Производственная система, ее свойства и характеристики

Модуль 1. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЕМА, ЕЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ

ТЕМА 1.1. Характеристика системных свойств производства

Различные типы предприятий, независимо от формы организации, объектов или предметов деятельности обладают определенным набором свойств, которые формируются при проектировании предприятия или его реконструкции. Свойства оцениваются характеристиками или параметрами. Изменение цели функционирования приводит к изменению характеристик или параметров предприятия. При значительных изменениях цели функционирования изменяется (или просто увеличивается) набор свойств. Развитие производства, как непременное условие его существования, практически всегда сопряжено с наращиванием набора свойств, описывающих цель функционирования (Рис. 1.1).

Свойства предприятия формируются при реализации цели проектирования предприятия и проявляются в той или иной мере в зависимости от качества его функционирования, которое, в свою очередь зависит от правильности формулировки цели проектирования и заложенных проектных решений. Задача настоящего раздела и состоит в рассмотрении современного подхода к формированию свойств производственной системы и способов их реализации при проектировании.

Любое производство представляет собой человеко-машинную систему, сложность которой возрастает с увеличением масштаба производства, совершенствования качества услуг, уровня автоматизации и т.п. Усложнение производства связано также с объективными причинами, вызванными экономическими и научно-техническими требованиями развития  современного промышленного производства, в том числе и производства в сфере услуг. Повышение требований обусловлено сокращением сроков обновления номенклатуры продукции, увеличением ее функциональной и конструктивной сложности, повышением требований к стабильности основных параметров выпускаемых изделий и их надежности, что в конечном итоге приводит к необходимости повышения эффективности функционирования производственной системы.

Для обеспечения указанных требований необходима широкая автоматизация производства, которая основывается на интеграции функций производственной системы, развитии ее информационного обеспечения, внедрении современных технологий, основных и вспомогательных средств производства, систем организации производства и управления им.

Специфичность современных задач автоматизации любого производства определяется тем, что во всех отраслях производства наблюдается тенденция к увеличению номенклатуры продукции и возрастанию доли мелкосерийного характера производства.

Для решения всех этих задач и удовлетворения современных требований существует система теоретических и научно-практических методик построения так называемых гибких производственных систем (ГПС). В настоящее время чаще применяется название – интегрированные (или компьютерно-интегрированные) производственные системы.

Гибкая производственная система (по ГОСТ 26228-85) представляет собой совокупность в разных сочетаниях оборудования с программным управлением, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Интегрированные производственные системы предполагают интеграцию не только внутрипроизводственных функций, но и интеграцию функций проектирования и производства, а CALS-технологии развивают эту интеграцию на информационно-проектное сопровождение продукции по всему ее жизненному циклу.

Итак, в качестве системных свойств производства, рассматриваемых при проектировании или анализе, рассматриваются:

- тип производства (функциональное назначение);

- структурный уровень;

- интегрированность;

- уровень автоматизации;

- гибкость;

- номенклатура;

- серийность;

- характеристика оснащения;

- характеристика системы качества и др.

ТЕМА 1.2. Принципы построения ГПС

При дальнейшем рассмотрении принципов построения, состава, проектирования ИПС будем пользоваться аббревиатурой ГПС, имея в виду, что современные гибкие производственные системы интегрированы по составу, функциям, управлению, информационному сопровождению всех интегрированных функций и т.д. 

В настоящее время сложился определенный перечень принципов построения ГПС, которые при их успешной реализации в проекте становятся свойствами ГПС. Основные принципы – это совокупность исходных положений и тенденций, которыми руководствуются при создании ГПС и которые позволяют идентифицировать их как объекты исследования, разработки, внедрения и эксплуатации. Наиболее важные из них:

1. Принцип гибкости, переналаживаемости, позволяющий обеспечить изготовление в ГПС необходимой номенклатуры продукции и осуществлять переход с изготовления одного изделия на другое.

2. Принцип совмещения высокой производительности и универсальности, предполагающий нахождение оптимального соединения универсальности и автоматизации на базе программно-управляемого и программно-переналаживаемого оборудования.

3. Принцип функциональности определяет структурное построение ГПС. Соблюдение этого принципа препятствует ненужной избыточности структуры, обеспечивает эффективное использование каждого элемента структуры. Есть понятия:

- «функционально достаточная система», - т.е. система, которая по своему структурному построению содержит необходимое (для данного уровня требований) число функциональных структурных элементов;

- «функционально избыточная система», - т.е. система, в структуре которой есть элементы, используемые в масштабе ГПС неэффективно, по сравнению с другими функциональными структурными элементами.

Принцип функциональности при проектировании реализуется по следующим правилам: 

- состав функций, подлежащих реализации в ГПС должен быть проанализирован, обоснован, доказан;

- для реализации каждой функции назначается структурный элемент в составе ГПС.

 3. Принцип модульности предусматривает построение производственной структуры ГПС на базе модулей. Под гибким производственным модулем (ГПМ) понимается элемент производственной системы, состоящий из технологического оборудования, оснащенного автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующий и имеющий возможность встраиваться в систему более высокого уровня. Модули бывают как технологические, так и модули вспомогательных подсистем ГПС – модели складов, транспорта, инструментального обеспечения и др.

4. Принцип структурной иерархичности ГПС представляет собой многоуровневую структуру: на верхнем уровне – гибкие автоматизированные производства (цехи, участки), общепроизводственные подсистемы склада, транспорта, материально-технического обеспечения и др., затем – гибкие автоматизированные линии и комплексы, автоматизированные склады, транспортные комплексы, системы инструментального обеспечения, автоматизированные системы управления, контроля и др., на нижнем уровне находятся ГПМ со своими средствами накопления, внутри- и межоперационного транспортирования, устройствами управления, контроля, магазинами инструментов и др. Примеры: иерархичность структуры АСС, АТС, АСУ. (Рисунок 1.2)

5. Принцип преимущественной программной перенастройки. При реализации этого принципа временные потери на переналадку минимальны, так как основное и вспомогательное оборудование при смене изделий перенастраивается путем ввода и запуска новых управляющих программ.

6. Принцип обеспечения максимальной предметной замкнутости производства на возможно более низком уровне ГПС позволяет свести к минимуму затраты на транспорт и манипулирование объектами производства. Одновременно достигается снижение количества детале-операций при общем повышении гибкости ГПС.

7. Принцип интеграции ГПС с системами САПР изделия и АСТПП.

САПР изделия, АСТПП, АСУП определяют создание автоматизированного сквозного цикла «проектирование – изготовление» и информационного сопровождения изделия на всех этапах ЖЦ. Достигается это на основе полной совместимости систем на уровне математического, программного и информационного обеспечений, вплоть до создания единой автоматизированной базы данных, позволяющей реализовать поддержку и сопровождение изделия при проектировании, подготовке производства, изготовлении и эксплуатации.