3.3. Автоматизированная система управления

В состав комплекса технических средств (КТС) входят (в соответствии с ГОСТ 24.003-84): управляющий вычислительный комплекс (УВК), средства получения, преобразования, хранения, отображения и регистрации информации, устройства подачи сигналов и исполнительные устройства.

Основные функции АСУ подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

Управляющие функции АСУ – функции, результатом которых являются выработка и реализация управляющих воздействий на технический объект управления.

К управляющим функциям относятся:

- программно-логические управления оборудованием;

- адаптивное управление объектом в целом.

Информационные функции – функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации о состоянии ГПС оперативному персоналу или передача информации для последующей обработки.

Вспомогательные функции – функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.

Составные части АСУ. Для выполнения указанных функций необходимо взаимодействие следующих составных частей АСУ: технического обеспечения; программного обеспечения; информационного обеспечения; организационного обеспечения; оперативного персонала.

Состав оперативного персонала. В состав оперативного персонала входят:

- операторы, осуществляющие контроль за работой и управлением технологического объекта управления (ТОУ) с использованием информации и рекомендаций КТС;

- эксплуатационный персонал, обеспечивающий правильность функционирования КТС.

Ремонтный персонал в состав оперативного персонала не входит.

Задачи, решаемые АСУ ГПС. Выбор технических средств СУ и состав функций, подлежащих автоматизации, в значительной мере зависят от следующих факторов: технологии обработки; состава и компоновки ГПС; организации производства; экономической целесообразности автоматизации составляющих ГПС.

Состав функций и набор решаемых задач АСУ определяются условиями функционирования конкретных ГПС (см. рис. 3.3.1). Задачи оперативного управления:

а) управление технологическим процессом: сбор и обработка информации о ходе технологического процесса; координация работы основного технологического оборудования и оборудования АТСС; перераспределение ресурсов в зависимости от фактического состояния производства; организация взаимодействия персонала ГПС и ЭВМ; обеспечение работоспособности СУ при сбоях и перезапусках;

б) групповое управление основным технологическим оборудованием: управление работой устройств числового программного управления (УЧПУ) (запуск по команде ЭВМ, приостановка обработки, замена программы и т.д.); организация хранения на устройствах внешней памяти ЭВМ библиотек управляющих программ (УП) и документов; раздача УП в УЧПУ;

в) управление АТСС: прямое управление оборудованием АТСС; взаимодействие с устройствами управления ГПС.

Задачи АСТПП: обеспечение технологичности конструкций изделия; разработка технологических процессов; проектирование средств технологического оснащения.

Для конкретных изделий (ГАЛ, ГАУ) АСТПП должна решать следующие задачи: проектирование технологических процессов; подготовку управляющих программ для оборудования с ЧПУ; разработку технических заданий на проектирование средств технологического оснащения.

АСТПП для ГПС должна создаваться с учетом интеграции с АСУ для использования единого технического, информационного и программного обеспечения. При этом должно предусматриваться статическое и динамическое взаимодействие с подсистемами управления, планирования, учета и контроля.

Управление технологическим процессом. При создании системы управления ГПС необходима разработка средств, обеспечивающих автоматическую координацию работы технологического оборудования, АТСС и вспомогательного оборудования, принятие решений и регулирование технологического процесса (ТП).

Принятие решений и регулирование ТП основывается на анализе информации, поступающей от объектов управления. В оперативной памяти ЭВМ строится динамическая модель ГПС в табличной форме, описывающей состояния всех элементов объекта управления.

Особое место в общей системе управления ТП занимает система управления АТСС, которая выполняется самостоятельным законченным блоком, функционирующим автономно относительно длительного периода времени, что придает ГПС большую гибкость и «живучесть».

Система управления автоматизированной транспортно - складской системы должна обеспечивать выполнение следующих информационных и управляющих функций: прием информации о положении и состоянии оборудования и прием запросов на обслуживание; ведение динамической модели склада (накопителей); выработку рациональных принципов организации накопления и перемещения объектов обработки; подготовку и передачу адресов и команд, обеспечивающих выполнение транспортными механизмами последовательности перемещения объектов обработки; прием информации (в том числе и от оператора), контроль выполнения задания, включая накопление (складирование) и перемещение; диагностирование состояния оборудования и системы управления; выполнение процедур обмена информацией; возможность восстановления информации о состоянии АТСС перед перезапусками системы.

Наличие динамической модели предполагает хранение в информационной памяти микроЭВМ данных о грузах, находящихся на всех стадиях обработки: код детали; стадия обработки; номер партии; число деталей в партии запуска и транспортной партии; место (адрес) нахождения детали (транспортной партии).

Комплекс технических средств является инструментом для реализации функции системы управления ГПС и состоит из управляющего вычислительного комплекса (УВК), связанного с ним периферийного оборудования, каналов связи, средств сбора и обработки информации на элементах объектов управления.

Программное обеспечение АСУ ГПС является системой переработки информации, работающей в реальном масштабе времени. Программно-математическое обеспечение (ПМО) состоит из пакета прикладных программ, реализующих функции системы управления, и программ, обеспечивающих ввод – вывод информации, проходящей через систему управления. Обмен информацией пользователей системой обеспечивается с помощью универсальных диалоговых средств в реальном масштабе времени.

Значительные капитальные вложения для создания ГПС обусловливают необходимость минимизировать риск ошибок и поиск оптимального решения при создании их для конкретного потребителя. Это в первую очередь относится к определению структуры ГПС, являющейся основополагающей во всем процессе проектирования. Оптимальная структура ГПС должна обеспечивать наивысшую производительность, качество и надежность работы при ограниченных затратах на технологическое оборудование и систему функционирования. Поэтому ошибки, допущенные на ранних стадиях проектирования, когда собственно и определяется структура ГПС, обычно приводят к увеличению сроков и стоимости проектирования, дополнительным затратам при изготовлении, внедрении и к снижению ожидаемого (планируемого) эффекта.

Выбор структуры ГПС заключается в правильном, учитывающем ситуации производственного процесса определении количества основного технологического оборудования и экономически оправданного состава системы обеспечения ее функционирования. Моделирование является единственным методом, позволяющим оценить реальное (или близкое к реальному) поведение системы и рассмотреть влияние на производительность ГПС реальных производственных ситуаций и конкретных параметров ее составляющих.

Имитационное моделирование. Основой работы модели ГПС является многократное воспроизведение на ЭВМ отдельных ситуаций производственного процесса.

Последовательность указанных ситуаций по времени обработки, транспортирования, партиям запуска, технологическим маршрутам, надежности работы основного и вспомогательного оборудования ГПС и другим параметрам должна соответствовать реальному производственному процессу, подчиняющемуся установленным регламентам. Таким образом, рассматриваемая модель представляет собой реализацию процессов производства множества различных изделий в соответствии с этапами производственного цикла.

Однако, как и для всех моделей, качество имитационной модели определяется тем, насколько она отображает поведение моделируемой системы, что в значительной мере зависит от тех исходных данных, которые используются при имитации производственного процесса.

При оценке результатов моделирования необходимо учитывать, что она должна носить технико-экономический характер, т.е. в соответствии с ГОСТ 15467-79 учитывать соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации ГПС и суммарных затрат на ее создание и эксплуатацию.

Наиболее объективным показателем оптимальной структуры является рост производительности. При оценке различных вариантов структуры ГПС важнейшим условием оптимального выбора является связь расчетов производительности всей системы и ее составных частей с требованиями к их технологической надежности.

Основные положения по определению производительности ГПС вытекают из определения ее задач:

1) ГПС должна быть ориентирована на выпуск комплектов деталей, число которых диктуется требованиями сборки;

2) комплект деталей определяется в результате структурного анализа выпускаемых машин и образуется из множества деталей, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками;

3) длительность процесса обработки деталей резанием, входящих в это множество, представляет собой случайное событие, которое зависит от вида детали, размеров обрабатываемых поверхностей, метода обработки, типа и уровня автоматизации оборудования;

4) длительность процесса обработки деталей этого множества характеризуется количественными характеристиками (станкоемкостью детали, станкоемкостью операции), имеющими статистический характер распределения с параметрами: выборочная средняя станкоемкость, стандартное отклонение и размах;

5) ввиду того, что полная размерная обработка осуществляется в течение нескольких смен, при определении производительности значительно проще оперировать понятием «технологическая операция», характеризующим производительность за более короткий промежуток времени.