1) определение технологических маршрутов и их технического
обеспечения в условиях ГАП,
2) реализация технологического процесса на базе специализированных автоматических ячеек,
3) определение общей конфигурации системы управления ГАП.
Рассмотрим их более подробно.
Построение укрупненной функциональной структуры целесообразно проводить на основе анализа структурно-технологических схем обработки. Например, пусть для механообработки какой-то группы деталей необходимо осуществить движение заготовок по цепочке, представленной на рисунке.
Следующий этап — реализация технологического процесса на базе специализированных автоматических ячеек. На рисунке показан пример АОЯ, состоящей из автоматического станка С и локальной транспортной системы, например манипулятора М, работу которых координирует система управления ячейкой.
Автоматические элементы включают исполнительное устройство, воздействующее на материальный поток, и систему управления, обеспечивающую заданное изменение состояния исполнительного устройства. Одинарные стрелки на рисунке соответствуют информационным термальным потокам.
Последний этап построения функциональной структуры ГАП сводится к определению общей конфигурации системы управления.
Координацию работы структурных элементов системы (специализированных автоматических ячеек) как единого целого обеспечивает многоуровневая система управления. При распределении функций между управляющими подсистемами, входящими в систему управления с иерархической структурой, необходимо достичь рациональной степени централизации при преобладании децентрализации.
]]>1) автоматические обрабатывающие ячейки (АОЯ),
2) автоматические ячейки склада (АЯС),
3) автоматические транспортные ячейки (АТЯ),
4) автоматические контрольно-измерительные ячейки(АКИЯ).
Тип основного оборудования первого и четвертого вида ячеек (тип металлорежущего станка, технологического агрегата или контрольно-измерительного устройства) определяется в результате разработки технологического процесса. Тип оборудования второго и третьего вида ячеек, а также тип вспомогательного оборудования первого и четвертого вида, реализующего функции локальной транспортной системы (ЛТС) ячейки (тип автоматического манипулятора, загрузочного устройства, поворотного стола и т. д.), устанавливают на этапе выбора технологического оборудования на основании требований, сформированных к данному технологическому оборудованию со стороны технологического процесса и технологической структуры ГАП.
]]>К итогам разработки ТП относятся:
Данные о технологическом процессе позволяют выявить тип элементов ФС и преобразования, осуществляемые этими элементами над материальными и информационными потоками.
]]>Основой для разработки ФС ГАП являются соответствующие данные о технологических процессах (ТП) изготовления продукции в ГАП. Задача разработки технологических процессов решается в три этапа:
этап I —- разработка принципиальной схемы ТП, включающей состав и последовательность технологических этапов, тип заготовки и состояние детали после каждого этапа;
этап II — разработка маршрутной технологии, включающей состав и последовательность операций обработки, контроля и измерения на каждом этапе, состояние детали после каждой операции и основные характеристики систем обработки, контроля и измерения;
этап III — разработка операционной технологии, включающей структуру и характеристики операций, и выбор конкретных моделей станков, технологических агрегатов и контрольно-измерительных устройств, типоразмеров обрабатывающего инструмента и технологической оснастки.
Таким образом, в основе разработки ТП лежит нисходящая по уровням процедура проектирования с последующим уточнением, осуществляемым «снизу—вверх».
]]>Первым этапом после обследования предприятия и выбора участка производства для создания ГАП является разработка организационной структуры.
После определения номенклатуры деталей, предназначенных для изготовления в ГАП, первичной классификации их по конструкторско-технологическим признакам, установления основных методов формообразования осуществляется специализация цехов основного производства. Результатом указанных работ является организационная структура основного производства на уровне цехов.
В целом по аналогичной схеме определяют специализацию производственных участков, однако этот процесс должен быть тесно связан со следующий этапом системотехнического синтеза — разработкой технологического процесса,— в том плане, что результаты его используются для последовательной коррекции вариантов специализации. Укрупненная схема процесса определения организационной структуры ГАП на уровне участков представлена на рисунке.
На схеме не показаны процедуры выбора деталей-представителей, разработки для них маршрутных технологических процессов и т. д. Анализ эффективности ГАП проводится после решения задачи выбора оборудования путем имитационного моделирования или иным способом, после чего делается вывод об окончательном варианте организационной структуры ГАП.
]]>Аппаратная реализация ИПК и его подсистем может осуществляться различными способами. На практике находят применение следующие варианты конфигурации.
1. Система с разделяемой памятью. В этом случае системы комплекса взаимодействуют через общую память. Отличие таких систем от многопроцессорных состоит в указанном выше наличии в каждой из ЭВМ комплекса собственного программного и информационного обеспечения. Общая память служит здесь лишь для обмена данными, а не для выполнения программ.
2. Система с разделяемой шиной. Система такого типа основана на использовании разделяемой шины или магистрали, посредством которой взаимодействуют составляющие ее ЭВМ. Обмен сообщениями в такой системе осуществляется посредством их адресации и управления шиной, которое может быть централизованным (переключатель шины) и децентрализованным (глобальная шина).
3. Локальные вычислительные сети с кольцевой архитектурой. Этот один из наиболее перспективных вариантов ЛВС реализуется на базе однонаправленного канала, имеющего форму кольца (петли). ЭВМ ИПК подсоединяются к нему через специальные контроллеры сети.
4. Локальные вычислительные сети с топологией звезды. Сети с топологией звезды имеют одну из ЭВМ в качестве центральной, управляющей, остальные связаны с ней линиями связи. В определенном смысле такая конфигурация аналогична шине, централизованно управляемой по прерываниям, поскольку в обоих
этих случаях очереди формируются специальным центральным контроллером.
5. Иерархические системы. Конфигурация системы, используемая в качестве базовой, древовидная. Мощности машин увеличиваются от нижнего уровня к верхнему, аналогичная иерархия имеется среди файловых систем и баз данных.
6. Полносвязанные и неполносвязанные системы с линиями «точка—точка». Конфигурация такого типа используется для небольшого числа рабочих станций и может быть реализована в ИПК.
Выполняемые в процессе сквозного проектирования в ИПК операции с данными приводят к синтезу фрагментов проекта изделия, которые должны храниться в памяти ЭВМ. Эти фрагменты, с одной стороны, определенным образом соотносятся между собой, а с другой — представляют собой данные для последующих этапов проектирования и ТПП. По этой причине хранение фрагментов проекта целесообразно организовать с помощью специализированных баз данных САПР и АСТПП. В качестве таких баз данных можно использовать ПОБД, которые кроме хранения данных о проекте должны осуществлять взаимодействие с программами проектирования и ТПП.
Назначение ПНБД — хранение информации о технологических процессах, технологическом и информационно-управляющем оборудовании, методиках и отраслевых руководящих материалах по проектированию и ТПП, а также информации вспомогательного характера общего назначения.
]]>Функциональная интеграция осуществляется на уровне задач, формируемых на основании представлений о технологии проектирования и производства заданного продукта и о сложившейся на предприятии организационной системе. Представлять задачи удобно в следующей форме: задаются исходный ресурс (данные) и концепция (вход задачи), конечный продукт (выход задачи), метод преобразования входа в выход. Вход, выход и метод могут быть заданы с неопределенностью. Могут быть заданы, например, целое множество возможных входов или общая характеристика метода преобразования, в частности принадлежность его к классу задач автоматизированного проектирования определенного типа. В этом случае указанные объекты уточняют и конкретизируют в процессе последующих операций проектирования системы.
Далее эти задачи необходимо соотнести друг с другом в смысле пересечения их по входам, выходам и методам, а также согласовать входы и выходы между собой. При необходимости такая координация задач производится с разбиением задач на подзадачи, т. е. с помощью дезагрегирования.
]]>На сегодняшний день совершенно очевидно, что организационная структура ИПК должна быть согласована со структурой движения информационных и материальных потоков в ИПК, т. е. с функциональной структурой комплекса. Другими словами, взаимосвязь подразделений предприятия должна строиться с учетом обеспечения движения потока материалов (заготовок, деталей, инструментов, оснастки и т. д.) вдоль составляющих производственного цикла и сопутствующей этому потоку контрольной и управляющей информации.
Основой для разработки организационной структуры ИПК является схема взаимодействия элементов производственного цикла с системами и подразделениями его обеспечения, приведенная на рисунке. Интерпретация этой схемы в конкретных условиях приводит к организационной структуре предприятия. При этом структура подразделений реализует соответствующие функции модулей функциональной структуры ИПК с увязкой их по структуре используемых данных.
К настоящему времени общие черты схемы взаимодействия и иерархии подразделений в ИПК можно считать известными, однако только в пределах относительно небольших масштабов внедрения ИПК на предприятии. В целом же требуются новые подходы к проблеме разработки организационной структуры ИПК с учетом всего комплекса исследовательских, проектно-конструкторских, технологических и производственных задач.
При системотехническом синтезе организационную структуру целесообразно изображать с учетом содержания информационных связей между подразделениями. На рисунке показан пример укрупненной схемы части организационной структуры, непосредственно касающейся механообрабатывающего производства.
Проектирование организационной структуры ИПК — это фактически создание автоматизированной системы организационного управления (АСОУ) комплексом. Такая АСОУ должна обеспечивать гибкость по отношению к изменениям структуры производственного цикла и его компонентов. Это сводится к необходимости ослаблять жесткость организационной структуры и образовывать новые активные связи между подразделениями в соответствии с требованием функциональной интеграции задач, обусловленной новой схемой производственного цикла. АСОУ с указанным свойством принято называть гибкой.
Проектирование гибкой АСОУ связано с организацией системы функциональных интерфейсов, определяемых задачами, решаемыми в процессе реализации производственного цикла, с группированием этих задач по признакам общности методов их решения, профилям подразделений, аппаратным и программным средствам. Решение этой проблемы базируется на кластеризации множества задач, генерации вариантов групп и моделировании функционирования организационной структуры. Автоматизация указанных процедур основана на операциях над граф-структурами, представляющими взаимодействие задач.
]]>