании автоматизированной системы управления (схема D) число функций на I уровне увеличилось на пять (по сравнению со схемой С), в том числе управленческих на два (Ф1 = фм + Фу = 15 + 12 = 27, Ф„ = Фу = 12). Материальные потоки являются полностью автоматизированными. Отдельные блоки и вся машинная система охвачены обратными связями. На II уровне с помощью ЭВМ решается полный комплекс задач опера- тивного управления всем комплексом оборудования. Здесь опе- ративный график работы оборудования является, по существу, маршрутной технологией выполнения операций обработки, конт- роля, транспортирования и др. и одновременно оптимальным вариантом управления загрузкой каждой единицы оборудования в конкретной производственной ситуации. Входы и выходы бло- ков управления I и II уровней охвачены прямыми и обратными связями, т. е. с помощью ЭВМ объединены во взаимосвязанный комплекс. Таким образом, принципиальным качественным отли- чием выполнения управленческих функций в схеме D по сравне- нию с предыдущими, является их интеграция, которая обеспечи- вается единым алгоритмом при их реализации на ЭВМ. К особенностям рассматриваемой схемы целесообразно также отнести наличие III уровня управления, обеспечивающего централизованное управление участком или цехом, автомати- зированным с помощью оборудования с программным управ- лением, и являющегося составной частью АСУ, что повышает гиб- кость производства. Стремительный рост сложности и многообразия производствен- ных систем в целом и ее отдельных подсистем и элементов сущест- венно затрудняет участие человека в подобных системах. В этих условиях резко возрастает роль информации. В неавтоматизированном производстве уровень проработки тех- нологом информации в технологической документации ограничи- вается стратегией — указанием целей, например, механической обработки и средств их достижения. Тактику достижения цели вырабатывает рабочий в цепи «технолог—технологическая доку- ментация—рабочий—станок с ручным управлением—изделие». В автоматизированном производстве из этой цепи исключены рабо- чий и станок с ручным управлением; вместо них работает станок с ЧПУ в цепи «технолог—технологическая документация—управ- ляющая программа—станок с ЧПУ». Уровень проработки техно- логом информации существенно меняется, так как в технологиче- ской документации должна быть указана не только стратегия, 229

но и тактика достижения цели, которая в закодированном виде переносится в управляющую программу. Что касается разработки тактической стороны технологии, то гдубина и полнота тактики технологического процесса диктуется типом производства. В единичном и мелкосерийном производстве технолог зачастую ограничивается лишь уровнем стратегии (мар- шрутная технология). В серийном производстве разработка техно- логии содержит существенно больше элементов тактики (маршрут- но-операционная технология). В крупносерийном и особенно в мас- совом производстве тактика технологического процесса разраба- тывается весьма детально (операционная технология). Следовательно, существует принципиальное отличие структуры подсистемы технологической информации для неавтоматизирован- ного и автоматизированного производства. В первом случае носи- телями информации являются технологическая документация и рабочий-станочник, во втором — исключительно технологическая документация. Налицо существенное углубление уровня тактиче- ской проработки технологии технологом, обусловленное возраста- нием сложности производственной системы. Усложнение производственных систем сопровождается ростом их динамичности, гибкости, адаптации, самоорганизации, причем усложнение происходит под прямым воздействием концепции управления, которая всегда связана с решением двух сопряженных задач экономического развития: обеспечением его стабильности и повышением эффективности на базе различных нововведений.