Создание многоуровневой интегрированной системы управления с целью повышения эффективности машиностроительного производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Милкина, Юлия Анатольевна

• Милкина, Юлия Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Милкина, Юлия Анатольевна

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.

1.1. Экономические и социальные предпосылки развития автоматизированного производства.

1.2. Эффективность функционирования и задача регулирования производственного графика в автоматизированном производстве.

1.3. Цель и задачи исследования.

Глава 2. Основы моделирования интегрированных автоматизированных систем управления машиностроительным производством.

2.1. Разработка научных и методических основ системного проектирования новых видов изделий, технологических процессов и производств, их реализующих.

2.2. Разработка и внедрение технологии системного проектирования новых видов изделий, технологий и АП на основе индустриально-нормативных методов и инструментальных систем автоматизации

2.3. Задачи концептуального моделирования интегрированных автоматизированных систем управления машиностроительным производством.

2.4. Разработка инструментальных интегрированных систем моделирования (ИСМ) и систем автоматизации на базе структурно-алгоритмического моделирования

2.5. Выводы.

Глава 3. Система планирования и управления машиностроительным производством.

3.1. Планирование производства - основа управления производственным объединением

3.2. Характеристика объекта управления.

3.3. Многоуровневая система планирования и управления.

3.4. Постановка и математическая формализация задачи формирования плановых заданий.

3.5. Алгоритм формирования плановых заданий.

3.6. Планирование инструментального производства.

3.7. Корректировка плановых заданий в организационно-программном комплексе.

3.8. Типизация продукции предприятия.

3.9. Организация работ по определению типов и формированию трудоемкостей позиций производственной программы.

3.10. Информационное обеспечение и принципы построения базы данных организационно-программного комплекса.

3.11. Технология обработки информации в комплексе.

3.12.Вывод ы.

Глава 4. Применение ИАСУ в специализированном серийном производстве аппаратурно-технического комплекса (АТК).

4.1. Предпосылки создания специализированного производства АТК.

4.2. Состав и описание специализированного производства по серийному изготовлению АТК на БМЗ (СП АТК).

4.3. Интегрированная автоматизированная система управления специализированным производством АТК.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание многоуровневой интегрированной системы управления с целью повышения эффективности машиностроительного производства»

Интересы дальнейшего развития хозяйства нашей страны требуют быстрого решения основных задач по интенсификации производства и повышению его эффективности, более полному и рациональному использованию промышленного потенциала, всемерной экономии всех видов ресурсов.

Одним из главных условий технического прогресса в настоящее время является постоянное обновление выпускаемой продукции, а одним из главных требований к современному производству - обеспечение возможности освоения новой продукции при минимальных потерях и затратах.

При современных темпах развития науки и техники главное требование к высокопроизводительному и высокоэффективному производству сводится к следующему: производство должно быть готово и способно в любой момент безубыточно прекратить изготовление освоенной продукции и в короткий срок приступить к выпуску любой по количеству партии новых изделий.

Решить обе эти задачи на единой основе позволяет идея создания автоматизированных производств. Автоматизированное производство представляет собой организационно-техническую производственную систему, позволяющую в средне- и мелкосерийном многономенклатурном производстве в короткий срок и с минимальными затратами заменить выпускаемую продукцию на новую путем перестройки технологического процесса за счет управляющих программ.

Основой автоматизированных производств является широкое использование систем числового программного управления и электронных вычислительных и управляющих машин для управления технологическими процессами и оборудованием, а также для автоматизации всех расчетов и работ по проектированию нового объекта производства, технологии и всех средств оснащения производства, необходимых для функционирования АП.

Автоматизированное производство обычно состоит из трех основных компонентов:

- автоматизированной системы управления производством (АСУП);

- автоматизированных участков подготовки производства;

- автоматизированных производственных комплексов.

В автоматизированном производстве интегрируется, как правило:

- автоматизированная система управления производством (АСУП);

- системы автоматизированного проектирования (САПР) конструирования;

- системы автоматизированного проектирования (САПР) технологии;

- системы автоматизированного проектирования управляющих программ;

- автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП);

- автоматизированные участки изготовления средств оснащения производства.

Создание и внедрение интегрированной автоматизированной системы управления (ИАСУ) представляют собой сложнейшую научно-техническую проблему, требующую решения прежде всего следующих задач.

1. Создание новых автоматизированных комплексов на основе внедрения прогрессивных технологий, промышленных робототехнических систем и программно-управляемого технологического оборудования, обеспечивающих функционирование производства с ограниченным участием обслуживающего персонала и его быструю перестройку на выпуск новых видов продукции на основе широкого применения микроэлектронных систем управления.

2. Создание интегрированных автоматизированных (автоматических) систем управления, ориентированных на сквозную цепь интеграции созданных в последнее десятилетие систем от автоматизации проектно-конструкторских работ и научно-исследовательских работ до автоматизированных (автоматических испытаний изготовляемой продукции.

3. Обеспечение высокого уровня организации производства, так как создание, внедрение и эксплуатации ИАСУ влекут за собой структурные изменения на всех уровнях управления. Создание интегрированных автоматизированных производственных комплексов и их составной части - интегрированных АСУ - связано с необходимостью объединения разрозненных отдельных автоматизированных систем, функционирующих автономно, в автоматизированный производственный комплекс, функционирующий как единое целое. При этом комплекс приобретает новые эмерджентные свойства, которые отсутствуют у его элементов, не связанных в единое целое, но которые необходимо учитывать при системном проектировании ИАСУ.

Создание ИАСУ связано, с одной стороны, с необходимостью декомпозиции системы управления на несколько относительно независимых подсистем меньшей сложности, а с другой стороны, с требованием обеспечения согласованного их функционирования для достижения общих целей управления.

Конечно, речь идет не о простом суммировании данных подсистем, а о принципиально новых эффектах, получаемых путем интегрирования этих подсистем на принципиально новых системо-технических принципах.

В соответствии с изложенным целью настоящих исследований является интенсификация производства изделий отраслевого машиностроения с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками при минимальных материальных и трудовых затратах на компьютеризированных производствах.

Новым в работе является математическая модель процесса многоуровневого оптимального планирования, система типизации производимой продукции, структура и состав автоматизированного производства конкурентоспособной продукции.

Областью исследований выбрано серийное производство изделий машиностроения.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Милкина, Юлия Анатольевна

Общие выводы и результаты

1. Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи, имеющей существенное значение для машиностроения и заключающееся в повышении эффективности машиностроительного производства, на основе создания многоуровневой интегрированной системы управления.

2. Установлены связи между номенклатурой и составом производимых изделий и организационно-технологической структурой автоматизированного производства.

3. Разработаны модели интегрированного автоматизированного производства, в целом, и отдельных подсистем и связей между ними.

4. Определена этапность и составной алгоритм процесса многоуровневого векторного оптимального планирования. Статические процессы планирования при детальной оценке оказываются по существу динамическими, и возникает необходимость в формировании методов расчета динамических планов.

5. Предложена этапность вычислений процесса управления в многоуровневой многокомпонентной системе, параметры каждого элемента которой могут быть векторными.

6. Представлена обобщенная технология построения и модернизации структуры, обеспечивающая автоматизированные производства требуемыми диапазонами гибкости и качества функционирования.

7. Организационно-программный комплекс реализует многоуровневую схему планирования производства, решающую вопросы планирования и управления производством начиная от разработки перспективных планов объединения с доводкой вплоть до оперативных заданий цехам.

8. ОПК позволяет принимать наиболее эффективные решения по формированию производственной программы, по рациональному

149 распределению ресурсов по видам работ, объективно прогнозировать ход процесса производства новых изделий как на этапах проектирования и конструирования, так и на этапе изготовления изделий; оперативно определять сроки запуска, объемы и стоимости работ, сократить производственный цикл изготовления изделий.

9. В ОПК широко реализованы принципы типизации как продукции основного производства, так и продукции инструментального производства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Милкина, Юлия Анатольевна, 2011 год

1. Автоматизированные системы управления предприятиями и объединениями: (Разработка, внедрение, развитие)/Н.А. Саломатин, В.И. Дудорин, А.И. Ларионов и др.; Под ред. H.A. Саломатина. -М.: Экономика, 1985, с. 284.

2. Арутюнов С.Г., Барабанов В.В., Везиров В.Н. Концепция формирования и развития CALS-технологий в промышленности России.// Проблемы продвижения продукции и технологий на внешний рынок; Специальный выпуск; 1997.

3. Атаева О.О. Автоматизированные системы управления гибкими производственными системами (АСУ ГПС): Аналитический обзор. -М.: ВНИИТЭМП, 1988, с. 40.

4. Блехерман М.Х. Гибкие производственные системы: (Организационно-экономические аспекты). -М: Экономика, 1988, с. 221.

5. Блехерман М.Х., Судов Е.В. Управление транспортными потоками в ГПС // Станки и инструмент. -1988, №12, с. 4-10.

6. Блехерман М.Х., Федосеева Н.Г. Организационно-технологический анализ транспортно-складского обеспечения ГПС // Станки и инструмент. —1985, №11, с. 3-5.

7. Вильческий О.Н. Математическое моделирование транспортно-складских систем ГПС // Вестник машиностроения. -1985, №8, -с. 53-56.

8. Гибкие производственные система Японии / Под ред. Лищинского. -М.: Машиностроение, 1987, с. 232.

9. Гибкие производственные системы Японии / Пер. с яп. АЛ. Семенова / Под ред. А.Ю. Лешинского. -М.: Машиностроение, 1987, -232.

10. Гибкие сборочные системы / Под ред. У.Б. Хегинботама. -М.: Машиностроение, 1988, с. 400.

11. Дмитров В.И., Норенков И.П., Павлов В.В. К проекту Федеральной Программы "Развитие CALS-технологий в России".// Информационные технологии; №4; 1998 г.

12. Интегрированные автоматизированные системы управления в машиностроении./Под ред. Газматова Х.Г. -М.: ВНИИТЭМП, 1988, с. 124.

13. Как работают японские предприятия. Под ред. Я. Мондена. М.: Экономика, 1989, с. 262.

14. Кирьянов В.Н. Системно-информационное и программное обеспечение инструментальных систем ГПС // Станки и инструмент. -1988, №5, с. 13-16.

15. Коршунов В.А. Решение задач коррекции план-графика объемов выпуска продукции интегрированного участка механообработки и сборки методами теории игр- Моск.-станкоиструм. ин-т.-М., 1988, с. 54.:ил.- Библиогр.-12назв.-Рус.-Деп. 14.12.88.,№ 443 МШ 88.

16. Кузнецов Ю.И. Применение технологической оснастки для совершенствования гибких станочных систем // Вестник машиностроения. — 1987, №4, с. 50-54.

17. Макаров И.М. Системные принципы создания гибких автоматизированных производств. -М.: Высшая школа, 1986, с. 176. (Робототехника и гибкие автоматизированные производства. Кн.1).

18. Макмиллан Ч. Японская промышленная система. -М.: Прогресс, 1988.

19. Мамонтов В.И., Дахер М., Казан Д.А. и другие. Проблемы разработки гибких автоматизированных технологий управления. // Проблемы комплексной автоматизации: Труды Четвертой Международной научно-технической конференции. Киев: КПИ, 1990, с. 33-37.

20. Михайличенко A.M. Управление ГПС в условиях действия возмущений. -М., 1989, с. 32 (Машиностроит. Производство Сер. Автоматизация пр-ва, ГПС и робототехника. Обзор, информ. /ВНИИТЭМП Вып.9).

21. Монден Я. "Тойета": Методы эффективного управления. -М.: Экономика, 1989, с. 288.

22. Португал В.М. Оперативное управление гибким автоматизированным производством. // Проблемы комплексной автоматизации: Труды Четвертой Международной научно-технической конференции. Киев: КПИ, 1990, с. 53-57.

23. Системное проектирование ИАСУ./Под ред. Соломенцева Ю.М. -М.: Машиностроение, 1990.

24. Системное проектирование интегрированных АСУ ГПС машиностроения. / Ю.М. Соломенцев, В.А. Исаченко, В.Я. Полыскалин и др.; Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева и др. -М: Машиностроение, 1988, с. 410.

25. Соломенцев Ю.М., Сосонкин B.JI. Управление гибкими производственными системами. -М.: Машиностроение, 1988, с. 352.

26. Соломенцев Ю.М., Фролов Е.Б. Математическая модель участка механообработки и задача коррекции производственной программы-Проблемы управления и теория информации.-1988,Т.17 , №2 , русский перевод, с. 1-4.

27. Сотников М.И. Выбор типа транспортных устройств для ГПС // Станки и инструмент. -1987, №11, с. 18-20.

28. Стриер JI.M. Производственные запасы и эффективность машиностроительного производства. -М.: Машиностроение, 1980, с. 72.

29. Уайт О.У. Управление производством и материальными запасами в век ЭВМ. -М.: Прогресс, 1978.

30. Фролов Е.Б., Коршунов В.А. Коррекция плана по объемам выпуска продукции взаимодействующих ГПС механообработки и сборки.-Конструкторско-технологическая информатика, автоматизированное создание машин и технологии. КТИ 89. Москва, 1989, с. 129 - 133.

31. Фролов Е.Б., Хазанова Л.Э., Хвостова И.В. Математическая модель в задаче управления участком ГПС Проблемы автоматизации проектирования и изготовления в машиностроении.- М.: Мосстанкин, 1985, с. 5-14.

32. Фроман Б., Лезаж Ж.Ж. ГПС в механической обработке. -М.: Машиностроение, 1988, с. 120.

33. Хартли Дж. ГПС в действии. -М.: Машиностроение, 1987, с. 328.

34. Хауштайн Х.Д. Гибкая автоматизация. -М.: Прогресс, 1990, с. 200.

35. Хо Ц.С. Оценка экономической эффективности сборочной системы. -Гибкие сборочные системы/ Под ред. У.Б. Хегинботама. -М.: Машиностроение, 1988, с. 331-345.

36. Шонбергер Р. Японские методы управления производством: Девять простых уроков. -М.: Экономика, 1988, с. 252.

37. Alberti N.,Noto la Diego S.,Passannati A. Costannaly- sys of FMS throughput.-Annals of the CIRP,1988,V 37,No 1, p 413 416.

38. Asada H., Slotine J.J.E. Robot Analysis and Control, J.Wiley and Sons, 1986.

39. Banaszak Z., Roszkowska E. Podsystemy komputerowo zintergrowanego wytwarzania // I Krajowa Konferencja Robotyki. Tom 1. -Wroclaw: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1988. -s. 29-36.

40. Bessant J. Flexible Manufacturing Systems on overview. Microelectronies Monitor. 1984/XII.

41. Buckley J.,Chan A.,Graefe U.,Neelamkavil J.,Serrer M., Thomson An integrated production planning and sheduling system for manufacturing plants. -Robotics andlntegrated Manu factoring. - 1988. - H 4 , No % , p 517 - 523.

42. Carter C.F. Flexible automatisieren jetzt oder spater. VDI Zeitschrift, 126 (1984)/5.

43. Carter C.F. Trends in Machine Tool Development and Applications. Proc. Of the 2hd Int. Konf. of Product Development and Manufacturing Technology, 1972.

44. Chaharbaghi K., Davies B.L., Rahnejat H. , Dobbs PJ. national jornal of operations and production management. 1988, H 8, No 2 , p 14 34.

45. Cyklis J., Pierzchala W. Taktyka sterowania ESP w oparciu o model macierzowy // VI Krajowa Konferencja Automatyzacji Dyskretnych Procesow Przemyslowich. -Gliwice: Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej z.96, 1988. -s. 41-53.

46. Eversheim H. et al. Marktorientierte Produktionplanung und Steuerung . -Aachener Werkzeugmashine Kolloqvium '84 Vortrage, BRD, 1984, s 32 - 46.

47. Gershwin S., Hildebrant R, Suri E., Mitter S. A. control perspective on recent trends in manufacturing sys-. IEEE.Control Systems Magazine . 1986, V. 6, No 2 ,p 3-15.

48. Gruver W.A. , Narasimhan S.L. Optimal sheduling of multistage contions flowshops. INFOR, 198l,v 19,No4,p.318-329.

49. Harrington J. Computer Integrated Manufacturing. -New York.industrial Press, 1973.

50. Helberg P. Anforderungen an PPS Systems fur dieCIM - Realisierung. - Cim Management.-1986,No 4 , s 20 - 29.

51. Hubner H. The efficiency of production planning andcontrol systems.-Production management systems., 1981,p 35-51.

52. Hummel B. Flexible Werkstattsteuerung nachgapanichen Kanban Prinzipien. -Techniche Zeitsckrift fur., BRD, 1983, v. 77 , N 11 , s. 7 - 14.

53. Iwata K., Nemoto T., Sugimura N. A knowledge based production control system to accomodate unscheduled disruption in the manufacturing process. -Annals of the CIRP. -1988. - Vol. 37/1. - p. 439-442.

54. Krupa T., Elhesnawi B. Approach to Managing FMS by the Use ot petri Net theory // Systemy produkcyjne. Teoretyczne i practyczne problemy projektowania. Materialy konferencyjne. -Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990. -s. 319-330.

55. Lenard W. Dobor srodkow transportu w elastycznych systemach produkcyjnych ESP // Systemy produkcyjne. Teoretyczne i practyczne problemy projektowania. Materialy konferencyjne. -Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990. -s. 348-355.

56. Marecki F. Sterowanie elastycznych systemow produkcyjnych // VI Krajowa Konferencja Automatyzacji Dyskretnych Procesow Przemyslowich. -Gliwice: Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej z.96, 1988. -s. 83-96.

57. Mc. Garry S.L. Just In - Time and computer -integreted manufacturing: frends or foes? Proceeding of the Detroit, USA , 1985.

58. Rafalski R. Podstawy projektowania obslugiwania elastycznych. // Systemy produkcyjne. Teoretyczne i practyczne problemy projektowania. Materialykonferencyjne. -Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990. -s.

59. Review of German FMS revels shortcdmings. The FMSMaga- sine, 1986. July , p

60. Slauch B. Proceeding Shedouling in a FMS.Proceeding of the 1 Inter. Conference on FMS. UK , 1982. p. 89 99.

61. Suri B., Whitney C.K. Decision Support Requirements in flexible Manufacturing. Journal of Systems, 1984, V 3,No 1, p 61 - 69.

62. Szadkowska-Skrzypiel J. Model bezkolizyjnego systemu transportowego ESP // VI Krajowa Konferencja Automatyzacji Dyskretnych Procesow Przemyslowich. -Gliwice: Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej z.96, 1988. -s. 151-158.

63. Tomaszewski K. Modele i algorytmy procesu projektowania systemow produkcyjnych // III Krajowa Konferencyja Robotyki. Tom 1. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej. -Wroclaw: 1990. s. 279-288.

64. Warnecke H.J. Flexible automatisierte teilfertigung in mittelstadichen Unternehmen. VDI Zeitshrift 124 (1982)/17.

65. Wildemann H.,Benr G.,Beckers G.P. FlexibleWerkstatt- Steuerung durch Integration von Kanban -. Muenchen, BRD , 1984.

66. Wogcikowski J. Problemy efektywnosti gospodarskczoj zrobotyzowanych gniazd FMS (elastycznych systemownych). Prace naukowe institut cybernetykipoli -techniki wroclawskiey,1985,No 68, 77 - 86.

67. Wojciechowski J., Zalewski A. Technologiczno-organizacyjne modelowanie elastycznych systemow produkcyjnych // VI Ogolnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna. -Zielona Gora: Wydawnictwo Wyzszej Szkoly Inzynierskiej, 1990. -s. 37-42.

68. Zalbide K. Plantification y calcalo fie sistemas defabrication flexibles. IMHE, 1982,362.368.159.162.1. No 87 , p 49 66.