Специфікація предметної області інтегрованого виробництва

Формування специфікації предметної області інтегрованого виробництва проводитися з метою визначення параметрів опису матеріальних та інформаційних процесів ГВС.

Матеріальні процеси визначають порядок впливу на предмети виробництва, що функціонують у виробничих підрозділах (обробка деталей, транспорт тощо). Предмети – це деталі, інструменти, тара.

Інформаційні процеси – управляючі процеси, що забезпечують нормальне функціонування виробничих процесів (забезпечують реалізацію розкладу роботи основного устаткування, транспортної системи). Це, фактично, – послідовність команд, що видаються на устаткування для реалізації технологічних чи транспортних операцій.

Основною організаційною формою ГВС на виробництві є гнучка автоматизована дільниця (ГАД) або лінія (ГАЛ). Будь-яка ГАД (ГАЛ) має у своєму складі такі модулі:

- гнучкі виробничі модулі (ГВМ) основного технологічного устаткування (верстати, складальні машини, тощо);

- автоматизований склад (виробів, напівфабрикатів, комплектуючих, інструментів);

- автоматизовану транспортну систему.

Для забезпечення подавання виробів на ГВМ та організації їх взаємодії з автоматизованим складом в ГАД (ГАЛ) використовується автоматизована транспортна система в складі транспортних модулів або роботів-штабелерів, які мають транспортні маршрути пересування. ГВМ обов‘язково мають в своєму складі вхідний та вихідний накопичувачі, в які деталі надходять для подальшої обробки згідно технології, а після завершення обробки тимчасово зберігаються для подальшого транспортування на інше технологічне устаткування. Це дозволяє спочатку привезти наступну деталь для обробки, а потім вивезти ту, що чекає на подальшу обробку. Проте, на функціонування накопичувачів та роботу ГВМ накладаються деякі обмеження, пов‘язані із забезпеченням вимог на порядок ініціювання технологічної операції на устаткуванні. Це:

- транспортний модуль не може привезти наступну деталь на обробку, поки завантажений вхідний накопичувач;

- обробка деталі з вхідного накопичувача не може початися на ГВМ, поки зайнятий вихідний накопичувач;

- після завершення обробки деталь одночасно надходить до вихідного накопичувача.

Для створення ефективно діючьої СОУ ГАД (ГАЛ) необхідно в першу чергу визначити технологічні маршрути обробки деталей на ГВМ для заданого номенклатурного переліку виробів, розрахувати порядок запуску деталей у виробництво для визначення часу виробничого циклу і розкладу роботи устаткування, а потім розробити графік проведення транспортних операцій для своєчасного виконання технологічних операцій на ГВМ згідно розкладу їх роботи. Одночасно в ході складання розкладу та графіку обгрунтовується вибір достатньої кількості та призначення (спеціалізації) ГВМ та транспортних модулів, який забезпечить виконання розробленого виробничого циклу обробки деталей. Отримана інформація буде включати дані про початок і завершення різних операцій на ГВМ, транспортних модулях, напрям та їх мету пересування.

З метою аналізу та верифікації можливості реалізації розробленого розкладу та графіку роботи всього устаткування ГАД (ГАЛ) виконується моделювання матеріально-інформаційних процесів, яке перевіряє умови ініціювання операцій, виконання всього запланованих переліку дій у системі, повернення устаткування в початковий стан, обмеження ресурсів та інше. Крім, того виконується пошук вузьких місць, конфліктів при роботі устаткування. Дослідження завершується виробленням рекомендацій щодо усунення помилок та неточностей, які були припущені при проектуванні структури та алгоритмів функціонування ГАД (ГАЛ).

Отже, до особливостей функціонування матеріально-інформаційних процесів, які повинні враховуватися при складанні моделі слід віднести:

1. Асинхронність роботи устаткування (в окремі моменти відбувається синхронізація для взаємодії).

2. Паралельне виконання процесів обробки, транспортування, обслуговування та управління.

3. Циклічність та конвеєрність виконання операцій.

4. Багатоваріантність використання устаткування та обробки деталей.

Внаслідок необхідності врахування перерахованих особливостей до організації управління висувають наступні вимоги:

1. Якість прийнятих рішень (слід враховувати особливості та обставини функціонування технологічної підсистеми).

2. Надійність управління устаткуванням (слід гарантувати безвідмовне функціонування технологічних процесів).

3. Гнучкість управління (властивість системи управління перебудовувати порядок роботи при зміні в складі об’єкта управління).

Завдання (цілі) задачі моделювання і верифікації:

1. Управляючий процес не повинен призводити до тупикових ситуацій при виконанні виробничого процесу.

2. Управляючий процес не повинен призводити до блокування роботи устаткування.

3. Управляючий процес повинен забезпечувати повторне виконання технологічних, транспортних операцій після їх завершення.

Вихідними даними для розв'язання цих завдань та створення автоматизованої системи управління визначаються наступні параметри виробництва:

1. Виробнича програма ГВС – представляється у вигляді номенклатурних планів, встановлених на заданий період роботи.

2. Технологічні маршрути виготовлення заданої номенклатури виробів – послідовність виконання технологічних операцій на технологічному обладнанні.

3. Працемісткість (час виконання) основних технологічних операцій (обробки, складання, контролю тощо).

4. Транспортні маршрути перевезення одиниць матеріальних потоків (виробів, інструмента тощо), які визначаються структурною схемою компонування ГВС.

5. Час виконання транспортних та обслуговуючих операцій – час руху за участками транспортних маршрутів та перевантаження об‘єктів транспортування.

6. Місткість застосованих у ГВС оперативних накопичувачів.

7. Критерій оцінки ефективності роботи ГВС на заданий період.

Таким чином, на концептуальному рівні може бути сформована така специфікація предметної області ГВС, подана у вигляді:

SP = { D, M, O, G, TМ, S_D, S_M },

де D = { D _б, D _к, D _т, D _і} – предмети виробництва;

D _б – базові деталі;

D _к – комплектуючі;

D _т – тара;

D _і – інструменти;

М = { М _осн, М _тр, М _зб} – засоби виробництва;

М _осн – основне технологічне устаткування;

М _тр – транспортне устаткування;

М _зб – засоби збереження;

О = { О _осн, О _тр, О _зб, О _н} – виробничі операції;

О _осн – операції на основному технологічному устаткуванні:

О _осн = (t, (D _б• D _к• D _і)• М _осн) Þ М _осн•(D _б• D _т• D _і)

О _тр – операції на транспортному устаткуванні:

О _тр = (t, (D • М _тр)) Þ М _тр• D

О _зб – операції на засобах збереження:

О _зб = (t, (D • М _зб), (М _зб• D));

О _н – операції налагодження виробничих операцій;

О _н = (t, (D_М • М _осн), (М _осн• D_М));

G – граф взаємодії виробничих операцій, що відображає такі їх зв‘язки:

– слідування (визначає будь-який порядок реалізації, але не одночасний);

– паралелізм (одночасне виконання операцій);

– конкуренція (використання операціями загального ресурсу);

– альтернатива (можливість багатомаршрутного виконання операцій);

TМ – визначає спеціалізацію устаткування при виконанні операцій;

S_D – початковий стан предметів виробництва (готовність предметів виробництва);

S_M – стан засобів виробництва (готовність засобів виробництва до виконання операцій).

Для моделювання та верифікації матеріально-інформаційних процесів ГВС найбільше застосування знайшов математичний апарат сіток Петрі.