2 Управление в организационно-технических и интегрированных системах

Организационные методы управления

Цель управления предприятием определяется тремя показателями: количеством выпускаемой продукции, ее качеством и себестоимостью выпуска. В целом эти показатели сводятся к получению прибыли или дохода предприятия при определенных ограничениях на ресурсы.

Цель управления предприятием реализуется функциями планирования, контроля, учета, регулирования.

Необходимо учитывать, что управление затрагивает систему производственных отношений коллектива, его экономические, политические и духовные интересы. В процессе управления должны решаться как технико-экономические, так и социальные задачи.

Методы управления - это способы целенаправленного воздействия на объект управления (коллективы людей), обеспечивающие наибольшую эффективность производства.

Все методы управления организационными системами подразделяются на 3 вида:

- организационно-административные (директивные методы);

- экономические методы;

- воспитательные методы.

Организационно-административные методы включают в себя: определение четкой структуры управленческого аппарата, установление прав и обязанностей каждого работника, подбор и расстановку кадров, административные распоряжения, контроль их выполнения и др.

Экономические методы управления базируются на реальном учете всех интересов коллектива предприятия. В систему экономических методов включаются:

- социально-экономическое планирование деятельности ОУ, установление его элементом производственных заданий и определение путей их выполнения;

- развитие полного хозяйственного расчета и самофинансирования, позволяющего возмещать все текущие затраты, расширение производства и социальное развитие, экономическое и социальное поощрение и т.д.;

- научная организация труда производства и управления;

- использование системы цен, повышающих заинтересованность ОУ в улучшении качества продукции, в освоении новых видов продукции, во внедрении новой техники и технологии.

Экономические методы являются главными методами управления в организационных системах.

Управление организационными системами

1. Организационная система. Организационные Управление и экономические методы управления. Управление в организационных системах.

Особенностью организационных систем является то, что объектом управления в них являются коллективы людей. Сложные социально-экономические системы - это системы организационного управления. Управление в них коллективами людей стоит над управлением вещами.

Управление производством - это управление, обеспечивающее согласованность производственной деятельности коллективов людей и отдельных работников, которые управляют средствами труда.

Особенность организационного управления состоит в том, что управленческий труд направлен не на непосредственное получение материальных благ, а на руководство другими работниками. Предметом труда и продуктом труда в организационных системах является информация.

Основное звено организационного управления - это государственное предприятие.

Государственное предприятие - коллектив людей, объединенный процессом производства продукции путем использования имеющихся средств производства.

Наряду с предприятиями основным звеном н/х является НПО. НПО создаются для разработки и производства в кратчайшие сроки машин, оборудования, приборов, технологических процессов и материалов.

В состав НПО входят научно-исследовательские, проектные, конструкторские, технологические и производственные подразделения, функционирующие как единый научно-производственный комплекс.

Типы предприятий: заводы, фабрики, шахты, электростанции, совхозы, автопарки и т.д.

Предприятие - большая социально-экономическая система со сложной иерархической структурой управления, имеющая целый ряд подсистем. В свою очередь предприятие является подсистемой более крупных социально-экономических систем (объединение, отрасль н/х). Рис. 1.

Предприятия имеют большую самостоятельность: разрабатывают пятилетние и годовые планы своего развития на основе контрольных цифр и госзаказа, руководствуются долговременными нормативами и лимитами, а также прямыми заказами потребителей.

Ускорение развития производства требует качественного изменения материального производства, изменения структуры промышленности, производственных объединений, предприятий ПО - представляет собой единый производственно-хозяйственный комплекс, включающий в себя заводы, исследовательские, конструкторские и технологические подразделения.

ПО создаются в целях углубления специализации и концентрации производства, организации лучшего его обслуживания, сокращение цикла "разработка - освоение производства", лучшего использования ресурсов, внедрения прогрессивных форм связи науки производства, внедрения АСУ.

Организация ПО осуществляется с учетом:

- однородности выпускаемой продукции;

- технологической общности процессов производства и обработки материалов;

- территориального расположения объединяемых предприятий;

- необходимости централизации и кооперации производства.

Удельный вес научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в ПО составляет 6-8%. (ЗИЛ, ВАЗ, ГАЗ и др.)

НПО представляет собой организации, обеспечивающие перспективное развитие какой-либо отрасли техники.

Деятельность НПО организуется по циклу "исследование-производство" и включает в себя НИ и проектные институты, конструкторские, технологические, пуско-наладочные и промышленные предприятия.

НПО после освоения новой техники и внедрения в производство нового ТП передает их предприятиям с комплектом технической документации для массового производства. Т.е. назначение НПО состоит в тиражировании результатов научных исследований, доведенных до промышленного освоения.

Опыт функционирования НПО позволил сократить цикл "исследование-производство" в 1.5-2 раза.

НПО в машиностроении специализируется на создании:

- машин, приборов, механизмов (НПО "Конденсатор", "Спектр", "Криогенмаш");

- средств механизации и автоматизации (НПО "Союзгазавтоматика", "Пищепромавтоматика");

- новых материалов и технологических процессов (НПО "Пластполимер").

Количество ПО и НПО составляет >52% от всех промышленных предприятий.

Типы производственных структур предприятий

Наиболее широкое распространение получили 5 типов производственных структур в зависимости от специализации основных цехов:

1. Заводы с полным технологическим циклом, располагающие всей совокупностью цехов - заготовительных, обрабатывающих и сборочных.

2. Заводы механосборочного типа, получающие заготовки в порядке кооперации с других предприятий.

3. Заводы сборочного типа, выпускающие изделия из деталей, узлов и агрегатов, изготовленных на других специализированных предприятиях.

4. Заводы, специализированные только на производстве заготовок (отливок, паковок и др.).

5. Заводы, специализированные на изготовлении отдельных деталей (крепежных, подшипников, запасных частей и др.).

Первая производственная структура имеет широкое распространение. Однако она громоздка и не отвечает требованиям специализации (рис).

С развитием специализации и кооперации эти структуры утрачивают свою значимость. Это связано со сравнительно низкой эффективностью функционирования заготовительных производств. Например, литейные малые цехи не могут эффективно использовать современное высокоточное и высокопроизводительное технологическое оборудование.

Организация объединений способствует развитию специализации и сосредоточению на заводах, входящих в их состав, производства комплектующих изделий ограниченной номенклатуры. Это относится и к централизованному производству инструментов, технологической оснастки, снабжению предприятий электроэнергией, сжатым воздухом и топливом и т.д., к организации ремонта и обслуживания оборудования, к централизации транспортных и складских операций.

Директор

Главный Главный Зам.Ди- Главный Зам.Ди- Зам.Ди- Отдел ОТК

инженер Экономист ректора бухгалтер ректора ректора кап.

по кадрам по пр-ву по общим стр-ва

вопросам

О ГК АСУ ОТЗ Отдел Бухгалтер ПДО АХО

кадров

О ГТ ЦЗЛ ПЭО ПДБ Жилищно-

комунальный

О ТБ ОМиА ИВЦ отдел

О ГЭ БТН ФО Отдел снабжения,

Цех №1 . . . . . . Цех №К сбыта и транспорта

О ГМ БРиИ

Цехи основного производства

СМЦ СГП ТЦ

Ремонтный Инструмен-

цех тальный

цех

Энерге-

тический

цех

РИС. Организационная структура управления предприятием

Исключение данных функций и деятельности машиностроительных заводов позволяет значительно упростить систему управления, т.к. производственная структура завода в значительной мере предопределяет организационную структуру.

В настоящее время в промышленности сложились следующие формы предприятий:

1. Крупные комплексы, реализующие полный цикл расширенного воспроизводства (агропромышленные, научно-производственные, торгово-производственные и т.д.).

2. Специализированные предприятия.

3. Обслуживающие предприятия, которые специализируются на оказании вспомогательных услуг или выполнении обслуживающих работ.

4. Средние и малые предприятия, удовлетворяющие конкретный спрос, имеющие универсальный характер и производящие широкую номенклатуру изделий.

5. Малые предприятия, которые производят принципиально новый вид изделий, отрабатывают новые технологии, сервис потребителей, выполняют отдельные функции управления (спрос, организация рекламы, МТЕ и сбыт, внешнеэкономические связи и т.д.).

6. Кооперативы, создаваемые на основе объединения государственных и личных сбережений.

7. Совместное международное предприятие.

8. Различные формы индивидуальной деятельности.

Управление технологическими процессами

4. Структура АСУ ТП.

5. КТС АСУ ТП.

6. Классификация АСУ ТП.

7. Уровни управления АСУ ТП.

Назначение и цель функционирования АСУ ТП

Производственный процесс в различных отраслях промышленности характеризуется усложнением задач управления, что обусловлено неуклонным повышением производительности машин и агрегатов, интенсификаций технологических процессов. В этих условиях резко возрастает актуальность эффективного управления производственными процессами. Это объясняется тем, что небольшие потери производства, вызванные несовершенством управления, приводят к значительным потерям в абсолютных единицах.

Успешное решение усложнившихся задач управления процессами осуществляется АСУ ТП, являющимися разновидностью АСУ. Они предназначены для управления крупными технологическими установками, агрегатами, а также производственными участками, охватывающими группу технологически связанных агрегатов и вспомогательных механизмов.

Например:

а) агрегатами - конверторной печью, энергоблоком тепловой электростанции, химическим реактором, прокатным станом, вращающейся печью;

б) производственными участками - сталеплавильным цехом, тепловой электростанцией, производством серной кислоты, переработки нефти.

АСУ ТП - система, обеспечивающая автоматизированное управление в реальном масштабе времени технологическими процессами по заданным технологическим параметрам и технико-экономическим критериям. В состав АСУ ТП входят: вычислительные устройства, средства контроля и автоматики, математическое обеспечение. Технологические процессы, являющиеся базой любого производства, определяют факторы как рентабельность, производительность и т.д. В общее понятие технологического процесса как объекта управления включается и технологическое оборудование, за исключением датчиков и исполнительных органов, которые являются конструктивными элементами оборудования, но входят в состав технических средств АСУ ТП.

Поэтому управление технологическими процессами подразумевает управление режимами работы технологического оборудования.

Отличия АСУП от АСУ ТП

АСУП отличается от АСУ ТП:

АСУП - предназначена для решения основных задач управления промышленно-хозяйственной деятельностью промышленного предприятия в целом и его самостоятельных частей на основе применения экономико-математических методов и средств ВТ.

Особенности АСУП, определяющие трудности их создания и использования:

- доминирующее значение в АСУП имеют экономические задачи управления: нормальное функционирование предприятия возможно лишь при наличии непрерывных связей между производством и снабжением, финансовыми средствами и реализацией готовой продукции;

- определяющими в управлении предприятием являются не технологические ограничения, а директивные указания в виде плана, имеющие силу закона и обязательные к исполнению;

- наличие постоянной взаимосвязи со множеством других предприятий и наличие в связи с этим множества других специфических задач, а именно управление снабжением, сбытом, финансовой деятельностью, учет стоимостных показателей, проблемы бухгалтерского учета, экономико-статические расчеты;

- важную роль играют разнообразные задачи управления людьми и трудовыми ресурсами (подготовка приказов и распоряжений, контроль за приемом и увольнением, расчет, контроль за планированием и расходованием и т.д.);

- в АСУП используются специальные формы хранения и движения информации - документооборот, связанный с участием в решении общей задачи управления большого количества людей.

- основным критерием управления АСУП является прибыль предприятия за планируемый период. Максимальная прибыль при учете остальных показателей в виде соответствующих ограничений может считаться формализованной целью работы предприятия.

АСУ ТП - это АСУ для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления. Т.к. это одна из разновидностей АСУ, то ей свойственны следующие признаки:

- это человеко-машинные системы;

- существенное место в АСУ ТП занимают автоматические устройства (в том числе средства ВТ), выполняющие операции по сбору, передаче и обработке информации;

- цель функционирования ее - оптимальная работа УО путем соответствующего выбора управляющих воздействий.

АСУ ТП осуществляет воздействие на объект в том же темпе, что и протекания в нем ТП, а технические средства участвуют в выработке решений по управлению. Поэтому она качественно отличается от традиционных систем автоматизации и разнообразных локальных систем автоматики, которые по существу представляют собой технические средства для автоматизации действий человека. В отличие от этого в АСУ ТП реализуется автоматизированный процесс принятия решений по управлению технологическим объектом как единым целым с помощью ВТ.

АСУ ТП не входят в АСУП, они рассматриваются как взаимосвязанные, но отдельные системы, между которыми существуют отношения иерархической соподчиненности как младших к старшему, а не как части к целому (АСУП и ОАСУ, АСУ агрегатами и АСУП: все они не вложены одна в другую, а образуют многоуровневую иерархическую структуру (см. рис.2)).

При наличии на предприятии АСУП, АСУ ТП получает от соответствующих подсистем АСУП задания и ограничения, (номенклатуру изделия продуктов, объем производства, заданные значения ТЭП и др.), а в свою очередь АСУ ТП обеспечивает подготовку и передачу в АСУП необходимой технико-экономической информации о выполнении задачи, основных показателях выпуска продукции, состоянии оборудования, ходе ТП и др.

Рис. 2

Назначение АСУ ТП - целенаправленное ведение ТП и обеспечение смежных и вышестоящих систем управления необходимой информацией.

Функционирование АСУ ТП направлено на получение определенных ТЭП (снижение себестоимости, уменьшение потерь, повышение производительности труда, качества продукции, улучшение условий труда персонала и т.п.).

Цель функционирования АСУ ТП:

получение заданных параметров выпускаемого продукта;

стабилизация параметров выходных потоков;

оптимизация режима работы объекта;

согласование режимов работы оборудования;

обеспечение безопасности его функционирования.

Степенью достижимости поставленных целей принято характеризовать с помощью критерия управления, т.е. показателя, достаточно полно характеризующего ведение ТП и принимающего числовые значения в зависимости от вырабатываемых управляющих воздействий. Критерий управления конкретизирует цель создания системы.

Назначение ® Цель ® Критерий

Общего критерия управления нет, поэтому из-за сложности его формализации используют частные критерии:

производительность агрегата при определенных требованиях к качеству продукции, условиям эксплуатации оборудования;

стоимость при выпуске продукции, при заданном объеме и качестве и т.д.

Задачи, решаемые при управлении ТП

При управлении ТП составляется прогноз хода ТП, а также решается задача реализации таких управляющих воздействий, (в том числе режимов работы оборудования), чтобы в определенный, будущий момент времени состояние технологического процесса отвечало бы некоторому экстремальному значению обобщенному критерию качества.

Для решения этой задачи необходимо иметь математическую модель процесса, которая составляет основное содержание алгоритма управления, реализуемого в АСУ ТП.

При проектировании таких систем используется системный подход. Системный подход представляет собой единую методологию проектирования, разработки и внедрения АСУ ТП.

Рассмотрим структурную схему АСУ ТП.

Рис. 3

Основным элементом данной схемы является математическая модель предприятия, набранная на ЭВМ.

На вход модели подаются значения сырья Х, поступающего на предприятие или отдельный агрегат; задание на требуемое качество продукции Y и критерий оценки F.

В соответствии с алгоритмами оптимизации разработки алгоритма управления, модель ТП с большой скоростью выдает управляющие сигналы V, которые подаются на автоматические (программные) устройства управления, системы автоматического регулирования или полуавтоматического в виде сигналов, команд, выполняемых частично человеком, частично автоматами.

Для практической реализации АСУ ТП в соответствии с рис. 1 требуется решение следующих основных задач:

1. Построение математической модели отдельных ТП и производства в целом;

2. Синтез критерия и алгоритмов оптимального управления;

3. Проверка разработанных алгоритмов оптимизации на модели и в реальных условиях предприятия.

Задача идентификации.

Рассмотрим задачу идентификации на примере одномерного объекта, на входе которого действует сигнал x(t), на выходе y(t). Эти сигналы могут рассматриваться как детерминированные, так и случайные.

Рассмотрим общий случай, когда сигналы x(t) и y(t) являются случайными функциями, когда аргумент t представляет собой время. При любом фиксированном значении аргумента t, x и y представляют собой случайные величины.

Задача идентификации может быть сформулирована следующим образом. Задан объект, в процессе нормального функционирования которого одновременно могут быть измерены его входная x и выходная y переменные. По результатам измерения x(t) и y(t) необходимо построить модель заданного объекта, т.е. найти оператор, ставящий в соответствие выходную y(t) и входную x(t) функции. Точнее, при идентификации ставится задача не определения самого оператора объекта, а его приближенного значения, его оценки.

Если характеристикой рассматриваемого объекта является оператор A_t (индекс t указывает, что оператор А зависит от аргумента t).

y(t)=А_t х(t)(1)

то задача идентификации заключается в определении не оператора А_t, а его оценки А_t*, которая и используется в качестве характеристики истинного оператора А.

y*(t)=А_t* х(t)(2)

Основные функции АСУ ТП.

Различают три основные группы функций, выполняемых в АСУ ТП - информационно-вычислительные, вспомогательные и управляющие.

Информационно-вычислительные функции в основном подчинены задаче контроля за ходом производства. Реализация их АСУ ТП позволяет управленческому персоналу своевременно узнать об отклонениях протекания ТП от нормативного, обеспечить персонал достоверной информацией о процессе в требуемое время.

Вспомогательные функции подчинены задаче непосредственного управления ТП. При этом отдельные решения по управлению процессом (управляющие воздействия) могут быть реализованы либо автоматическим воздействием на объект, минуя оператора, либо в виде рекомендаций оператору.

КТС АСУ ТП.

В соответствии с назначением и техническим уровнем комплектности в состав АСУ ТП должны входить следующие компоненты (см. рис. 4):

КТС АСУ ТП

Рис. 4

1. Комплект автоматических измерительных приборов и устройств, обеспечивающих измерение параметров процессов и преобразование их физических величин в электрические сигналы.

2. Исполнительные и вспомогательные приборы и устройства для преобразования электрических сигналов в параметры и команды управления ТП.

3. Управляющий вычислительный комплекс (УВК), включающий периферийную технику, обеспечивающую двухстороннюю связь ЭВМ с объектом и ЭВМ более высокого уровня управления, стандартное программное обеспечение для функционирования собственно УВК (библиотека стандартных программ, транслирующие, обслуживающие и организующие программы) (КТС ЛИУС).

4. Функциональное программное обеспечение, включающее в себя комплекс программ, реализующих функции АСУ ТП в соответствии с разновидностью конкретной системы.

5. Устройство связи с объектом, обеспечивающее аппаратную связь УВК с объектом (кабельные, проводные, релейные линии связи и согласующие устройства параметров выходных и входных сигналов).

6. Устройства связи с технологом-оператором (включая пульт управления и информационное табло) для обеспечения оператора необходимой информацией о ходе технологического процесса и управления им, о состоянии объекта и управляющей системы, а также позволяющие оператору вводить новые критерии и коррективы в УВК, сигналы на пуск и остановка системы.

Классификация АСУ ТП

В основу классификации АСУ ТП принят объем перерабатываемой информации, ее масштаб и уровень решаемых задач управления (см. табл. 1).

КЛАСС	ВИД ФУНКЦИЙ	ЧИСЛО КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ
0	Запрограммированный процесс		Станки, прессы
1	Применение ЭВМ	20	Анодные печи
2	Применение ЭВМ, расширенный круг задач	40	Проволочные станы
3	Многономенклатурное регулирование управление по моделям	100	Конверторы, химреакторы
4	Расчёт ТЭП	200	Доменные печи
5	Диспетчеризация при одноступенчатом управлении	300	Обогатительные печи
6	Диспетчеризация при двух ступенчатом управлении	600	Цементные заводы

Таблица 1.

К наиболее простому классу АСУ ТП (класс 0) относятся системы с полностью запрограммированным ходом ТП, таким, каким его ранее ввел человек-оператор (станки, прессы).

Класс 1. В данной классификации за исходную (градацию ("элементарную систему") принята АСУ ТП, условно минимальная по числу контролируемых параметров (до 20) и той же степени автоматизации контроля и управления технологическими и экономическими установками, для которой становится технологически и экономически эффективным применение ЭВМ (электроплавильные и анодные печи).

Каждая следующая градация является ступенью к увеличению объема перерабатываемой информации, усложнению алгоритма и расширению объема решаемых задач, а также развитию структуры АСУ ТП.

К классу 2 относятся те же АСУ ТП, что и к классу 1, но с увеличенным числом параметров (40) и расширенным кругом решаемых задач (ректификационные колонны, проволочные станы).

АСУ ТП класса 3 та же, что и класса 2, но отличается числом параметров (100), а также более сложной последовательностью логических операций и многономенклатурным регулированием. Алгоритм управления технологическим процессом (объектом) разрабатывается на основе его детерминированной, статистической или адаптивной модели, что позволяет проводить оптимизацию, т.е. управлять процессом с целью удовлетворения некоторому критерию (конвертеры, химреакторы, установки первичной обработки нефти).

Класс 4 - это АСУ крупными агрегатами с числом контролируемых параметров 200 и задачами расчета технико-экономических показателей и оптимизации хода процесса на их основе (энергоблоки, доменные печи, атомные реакторы).

К классу 5 относятся АСУ технологическим производством с контролем до 300 параметров и диспетчеризацией при одноступенчатом управлении, где для местного управления агрегатами используются средства вычислительной техники (электролизные печи, обогатительные печи).

Класс 6 - это АСУ производствами с контролем до 600 параметров и диспетчеризацией при двухступенчатом управлении, где для местного управления агрегатами используются средства вычислительной техники (доменные печи, цементные заводы, уличное движение, цехи с программным управлением).

Каждый класс АСУ ТП имеет как алгоритмические особенности, так и особенности технической реализации. Так АСУ 5-го и 6-го классов решают в основном задачи информационно-вычислительного характера.

По мере нарастания сложности и повышения технического уровня АСУ ТП, т.е. в зависимости от степени интеграции представленные классы можно отнести к локальным, комплексным и интегрированным АСУ ТП.

Локальная АСУ ТП - это АСУ ТП (аппаратом, установкой, агрегатом и т.п.) с небольшим количеством однородных операций. Они создаются преимущественно либо как этап перехода к более сложным системам, либо нецелесообразно создавать системы более высокого уровня. В таких АСУ ТП число автоматически выполняемых функций ограничено (станки, прессы, электроприводные и анодные печи, проволочные станы).

Комплексная АСУ ТП - это совокупность локальных АСУ, связанных между собой единым алгоритмом и общими техническими и технико-экономическими критериями. Например, АСУ ПТ линиями, участками, производствами.

Интегрированная АСУ ТП - это АСУ сложными разнородными основными и вспомогательными процессами, начиная от разработки математического обеспечения системы до решения задач по расчету технико-экономических критериев оптимизации.

Для таких систем количество автоматически реализуемых функций максимальное. Из приведенной классификации видно, что АСУ ТЕП более низких классов, когда на базе вычислительной техники осуществляется централизованное (логико-программное или оптимальное управление группой технологических установок на уровне производственного участка, линии, цеха. В этом случае на нее возлагаются дополнительные функции оперативно-диспетчерского управления с анализом работы производственного подразделения (обогатительные печи, цементные заводы, цехи с программным управлением).

Функциональная структура АСУ ТП определяется в основном классом целей управления, для достижения которых предназначена данная система.

Функциональная структура АСУ имеет следующие уровни.

Функциональная структура АСУ ТП.

4-й уровень АСУ ТП

3 -й уровень АСУ ТП

2 -й уровень АСУ ТП

1 -й уровень АСУ ТП

0-й уровень

АСУ ТП

Рис.5

Система состоит из 4-х функциональных уровней управления, находящихся в иерархическом подчинении. Иерархи уровней организована по классическому принципу: нижние уровни могут функционировать самостоятельно, но в общем случае эффективность управления при использовании только нижних уровней будет ниже, чем при использовании всех уровней системы.

Технологический процесс вместе с датчиками и исполнительными механизмами условно образуют нулевой уровень производственного процесса, т.е. собственный объект управления.

На первом уровне АСУ ТП стоит типовая СУ переходным процессом. Эта система предназначена для управления пуском, остановкой технологического процесса при смене технологического режима. Она имеет низкую степень централизации и автоматизации контроля и управления и представляет собой совокупность пусковых щитов и приборов, установленных по месту расположения агрегата. В этих системах велика доля ручных операций.

На втором уровне АСУ ТП стоит система стабилизации ТП на некотором постоянном уровне. Поскольку на большинстве объектов пока невозможно достичь полной автоматизации при управлении переходными процессами, то важная роль отводится человеку-оператору. Эти системы превращаются в системы централизованного контроля, регулирования и дистанционного управления. В этих системах обеспечивается относительно высокий уровень централизации и автоматизации контроля и управления.

На третьем уровне АСУ ТП находится система программного управления по некоторым наперед заданным функциям. Ее назначение состоит изменении номинальных значений технологических параметров и состояния оборудования в соответствии с наперед заданными функциями времени. Эта операция осуществляется при пуске и остановке технологических процессов, при смене режима и программном управлении технологическим процессом. Эти изменяемые номиналы и характеристика состояния передаются на нижние уровни иерархии АСУ ТП.

На четвертом уровне находится система оптимизации ТЭП ТП, которая предназначена для поиска оптимальных технологических параметров в соответствии с заданной функцией цели.

ГАП

1. Особенности разработки ГАП.

2. Трудности реализации.

3. Принципы разработки ГАП.

4. Структура ГПС.

Главной особенностью развития производства на современном этапе является решение двух проблем: повышение производительности оборудования и обеспечение гибкости производительных систем, т.е. обеспечение возможности быстрой перестройки производства на выпуск новой продукции. В XI пятилетке в приборостроении обновлена почти половина выпускаемой продукции.

Перед промышленностью стоят две задачи.

I. Крупносерийное и массовое производство необходимо наделить гиб костью, сохранив преимущества широкой автоматизации.

2. Мелкосерийное производство необходимо автоматизировать с таким расчетом, чтобы наряду с гибкостью, оно приобрело и лучшие черты массового производства: непрерывность, ритмичность, высокий темп выпуска изделий.

Однако применение специализированного оборудования в массовом производстве практически исключает быструю перестройку на выпуск новой продукции. Если учесть, что массовое производство составляет лишь 15-200 % , то основные проблемы лежат в сфере мелкосерийного и единичного производства.

Применение универсального оборудования в мелкосерийном производстве обеспечивает гибкость производства. Однако время непосредственной обработки на станках при использовании такого оборудования составляет не более 5 % календарного времени. Остальное время уходит на переналадку оборудования, заготовок и инструмента, внутрисменные и междусменные простои и т.д.( рис.1)

Наибольший эффект может быть достигнут в результате комплексной автоматизации процессов управления как собственно производством, так и основными процессами его обеспечения в рамках интегрированных систем управления, что позволит резко сократить затраты ручного труда в промышленности.

В начале XI пятилетки ручным трудом было занято 52 % рабочих; причем в основном производстве доля автоматизации и механизации составляет 73 % ; а во вспомогательном - 29 % . Для автоматизации производственных процессов ЭВМ применяют давно, например для управления домнами, мартенами, прокатными станками, хим. реакторами, для реализации которых требуются не очень сложные алгоритмы и программы.

Более широкому использованию ЭВМ в дискретном производстве, для управления станками, в значительной мере препятствовала недостаточная разработанность МО, высокая стоимость.

Главным направлением работы по разработке гибких производственных систем является широкая автоматизация технологических процессов на основе применения автоматических станков, машин и механизмов, унифицированных модулей оборудования, робототехнических модулей оборудования, робототехнических комплексов и ВТ.

В нашей стране намечена разработка общесоюзных программ в области создания ГАП и САПР.( Ленинград ”Прогресс - 90”.)

Раньше были попытки создания жесткой автоматизации производства, были созданы ЧПУ, обрабатывающие центры, ЭВМ, но не было замкнутой цепи. После создания робота - пришли к ГАП.

Особенностью ГАП является: безлюдная технология, групповая организация производства, автоматизация производства мелкосерийной и серийной продукции.

Для появления ГАП были созданы условия:

- прогресс микроэлектроники, что ускоряет внедрение средств ВТ на всех стадиях ТП;

- появление дешевых микропроцессоров;

- дальнейшее расширение областей применения ЭВМ, в частности, автоматизация ТПП, обеспечивающих перемещение, загрузку и позиционирование заготовок, инструмента, деталей.

Сегодня производству предъявляются требования:

1. В нужный момент и за короткое время перейти на выпуск новой продукции и улучшенной. Современная технология производства не позволяет это, т.к. будет нарушен ритм производства, будут потери, а именно: не используется значительная часть оборудования, оснастки, инструмента, приспособлений и т.д. Кроме того для новой технологии необходимы средства связанные с реконструкцией производства, строительство новых цехов, новое оснащение. Это плата за обновление.

2. Освоить новую продукцию при минимальных потерях и затратах. Опыт использования станков с ЧПУ показал, что имеются сложности с их техническим обслуживанием, которые могут быть решены только при использовании станков большими группами. Что это за сложности?

Повышение эффективности использования станков с ЧПУ уже в группах потребовало ликвидации потерь времени, связанных с передачей деталей со станка на станок в строго определённом положении, по отношению к инструменту ( поднять, опустить, повернуть) , требующие от рабочего больших физических усилий. Это привело к созданию обрабатывающих центров - многооперационных станков с ЧПУ, имеющих магазин с большим набором разных инструментов и управляющих программ. ОЦ- заменяет несколько станков. Снятие и установку новой детали на ОЦ осуществляет ПР. Для корпусных деталей существуют - подвижные платформы-спутники, которые позволяют с высокой точностью подавать заготовку к ОЦ.

Бесперебойную работу ГТМ, ОЦ должны обеспечить автоматические системы смены инструмента, удаление стружки, подачи охлаждающей жидкости и смазки и т.д. Кроме того необходима система контроля обработки и диагностики работы ОЦ.

Всё это входит в гибкий технологический модуль[ ГТМ( ОЦ, устройства загрузки, конвейер и накопитель, системы контроля и диагностики, система обеспечения бесперебойной работы ОЦ.) ]

(РИСУНОК 2)

Для мелкосерийного ( многономенклатурного) производства необходимо создавать технологические цепочки из ГТМ. Отсюда являются потери, связанные с передачей изделий по цепочке(очередь), т.к. каждая деталь имеет ТП не согласующийся с такой цепочкой ГТМ. Для решения этой задачи используется гибкая транспортная система с многоярусными стеллажами, которая обслуживается роботом-штабелером по команде ЭВМ. Это дает возможность подключать ТМ в любой последовательности.

Задачи решаемые ГАП:

- управление потоками инструмента и заголовок;

- диагностика и устранение неисправного инструмента и станков (контроль степени износа инструмента и станка);

- управление оборудованием для транспортировки и загрузке деталей;

- управление станками и другим оборудованием в режиме реального времени;

- удаление стружки;

- проведение контрольных измерений и корректировки режимов резания и др.

Анализ факторов затрудняющих работу ГАП.

I. Важный показатель - наработка на отказ (время до первой поломки). Если принять для универсальных станков его за 1, то для станков с ЧПУ он будет = 0,5 ; у роботизированных комплексов - 0,35 , у автоматизированных линий - 0,25. Чтобы ГАП действовали с полной отдачей наработка на отказ должна быть в 8¸10 раз больше, чем у универсальных станков.

2. По сравнению с универсальным оборудованием время ремонта станков с ЧПУ требует больше в 5-6 раз, а автоматических в 6-8 раз больше времени. ГАП должен восстанавливаться на ходу или не медленнее универсальных станков, иначе простои “съедят” всё его преимущества.

3. Высокая стоимость УЭВМ.

4. Отсутствие унификации СУ для станков с ЧПУ с роботизированными комплексами, а также промежуточных интерфейсов ( разных языков, банков данных и ППП).

5. Недостаточная технологическая подготовка производства и проработка технологичности изделий, несоблюдение технологической дисциплины ( отклонение допусков размеров, что делает невозможным работу ГАП) .

6. Отсутствие целевой подготовки квалифицированных кадров для создания и функционирования ГАП.

7. Отсутствие в типизации выпускаемых моделей( склады, транспорт, накопители и т.д.)

8. Отсутствие массового изготовления прогрессивного инструмента и оснастки повышенной стойкости в ГАП.

Основные принципы создания ГАП

Важным явилось однозначное понимание принципов создания ГАП всеми участниками работ технологами, конструкторами, системотехника ми, эксплуатационным персоналом и др.

Основные принципы :

1. Принцип совмещения высокой производительности и универсальности.

2. Принцип модульности АОЯ, АЯК, АТЯ.

Под модулем понимается первичный элемент ГАП, выполняющий законченную технологическую операцию ( обработку, транспортировку, складирование) или оперативное управление процессами транспонирования организации экономических, технологии и подготовки производства.

3. Принцип иерархичности.

ГАП представляет собой многоуровневую структуру: на нижнем уровне находятся гибкие автоматизированные линии (ГАЛ), гибкие технологические модули(ГТМ), гибкие автоматизированные участки ГАП-У, цехи - ГАП- П.

4. Принцип преимущественной программной перенастройки.

Оборудование ГАП при смене изделий перенастраивается путём ввода новых управляющих программ модулей.

5. Принцип предметной замкнутости производства на более низком уровне.

6. Принцип иерархии ГАП с САПР изделия, САПР технологической подготовки и АСУП. Он направлен на создание автоматизированного сквозного цикла проектирование - изготовление на основе полной совместимости САПР изделий, технологической подготовки производства, АСУ ГАП, и АСУ предприятий на уровне математического, технического, программного и информационного обеспечения вплоть до создания единой автоматизированной СУБД.

В организационно-техническом аспекте ГАП является комплексно- автоматизированным производством. Его оснащение реализуется с помощью программно-управляемого оборудования рационально скомплектованного в структурные единицы ГАП(гибкие модули, участки, цехи). Под структурными единицами понимают комплексы программно-управляемого технологического оборудования, автоматизированных транспортных и складских средств, объединенных по уровням иерархии и способных автоматически или с частичным участием человека приспосабливаться к смене выпускаемой продукции.

На рис.4 - архитектура ГАП по уровням:

- уровень технологических модулей: комплексы из ЧПУ, технологическая транспортировка, ПР, манипулятора, средств автоматической смены инструмента и накопителей централизованно управляющих локальных систем управления модулей (ЛСУ);

- уровень участков(линий): включает группу технологических модулей ГАП с единой автоматизированной транспортно-накопительной системой, работа которых координируется АСУ-У;

- уровень ГАП завода, объединенный общим организационно-экономическим и оперативным управлением цехами, заводскими автоматизированными складами и автоматизированным межцеховым транспортом.

Отдельные структурные единицы ГАП должны оснащаться необходимыми средствами сопряжения. Они объединяются в общие структуры до заводского уровня включительно под управлением интегрированного ГПК (АСУ).

Базовыми элементами архитектуры ГАП являются гибкие технологические модули (основные, транспортные, складские, контроль-измерительные и т.д.).

Основные технологические модули - модуль механообработки (ТТМО), штамповки (ТМШ),литья (ТМЛ), гальванопокрытий (ТМГ), печатных плат (ТМПП), механосборки (ТММС), сборочно-монт. модули (СМТМ) и др.

В ГАП - процесс перехода на выпуск нового вида продукции сводится в основном к изменению управляющих программ, осуществляемому с помощью вычислительных средств интегрированного ГПК. Он обеспечивает совместную реализацию функций технической подготовки производства, его планирования и оперативного управления выпуском продукции, объединения САПР - АСУП - АСУ ТП.

Интеграция ГАП обеспечивает ритмичность, синхронность, экономичность и безаварийность при полном выполнении плановых и оперативных заданий.

В соответствии с уровнями архитектуры ГАП в структуру интегрированной АСУ ГАП входят следующие иерархические звенья:

- АСУ ГАП завода;

- АСУ-Ц ГАП (цеха);

- АСУ участка;

- локальные СУ технологическими модулями.

Все эти звенья объединяются в интегрированную АСУ ГАП с помощью организационных, технических и программных средств сопряжения, системный интерфейс. Средства системного интерфейса входят в состав всех модулей АСУ ГАП, что обеспечивает возможность их подключения друг к другу.

Функции управления охватывают все уровни ГАП по двум кон турам:

- контуром организационно-оперативного управления;

- контуром оперативно-технологического управления.

В рамках контура организационно-оперативного управления решаются задачи оперативно-календарного планирования (ОКП): с выдачей сменно-суточных заданий, графиков расписаний движения производства, задачи оперативного контроля и учета выполнения этих задач и т.д.

При оперативно-технологическом управлении организуется по ток управляющих технологических программ (УТП) для ТМ и отдельных агрегатов в ЧПУ. При этом решаются следующие задачи:

1. приема УТП из САПР и организация их хранения, а также пере дача их ЛСУ ТМ;

2. координация работы основных, транспортных и складских технологических модулей;

3. контроля состояния технологического оборудования и др.

Для эффективного обеспечения оперативного управления ГАП необходима машинная реализация (на ЭВМ) конструкторской и технологической подготовки производства средствами САПР. Эта работа завершающаяся формированием и введением в БД библиотеки УТП.

В АСУ - ГАП завода решаются задачи технико-экономического планирования, материально-технического обеспечения, учета и от четности и др. Эти задачи могут решаться в пакетном режиме программно-техническими средствами АСУП.

На уровне цеха решаются следующие задачи организационного технологического управления:

- ведение информационной модели хода производства из цеховой базе данных;

- формирование и распределение сменно-суточного задания (ССЗ), программ работ и графиков движения производства для участков, технологических модулей, транспортной и складской цеховых сис тем;

- оперативный учет изготовления продукции;

- управление обеспечением участков и модулей материалами, инструментом, остнаской;

- координация работы АСУ технологическими, складскими и транспортными модулями;

- ведение суточного фонда УТП;

- распределение УТП по модулям в соответствии со сменно-суточными заданиями;

- обмен информацией с АСУ ГАП завода.

Все эти задачи решаются в режиме реального времени. Для обеспечения их решения создается цеховая БД, входящая в БД АСУ ГАП.

В модуле АСУ - участка ГАП решаются следующие задачи:

- координация работы основных, транспортных и складских ТМ;

- ведение информационной модели состояния ТМ;

- прием от модуля АСУ-Ц, ГАП УТП и их передача в ЛСУ;

- идентификация поступающих в технологические модули заготовок и комплектующих;

- обеспечение оператора информацией о состоянии ТМ и об отклонениях от нормального хода производства;

- учет выпускаемой продукции и др.

Модули ЛСУ должны обеспечивать функционирование ТМ как автономно, так и в составе ГАП участка или цеха. В отдельных случаях функции ЛСУ могут выполнять УУ промышленными роботами.

В ЛСУ выполняются задачи:

- контроль и поддержание в заданных границах параметров технологического процесса;

- координация работы технологического оборудования, ПР, и вспомогательных механизмов;

- текущая диагностика оборудования, его аварийное переключение;

- контроль наличия комплектующих заготовок, материалов в накопителях;

- сигнализация оператору ТМ об отклонениях в технологическом процессе и в процессе управления;

- обмен информацией с модулями АСУ-У, ГАП.

Результаты от внедрения ГАП:

- затраты труда на изготовление изделия сократятся на 3/4, по сравнению с традиционным;

- косвенные издержки и общезаводские накладные расходы составят 1/8 часть от прежнего уровня;

- производственные площади составят 60% от требовавшихся ранее для такого же объема;

- время производственного цикла сократится в 5-6 раз; - проектирование новых изделий будет осуществляться при минимальных затратах.

Интегрированные гибкие системы управления.

Созданные в настоящее время АСУП, САПР, АСУ ТП развиваются как обособленные и не имеют согласованного организационного, информационного, технического и программных обеспечений. Это нарушает комплектность и снижает эффективность решения задачи автоматизации производства. ГАП может развиваться только на основе интегрированной системы АСУП / САПР/ СУГАП.

САПР в интегрированной системе предназначена для проведения проектирования конструкций электронных схем и технологической подготовки.

Выходным продуктом системы является комплект конструкторской документации, комплект технологических документов изготовления плат, сборки и программное обеспечение технологического оборудования.

АСТПП является наиболее выгодным при большом непрерывнопополняющимся потоке проектно-конструкторских задач и требует наименьших трудовых затрат. Режим интерактивного взаимодействия АРМ КТ на основе персональных компьютеров позволяет оперативно выполнять задачи САПР, при этом на АРМе в диалоговом режиме выполняются следующие операции:

- подготовка и корректировка данных;

- управление процессом решения задачи;

- отображение, анализ, редактирование графической информации.

Выполнение перечисленных операций с помощью АРМа решает следующие задачи:

1) ”быстрого реагирования” на появление ошибок во входных данных;

2) изменения задания по результатам пробных решений задачи;

3) быстрого и удобного редактирования результатов решения задачи.

ЭВМ выполняет проектные операции, требующие больших вычислительных ресурсов ( трансляции входных данных и форматирование частной БД, расчет схем и элементов схемы, размещение элементов и расчет тепловых режимов, трассировка проводов и синтез конструкторских документов ), формирует базы данных ( схематическая, конструкторская, технологическая ) системы и базу проектов-комплектов технической документации на изготовление микросборок(МСБ).

Комплекс программных и информационных средств позволяет выполнять весь цикл проектирования комплектов технической документации, например, на изготовление МСБ.

При проектировании МСБ результаты проектирования схематического этапа передаются через общую базу данных на следующий этап - проектирование конструкций устройства; результаты этапа конструирования передаются через общую базу данных на этап технологической подготовки производства МСБ.

ППП конструирования формирует следующие документы:

- сборочный чертеж;

- чертеж платы;

- перечень элементов схемы;

- ведомость покупных изделий;

- спецификацию и т. д.

Все прикладные программы систем объединены общим лингвистическим и информационным обеспечением и общей системой проектирования. Кроме того, каждый ППП систем представляет собой структурно законченную функциональную единицу и может применяться автономно. Системы позволяют автоматизировать основные проектно-расчетные, конструкторские и технологические задачи процесса создания МСБ. На выходе систем выдается для изготовления изделия готовая для передачи в автоматизированное производство документация без вмешательства человека.

Задача передачи информации из проектирования в автоматизированное производство решается созданием интегрированных систем АСУП/ САПР/ СУГАП.

Управление технологическим процессом предполагает разработку всей последовательности этапов изготовления МСБ. Причем программа управления производства задает и определяет состояние деталей МСБ на каждом станке или участке производства. Рассмотренная схема связи САПР с СУГАП позволяет создать производства не только на основе безлюдной технологии, но и без конструкторской технологической документации сопровождения.

Задачи АСУП при включении системы в ГАП не изменяются и в традиционном представлении остаются неизменными обеспечение сбора, переработки, хранения и транспортирования информации; организация контроля за соблюдением рабочих графиков функционирования основного и вспомогательного производственного оборудования, транспортных и складских средств КИА и т.д. Однако совершенно принципиальное значение приобретает синхронизация всех процессов переработки информации в интегрированной системе АСУП/ САПР / СУГАП.

Задачи интегрированной ГАП:

I. Разработка СУ сопряжения АСУП с СУГАП.

В I могут решаться задачи:

1. Разработка информационного обеспечения СУ сопряжения.

2. Разработка программного обеспечения СУ сопряжения.

3. Разработка имитационной модели сопряжения, позволяющей получать

оптимизационные результаты различных вариантов перестройки

СУГАП на новую номенклатуру продукции.

II. Разработка задач информационного, программно-математического обеспечения СУ ГАП.

1. Разработка информационного обеспечения СУ ГАП, обеспечивающего

информацией процесс перехода на выпуск новой номенкл.(СУБД ГАП).

2. Разработка программно-математического обеспечения СУ ГАП

(пакет прикладных программ- ППП).

Методология и принципы проектирования и разработки ИАСУ

Развитие АСУ характеризуется расширением взаимосвязей отдельных систем и подсистем, объединением управления техологическими процессами и оперативного управления, текущего и долгосрочного планирования . В связи с этим возникла проблема создания интегрированных АСУ (ИАСУ). В соответствии с ГОСТ ИАСУ такая автоматизированная система управления предприятия, которая охватывает все фазы производственного цикла разработки и изготовления продукции. Она, имеющая многоуровневую иерархию управления, реализует скоординированное принятие решения при взаимодействии в процессе управления всех локальных АСУ для достижения главной цели.

Традиционный подход к проектированию сложных систем, к которым относится ИАСУ, заключался в изучении исходных данных, формировании соответствующих целей управления объектом, создание отдельных элементов систем и их объединение в единую систему. Основным недостатком такого подхода является дублирование решений и значительные затраты материальных и трудовых ресурсов.

Альтернативным является системный подход, который позволяет разработчику перейти на более высокий уровень и рассматривать разрабатываемую сложную систему как некоторую подсистему системы более высокого ранга (метосистемы). При этом учитывается многообразие внешних и внутренних связей.

Анализ функционирования отдельных АС показывает, что автоматизация задач планирования, управления НИ, конструирования должна осуществляться в рамках единой системы, так как без перехода к интегральной, сквозной автоматизации всего цикла "исследование - конструирование - производство - сбыт" продукции невозможно добиться требуемых ТЭП. Поэтому, одним из направлений достижения эффективности производства является комплексная автоматизация процессов проектирования изделий и технологии их изготовления, совершенствование управления организационными и технологическими процессами, осуществляемая в интегрированных автоматизированных системах управления (ИАСУ).

ИАСУ относится к многоуровневым автоматизированным системам управления, позволяющим обеспечить наиболее эффективное решение задач по разработке, освоению, производству и поставке продукции в соответствии с установленными планами.

В зависимости от типа производства, цели и задач, стоящих перед СУ, в состав ИАСУ входят: автоматизированная система научных исследований (АСНИ); система автоматизированного проектирования (САПР); автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП); автоматизированная система управления технологическими процесса (АСУТП); автоматизированная система управления гибкими производственными системами (АСУ ГПС);

автоматизированные системы контроля и измерения (АСКИ) и др.

Какая главная задача ставится перед ИАСУ? Она должна обеспечить управление локальными автоматизированными системами путем рационального распределения ресурсов, определение графиков и режимов работы управляемых объектов, контроля их работы, а также решения организационно-хозяйственных задач производства и взаимодействия между ними.

Особенностью ИАСУ является связность или объединение в единое целое локальных автоматизированных систем, обладающих определенной автономностью. Причем это объединение или интеграция обеспечивает системе большую гибкость за счет согласованности функционирования всех ее локальных систем, расширяет ее возможности по достижению поставленных перед ней целей с меньшими материальными и трудовыми затратами.

ИАСУ дает большой эффект за счет более точного согласования целей отдельных АС, соподчинения их тактики стратегии ИАСУ, совместного использования обеспечений ИАСУ различными АС и т.д.

ИАСУ имеют принципиальные отличия от традиционных АСУ. В АСУ экономическая эффективность обеспечивается автоматизацией отдельных функциональных задач. А в ИАСУ основной эффект формируется в результате интеграции локальных АС, уменьшения дублирования информации резкого уменьшения трудоемкости управленческих работ, т.е. выполняет функцию интегратора информации посредством межфункциональной интеграции, оказывает значительное влияние на интеграцию функциональных и структурных элементов СУ. На рис.1 дана блок-схема интегрированной производственной системы (ИПС). В ее состав входят: автоматизированная система управления научными и проектно-конструкторскими работами (АСУ НИОКР) и автоматизированная система управления производственной системой (АСУП).

ИПС

ИАСУ

АСУП

АСУ НИОКР

АСУ

СУ ТП

АСНИ НИОКР ИПИ ГАП

ТП

САПР ГАП

Цехи

АСТПП

Рис.1 Блок-схема интегрированной производственной системы.

ЦНИИ ТЭ Итяжмаш, удовлетворяют все задачи отдельных подсистем в АСУП. ТЕП-20, ОУ-19,4, БУ-18,6, МТС-11,2, Кадры-9,4, УК-2,4, КН-2,7, ВП-1,9, РСП-1,9.

КН- контроль и исполнения;

РСП- реализация и сбыт продукции.

Интеграция обеспечивает согласование последовательности выполнения работ между всеми элементами системы и установлением соответствующих временных характеристик. При этом каждая система управления реализует свою цель функционирования в соответствии со своим назначением с большей или меньшей эффективностью. В ИАСУ за счет интеграции исследовательских, проектных, конструкторских, производственных работ получается больший эффект, чем сумма эффектов локальных АС.

На верхнем уровне ИАСУ решаются задачи автоматизации прогнозирования технического и экономического развития предприятия, автоматизации проектирования новых изделий и технологии, формирование подетального плана производства, управление производственно-хозяйственной деятельностью предприятия, основным и вспомогательным производством, материально-техническим снабжением, сбытом, трудовыми ресурсами и т.д.

Интегрированная производственная система обладает следующими признаками:

- комплексной автоматизации всех работ и рабочих мест за счет внедрения ЭВМ различного класса;

- созданием единой информационно-вычислительной сети, путем объединения ЭВМ различного уровня управления;

- созданием интегрированной и локальных баз данных, позволяющих уменьшить дублирование информации;

- преобладанием без бумажной технологии обработки информации на всех этапах реализации сквозного цикла "проектирование-изготовление-сбыт";

- применением современных экономико-математических методов при решении задач каждой АС;

- высокой эффективностью и гибкостью всей системы.

Интеграция функционирования ИАСУ не возможна без осуществления следующих видов интеграций:

- функциональной, обеспечивающей согласования локальных целей;

- организационной, состоящей в рациональном сочетании управленческой деятельности персонала на разных уровнях ИАСУ;

- технической, направленной на объединение КТС в единую информационно-вычислительную сеть;

- информационной, обеспечивающей взаимосвязь всех информационных массивов, средств хранения, обновления, накопления и использования информации об объекте на всех уровнях ИАСУ;

- программной, проявляющейся во взаимосвязанности комплекса моделей, алгоритмов, операционных систем и прикладных программ.

Построение обобщенной модели ИАСУ

Рассмотрим трехуровневую структуру ИАСУ.

ИАСУ

m1

m n

z1 z _i m _i z n

СУ 1 СУ i СУ n

u1 k 1 u _i k _i u n k n

x 1 y1 x _i y _i x n y n

Р 1 Р i P n

w1 w _i w n

_ _

k _i , m _i - векторы информационных сигналов нижнего и верхнего уровня

_ _

z _i , u _i - координатный вектор и вектор управления;

_

x _i - вектор входных параметров;

_

y _i - вектор выходных параметров.

Элемент верхнего уровня реализует задачу А, соответственно глобальной стратегии управления по переводу системы на проектирование и выпуск нового изделия. Задача А декомпозируется на подмножество задач А, соответствующих функциям локальных АС нижнего уровня САПР, АСУП и т.д. Данное подмножество декомпозируется на функциональные задачи а _i , итогом которых является разработка управляющих воздействий u _i:

_ _

a Î A ; A Ì A ; a _i ® u _{i .}

Управляющие воздействия u _i действуют на процесс Р _i для пoлучения требуемого y _i . Примем однонаправленную связь, описывающую процесс "исследования-проектирования-производства", тогда

x _i = y_{i- 1} (1)

Опишем процесс Р _i через входы и выходы

= (2)

Для Р_i имеем

=

Величина управляющих воздействий u _i будет минимальна функционировании Р_i без отклонений ® F:

или

.

Управление будет оптимальным, если

при

.

При проектировании ИАСУ возникают следующие проблемы:

1) совершенствование планирования и управления на всех уровнях предприятия, объединения;

2) создание средств и систем автоматизации проектирования АСУ различного назначения, обеспечивающих:

автоматизацию управления технической подготовки производства (ТПП), в том числе: развитие задач автоматизации инструментальной

подготовки; создание систем обработки технологичности конструкций;

развитие работ по машинной графике для представления информации в графическом виде; разработку комплексных автоматизированных систем ТПП, реализующих обращение конструкторов и технологов к информационно-поисковым системам;

автоматизацию проектирования ИАСУ различных классов на базе много машинных комплексов, в том числе: автоматизацию анализа производственно-хозяйственной области объекта управления (ОУ);

автоматизацию проектирования всех видов обеспечений различных классов; автоматизацию комплексного тестирования и диагностики проектных решений АУ различных классов;

3) создание систем управления базами данных (СУБД) для ИАСУ;

4) создание программных средств для построения программных средств ИАСУ, для чего необходимо осуществить:

исследование и разработку пакета прикладных программ (ППП), применение которых обеспечивает возможность сведения программирования экономических задач к описанию входной, промежуточной и выходной информации;

исследование и разработку функциональных ППП по основным подсистемам АСУ;

разработку методов использования малых ЭВМ для реализации типовых процедур обработки информации;

разработку функциональных пакетов для типовых систем оперативного управления сборочным производством;

разработку ППП для задач управления ТПП на базе АРМ;

проведение исследований, разработку и внедрение СУ вычислительным процессом в режиме телеобработки;