Процесс проектирования гибких производственных систем

ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

1.1. Гибкая производственная система, как объект проектирования

Одним из современных путей развития научно-технического процесса является создание производственных систем, реализующих безлюдные технологии [22, 40]. Эти системы можно отнести к разряду сложных технических систем. В отличие от принятых методов проектирования сравнительно простых технических систем при разработке крупных автоматизированных комплексов возникают проблемы, в меньшей степени связанные с рассмотрением свойств и законов функционирования, а в большей - с выбором наилучшей структуры, оптимальной организации взаимодействия элементов, определением требуемых режимов функционирования системы. Рассматривая производство как систему, необходимо выявить причинно-следственные связи основных ее подсистем и установить их влияние на конечный результат деятельности системы.

Рассматривая производственную систему как объект проектирования, необходимо выделить ряд формальных признаков и свойств, которые характеризуют производство с системных позиций. К таким признакам и свойствам следует отнести:

наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов;

многофункциональность и  иерархичность строения;

наличие общей цели функционирования системы, общего назначения, определяющего единство сложности и организации;

переменность структуры (связей и состава системы), обеспечивающей многорежимный характер функционирования, возможность адаптации к различным производственным условиям как структуры, так и режимов функционирования;

стохастический характер во взаимодействии подсистем и элементов в структуре системы и всей системы с внешней средой;

наличие признаков эргономичности, так как одни функции в системе выполняются автоматами, а другие - человеком.

С учетом перечисленных признаков приведем ряд понятий и определений, характеризующих производственную систему, ее подсистемы и элементы.

Согласно работам [22, 38], производственная система представляет собой совокупность объектов, связанных причинно-следственной зависимостью так, что их функции, производимые ими действия и выполняемые над ними операции должны приводить к выпуску продукции определенного качества в требуемом количестве и за установленное время.

Производственные системы могут быть гибкими и негибкими. Под гибкой производственной системой (ГПС) понимается в соответствии с ГОСТ 26228—85 несколько единиц технологического оборудования, снабженного средствами и системами, обеспечивающими функционирование оборудования в автоматическом режиме; при этом ГПС должна обладать свойствами автоматизированной переналадки при переходе на производство новых изделий в пределах заданной номенклатуры.

Такое определение ГПС подразумевает выполнение требований применения прогрессивных технологий, наличия современных средств, используемых для изготовления изделий, и в первую очередь средств вычислительной техники, автоматического технологического оборудования (станков с ЧПУ и промышленных роботов и т. д.); роль человека при наличии автоматизированной системы состоит в выработке и принятии нестандартных решений при реализации процесса автоматизированного изготовления объектов, а также при осуществлении автоматизированной перестройки системы на выпуск нового класса продукции.

ГПС можно рассматривать в трех аспектах: функциональном, структурном и организационном. Функциональный аспект устанавливает круг функций, которые должны выполнять ГПС, ее устройства и элементы. Эти функции определены целями, для которых создана ГПС, т. е. составом решаемых задач. В итоге они определяют логику функционирования ГПС. Структурный аспект предусматривает исследование и построение ГПС как системы и установление ее компонентного состава. Его изучение необходимо для синтеза структуры ГПС и ее анализа при проектировании. Организационный аспект устанавливает связь структур ГПС конкретного предприятия с организацией, а также задачи, предписанные функциональным назначением.

При создании ГПС необходимо определить и систематизировать состав решаемых задач (т. е. определить функциональную структуру ГПС); выявить необходимый состав технических средств, программного и информационного обеспечении и коллектива специалистов, эксплуатирующих эти средства (т. е. определить компонентную структуру ГПС); обеспечить целесообразную организацию работы функциональных подсистем и отдельных элементов, накладывая их на существующую организационную структуру производства (т. е. определить организационную структуру ГПС).

Для целенаправленного функционирования ГПС в общем случае необходимо обеспечить решение следующих задач:

планирование, учет, диспетчеризацию и контроль хода производства;

накопление заготовок, полуфабрикатов, материалов, приспособлений, инструмента и транспортирование их к технологическому оборудованию;

загрузку-разгрузку оборудования;

прием из подсистемы более высокого уровня иерархии программ управления технологическим оборудованием, их хранение, редактирование и трансляцию;