Автоматизация производства как одно из важнейших направлений научно-технического прогресса. Концепция гибких производственных систем, страница 3

  ,

а

 ,

то среднее значение  определяется

  ,

где - время цикла обработки всей номенклатуры изделий; - суммарное время всех переналадок ГПС.

            Существуют и другие составляющие ГПС.

Машинная гибкость - легкость перестройки технологических элементов ГПС.

Гибкость процесса - способность производить заданное множество изделий из различных материалов разными способами.

Маршрутная гибкость - способность продолжать обработку заданного множества типов деталей при отказах отдельных технологических элементов ГПС или производить изделия с различными технологическими маршрутами.

Гибкость по объему - способность ГПС экономно работать при различных объемах производства изделий.

Гибкость по расширению - возможность легкого расширения ГПС за счет введения новых технологических элементов.

Представленные аспекты гибкости ГПС далеко не полностью определяют эту многогранную проблему, недостаточно полно и точно формализованы и требует дальнейших разработок в этом направлении.

1.5. Системный подход к проектированию ГПС

Современная концепция ГПС является закономерным этапом развития процесса автоматизации производства на базе современных мощных средств вычислительной техники.

В отличие от традиционных автоматизированных линий, имеющих узкую ориентацию на изготовление изделий определенного вида и рассчитанных на массовое производство, ГПС, комплектуемые из технологических модулей, представляют собой сложнейшие, многоэтапные, иерархически упорядоченные во времени и пространстве производственные кибернетические больше системы.

Проблема создания ГПС в различных отраслях во многом зависит от совместной работы специалистов многих отраслей. При этом необходимо решение следующих комплексов взаимосвязанных проблем: разработка методов управления; исследование вопросов синтеза формального и творческого в процессах управления ГПС; разработка подходов к синтезу ГПС на основе теории активных систем; разработка методов оптимизации структуры ГПС; разработка элементов искусственного интеллекта.

Решение этих проблем для ГПС о присущими ей атрибутами целенаправленного поведения, иерархии, многомерности, многокритериальности и многообразия структуры и природы входящих в нее подсистем   представляет собой в настоящее время одну из важнейших и сложнейших задач множества научных коллективов. Поэтому теория больших систем является методической базой теоретических основ разработки ГПС.

Основным отличием ГПС от известных производственных систем является гибкость, т.е. способность изменять свою структуру и   цель функционирования с помощью автоматизированного управления. Поэтому такие системы относят к кибернетическим. Изучением таких систем занимается системология, а методами проектирования, разработки и управления - системотехника [12,17] .

Современное понятие системы появилось в 50-х годах. Тогда стало ясно, что любое техническое средство, каким бы совершенным оно ни было, не в состоянии решить конечную задачу, и только комплекс надлежащим образом согласованных технических средств и обслуживающих их людей имеет тенденцию вести себя как  нечто  целое - как система,

На современном этапе производство рассматривается не как набор отдельно взятых механизмов, приборов и структурных единиц, а как особым образом организованные формирования, в которых они сами по себе теряют свое первоначальное самостоятельное значение и могут рассматриваться лишь как часть более общего, целого, т.е. как система.

Свойства и принципы систем

С точки зрения системологии сложные системы с повышением их уровня иерархии (сложности) обнаруживают следующие закономерности поведения [12]:

- разнообразие (число различных систем данного класса) возрастает; 

- распространенность (число однотипных систем) убывает;

- сложность (число подсистем и связей между ними, разнообразие реакций на внешние воздействия) возрастает;

- устойчивость при переходе от физико-биологической иерархии к социальной и далее к технической понижается, устойчивость физических систем уменьшается, а биологических возрастает с ростом их сложности;

- эмергентность - степень несводимости свойств системы к свойствам составляющих ее элементов - возрастает.

Методологической базой системологии являются ее принципы, а методом - системный подход, лежащий в основе анализа и проектирования сложных систем. Перед тем как описать принципы системного подхода, рассмотрим характеристику основных свойств одежных систем.

1.  Система обладает интегративными качествами, которые определяют цель создания системы и характеризует связь с системами высших уровней, в интересах которых создается система.

2.  Система представляет собой единство определенного минимума
своих частей, единство противоположностей компонентов, (подсистем и элементов). Качественные особенности системы порождаются взаимодействием ее компонентов, имеющих относительную самостоятельность.

3. Структура системы F , являющаяся важнейшей характеристикой, отражает ее внутреннюю организацию, устанавливающую способы взаимосвязи и взаимодействия компонентов (рис.5), где:  - входные и выходные потоки системы;  - управляющие воздействия; - возмущающие случайные воздействия внешней среды.

4. Важнейшим смыслом существования системы является целесообразность, т.е. практическая достижимость ее целей. Большие (сложные) системы является, как правило, многоцелевыми.

5. Формой существования системы является функционирование. Оно направлено на достижение ее целей, определяет поведение и является источником ее развития.

6. Свойство коммуникации определяет связи и взаимодействие системы с внешней средой или с системой более высокого уровня иерархии. Содержанием коммуникаций является обмен со средой,  материей, энергией и информацией.

7. Введение специфического системного времени имеет следующие аспекты: необходимость анализа систем в динамике, т.е в движении и развитии, протекающем во времени и пространстве; обязательное наличие таких этапов процесса функционирования системы, как их зарождение, становление, развитие, регресс и гибель .

8. Внутренние противоречия между компонентами системы являются источником движения и развития системы. Изучение внутренних противоречий позволяет прогнозировать развитие компонентов системы, связей между ними и их функций.

9. Внешние противоречия между системой и средой является источником формирования системы, ее целей, функций и этапов функционирования.

Для разработки, проектирования и эксплуатации сложных систем разработан ряд принципов системного подхода, которые могут быть представлены в форме операционных правил.