Состав и структура автоматизированной системы технологической подготовки производства

ТПП имеет конкретную организационную структуру, т.е. упорядоченную совокупность подразделений, служб технических средств и взаимосвязей в процессе решения задач ТПП. Если при решении задач не используются технические средства механизации и автоматизации инженерно-технических работ, то основу такой формы организации ТПП в процессе решения поставленных задач составляют люди и их взаимосвязи. Такую форму организации определим как “безмашинную” ТПП.

Если в работах ТПП используются средства автоматизации инженерно-технических труда, то это приводит к изменению характера связей и отношений между людьми и подразделениями, возникают новые подразделения, а также не свойственные безмашинной форме организации отношения между людьми и техническими средствами автоматизации. Рождается новая форма организации ТПП, которую назовем автоматизированной. В этой структуре люди, вычислительные средства, программы составляют единую систему, которую мы определили как АСТПП.

В общем случае, АСТПП может функционировать в двух режимах: автоматическом (без анализа человеком промежуточных решений) и человеко-машинном (с анализом промежуточных решений и управлением вычислительным процессом человеком).

На основании определения в состав АСТПП включаются описания и правила применения технологических методов и способов изготовления изделий, методы и алгоритмы решения задач технологии; информация о ТП и технологическом оснащении; методы организации производства и управления ТПП; программы, вычислительные средства и средства связи; технологии и языковые средства общения человека с системой; средства проектирования и корректировки алгоритмов и программ системы. Все названные элементы АСТПП можно разделить на лингвистическое, информационное, математическое, программное, техническое и организационное обеспечения.

При безмашинной и механизированной ТПП задачи разбивают по функциям: обеспечение технологичности конструкции изделия; разработка ТП; проектирование и изготовление средств технического оснащения; организация и управление процессом ТПП. АСТПП должна выполнять все перечисленные функции ТПП, объединяющие задачи проектирования, анализа, контроля, учета и регулирования ТПП, в автоматизированном или автоматическом режиме. Но внедрение вычислительных машин (ВМ) в управление и в процесс ТПП - не механический перевод задач и функций на ВМ, а качественное их изменение:

· во-первых, интеллектуализация технологического оборудования приводит к появлению новых задач и требует высокой интеграции решений по управлению ТП;

· во-вторых, внедрение ВМ в процесс управления ТПП и решения задач технологом повышает роль математических методов для выбора оптимальных решений;

· в-третьих, при интеграции решения задач ТПП необходимо пересмотреть распределение задач технологического проектирования по функциям;

· в-четвертых, автоматизация приводит к появлению новых задач ТПП, которые ранее в самостоятельные не выделялись, либо вообще не предусматривались.

Поэтому в АСТПП выделяют два класса функций: целевые функции, предписанные целью ТПП; и собственные функции - функции организации и управления АСТПП (рис.2). Состав целевых функций и распределение задач по ним отражает системный, интегрированный подход к подготовке производства. В первую очередь это относится к интеграции работ в технологическом проектировании, которая включает задачи по разработке ТП изготовления изделий, вспомогательных, транспортных и складских операций, проектированию технологического оснащения (ТО), проектированию и организации производственных систем. Решение перечисленных задач рассматривается как единый, неразрывный процесс.

В АСТПП меняется состав и усиливается взаимодействие между задачами функции анализа и унификации. Цель решения этих задач - обеспечить эффективную организацию и эксплуатацию развивающегося производства, и особенно единичного и серийного производства, в котором постоянно изменяются технология, состав изготавливаемых изделий, состояние среды. Поэтому в АСТПП входят средства анализа и унификации изделий, ТП, технологической оснастки, оборудования, квалификации исполнителей (рабочих, наладчиков), формирования групп изделий и их элементов, отработки изделий на технологичность, с помощью которых решаются традиционные задачи ТПП, а в целях интеграции и достоверности решения указанных задач включены задачи прогнозирования развития технологии и формирования зависимостей для выбора и оценки эффективности решений. Задача прогнозирования развития технологии изготовления изделий обеспечивает эффективность длительной эксплуатации спроектированных автоматизированных и автоматических производственных систем.

Функция изготовления средств ТО соответствует такой же функции традиционной ТПП, хотя в будущем она, возможно, не будет отделяться от функций основного производства.

Состав целевых функций и задач может меняться по мере развития производственных систем.

Внедрение средств вычислительной техники в ТПП меняет состав задач собственных функций. Для определения состава собственных функций АСТПП проведем анализ характерных особенностей ее функционирования.

1. АСТПП - это неотъемлемая часть системы ТхПП, которая в свою очередь входит в АСУП.

2. АСТПП состоит из ряда подсистем, любая их которых является сложной системой. Каждая подсистема АСУП и АСТПП может иметь свой язык представления данных, которые отличаются формой представления данных, их составом и способом кодирования. Требовать единства внутренних языков подсистем нецелесообразно, так как это может привести к потере эффективности

Рис. 2. Состав функций и задач АСТПП: ТЗ - техническое задание

функционирования подсистем и значительно усложняет взаимодействие разработчиков автоматизированных систем при создании интегрированной системы. Для обеспечения связи АСТПП с системами АСУП и связи между подсистемами АСТПП необходимы специальные средства информационного взаимодействия, в задачи которых входит редактирование данных, поступающих из других подсистем, и формировании данных для передачи их подсистемам.

3. АСТПП всегда будет “человеко-машинной” системой, так как независимо от степени автоматизации проектирования последнее решение всегда остается за человеком. Он должен иметь возможность контролировать ход вычислительного процесса и машинные результаты, чтобы при необходимости провести их корректировку. В настоящее время модели ТПП и производства, используемые вычислительной системой (ВС), неадекватны реальным объектам и процессам, что объясняется неполным описание объектов и ситуаций, недостаточной формализацией решения задач технологии, неточностью формулировок целей и критериев и т.п. В связи с этим еще значительное число решений, сформированных на основе моделей, требуют последующей проверки и корректировки. Вмешательство человека на отдельных этапах технологического проектирования (особенно при определении эффективных решений) диктуются так же динамикой производства. В качестве примера можно привести задачу выбора решений из предлагаемых ВС альтернатив, которые не различимы при использовании заданных критериев оценки решений, так как качественные характеристики вариантов являются лишь сходными, но не идентичными. “Человеко-машинный” режим работы к тому же необходим для организации равноправного диалога между двумя партнерами, ВС и человеком, при совместном решении поставленной задачи.

Следовательно, в АСТПП можно выделить две составляющие. Внешняя составляющая - это отделы ТПП, представляющие собой коллективы специалистов. По мере развития и степени охвата производства автоматизацией меняются состав отделов ТПП, выполняемые ими функции и документооборот между отделами. Внутренняя составляющая - это ВС. Внешняя и внутренняя составляющие АСТПП имеют разные языки представления данных и команд управления, поэтому необходимы средства взаимодействия человека с ВС. Выводимая из ВС информация поступает в различные отделы ТхПП и утверждается различными службами, что требует тиражирования и хранения документов.

Организация управления во внешней и внутренней составляющих различна. Управление во внешней составляющей АСТПП ориентировано на человека, а в ВС оно зависит от структуры и возможностей операционной системы и программных компонент, что приводит к необходимости самостоятельного решения вопросов по организации управления вычислительным процессом в ВС.

4. АСТПП является информационной системой, в которой формируются и обрабатываются большие объемы данных. Для этого необходимы средства накопления, ведения, поиска данных и формирования поисковых предписаний. Такими средствами являются информационно-поисковые системы (ИПС) в общем случае двухконтурные: первый контур обеспечивает хранение, корректировку и поиск электронных моделей объектов и процессов, второй контур – хранение, поиск и размножение моделей объектов и процессов на твердых носителях информации.

5. АСТПП - развивающаяся система. Необходимость ее развития объясняется двумя факторами: во-первых, несовершенством теории и практики АСТПП; во-вторых, непрерывным развитием технологии и производства. Первый фактор - конечен, а второй - бесконечен. Указанные факторы требуют со временем включения новых задач в АСТПП (развитие системы по вертикали). Для этого необходимы средства анализа решения задач проектирования, специальная организация программных систем и специальные средства подключения или замены компонент АСТПП. Эти средства должны обеспечить реорганизацию, обучение, самообучение и самоорганизацию системы. Второй фактор дополнительно требует планирования развития и реорганизации ТПП по мере развития технологии и производства, для чего необходимы специальные средства моделирования и анализа информационных потоков, функционирования и состава служб ТПП.

6. АСТПП является адаптивной системой. Различают пассивную и активную адаптации. Пассивная адаптация предполагает настройку системы на конкретные производственные условия. Настройка системы может быть информационная и алгоритмическая. Для ее обеспечения необходимы такие специальные средства, с помощью которых можно было бы описывать и накапливать алгоритмы решения задач технологии. При алгоритмической настройке системы на конкретные производственные условия роль человека значительна. На ВС в этом случае возлагается роль советчика и исполнителя рутинных операций. Эффективность настройки системы зависит от объективных особенностей поведения технолога-разработчика АСТПП, связанные с его психологией, а также знаниями и опытом. Развитие средств настройки алгоритмов должно идти по пути автоматизации их проектирования. В этом они смыкаются со средствами самообучения и самоорганизации системы.

Активная адаптация предполагает анализ производства, выявление узких мест, построение графика повышения эффективности производства, по которому система должна проектировать решения позволяющие постепенно перевести производство на такую форму его организации, которая обеспечивает наивысший эффект при изготовлении изделий. В этом случае средства активной адаптации смыкаются со средствами управления ТПП. Активная адаптация имеет еще одно направление: это анализ функционирования программных систем в ТПП и определение графика корректировки и автоматизации новых задач ТПП. Здесь средства активной адаптации при своем развитии смыкаются со средствами самоорганизации и самообучения.

7. АСТПП при полной реализации своих функций становится сложной в освоении и возникает необходимость в обучении технологов использованию ее возможностей. Для этого требуются специальные программные и методические средства.

Анализ характерных особенностей АСТПП показывает необходимость введения (кроме организации и управления ТПП) ряда функций, предназначенных для организации эффективной работы АСТПП и ее развития. Предлагается следующий состав собственных функций и задач (рис.2).

Функция организации и управления процессом ТПП переосмысливается по отношению к такой же функции традиционной ТПП, так как в ней появляются две дополнительные составляющие - организация и управление вычислительным процессом в ВС АСТПП и планирование развития системы ТПП. Традиционная функция организации и управления ТПП названа внешней составляющей, а дополнительная - внутренней.

Функция информационного взаимодействия и обеспечения осуществляет:

· информационную связь между компонентами АСУП и АСТПП (например, АСТПП и АСУ ГПС, АСТПП и АСУЭ, подсистемами АСТПП),

· организацию интерактивного режима между оператором (технологом) и программными системами формирования документов и размножения технической документации,

· обеспечение информацией о технологических объектах (детали, ТП, инструменте и т.п.) технолога и программных систем.

Функция сопровождения АСТПП включает в себя две составляющие: проектирования и настройки программных систем ТПП и обучения специалистов. Первая предназначена для обеспечения свойств самоорганизации и адаптации АСТПП, а также для уменьшения трудоемкости разработки новых программных систем и корректировки правил решения задач технологии. Подобная функция выполнялась традиционной ТПП, но не выделялась в самостоятельную. Вторая составляющая ориентирована на ускоренное усвоение специалистами новых методов организации производственных подразделений, проектирования технологии, использования возможностей нового оборудования и АСТПП. Необходимость данной функции несомненна, т.к. всестороннее изучение возможностей сложных систем является при подготовке специалистов серьезной проблемой.

Состав собственных функций и задач может меняться по мере развития АСТПП. Каждая целевая и собственная функция АСТПП реализуется одной или несколькими программными системами.

Дата добавления: 2014-10-17