Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления

310

из словий оптимально о расхода ресрса. На третьем ровне

(рис. 8.5, с) системы правления определяются необходимые зна-

чения параметров онечно о продта и перераспределения ма-

териальных потоов с целью выпса соответствюще о е о о-

личества с различными требемыми параметрами ( лобальная

оординация).

Решение задач на аждом ровне осществляется с помощью

моделей, соответствющих различным ровням описания техно-

ло ичесо о процесса. Очевидно, что в зависимости от вида за-

дач, решаемых при автоматизации техноло ичесо о процесса,

система правления может содержать разное число ровней. Кро-

ме то о, для разных техноло ичесих процессов харатерно раз-

ное взаимодействие задач правления параметрами продта и

интенсивностью материальных потоов, что таже находит свое

отражение в стртре систем правления. Решение задач на аж-

дом ровне осществляется с разным ритмом, что соответствет

различным темпам изменения параметров модели техноло ичес-

о о процесса на различных ровнях описания. На более низих

ровнях эти изменения харатеризются более высоой частотой,

что требет внесения более частых орретирющих воздействий.

Уровень совершенства АСУТП зависит от совершенства эле-

ментов ее стртры и харатеризется степенью «самостоятель-

ности» в выработе и реализации правляющих воздействий при

ведении техноло ичесо о процесса. Сложность элементов внт-

ренней стртры АСУТП находится в тесной связи с харатером

Ãëîáàëüíàÿ

êîîðäèíàöèÿ

Îïòèìàëüíîå

óïðàâëåíèå ïðîöåññîì

Ñòàáèëèçàöèÿ

ïàðàìåòðîâ ïðîöåññà

Èçìåðÿåìûå

ïåðåìåííûå

Àãðåãèðîâàííûå

äàííûå

Óñòàíîâêè,

ïàðàìåòðû

Òåõíîëîãè÷åñêèé

îáúåêò óïðàâëåíèÿ

Êðèòåðèè

Рис. 8.6. Вертиальная деомпозиция задач АТК

311

ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ

Îïåðàöèÿ nÎïåðàöèÿ 1 Îïåðàöèÿ 2

Ïëàí

Òåõíîëîãè÷åñêèé àãðåãàò

Êîîðäèíèðóþùàÿ ÝÂÌ

Óïðàâëåíèå ó÷àñòêîì

Ñûðüå

ÈçäåëèåÈçäåëèå Èçäåëèå

Àãðåãàò 1 Àãðåãàò 2 Àãðåãàò n

ÀÑÓÒÏ

ÒÎÓ

. . .

ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ

ÌèêðîÝÂÌ

Ïëàí

Êîîðäèíèðóþùàÿ ÝÂÌ

Óïðàâëåíèå öåõîì

Ñûðüå Èçäåëèå

ÀÑÓÒÏ

ÒÎÓ

. . .

)

ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ

ÌèêðîÝÂÌ

Ïëàí

Êîîðäèíèðóþùàÿ ÝÂÌ

Óïðàâëåíèå ÒÏ

ÀÑÓÒÏ

ÒÎÓ

. . .

Рис. 8.5. Горизонтальная деомпозиция задач автоматизированноо

технолоичесоо омплеса: а – нижний ровень; b — средний ровень;

с — верхний ровень иерархии

312

техноло ичесо о процесса. Если этот процесс допстимо рас-

сматривать детерминированным, то е о модель бдет проще.

В тех слчаях, о да ход техноло ичесо о процесса не дает-

ся свести  детерминированном, т. е. возможны неоторые от-

лонения слчайно о харатера (изменение ачества материала,

е о физичесих свойств, харатеристи рабоче о ор ана и т. п.),

внтренняя стртра АСУТП сщественно сложняется. В таих

системах априорная информация содержит формлиров цели

правления и математичесю модель процесса, оторая позволяет

определить наилчший пть достижения этой цели. Чем большее

число слчайных фаторов подлежит чет, тем сложнее математи-

чесая модель процесса и элементы внтренней стртры

АСУТП. Все это приводит  дорожанию системы, сложнению

эсплатации и сщественном снижению надежности. Поэтом

рациональный пть создания работоспособных АСУТП повышен-

ной надежности состоит в совершенствовании не тольо отде-

льных элементов системы, но и техноло ичесо о процесса, совер-

шенствование оторо о должно быть направлено на повышение

детерминированности последне о, в резльтате че о ислючается

или сводится до минимма влияние слчайных фаторов. Тольо

одновременное совершенствование системы правления и техно-

ло ичесо о процесса может привести  созданию надежно фн-

ционирющих автоматизированных правляемых омплесов.

Во внешней стртре АСУТП мо т быть выделены системы

различных ровней или подсистемы АСУТП, выделяемые по

фнциональном или стртрном призна, отвечающем

онретным целями задачам. Если фнции системы о раниче-

ны одним механизмом, то она называется лоальной. Примером

том может слжить система безотходно о пореза металла, прав-

ляющая подвижным пором ножниц обжимно о проатно о ста-

на. Эта лоальная АСУТП обеспечивает при расрое минимм

отхода металла с четом срочности выполнения заазов. Она рас-

пола ает информацией о длинах расата, стандартных длинах

слябов, объемах и сроах выполнения.

Если механизмы, правляемые лоальными системам тесно

связаны межд собой техноло ичесим процессом, то для их вза-

имной оординации создается АСУТП. Объединение лоальных

АСУТП в зловые может быть осществлено по территориально-

м или фнциональном призна. В этом слчае станавлива-

ется общая ситационная связь расположенных на одном а ре-

ате рабочих ор анов или механизмов. Комплесными АСУТП

являются, например, системы правления печами, летями и ме-

ханизмами слада продции проатно о стана, автоматизиро-

313

ванные станочные линии, роботизированные омплесы стан-

ов, омплес а ре атов и механизмов обжимно о проатно о

стана, тонолистово о стана орячей проати, роторный земле-

ройный омплес.

В этих системах омплес техноло ичесих объетов подчи-

нен общим техноло ичесим заономерностям, в связи с чем

здесь не мо т применяться лоальные АСУТП различной произ-

водительности. Построение тао о омплеса исходит из единой

для всех объетов заданной производительности.

Ор анизованные в единю систем омплесные АСУТП, до-

полненные информационными злами и автоматизированными

системами переработи информации отделов и слжб предпри-

ятия, образют автоматизированню систем правления пред-

приятием часто называемю инте рированной АСУ (ИАСУ).

Иерархия АСУТП определяет порядо подчинения взаимо-

связанных подсистем общей системы, оторая в пределах отрас-

ли промышленности основывается на выработе определенной

страте ии, реализемой но оптимальным заонам с четом воз-

можностей онретных предприятий, цехов, техноло ичесих

омплесов, механизмов. Сщность иерархичесо о принципа

состоит в том, что аждый из ровней вырабатывает задание —

станов, обязательню для подчиненно о ем ровня.

В последние оды при разработе АСУТП техноло ичесих

линий и омплесов ран и иерархии соратились в связи с при-

менением прямо о цифрово о правления, оторое осществля-

ется централизованно с помощью обще о вычислительно о прав-

ляюще о омплеса. Происходит замена стртрной иерархии ал-

оритмичесой. Здесь иерархичесю стртр приобретает

ал оритм работы правляющей вычислительной машины.

С повышением ран а ровня сложняются решаемые задачи.

Это требет более совершенной технии, однао харатер задач

(стабилизация, про раммное, оптимальное правление) и фн-

ции отдельных составляющих систем правления остаются неиз-

менными.

Таим образом, АСУТП представляет собой омплес техни-

чесих средств техничесо о, информационно о, математичесо-

о и про раммно о обеспечения для правления техноло ичеси-

ми объетами, оторый обеспечивает оптимальный при заданной

стртре и техничесих средствах ровень автоматизации сбора

и переработи информации для формирования правляющих

си налов и передачи их без потерь и исажения на исполнитель-

ные механизмы в целях достижения наиболее эффетивной ра-

боты техноло ичесо о объета правления в целом.

312

техноло ичесо о процесса. Если этот процесс допстимо рас-

сматривать детерминированным, то е о модель бдет проще.

В тех слчаях, о да ход техноло ичесо о процесса не дает-

ся свести  детерминированном, т. е. возможны неоторые от-

лонения слчайно о харатера (изменение ачества материала,

е о физичесих свойств, харатеристи рабоче о ор ана и т. п.),

внтренняя стртра АСУТП сщественно сложняется. В таих

системах априорная информация содержит формлиров цели

правления и математичесю модель процесса, оторая позволяет

определить наилчший пть достижения этой цели. Чем большее

число слчайных фаторов подлежит чет, тем сложнее математи-

чесая модель процесса и элементы внтренней стртры

АСУТП. Все это приводит  дорожанию системы, сложнению

эсплатации и сщественном снижению надежности. Поэтом

рациональный пть создания работоспособных АСУТП повышен-

ной надежности состоит в совершенствовании не тольо отде-

льных элементов системы, но и техноло ичесо о процесса, совер-

шенствование оторо о должно быть направлено на повышение

детерминированности последне о, в резльтате че о ислючается

или сводится до минимма влияние слчайных фаторов. Тольо

одновременное совершенствование системы правления и техно-

ло ичесо о процесса может привести  созданию надежно фн-

ционирющих автоматизированных правляемых омплесов.

Во внешней стртре АСУТП мо т быть выделены системы

различных ровней или подсистемы АСУТП, выделяемые по

фнциональном или стртрном призна, отвечающем

онретным целями задачам. Если фнции системы о раниче-

ны одним механизмом, то она называется лоальной. Примером

том может слжить система безотходно о пореза металла, прав-

ляющая подвижным пором ножниц обжимно о проатно о ста-

на. Эта лоальная АСУТП обеспечивает при расрое минимм

отхода металла с четом срочности выполнения заазов. Она рас-

пола ает информацией о длинах расата, стандартных длинах

слябов, объемах и сроах выполнения.

Если механизмы, правляемые лоальными системам тесно

связаны межд собой техноло ичесим процессом, то для их вза-

имной оординации создается АСУТП. Объединение лоальных

АСУТП в зловые может быть осществлено по территориально-

м или фнциональном призна. В этом слчае станавлива-

ется общая ситационная связь расположенных на одном а ре-

ате рабочих ор анов или механизмов. Комплесными АСУТП

являются, например, системы правления печами, летями и ме-

ханизмами слада продции проатно о стана, автоматизиро-

313

ванные станочные линии, роботизированные омплесы стан-

ов, омплес а ре атов и механизмов обжимно о проатно о

стана, тонолистово о стана орячей проати, роторный земле-

ройный омплес.

В этих системах омплес техноло ичесих объетов подчи-

нен общим техноло ичесим заономерностям, в связи с чем

здесь не мо т применяться лоальные АСУТП различной произ-

водительности. Построение тао о омплеса исходит из единой

для всех объетов заданной производительности.

Ор анизованные в единю систем омплесные АСУТП, до-

полненные информационными злами и автоматизированными

системами переработи информации отделов и слжб предпри-

ятия, образют автоматизированню систем правления пред-

приятием часто называемю инте рированной АСУ (ИАСУ).

Иерархия АСУТП определяет порядо подчинения взаимо-

связанных подсистем общей системы, оторая в пределах отрас-

ли промышленности основывается на выработе определенной

страте ии, реализемой но оптимальным заонам с четом воз-

можностей онретных предприятий, цехов, техноло ичесих

омплесов, механизмов. Сщность иерархичесо о принципа

состоит в том, что аждый из ровней вырабатывает задание —

станов, обязательню для подчиненно о ем ровня.

В последние оды при разработе АСУТП техноло ичесих

линий и омплесов ран и иерархии соратились в связи с при-

менением прямо о цифрово о правления, оторое осществля-

ется централизованно с помощью обще о вычислительно о прав-

ляюще о омплеса. Происходит замена стртрной иерархии ал-

оритмичесой. Здесь иерархичесю стртр приобретает

ал оритм работы правляющей вычислительной машины.

С повышением ран а ровня сложняются решаемые задачи.

Это требет более совершенной технии, однао харатер задач

(стабилизация, про раммное, оптимальное правление) и фн-

ции отдельных составляющих систем правления остаются неиз-

менными.

Таим образом, АСУТП представляет собой омплес техни-

чесих средств техничесо о, информационно о, математичесо-

о и про раммно о обеспечения для правления техноло ичеси-

ми объетами, оторый обеспечивает оптимальный при заданной

стртре и техничесих средствах ровень автоматизации сбора

и переработи информации для формирования правляющих

си налов и передачи их без потерь и исажения на исполнитель-

ные механизмы в целях достижения наиболее эффетивной ра-

боты техноло ичесо о объета правления в целом.

314

8.2.3. Гибие производственные системы (ГПС)

В настоящее время эффетивность и рентабельность работы

промышленных предприятии ставится в зависимость от реше-

ния неотложном задачи создания ибой системы планирования

и правления производственными ресрсами, обеспечиваю-

щей быстрое реа ирование на изменяющиеся требования

спроса  объем, номенлатре и ачеств дисретной прод-

ции. Перспетива решения этой мно оплановой задачи — созда-

ние предприятий с быстро перенастраиваемым производством.

В проблеме создания ибих МКС- и МСЕ-производств мож-

но выделить ор анизационный, техничесий и социальный ас-

петы.

Ведщим принципом ор анизации производства становится

рпповая ор анизация, реализемая па основе предметной спе-

циализации, нифиации техноло ичесих процессов и центра-

лизации выдачи производственным системам (частам, линиям,

цехам) сменно-сточных заданий по номенлатре рпп одно-

родных изделий.

Выделение в номенлатре продции дисретно о произ-

водства рпп деталей или изделии, однородных по онстртив-

но-техноло ичесим признаам, позволяет проводить в МСЕ-

производствах техноло ичесю нифиацию и специализацию

обордования и переналаживаемой оснасти для обработи изде-

лий партиями. Применение рпповой обработи в МСЕ-произ-

водствах позволяет величить пропсню способность рабочих

мест, что отрывает возможность использования специализиро-

ванно о обордования, быстропереналаживаемых мно ономен-

латрных поточных линий с высоой степенью автоматизации.

При рпповом МСЕ-производстве появляется возможность

внедрения про рессивных методов онтроля ачества изделий и

использования резльтатов онтроля для принятия решений по

омпенсации источниов неоднородности и нестабильности а-

чества выпсаемой продции.

Иными словами, решение вопросов ор анизации и обеспече-

ния ибости производства па основе начных принципов рп-

пово о производства приводит  стиранию различий межд

МКС- и МСЕ-производствами в подходах  планированию и п-

равлению,  оцене эффетивности омплесной автоматизации

и сроов ее опаемости.

Техноло ичесие возможности обеспечения ибости произ-

водства связываются с дости нтым про рессом в области миро-

элетронии и вычислительной технии. Появление инте раль-

315

ных схем с высоим ровнем инте рации и создание миропро-

цессорных средств правления оазали о ромное воздействющее

влияние на сфер промышленно о производства и е о техничес-

ое перевооржение. В настоящее время средства ВТ применя-

ются не тольо для автоматизации техноло ичесих процессов,

но и для автоматизации процессов транспортирования, слади-

рования, маниплирования, для автоматизации процессов сбор-

и и онтроля ачества. Появилась реальная возможность ос-

ществлять переналад производства птем перепро раммирова-

ния онтроллеров правления обордованием, станов с числовым

про раммным обеспечением (ЧПУ), адресемых транспортных сис-

тем, обрабатывающих центров, обслживающих роботов и манип-

ляторов. В расширении этой возможности для обеспечения иб-

ости производства важню роль призваны сы рать САПР изде-

лий, техноло ии и обордования, проетирования инстрмента и

рпповой переналаживаемой оснасти, а таже АСТПП. Разви-

тие и пратичесая реализация идей адаптации в про раммных и

техничесих средствах позволяют дости ать «безлюдно о» режи-

ма работы на техноло ичесих частах, линиях и в цехах.

ГПС — это система, допсающая иерархичесю ор аниза-

цию с омплесно-автоматизированным производственным про-

цессом, работа всех омпонентов оторой (техноло ичесо о

обордования, транспортных и сладсих средств, по рзочно -

раз рзочных стройств, мест омплетации, средств измерения

и онтроля и т. п.) оординирется а единое целое системой

правления, обеспечивающей быстрое изменение про рамм фн-

ционирования элементов при смене объетов производства.

Ка подсистема промышленно о омплеса ГПС определяет-

ся исходя из различных позиций. Например, можно понимать в

ачестве ГПС реализацию АСУТП в МСЕ-производствах. Пост-

роение ГПС в рамах инте рированной системы правления про-

изводством, влючающей САПР и АСТПП означает переход не

тольо  «безлюдной», но и  «безбмажной» промышленной тех-

ноло ии.

Независимо от физичесой природы процессов производства

ГПС лассифицирются по ровням ор анизационной стрт-

ры: ГПМ – ибий производственный модль; ГАУ — ибий ав-

томатизированный часто; ГАЦ — ибий автоматизированный

цех; ГАЗ — ибий автоматизированный завод. На самом низом

ровне ор анизационной стртры производства ГПМ определя-

ется а ГПС, состоящая из единицы техноло ичесо о обордо-

вания, оснащенной автоматизированным стройством про рам-

мно о правления и средствами автоматизации техноло ичесо о

314

8.2.3. Гибие производственные системы (ГПС)

В настоящее время эффетивность и рентабельность работы

промышленных предприятии ставится в зависимость от реше-

ния неотложном задачи создания ибой системы планирования

и правления производственными ресрсами, обеспечиваю-

щей быстрое реа ирование на изменяющиеся требования

спроса  объем, номенлатре и ачеств дисретной прод-

ции. Перспетива решения этой мно оплановой задачи — созда-

ние предприятий с быстро перенастраиваемым производством.

В проблеме создания ибих МКС- и МСЕ-производств мож-

но выделить ор анизационный, техничесий и социальный ас-

петы.

Ведщим принципом ор анизации производства становится

рпповая ор анизация, реализемая па основе предметной спе-

циализации, нифиации техноло ичесих процессов и центра-

лизации выдачи производственным системам (частам, линиям,

цехам) сменно-сточных заданий по номенлатре рпп одно-

родных изделий.

Выделение в номенлатре продции дисретно о произ-

водства рпп деталей или изделии, однородных по онстртив-

но-техноло ичесим признаам, позволяет проводить в МСЕ-

производствах техноло ичесю нифиацию и специализацию

обордования и переналаживаемой оснасти для обработи изде-

лий партиями. Применение рпповой обработи в МСЕ-произ-

водствах позволяет величить пропсню способность рабочих

мест, что отрывает возможность использования специализиро-

ванно о обордования, быстропереналаживаемых мно ономен-

латрных поточных линий с высоой степенью автоматизации.

При рпповом МСЕ-производстве появляется возможность

внедрения про рессивных методов онтроля ачества изделий и

использования резльтатов онтроля для принятия решений по

омпенсации источниов неоднородности и нестабильности а-

чества выпсаемой продции.

Иными словами, решение вопросов ор анизации и обеспече-

ния ибости производства па основе начных принципов рп-

пово о производства приводит  стиранию различий межд

МКС- и МСЕ-производствами в подходах  планированию и п-

равлению,  оцене эффетивности омплесной автоматизации

и сроов ее опаемости.

Техноло ичесие возможности обеспечения ибости произ-

водства связываются с дости нтым про рессом в области миро-

элетронии и вычислительной технии. Появление инте раль-

315

ных схем с высоим ровнем инте рации и создание миропро-

цессорных средств правления оазали о ромное воздействющее

влияние на сфер промышленно о производства и е о техничес-

ое перевооржение. В настоящее время средства ВТ применя-

ются не тольо для автоматизации техноло ичесих процессов,

но и для автоматизации процессов транспортирования, слади-

рования, маниплирования, для автоматизации процессов сбор-

и и онтроля ачества. Появилась реальная возможность ос-

ществлять переналад производства птем перепро раммирова-

ния онтроллеров правления обордованием, станов с числовым

про раммным обеспечением (ЧПУ), адресемых транспортных сис-

тем, обрабатывающих центров, обслживающих роботов и манип-

ляторов. В расширении этой возможности для обеспечения иб-

ости производства важню роль призваны сы рать САПР изде-

лий, техноло ии и обордования, проетирования инстрмента и

рпповой переналаживаемой оснасти, а таже АСТПП. Разви-

тие и пратичесая реализация идей адаптации в про раммных и

техничесих средствах позволяют дости ать «безлюдно о» режи-

ма работы на техноло ичесих частах, линиях и в цехах.

ГПС — это система, допсающая иерархичесю ор аниза-

цию с омплесно-автоматизированным производственным про-

цессом, работа всех омпонентов оторой (техноло ичесо о

обордования, транспортных и сладсих средств, по рзочно -

раз рзочных стройств, мест омплетации, средств измерения

и онтроля и т. п.) оординирется а единое целое системой

правления, обеспечивающей быстрое изменение про рамм фн-

ционирования элементов при смене объетов производства.

Ка подсистема промышленно о омплеса ГПС определяет-

ся исходя из различных позиций. Например, можно понимать в

ачестве ГПС реализацию АСУТП в МСЕ-производствах. Пост-

роение ГПС в рамах инте рированной системы правления про-

изводством, влючающей САПР и АСТПП означает переход не

тольо  «безлюдной», но и  «безбмажной» промышленной тех-

ноло ии.

Независимо от физичесой природы процессов производства

ГПС лассифицирются по ровням ор анизационной стрт-

ры: ГПМ – ибий производственный модль; ГАУ — ибий ав-

томатизированный часто; ГАЦ — ибий автоматизированный

цех; ГАЗ — ибий автоматизированный завод. На самом низом

ровне ор анизационной стртры производства ГПМ определя-

ется а ГПС, состоящая из единицы техноло ичесо о обордо-

вания, оснащенной автоматизированным стройством про рам-

мно о правления и средствами автоматизации техноло ичесо о

316

процесса. Она фнционирет автономно и осществляет мно о-

ратные цилы, применяется для встраивания в ГПС более вы-

соо о ровня ор анизации. В ГПМ мо т влючаться неоторые

вспомо ательные средства. Например, на рис. 8.7 приводится

пример ГПМ механичесой обработи, оторый состоит из стан-

а с ЧПУ, системы онтроля и правления, вспомо ательно о

обордования — маниплятора, наопителей, системы бори

стржи.

Совопность взаимодействющих ГПМ, объединенных ав-

томатизированной системой правления, фнционирющая по

техноло ичесом маршрт, оторый предсматривает возмож-

ность изменения последовательности использования техноло и-

чесо о обордования, образет ГПС вида ГАУ. В ГАУ определя-

ется и реализется множество операций во времени и определен-

ной ло ичесой последовательности. Стртра ГАУ допсает

влючение е о в ачестве подсистемы ГПС в более высоо о

ровня ор анизации, а таже использование в словиях действ-

юще о неавтоматизированно о производства. На базе ГАУ может

быть реализована безлюдная техноло ия. Безлюдный режим фн-

ционирования, а правило, не превышает по времени третьей

части сто (обычно это ночная смена). При недостаточных

ровнях надежности техноло ичесо о обордования и степени

автоматизации отдельных операций правление ГАУ строится на

основе предельно о прощения (соращения) взаимодействия

межд отдельными ГПМ. Участие человеа (оператора) в ГАУ не-

обходимо для орреции техноло ичесих режимов и диа нос-

тии состояния обордования и систем правления. Операции

за рзи и раз рзи, транспортирования, станови, позицио-

нирования и снятия инстрмента, за рзи про раммно о обес-

печения, пса и вылючения системы правления мо т быть

полностью автоматизированы.

Ñèñòåìà êîíòðîëÿ

è óïðàâëåíèÿ

Áóíêåð äëÿ

ñòðóæêè

Íàêîïèòåëü

ãîòîâûõ èçäåëèé

Íàêîïèòåëü

äëÿ çàãîòîâîê

Ñòàíîê ñ ×ÏÓ

Òðàíñïîðòèðîâàíèå

ñòðóæêè

Èíñòðóìåíò

Ìàíèïóëÿòîð

Рис. 8.7. Пример ибоо производственноо модля

317

Совопность ГАУ, взаимодействие и фнционирование о-

торых обеспечивается распределенной системой правления,

способных в течение определенно о интервала времени выпс-

ать техноло ичеси заонченные изделия заданной номенлат-

ры и в становленных объемах, образет ГПС вида ГАП. Объеди-

нение ГАП на ровне их систем правления приводит  построе-

нию ГПС масимально о ровня ор анизации — ибом

автоматизированном завод (ГАЗ).

При построении ГПС обычно рассматриваются две базовые

альтернативные онцепции. Со ласно одной из них производс-

тво реализется на основе зоспециализированно о техноло и-

чесо о обордования, обладающе о высоими поазателями на-

дежности и живчести и имеюще о встроенные системы онтроля

и правления. Использование сравнительно недоро о о зоспе-

циализированно о обордования, оснащенно о системами онт-

роля и правления, позволяет изменять онфи рацию ГАУ при

изменениях номенлатры выпсаемых изделий, осществляя

переход от одно о вида обордования  др ом.

Иной способ ор анизации ГПС связан с применением мно о-

фнционально о ниверсально о доро остояще о обордова-

ния. В этом слчае создаются ГАУ с мно офнциональными пе-

ренастраиваемыми материальными и информационными пото-

ами. Надежность фнционирования таих ГАУ может быть

обеспечена за счет мно офнциональности даже при отазах

(техноло ичесо о обордования в отдельных режимах е о ис-

пользования).

Основное ачество ГПС — это ибость. Применительно 

задачам правления под ибостью понимают способность ГПС

обеспечивать возможность сохранения поазателей эффетив-

ности фнционирования производства при действии техноло и-

чесих и операционных возмщений.

К техноло ичесим (внтренним) возмщениям относят про-

стои ГПС (независимо от вызвавших эти простои причин), изме-

нения техноло ичесих харатеристи обордования и инстр-

мента, вариации параметров изделий на техноло ичеси, марш-

ртах и т. п. Операционные (внешние) возмщения мо  быть

обсловлены, например, изменениями объемов партий, числен-

ности партий аждо о наименования.

Гибость — это системная харатеристиа. При ее определе-

нии обычно использются более элементарные понятия техноло-

ичесой, операционной, производственной и интеративной

ибости ГПС. Техноло ичесая ибость оценивается инвариан-

тностью поазателей эффетивности фнционирования ГПС 

316

процесса. Она фнционирет автономно и осществляет мно о-

ратные цилы, применяется для встраивания в ГПС более вы-

соо о ровня ор анизации. В ГПМ мо т влючаться неоторые

вспомо ательные средства. Например, на рис. 8.7 приводится

пример ГПМ механичесой обработи, оторый состоит из стан-

а с ЧПУ, системы онтроля и правления, вспомо ательно о

обордования — маниплятора, наопителей, системы бори

стржи.

Совопность взаимодействющих ГПМ, объединенных ав-

томатизированной системой правления, фнционирющая по

техноло ичесом маршрт, оторый предсматривает возмож-

ность изменения последовательности использования техноло и-

чесо о обордования, образет ГПС вида ГАУ. В ГАУ определя-

ется и реализется множество операций во времени и определен-

ной ло ичесой последовательности. Стртра ГАУ допсает

влючение е о в ачестве подсистемы ГПС в более высоо о

ровня ор анизации, а таже использование в словиях действ-

юще о неавтоматизированно о производства. На базе ГАУ может

быть реализована безлюдная техноло ия. Безлюдный режим фн-

ционирования, а правило, не превышает по времени третьей

части сто (обычно это ночная смена). При недостаточных

ровнях надежности техноло ичесо о обордования и степени

автоматизации отдельных операций правление ГАУ строится на

основе предельно о прощения (соращения) взаимодействия

межд отдельными ГПМ. Участие человеа (оператора) в ГАУ не-

обходимо для орреции техноло ичесих режимов и диа нос-

тии состояния обордования и систем правления. Операции

за рзи и раз рзи, транспортирования, станови, позицио-

нирования и снятия инстрмента, за рзи про раммно о обес-

печения, пса и вылючения системы правления мо т быть

полностью автоматизированы.

Ñèñòåìà êîíòðîëÿ

è óïðàâëåíèÿ

Áóíêåð äëÿ

ñòðóæêè

Íàêîïèòåëü

ãîòîâûõ èçäåëèé

Íàêîïèòåëü

äëÿ çàãîòîâîê

Ñòàíîê ñ ×ÏÓ

Òðàíñïîðòèðîâàíèå

ñòðóæêè

Èíñòðóìåíò

Ìàíèïóëÿòîð

Рис. 8.7. Пример ибоо производственноо модля

317

Совопность ГАУ, взаимодействие и фнционирование о-

торых обеспечивается распределенной системой правления,

способных в течение определенно о интервала времени выпс-

ать техноло ичеси заонченные изделия заданной номенлат-

ры и в становленных объемах, образет ГПС вида ГАП. Объеди-

нение ГАП на ровне их систем правления приводит  построе-

нию ГПС масимально о ровня ор анизации — ибом

автоматизированном завод (ГАЗ).

При построении ГПС обычно рассматриваются две базовые

альтернативные онцепции. Со ласно одной из них производс-

тво реализется на основе зоспециализированно о техноло и-

чесо о обордования, обладающе о высоими поазателями на-

дежности и живчести и имеюще о встроенные системы онтроля

и правления. Использование сравнительно недоро о о зоспе-

циализированно о обордования, оснащенно о системами онт-

роля и правления, позволяет изменять онфи рацию ГАУ при

изменениях номенлатры выпсаемых изделий, осществляя

переход от одно о вида обордования  др ом.

Иной способ ор анизации ГПС связан с применением мно о-

фнционально о ниверсально о доро остояще о обордова-

ния. В этом слчае создаются ГАУ с мно офнциональными пе-

ренастраиваемыми материальными и информационными пото-

ами. Надежность фнционирования таих ГАУ может быть

обеспечена за счет мно офнциональности даже при отазах

(техноло ичесо о обордования в отдельных режимах е о ис-

пользования).

Основное ачество ГПС — это ибость. Применительно 

задачам правления под ибостью понимают способность ГПС

обеспечивать возможность сохранения поазателей эффетив-

ности фнционирования производства при действии техноло и-

чесих и операционных возмщений.

К техноло ичесим (внтренним) возмщениям относят про-

стои ГПС (независимо от вызвавших эти простои причин), изме-

нения техноло ичесих харатеристи обордования и инстр-

мента, вариации параметров изделий на техноло ичеси, марш-

ртах и т. п. Операционные (внешние) возмщения мо  быть

обсловлены, например, изменениями объемов партий, числен-

ности партий аждо о наименования.

Гибость — это системная харатеристиа. При ее определе-

нии обычно использются более элементарные понятия техноло-

ичесой, операционной, производственной и интеративной

ибости ГПС. Техноло ичесая ибость оценивается инвариан-

тностью поазателей эффетивности фнционирования ГПС 

318

действию техноло ичесих возмщений при реализации неото-

ро о зафисированно о планово о задания. Операционная иб-

ость оценивается по величине отлонений поазателей эффе-

тивности ГПС при изменениях номенлатр обрабатываемых из-

делий при отстствии техноло ичесих возмщений. Изменения

номенлатры обычно разрешены тольо в пределах допстимо о

множества наименований выпсаемой продции. Под допсти-

мым множеством наименований понимается множество, для о-

торо о системой техноло ичесой под отови производства ре-

шается задача выбора техноло ии обработи, инстрмента и ос-

насти, а на базе данных систем правления ГПС содержатся все

необходимые для производственно о процесса данные. При этом

для аждо о подмножества допстимых наименований с енери-

рованы архитетра вычислительных (правляющих) ресрсов и

необходимое про раммное обеспечение. Производственная (но-

вовведенчесая) ибость харатеризет способность ГПС  рас-

ширению допстимо о множества наименований. Это ачество

же не является присщим тольо лишь ГПС. Производственная

ибость может быть обеспечена при ор анизации фнциониро-

вания ГПС в словиях инте рированной системы правления про-

изводством, т. е. в словиях ГАП — ибо о автоматизированно о

производства. В ачестве оцени производственной ибости

можно принять величин временно о интервала от момента пос-

тпления требования в САПР/АСТПП до момента введения всех

необходимых для ор анизации производства данных в баз дан-

ных ГПС. Интеративная ибость харатеризет эффетивность

диало овых систем в инте рированной системе правления произ-

водством. Оценой интеративной ибости является время адап-

тации пользователя  решению определенно о ласса задач в ГПС

в зависимости от е о первоначальной под отовленности. Умень-

шение интервалов адаптации, а таже поддержание периодов

адаптации на необходимом ровне  профессиональных пользова-

телей приводит  необходимости разработи специальных трена-

жеров и методов ор анизации неоторо о анало а деловых и р.

Использование понятий ибости позволяет ввести фнци-

онально-целевое описание ГПС. Перечисленные виды ибости

ГПС помо ают полчить ответы на вопросы о том, за счет аих

ресрсов в производстве можно омпенсировать техноло ичес-

ие и операционные возмщения, обеспечение аждо о вида

ибости осществляется на разных ровнях автоматизации раз-

ными средствами. Техноло ичесая ибость дости ается двмя

способами: первый связан с правлением ГПМ (обеспечение ин-

вариантности фнционирования ГПМ  действию внешних и

319

параметричесих возмщений техноло ичесо о типа; придание

системам правления ГПМ свойств, обеспечивающих их нор-

мальное фнционирование при возможных обрывах связей

межд центральной ЭВМ и лоальными системами возмщения);

второй — системный пть — связан с правлением движением

материальных потоов, де основной задачей является поддержа-

ние эффетивно о фнционирования ГПС при блоирове

ГПМ (отазы, дефицит материалов на входе, переполнение нао-

пителя на выходе ГАУ и т. п.).

ГАУ не имеет системных ресрсов для обеспечения техноло-

ичесой ибости. Таие ресрсы заладываются при проети-

ровании тополо ии материальных потоов, начиная с ровня

ибо о производственно о омплеса (ГПК), в оторый входят

ГПМ, объединенные автоматизированной системой правления

и автоматизированной транспортно-сладсой системой, ото-

рая автономно фнционирет в течение заданно о интервала

времени а самостоятельная производственная единица либо

а подсистема ГПС более высоо о ровня ор анизации.

Ресрсы, необходимые для достижения операционной иб-

ости анало ичным образом, делятся на техничесие и систем-

ные. Техничесие ресрсы обычно связаны с созданием и ис-

пользованием в ГПС мно офнциональных ГПМ. Системные

ресрсы обсловлены наличием в ГПС необходимо о множества

достпных для выбора техноло ичесих маршртов, использова-

ние оторых во всяом онретном слчае связано с четом фн-

циональных возможностей ГПМ.

Системные аспеты обеспечения техноло ичесой и опера-

ционной ибости пратичеси мало различаются. Повышение

операционной ибости на системном ровне вызывает повыше-

ние техноло ичесой ибости. Однао если последняя харатери-

зется числом одноименных маршртов, то операционная — чис-

лом разноименных маршртов. Соответственно и формализация

этих задач различна. Различаются и применяемые оцени ибос-

ти, оторые связаны с временем перехода от одно о подмножества

допстимых наименований  др ом или с временем перехода от

одно о подмножества техноло ичесих маршртов (при зафиси-

рованной номенлатре выпсаемых изделий)  др ом.

Свойство интеративной ибости ГПС обсловлено наличи-

ем в ГПМ средств автоматизированно о правления и про рам-

мно о обеспечения интеративных режимов фнционирования

и диало а. Достижение производственной ибости более все о

зависит от ровня развития САПР и АСТПП, а таже от приме-

няемых техничесих средств и про раммно о обеспечения.

318

действию техноло ичесих возмщений при реализации неото-

ро о зафисированно о планово о задания. Операционная иб-

ость оценивается по величине отлонений поазателей эффе-

тивности ГПС при изменениях номенлатр обрабатываемых из-

делий при отстствии техноло ичесих возмщений. Изменения

номенлатры обычно разрешены тольо в пределах допстимо о

множества наименований выпсаемой продции. Под допсти-

мым множеством наименований понимается множество, для о-

торо о системой техноло ичесой под отови производства ре-

шается задача выбора техноло ии обработи, инстрмента и ос-

насти, а на базе данных систем правления ГПС содержатся все

необходимые для производственно о процесса данные. При этом

для аждо о подмножества допстимых наименований с енери-

рованы архитетра вычислительных (правляющих) ресрсов и

необходимое про раммное обеспечение. Производственная (но-

вовведенчесая) ибость харатеризет способность ГПС  рас-

ширению допстимо о множества наименований. Это ачество

же не является присщим тольо лишь ГПС. Производственная

ибость может быть обеспечена при ор анизации фнциониро-

вания ГПС в словиях инте рированной системы правления про-

изводством, т. е. в словиях ГАП — ибо о автоматизированно о

производства. В ачестве оцени производственной ибости

можно принять величин временно о интервала от момента пос-

тпления требования в САПР/АСТПП до момента введения всех

необходимых для ор анизации производства данных в баз дан-

ных ГПС. Интеративная ибость харатеризет эффетивность

диало овых систем в инте рированной системе правления произ-

водством. Оценой интеративной ибости является время адап-

тации пользователя  решению определенно о ласса задач в ГПС

в зависимости от е о первоначальной под отовленности. Умень-

шение интервалов адаптации, а таже поддержание периодов

адаптации на необходимом ровне  профессиональных пользова-

телей приводит  необходимости разработи специальных трена-

жеров и методов ор анизации неоторо о анало а деловых и р.

Использование понятий ибости позволяет ввести фнци-

онально-целевое описание ГПС. Перечисленные виды ибости

ГПС помо ают полчить ответы на вопросы о том, за счет аих

ресрсов в производстве можно омпенсировать техноло ичес-

ие и операционные возмщения, обеспечение аждо о вида

ибости осществляется на разных ровнях автоматизации раз-

ными средствами. Техноло ичесая ибость дости ается двмя

способами: первый связан с правлением ГПМ (обеспечение ин-

вариантности фнционирования ГПМ  действию внешних и

319

параметричесих возмщений техноло ичесо о типа; придание

системам правления ГПМ свойств, обеспечивающих их нор-

мальное фнционирование при возможных обрывах связей

межд центральной ЭВМ и лоальными системами возмщения);

второй — системный пть — связан с правлением движением

материальных потоов, де основной задачей является поддержа-

ние эффетивно о фнционирования ГПС при блоирове

ГПМ (отазы, дефицит материалов на входе, переполнение нао-

пителя на выходе ГАУ и т. п.).

ГАУ не имеет системных ресрсов для обеспечения техноло-

ичесой ибости. Таие ресрсы заладываются при проети-

ровании тополо ии материальных потоов, начиная с ровня

ибо о производственно о омплеса (ГПК), в оторый входят

ГПМ, объединенные автоматизированной системой правления

и автоматизированной транспортно-сладсой системой, ото-

рая автономно фнционирет в течение заданно о интервала

времени а самостоятельная производственная единица либо

а подсистема ГПС более высоо о ровня ор анизации.

Ресрсы, необходимые для достижения операционной иб-

ости анало ичным образом, делятся на техничесие и систем-

ные. Техничесие ресрсы обычно связаны с созданием и ис-

пользованием в ГПС мно офнциональных ГПМ. Системные

ресрсы обсловлены наличием в ГПС необходимо о множества

достпных для выбора техноло ичесих маршртов, использова-

ние оторых во всяом онретном слчае связано с четом фн-

циональных возможностей ГПМ.

Системные аспеты обеспечения техноло ичесой и опера-

ционной ибости пратичеси мало различаются. Повышение

операционной ибости на системном ровне вызывает повыше-

ние техноло ичесой ибости. Однао если последняя харатери-

зется числом одноименных маршртов, то операционная — чис-

лом разноименных маршртов. Соответственно и формализация

этих задач различна. Различаются и применяемые оцени ибос-

ти, оторые связаны с временем перехода от одно о подмножества

допстимых наименований  др ом или с временем перехода от

одно о подмножества техноло ичесих маршртов (при зафиси-

рованной номенлатре выпсаемых изделий)  др ом.

Свойство интеративной ибости ГПС обсловлено наличи-

ем в ГПМ средств автоматизированно о правления и про рам-

мно о обеспечения интеративных режимов фнционирования

и диало а. Достижение производственной ибости более все о

зависит от ровня развития САПР и АСТПП, а таже от приме-

няемых техничесих средств и про раммно о обеспечения.

320

Рассматривая ГПС с позиций ор анизации правления, бдем

выделять в ачестве подсистем системы правления производс-

твом АСУТП и АСУ материальными потоами. В аждой из этих

подсистем мо т быть реализованы заоны yпpaвления с обрат-

ной связью, а их фнционирование направлено на достижение

желательных динамичесих и эономичесих поазателей произ-

водства на «оперативных» интервалах времени (часто использют

понятие «реальное время»).

Развитие ГАП, влючающих инте рированные САПР/АСТПП,

и рает важнейшю роль в процессе адаптации производства а

целостной эономичесой единицы  требованиям внешней сре-

ды по выпс новых видов изделий и внедрению новых техноло-

ий. В данном слчае инте рация ГПС с АСНИ, САПР, АСТПП и

АСУП приводит  действию механизмов прямо о диретивно о

правления производством на всех е о poвнях и во всех звеньях.

Естественно, что реальный пть ор анизации правления

производством связан а с развитием и совершенствованием

принципов, систем и средств правления с обратной связью в ре-

альном времени на базе АСУТП и АСУ материальными потоами,

та и с развитием прямо о про раммно о правления в словиях

единой инте рированной системы правления производством.

Для МКС-производств АСУ материальными потоами мало

чем отличаются от АСУТП. В МСЕ-производствах АСУ матери-

альными потоами решают специфичесие задачи планирования

и правления. При планировании определяются типы ГПМ, их

местоположение в цехах и на частах, номинальные режимы ра-

боты. В ходе планирования определяются техноло ичесие мар-

шрты при словии изменения номенлатры изделий, планир-

ются маршрты на ровне ГАУ при словии замены техноло и-

чесо о обордования, обслживающих стройств, оснасти и др.

Управление материальными потоами состоит в изменении тем-

пов потоов и расчете множеств допстимых отлонений техно-

ло ичесих режимов ГПМ, через оторые проходят маршрты

движения потоов. Заметим, что теоретичесие основы решения

задач правления материальным потоами в МСЕ-производствах

поа еще находятся в стадии становления.

8.2.4. Особенности проетирования АСУТП

Основные принципы построения АСУТП. Техноло ичесий объ-

ет правления и взаимодействющая с ним АСУТП составляют

автоматизированный техноло ичесий омплес (АТК). АСУТП

влючает техничесое, про раммное, информационное обеспе-

321

чение а совопность средств сбора, переработи техноло и-

чесой информации и преобразования ее и правляющее воз-

действие.

Техничесое обеспечение — омплес техничесих средств

(КТС) влючает стройства полчения информации о техноло и-

чесих параметрах и состоянии техноло ичесо о обордования;

формирования и передачи информации и системе, лоально о

ре лирования и правления; вычислительной технии; пред-

ставления информации обслживающем персонал: передачи

информации в смежные и вышестоящие АСУ, а таже исполни-

тельные стройства, в основном АСУТП, идравличесие и пнев-

матичесие системы.

Прораммное обеспечение состоит из обще о про раммно о

обеспечения, поставляемо о вместе со средствами вычислитель-

ной технии (ор анизющие про раммы, транслирющие про-

раммы, библиотеа стандартных подпро рамм и др.); специаль-

но о про раммно о обеспечения, представляюще о собой сово-

пность про рамм, оторые реализют фнции данной АСУТП

и обеспечивают заданное фнционирование омплеса техни-

чесих средств.

Информационное обеспечение АСУТП влючает в себя единю

систем одирования техноло ичесой и технио-эономичес-

ой информации, справочню и оперативню информацию.

Специфиой проетирования АСУТП является применение сис-

темно о подхода, эффетивность оторо о возрастает с величе-

нием сложности и размеров системы. Системный подход состоит

в том, что разрабатываемая АСУТП рассматривается а сложное

целое со свойствами, не все да присщими ее составляющим,

стртра и состав оторых описаны выше. При системной раз-

работе идт от обще о  частном. Общей задаче, сформлиро-

ванной для системы в целом, подчиняются задачи, решаемые от-

дельными ее составляющими.

Основные положения системно о подхода залючаются в

следющем.

1. Чето и онретно формлирются задачи, поставленные

при разработе АСУТП, ее назначение в общей стртре прав-

ления промышленным предприятием; станавливаются рите-

рии эффетивности применения АСУТП. Это позволяет опреде-

лить иерархичесие раницы системы в соответствии с техничес-

им объетом правления (механизм, омплес механизмов,

линия, часто, цех и т. д.). Выявляются задающие (правляю-

щие) воздействия, постпающие на вход АСУТП от системы вы-

сше о ран а или от смежных систем. Определяются возможные

Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления

Подождите немного. Документ загружается.