Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем
Principles of integrated system-structured analysis and information definition for the system of technological preparation of flexible production systems have been developed, which are the methodical base for direct system formation on the conceptual level and decisions making while designing.
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2019
|
| Online Zugang: | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/172285 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | System research and information technologies |
| Завантажити файл: |  |
Institution
System research and information technologies| _version_ | 1866302481907056640 |
|---|---|
| author | Stenin, A. A. Lapkovsky, S. V. Soldatova, M. A. |
| author_facet | Stenin, A. A. Lapkovsky, S. V. Soldatova, M. A. |
| author_sort | Stenin, A. A. |
| baseUrl_str | http://journal.iasa.kpi.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-07-04T19:57:00Z |
| description | Principles of integrated system-structured analysis and information definition for the system of technological preparation of flexible production systems have been developed, which are the methodical base for direct system formation on the conceptual level and decisions making while designing. |
| first_indexed | 2025-07-17T10:25:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
© О.А. Стєнін, С.В. Лапковський, М.О. Солдатова, 2004
18 ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 1
УДК 658.516.3
СИСТЕМНО-СТРУКТУРНІ ПРИНЦИПИ КОМПЛЕКСНОЇ
ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ПІДГОТОВКИ ВИРОБНИЦТВА ПРИ
ПРОЕКТУВАННІ ГНУЧКИХ ВИРОБНИЧИХ СИСТЕМ
О.А. СТЄНІН, С.В. ЛАПКОВСЬКИЙ, М.О. СОЛДАТОВА
Запропоновано принципи інтегрованого системно-структурного аналізу та ін-
формаційного опису системи технологічної підготовки виробництва гнучких
виробничих систем. Дані принципи є методичною основою для безпосеред-
нього формування цієї системи на концептуальному рівні і вироблення конк-
ретних рішень при її проектуванні.
ВСТУП
Сучасному вітчизняному машинобудуванню — основі науково-технічного
прогресу — притаманне значне зростання об’ємів продукції, яка випуска-
ється в умовах одиничного, дрібносерійного і серійного виробництв. Ці об-
ставини є наслідком стрімких темпів розвитку конструкцій виробів, збіль-
шення їхньої номенклатури та її частою змінюваністю. Сучасний стан
промислового та економічного розвитку України значною мірою визнача-
ється технологічним рівнем автоматизації машинобудування, впроваджен-
ням у різних сферах виробництва промислових роботів і гнучких виробни-
чих систем (ГВС). Вирішити найскладніші задачі, що стоять перед
вітчизняною промисловістю, можна лише на основі значного скорочення
термінів технологічної підготовки виробництва (ТПВ), впровадження най-
сучаснішого технологічного обладнання, в тому числі промислових роботів
і ГВС.
Ця стаття присвячена комплексу робіт, які виконуються в межах дер-
жавної науково-технічної програми «Високоефективні технологічні процеси
в машинобудуванні».
У сучасних умовах вирішальне значення набуває забезпечення гнучко-
сті виробничих систем (ВС), здатних швидко перенастроюватися на випуск
нової продукції [1, 2].
ГВС являють собою якісно новий рівень технічного оснащення та
організації виробничих процесів, обумовлений наявністю не тільки високо-
автоматизованого основного технологічного обладнання, але і таких елеме-
нтів, як автоматизоване транспортно-накопичувальне обладнання, контро-
льно-вимірювальна і діагностична апаратура, засоби обчислювальної
техніки, що безпосередньо беруть участь у виробничому процесі та забезпе-
чують автоматизацію функцій технологічного, технічного та організаційно-
економічного керування процесами виготовлення продукції.
Спираючись на досягнення науки і техніки, методологія створення ГВС
розвивається стрімко і безупинно. Вона вбирає в себе всі найсучасніші нау-
Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва ...
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 1 19
кові напрямки, і це дуже утруднює проведення чіткої систематизації науко-
вих основ створення ГВС.
З аналізу численних інформаційних джерел складається враження, що в
даний час створення ГВС набуває статусу цілком самостійної технічної
проблеми, яка розв’язується на основі використання найбільш сучасного
арсеналу обладнання, а також створення принципово нових технічних і про-
грамних засобів [1 – 3]. Однак цілком очевидно, що методологія створення
ГВС повинна виходити за рамки тільки технічних проблем і здійснювати
глибоку і всебічну проробку технології, організації і керування, які є не
тільки взаємозалежними з технічними проблемами, але і впливають на їхнє
правильне вирішення. Безсумнівно, що проблеми створення ГВС не повинні
розглядатися самостійно, у відриві від загальних концепцій сучасного роз-
витку та удосконалення виробничих систем машинобудівних підприємств.
Створення ГВС є важливим, але тільки одним із напрямків на загальному
фронті робіт з удосконалення і комплексної автоматизації в усіх сферах ви-
робничої діяльності підприємств.
Технічне переозброєння машинобудівних підприємств на основі ГВС
через свою складність і багатогранність потребує значних трудових і капіта-
льних витрат. Тому найважливішого значення набуває підвищення якості та
оптимальності прийнятих проектних рішень, які забезпечують досягнення
найвищих техніко-економічних і експлуатаційних показників функціону-
вання ГВС. У цьому зв’язку ТПВ ГВС повинна системно базуватися на
єдиній науково-методичній основі, що вимагає, з одного боку, подальшого
розвитку досліджень у створенні наукових основ технології машинобуду-
вання, а з іншого — розгортання широкого фронту робіт з комплексної ста-
ндартизації в галузі ТПВ виробів в умовах ГВС. Цілком очевидно, що у сві-
тлі нових технічних і технологічних можливостей необхідно розглядати з
принципово нових позицій питання технологічної підготовки виробництва і
проектування ВС.
Очевидно також, що відразу з достатньою глибиною відобразити все
коло проблем, які стоять перед машинобудівною промисловістю при ство-
ренні ГВС, неможливо. Насамперед, головну увагу необхідно приділити ме-
тодології комплексної ТПВ і проектування ГВС ще на стадії механічної об-
робки як найбільш складної в процесі виготовлення виробів, яка має такі
характеристики:
• велика кількість методів обробки;
• найбільша довжина технологічних маршрутів у порівнянні з іншими
стадіями виготовлення;
• широкий спектр необхідних і можливих технічних засобів для осна-
щення процесів виготовлення;
• альтернативність побудови технологічних процесів;
• велика розмаїтість організаційних форм реалізації технологічних
процесів і побудови виробничих підрозділів;
• виникнення проблем технологічного, технічного та організаційного
керування для підтримки необхідного режиму виконання виробничого
процесу.
О.А. Стєнін, С.В. Лапковський, М.О. Солдатова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 1 20
ЗАДАЧІ МЕТОДОЛОГІЇ ТВП ГВС
Методологія ТВП ГВС повинна стати невід’ємною складовою частиною
єдиної системи технологічної підготовки виробництва (ЄС ТВП) виробів
машино- і приладобудування, яка є не тільки організуючим початком, але і
фундаментальною науково-методичною базою, що забезпечує єдину техніч-
ну політику організаційно-технологічного проектування при створенні ГВС
і удосконаленні виробничих процесів в умовах їхнього функціонування.
По-перше, необхідне системне розглядання взаємозв’язків технічних,
технологічних, організаційних і управлінських проблем, комплексне вирі-
шення яких повинно в остаточному підсумку визначати принципи побудови
ВС у цілому, в залежності від конкретних умов випуску продукції, її номен-
клатури з урахуванням ресурсних обмежень. Тільки при такому підході ГВС
зможуть знайти своє раціональне місце у ВС підприємства, можуть бути
створені об’єктивні передумови для їхнього розширеного впровадження у
ВС і при цьому гарантована їхня сумісність у виробничій структурі підпри-
ємства.
По-друге, насичення сучасних ВС високоавтоматизованою технікою і
створення ГВС об’єктивно впливають на збільшення складу функцій ТПВ і
значно розширюють склад проектних задач, які вимагають обґрунтованих
інженерних рішень для досягнення найвищих техніко-економічних показ-
ників ВС.
По-третє, в умовах комплексної автоматизації виробничих процесів не-
обхідно детальніше проробляти проектні рішення, що пов’язані з визначен-
ням конкретних параметрів, які характеризують і регламентують виробничі
процеси та їх елементи. Наприклад, якщо в умовах традиційного дрібносе-
рійного і серійного виробництв вважалася достатньою розробка маршрутної
технології, то зараз — при наявності високоавтоматизованого обладнан-
ня — необхідна розробка не тільки операційної технології, але і відповідно-
го програмного забезпечення як для основного, так і для допоміжного обла-
днання.
Ці обставини призводять до значного зростання обсягів і трудомісткос-
ті проектних робіт, що висуває на передній план як одну з найважливіших
проблему автоматизації ТПВ і проектування ВС.
Сучасні темпи розвитку науки в галузі технології, організації і керу-
вання з урахуванням усе зростаючої ролі математичних методів розв’язання
і засобів обчислювальної техніки є основою якісного вдосконалення і під-
вищення рівня автоматизації процесів проектування. При цьому подальше
поглиблення наукових досліджень у галузі ЄС ТПВ повинно йти по шляху
переходу від розробки загальних правил і положень безпосередньо до ство-
рення стандартних методик і алгоритмів, які забезпечать з використанням
ЕОМ оптимальність прийнятих рішень.
СИСТЕМНО-СТРУКТУРНА КОНЦЕПЦІЯ ТПВ ГВС
Не викликає сумніву той факт, що природним і єдиним науковим методом
вирішення теоретичних і практичних проблем є системний підхід і системні
дослідження. Поява таких робіт [4 – 8], які розглядають системно-
структурні методи як у теоретичному плані наукового розкриття, так і в
плані практичного використання, доводить їхню незаперечну ефективність.
Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва ...
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 1 21
Теорія складних систем як методологічний апарат дослідження все ши-
рше розповсюджується і глибше проникає в різні галузі науки та людської
діяльності. Можливість аналізу слабоструктурованих проблем і розробки
способів їх вирішення показує перспективність системно-структурних мето-
дів у цілому ряді галузей наукових досліджень.
Проблеми ТПВ і проектування ГВС варто віднести саме до розряду
слабоструктурованих, що говорить про доцільність системних досліджень,
спрямованих на розробку науково обґрунтованої системи задач, яка компле-
ксно охоплює всі аспекти побудови ГВС. Вона характеризується:
• повнотою складу проектних задач, які забезпечують побудову і ефе-
ктивне функціонування ГВС;
• обґрунтованою глибиною деталізації проектних задач;
• об’єктивною інформаційною взаємозумовленістю вирішення задач,
що, в остаточному підсумку, визначає послідовність їх вирішення в системі
ТПВ ГВС.
Поняття «система», ґрунтуючись на [7, 8], у самому загальному вигляді
можна визначити як множину взаємозалежних елементів, що характеризу-
ється четвіркою
),,,( HVS σΣ= , (1)
де }{ iΣ=Σ — множина елементів, що входять у систему S ; }{ jVV = —
множина зв’язків між цими елементами; σ — структура системи S ;
}{ khH = — оточення системи, яке являє собою множину елементів, що іс-
нують поза системою S і при цьому впливають на стан системи, її структу-
ру і функціонування.
У роботі [8] зазначено «Хоча конкретні системи та їхнє оточення
об’єктивні за своїм характером, вони в той же час суб’єктивні, оскільки
конфігурація елементів, які їх утворюють, вибирається відповідно до інтере-
сів дослідника. Різні спостерігачі того самого явища можуть відбити його в
різних системах і оточеннях». Це твердження можна доповнити витягом із
роботи [5]: «Уявлення про будову системи не може бути вичерпним, глиби-
на опису, рівень деталізації, тобто вибір елементів, обумовлюється призна-
ченням опису», тобто визначається суб’єктивною точкою зору дослідника,
або, як відзначається в [6], «залежить від спостерігача, його знання і заціка-
вленості в діяльності системи...».
Наведені витяги дають повне підтвердження того, що в даний час скі-
льки розроблювачів, тобто суб’єктивних точок зору, стільки ж і конфігура-
цій систем ТПВ ГВС одержують право на своє існування. Тому з метою
об’єктивнішого і повнішого уявлення про конфігурацію системи ТПВ є до-
цільним інтегрований розгляд на концептуальному рівні трьох об’єктів —
виробу (В), системи ТПВ та ВС і відповідне проведення інтегрованого сис-
темно-структурного аналізу цих об’єктів.
На рисунку показано, що конструкторська документація (КД) від роз-
роблювача надходить у відповідні служби підприємства для проведення
ТПВ. У результаті функціонування системи ТПВ здійснюється підготовка
ВС (фізичне продукування — П). Створена ВС фізично продукує об’єкт ви-
робництва, який надходить до споживача. Взаємозв’язок між конструктор-
О.А. Стєнін, С.В. Лапковський, М.О. Солдатова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 1 22
ською документацією і виробом відображає необхідність їхньої повної від-
повідності.
Таким чином, зображений на рисунку контур повністю характеризує
виробничий процес підготовки виготовлення виробу. З системних позицій
цей контур можна розглядати як взаємодію на інформаційному рівні систе-
ми виробу )( BS , системи ТПВ )( ТПBS і системи виробництва )( BСS . Інтег-
рований розгляд зазначених систем дозволить повніше представити їхню
конфігурацію, принципи і глибину опису, обумовлені їх взаємодією.
Очевидно, що створення ТПBS не є самоціллю, а підпорядковано побу-
дові BCS . Отже, якщо із системних позицій на концептуальному рівні ви-
значити принципи опису абстрактної ВС, тобто розробити систему опису
BCS , то тоді ТПBS можна розглядати як систему проектних задач, спрямо-
ваних на визначення якісних властивостей і кількісних значень параметрів
ВС відповідно до системи опису BCS .
Таким чином, система BCS ставить вимоги до конфігурації системи
SТПВ, а саме до складу проектних задач, що вимагають свого розв’язання в
рамках системи ТПВ при побудові ВС. Система ТПBS , у свою чергу, ставить
вимоги до принципів опису і до форм подання конструкторсько-
технологічної інформації про об’єкт виробництва (система BS ).
У зв’язку із запропонованим інтегрованим підходом до розгляду зазна-
чених систем початковим об’єктом системно-структурного аналізу є ВС та її
системний опис.
Функціонально-інформаційні зв’язки об’єктів виробництва, системи ТПВ і ВС
ТПВ
КД
В
ВС
SТПВ
SВС SВ
П
П
ТПВ
ТПВ
ВСВ
В
КД
ВВ
ВC
РОЗРОБЛЮВАЧ
П
П
СПОЖИВАЧ
Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва ...
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 1 23
ВС відноситься до числа складних технічних систем, які характеризу-
ються широким спектром можливих аспектів розглядання, багаторівневим
характером структури, великою розмаїтістю елементів і зв’язків між ними.
Опис ВС і процесів, які там відбуваються, з системних позицій треба
здійснювати в трьох напрямках: морфологічному, функціональному та ін-
формаційному.
{ }І
ВС
Ф
ВС
М
ВСВС ,, SSSS = . (2)
Таку складну систему, як функціонування машинобудівного виробниц-
тва, практично неможливо одночасно описати і повно, і детально. Основна
проблема є у визначенні компромісу між простотою опису, яка є однією із
передумов розуміння, і необхідністю урахування численних аспектів функ-
ціонування системи, що необхідно для виявлення об’єктивних закономірно-
стей її побудови і функціонування.
Вирішенням цієї проблеми є ієрархічний опис, коли система задається
сімейством структурних моделей, кожна з яких описує її з погляду різних
рівнів абстрагування, тобто встановлюється ієрархічна співпідпорядкова-
ність підсистем на основі стратифікації супідрядності.
Однак аналіз виробничої системи і задач, які виникають при технологі-
чній підготовці, показує, що стратифікації системи на відповідне число ієра-
рхічних рівнів недостатньо для всебічного її опису. У більшості випадків
той самий об’єкт дослідження в межах одного ієрархічного рівня може мати
кілька аспектів розгляду, кожний з яких є необхідним для досягнення кінце-
вої мети. Приклад тому — аналіз окремої технологічної операції.
З погляду стратифікації супідрядності операція являє собою відповід-
ний ієрархічний рівень опису технологічного процесу і при цьому може ма-
ти кілька аспектів розгляду, важливість яких для виявлення задач технологі-
чного проектування очевидна. Зокрема, у роботах [9, 10] розглядається
структура операції у часовій послідовності її виконання, у [11] — операція
як деяка структурна сукупність елементів, які забезпечують її виконання.
Тому з метою досягнення повноти опису виробничої системи і виділення
необхідного для досліджень складу підсистем доцільно поряд з поняттям
«стратифікація супідрядності» ввести поняття «стратифікація суміжності»,
що визначається характером абстрагування (аспектом розгляду) і встанов-
лює склад суміжних підсистем, які всебічно характеризують об’єкт розгляду
на відповідному ієрархічному рівні.
Таким чином, ВС з позицій стратифікації характеризується парою
{ }СУМСУПВС , IIS = , (3)
де ),,,,( СУПСУПСУПСУП 1 ni
IIII ……= — вектор ієрархічних рівнів (страт
супідрядності), на яких описується система; СУМI — множина страт
суміжності, в аспектах якої розглядається система
i
n
i
m
j
n
i
i
j
III ∪ ∪∪
1 1
СУМ
1
СУМСУМ
= ==
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
== , (4)
О.А. Стєнін, С.В. Лапковський, М.О. Солдатова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 1 24
де ),,,,( СУМСУМСУМСУМ 1 mkj
IIII i ……= — множина страт суміжності, в
аспектах якої розглядається система на i-му ієрархічному рівні.
У загальному випадку кожна система є підсистемою, якщо існує більш
високий ієрархічний рівень розгляду об’єкта дослідження.
Утворення підсистем є результатом стратифікації, коли окремо узятий
елемент jΣ системи iS i-го рівня розгляду отримує на )1( +i -му рівні своє
власне відображення у вигляді структури або сімейства суміжних структур.
Стратифікацію ВС варто розглядати першим етапом системно-
структурного аналізу в рамках морфологічного опису.
Порядок здійснення стратифікації має важливе значення для досягнен-
ня повноти опису системи. Найбільш доцільно, починаючи з верхнього рів-
ня, відразу визначити страти суміжності, тобто для
1СУПI визначити
{ }1
СУМ
1
СУМ m
II = . Тим самим визначаються основні аспекти розгляду ВС в
цілому. Потім вирішується питання про доцільність подальшої стратифікації
супідрядності, і у такому порядку процедура повторюється на кожному іє-
рархічному рівні, поки не буде досягнуто необхідного і достатнього ступеня
деталізації розгляду системи.
Треба мати на увазі, що надмірне укрупнення рівня абстрагування мо-
же завадити досягненню поставленої мети дослідження, а надмірна деталі-
зація призвести до необхідності вирішення кола питань, невластивих основ-
ній області дослідження. Наприклад, при розгляді технічних засобів
оснащення виробничої системи одним із найпростіших елементів, який де-
тально описувати недоцільно, є верстат. Подальший його розгляд як систе-
ми вже є задачею конструкторів-верстатобудівників.
Другим етапом є структурний аналіз підсистем, виявлених у результаті
стратифікації. При цьому кожна підсистема може розглядатися як самостій-
ний об’єкт із властивими йому законами побудови і функціонування.
Морфологічна і функціональна визначеність об’єкта розгляду при
структурному аналізі відображається через його інформаційний опис і хара-
ктеризується такими ознаками:
• якісною специфікою елементів об’єкта — EZ ;
• кількістю елементів, які складають об’єкт — Е;
• якісною специфікою взаємозв’язків — ВЗZ ;
• складом взаємозв’язків елементів — ВЗ.
При опису об’єкта особливо важливе значення має правильне визна-
чення якісної специфіки елементів. Необхідно брати до уваги рівень (стра-
ту) розгляду об’єкта. У протилежному випадку структурний аналіз не тільки
не дає належного ефекту, але й може завести у методичний глухий кут.
При правильному формулюванні якісної специфіки елементів визна-
чення їх кількісного складу в системі не становить великої складності.
Вибір якісної специфіки взаємозв’язків елементів відіграє вирішальну
роль у формуванні структури досліджуваного об’єкта і залежить, з одного
боку, від задачі дослідження, а з іншого — від якісної специфіки самих еле-
ментів. Можливість різнобічного опису ВС на основі використання зв’язків
Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва ...
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 1 25
різної якісної специфіки є одним із доказів доцільності введення стратифі-
кації суміжності, про яку говорилося вище.
Таким чином, при формуванні структури ВС необхідно точно обумов-
лювати страту супідрядності, яка визначає якісну специфіку елементів, і
вказувати страту суміжності, яка визначає якісну специфіку зв’язків.
Третім етапом системно-структурного аналізу є виявлення факторів
оточення, що обумовлюють побудову і поведінку підсистеми відповідного
рівня.
Оточення ВС в цілому і її окремих підсистем у загальному випадку ду-
же велике. Для ВС в поле зору дослідника можуть бути включені такі аспек-
ти і фактори оточення, як географічні, геодезичні, екологічні, демографічні,
адміністративно-регіональні, галузеві і т. ін.
Зокрема, говорячи про галузевий аспект оточення, доцільно конкрети-
зувати деякі фактори, які впливають на ВС. До них відносяться:
• номенклатура виробів, запланованих до випуску виробничою систе-
мою;
• директивні об’ємно-планові характеристики і техніко-економічні по-
казники випуску виробів;
• обсяги та обмеження матеріальних ресурсів на капітальне будівниц-
тво і технічне озброєння;
• умови і можливості кооперативних зв’язків у галузевому і регіона-
льному масштабі і т.п.
Для окремих підсистем поряд з деякими названими вище існує також
додаткове оточення:
• підсистеми більш високого ієрархічного рівня;
• окремі суміжні підсистеми того ж рівня.
При системно-структурному опису ВС необхідно провести детальний
аналіз усіх можливих факторів оточення, тією чи іншою мірою пов’язаних із
системою, і потім виявити основні фактори, що обумовлюють її побудову і
функціонування, тобто ті, котрі мають важливе значення в інформаційній
структурі системи задач ТПВ і побудови ВС.
У загальному вигляді інформаційний опис морфологічної структури
М
ВСS виробничої системи може бути записаний як опис підсистеми i
jS i -го
аспекту розгляду на j -му рівні.
,
,
,
ВЗE
заг
1
1
ZZZZ
cC
eES
jj
n
p
e
p
j
m
k
k
ji
j
∪∪
∪
∪
=
=
=
=
=
(5)
де jE — множина елементів e, що складають підсистему j -го рівня; jC —
множина зв’язків між елементами в підсистемі j -го рівня; jZ — мно-
жина властивостей і параметрів, що характеризують підсистему;
О.А. Стєнін, С.В. Лапковський, М.О. Солдатова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 1 26
),,,( загзагзагзаг 21 s
ZZZZ j …= — вектор загальних властивостей j -ї підсис-
теми; ∪
m
k
eE kZZ
1=
= — множина властивостей елементів j -ї підсистеми;
),,,( 21 tk eeee ZZZZ …= — вектор властивостей, що характеризують k -й
елемент; ∪
n
p
pZZ
1
взВЗ
=
= — множина властивостей зв’язків у j -й підсистемі;
),,,( взвзвзвз 21 vp ZZZZ …= — вектор властивостей, які характеризують
p -й зв’язок.
Інформаційний опис функціональної структури виробничої системи
Ф
ВСS складається з опису матеріальних та інформаційних потоків
},{ ІПМПФ
jjj MMS = , (6)
де Ф
jS — функціональна підсистема j-го рівня ВС; ∪
ϕ
τ
τ
1
МП
=
= FM j — модель
матеріальних потоків на j-му рівні ВС; τ — кількість видів матеріальних по-
токів у ВС; ),,,,,( 21 αψτ FFFFF ……= — функціональна підсистема τ -го
матеріального потоку; ),,( cfmF =ψ — опис i -го функціонального блоку;
),,,( 21 βmmmm …= — вектор характеристик матеріального об’єкта;
),,,( 21 χffff …= — вектор характеристик реалізованої функції;
),,,( 21 δcccc …= — вектор характеристик цілі або місця реалізованої функ-
ції; { }ОЕ
К
ОТ
К
Т
К
ІП ,, WWWM j = — модель j -го рівня ВС, яка містить інформа-
ційні потоки технологічного Т
КW , організаційно-технічного ОТ
КW , організа-
ційно-економічного керування ОЕ
КW .
Ці види інформаційних потоків варто розглядати як деякі множини
окремих інформаційних каналів
r
WК з відповідними характеристиками
ІП
К jMW ∈∀ , (7)
{ } КК ,, WIWKW
r
∈= , (8)
де
r
WК — опис r -го інформаційного каналу; ),,,( 21 mKKKK …= — век-
тор характеристик процесу контролю; ),,,( 21 lWWWW …= — вектор харак-
теристик інформації; ),,,( 21 nIIII …= — вектор характеристик акту
керування.
Варто звернути увагу на те, що при розгляді принципів системного
аналізу використовувався найбільш загальний термін — виробнича система.
При цьому передбачалося, що запропоновані принципи повинні в однаковій
мірі задовольняти вимоги опису ГВС як найбільш технічно розвиненої фор-
ми ВС.
Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва ...
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 1 27
Викладені принципи системного аналізу і опису ВСS є основою для ви-
явлення і структурного упорядкування множини властивостей, параметрів і
характеристик елементів ВС. Тим самим може бути забезпечена необхідна
повнота і обґрунтована логічна структура бази даних опису ВС.
Це, у свою чергу, гарантує повноту виявлення складу проектних задач,
які вимагають вирішення при ТПВ для визначення якісних властивостей і
характеристик, а також кількісних значень параметрів створюваної ВС. Са-
ме в цьому і проявляється ефективність інтегрованого підходу, заснованого
на аналізі взаємодії ВСS і ТПВS .
На відміну від ВСS система ТПВ і проектування ВС ( ТПВS ) являє со-
бою сугубо інформаційну систему. Її функції в загальному вигляді можна
сформулювати як процес перетворення інформації про об’єкт виробництва
та умови його виготовлення в інформацію про параметри і властивості ВС,
яка найбільш ефективно реалізує процес виготовлення.
Конкретизація і деталізація функцій цілком і повністю визначається
складом проектних задач, що включаються в ТПВS .
Проектна задача ТПВ розглядається як сукупність процедур, які вико-
нані у певній логічній послідовності з метою визначення конкретного зна-
чення параметрів або властивостей елемента ВС. Результат вирішення прое-
ктної задачі знаходить своє відображення у вигляді відповідного реквізиту в
тій або іншій формі документа, яку прийнято в системі ТПВ.
З введенням поняття «проектна задача» стає можливим установити
прямий взаємозв’язок між системою опису ВСS і системою ТПВS , а саме
поставити у відповідність окремим параметрам опису ВС відповідні проект-
ні задачі (комплекси задач) ТПВ.
Побудова системи ТПВS , яка базується на системно-структурному ана-
лізі, вимагає:
проведення стратифікації системи;
визначення задач (множини елементів Σ ), які складають системи, що
взаємозалежно з визначенням оточення системи H;
виявлення складу зв’язків V між задачами.
Усе це в остаточному підсумку визначає структуру системи σ , що осо-
бливо важливо для встановлення її експлуатаційних характеристик з позицій
користувача, а саме функціональної структури її реалізації та організаційної
структури експлуатації системи.
Стратифікація системи ТПВS повинна здійснюватися у повній відпові-
дності до страт, прийнятих при опису ВСS , тобто задачі системи ТПВS по-
винні бути стратифіковані за тими ж рівнями і аспектами розгляду, що ви-
значені для ВСS , тобто
{ } { }
ТПВВС СУМСУПСУМСУП ,, SS IIII ≡ . (9)
Склад задач системи перебуває у прямій залежності від структури ін-
формаційного опису ВСS , тобто від складу параметрів і властивостей, які
характеризують ВСS на всіх ієрархічних рівнях і в усіх аспектах розгляду.
О.А. Стєнін, С.В. Лапковський, М.О. Солдатова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 1 28
Найбільш важливим моментом у побудові системи ТПВS є визначення
складу інформаційних зв’язків між окремими задачами.
На першому рівні інформаційний опис усієї системи в цілому склада-
ється з такої інформації:
вхW — вхідної інформації про конструктивно-технологічні характерис-
тики об’єктів виробництва та об’ємно-планові характеристики випуску;
вихW — вихідної інформації, яка відображає кількісні значення пара-
метрів і якісні характеристики властивостей створюваної ВС у вигляді від-
повідного комплекту проектно-технологічної документації;
зовW — зовнішньої інформації про стан оточення системи ТПВS , інак-
ше кажучи, інформації про умови, обмеження і критерії побудови ВС.
Традиційно вхідною інформацією для ТПВ є конструкторська докумен-
тація про об’єкт виробництва, яка визначається необхідною повнотою інфо-
рмації. Однак конструкторська документація має істотний недолік — вона
призначена для візуального сприйняття і вивчення, що вимагає від техноло-
га високої професійної кваліфікації. Якість вивчення та об’єктивність
сприйняття конструкторської документації значною мірою впливають на
раціональність технологічного проектування.
Разом з тим інформація, отримана в результаті візуального вивчення
креслень, є особистим надбанням технолога і не може бути багаторазово
використана колективом фахівців без здійснення кожним такого ж процесу
візуального вивчення.
Тільки формалізований запис інформації про конструктивно-
технологічні характеристики об’єкта виробництва забезпечує її багаторазове
використання, дозволяє вносити формалізовані прийоми у творчу діяльність
технологів, створює передумови для автоматизації вирішення задач у сис-
темі ТПВ.
Структура необхідного і достатнього складу вхідної інформації, яка
представляє собою основу системи ВS опису об’єкта виробництва, є нас-
лідком потреби системи ТПВS в інформації. Тим самим доводиться доціль-
ність інтегрованого системно-структурного підходу (див. рисунок). Отже,
проблема розробки системи інформаційного опису об’єкта виробництва
може бути успішно вирішена тільки на основі створення системи ТПВS .
Вихідна інформація системи ТПВS за своєю структурою цілком і повні-
стю повинна задовольняти структуру інформаційного опису ВСS . Разом з
тим вона вимагає подальшого вивчення і обґрунтування складу і форми ви-
хідної документації, яка регламентує створення та експлуатацію ВС. При
цьому необхідно враховувати накопичений досвід у розробці Єдиної систе-
ми технологічної документації.
Зовнішня інформація визначає ресурсні обмеження, які необхідно вра-
ховувати при ТПВ і побудові ВС. Ці обмеження можуть носити двоякий ха-
рактер:
директивний, коли на відомчому або галузевому рівні визначаються
умови побудови ВС;
Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва ...
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 1 29
об’єктивний, коли можливості побудови ВС визначаються реальним
станом науково-технічного забезпечення.
Інформаційна структура всієї системи може бути розроблена тільки на
основі спільного аналізу морфологічного аспекту системи SТПВ і інформа-
ційного опису окремих задач системи.
Морфологічним аналізом системи ТПВS визначається склад задач Σ .
З концептуального опису кожної задачі Σ∈Σi в рамках морфологічного
аналізу виникає необхідність її інформаційного опису. У загальному вигляді
інформаційний опис елемента iΣ системи будь-якого ієрархічного рівня
може бути розділений на п’ять груп інформації.
Перша група — вихідні оперативні дані оW ′ :
необхідні для iΣ -задачі параметри і характеристики конструкції об’єк-
та виробництва із системи ВS ;
об’ємно-планові характеристики випуску об’єкта виробництва;
необхідні оперативні дані, отримані в результаті вирішення ряду попе-
редніх задач у системі ТПВS .
Друга група — постійна інформація пW ′ , що містить необхідні для
iΣ -задачі нормативно-довідкові дані. До них відносяться різного роду кое-
фіцієнти, нормативи, класифікатори типових рішень, типажі технічних
засобів і т.п.
Третя група поєднує умовно-постійну інформацію упW ′ , що характери-
зує ресурсні обмеження на прийняття проектних рішень за iΣ -задачею, і є
результатом прийнятих границь оточення H і його характеристик
зовуп WW ⊂′ .
До одного з видів таких обмежень відносяться, наприклад, вимоги ви-
користання у ВС тільки наявного складу обладнання, оснащення або ін-
струмента. Іншим видом обмежень є встановлений режим роботи ВС (на-
приклад, змінність).
Четверта група:
методика та алгоритм розв’язання задачі;
програмно-математичне забезпечення (ПМЗ) вирішення задачі засоба-
ми обчислювальної техніки;
інженерні інструкції для користувача.
П’ята група поєднує всю вихідну інформацію, отриману в результаті
вирішення задачі. Цю інформацію доцільно розділити на нормативну, опе-
ративну, контрольну.
Нормативна інформація нW ′′ знаходить безпосереднє відображення у
технологічній і технічній документації, яка регламентує виробничий процес
і побудову ВС.
Оперативна оW ′′ — не відбивається у вихідній документації, розробле-
ній при ТПВ, однак є необхідною для вирішення ряду наступних задач у си-
стемі SТПВ.
О.А. Стєнін, С.В. Лапковський, М.О. Солдатова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 1 30
Контрольна кW ′′ є різновидом нормативної, але має свою специфіку.
Вона використовується не тільки при побудові ВС, але і на стадії її функці-
онування в рамках експлуатації відповідних систем і підсистем керування.
Зазначені три види вихідної інформації, хоча і розділені за своїм цільо-
вим призначенням, проте можуть бути пересічними підмножинами. Напри-
клад, норма часу на операцію одночасно є нормативною, оперативною і ко-
нтрольною інформацією.
Таким чином, iΣ -задача цілком інформаційно визначена, коли визна-
чений склад інформації всіх п’яти груп. Задача вважається поставленою,
коли визначений склад інформації 1, 2, 3 і 5-ї груп. Задача вважається сфор-
мульованою, коли визначений склад інформації 3 і 5-ї груп.
Першочерговим є визначення складу вихідної інформації (група 5), яка
характеризує цільове призначення задачі. Потім визначається необхідний
склад вхідної інформації з груп 1 – 3. На основі спільного розгляду вхідної і
вихідної інформації приймається рішення про методичний підхід до вирі-
шення задачі, розробляється методика, алгоритм і ПМЗ. За результатами
розробленої методики вносяться корективи до складу вхідної інформації.
Важливий факт: склад вхідної і вихідної інформації по кожній задачі
обумовлює їхні взаємозв’язки V у системі ТПВS . В остаточному підсумку,
використовуючи множини Σ і V , визначається інформаційна структура си-
стеми ТПВS .
ВИСНОВКИ
Викладені принципи інтегрованого системно-структурного аналізу та
інформаційного опису систем ВS , ТПВS і ВCS є методичною основою для
безпосереднього їхнього формування на концептуальному рівні, а також
розробки конкретних напрямків і об’єктів стандартизації в рамках морфо-
логічного, функціонального та інформаційного опису цих систем.
Системні принципи дозволяють найбільш повно і всебічно поглянути
на проблеми технологічної підготовки, проектування та експлуатації ГВС.
Використання системно-структурних принципів аналізу створює сприятливі
умови для широкого застосування при ТПВ ГВС таких розділів математики,
як теорія множин, комбінаторика, теорія графів, теорія матриць, математич-
на логіка і т. ін. Це дозволяє замінити недостатньо точні описи окремих по-
нять і правил формальними і короткими математичними моделями, що зна-
чно зменшує трудомісткість проектування ГВС і, як наслідок, підвищує
ступінь обґрунтованості прийняття рішень, а також знижує імовірність по-
яви помилки при проектуванні.
ЛІТЕРАТУРА
1. Основы автоматизации машиностроительного производства / Е.Р. Ковальчук,
М.Г. Косов, В.Г. Митрофанов и др. / Под ред. Ю.М. Соломенцева. — М.:
Высш. шк., 2001. — 312 с.
Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва ...
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 1 31
2. Проектирование автоматизированных участков и цехов / В.П. Воронко,
В.А. Егоров, М.Г. Косов и др. / Под ред. Ю.М. Соломенцева. — М.: Высш.
шк., 2000. — 272 с.
3. Стенина М.А., Лапковский С.В. Выбор промышленных роботов, применяю-
щихся при загрузке металлорежущих станков ГПС // Нові технології.
Наук. вісник Ін-ту економіки та нових технологій ім. Ю.І. Кравченка. —
2002. — № 1. — С. 42 – 47.
4. Акофф Р., Эмери Ф. О целеустремленных системах / Пер. с англ. — М.: Сов.
радио, 1974. — 272 с.
5. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системологии (проблемы теории
новых систем). — М.: Сов. радио, 1976. — 295 с.
6. Месорович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых
систем / Пер. с англ. — М.: Мир, 1973. — 344 с.
7. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. — М.: Высш.
шк., 1989. — 367 с.
8. Холл А.Д. Опыт методологии для системотехники / Пер. с англ. — М.: Сов.
радио, 1975. — 448 с.
9. Цветков В.Д. Система автоматизированного проектирования технологических
процессов. — М.: Машиностроение, 1972. — 240 с.
10. Чарнко Д.В. Основы выбора технологического процесса механической обра-
ботки. — М.: Машгиз, 1969. — 227 с.
11. Полуянов П.Г. Структурные преобразования в технологии механосборочного
производства. — М.: Машиностроение, 1973. — 280 с.
Надійшла 20.05.2003
|
| id | journaliasakpiua-article-172285 |
| institution | System research and information technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T10:25:35Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journaliasakpiua/6c/e76a02d22b519523db3d1b6ff8d20f6c.pdf |
| spelling | journaliasakpiua-article-1722852019-07-04T19:57:00Z System-structured principles of complex technological production preparation on designing flexible production systems Системно-структурные принципы комплексной технологической подготовки производства при проектировании гибких производственных систем Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем Stenin, A. A. Lapkovsky, S. V. Soldatova, M. A. Principles of integrated system-structured analysis and information definition for the system of technological preparation of flexible production systems have been developed, which are the methodical base for direct system formation on the conceptual level and decisions making while designing. Предложены принципы интегрированного системно-структурного анализа и информационного описания системы технологической подготовки производства гибких производственных систем. Данные принципы являются методической основой для непосредственного формирования этой системы на концептуальном уровне и выработки конкретных решений при проектировании. Запропоновано принципи інтегрованого системно-структурного аналізу та інформаційного опису системи технологічної підготовки виробництва гнучких виробничих систем. Дані принципи є методичною основою для безпосереднього формування цієї системи на концептуальному рівні і вироблення конкретних рішень при її проектуванні. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2019-07-04 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/172285 System research and information technologies; No. 1 (2004); 18-31 Системные исследования и информационные технологии; № 1 (2004); 18-31 Системні дослідження та інформаційні технології; № 1 (2004); 18-31 2308-8893 1681-6048 uk https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/172285/172025 Copyright (c) 2021 System research and information technologies |
| spellingShingle | Stenin, A. A. Lapkovsky, S. V. Soldatova, M. A. Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем |
| title | Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем |
| title_alt | System-structured principles of complex technological production preparation on designing flexible production systems Системно-структурные принципы комплексной технологической подготовки производства при проектировании гибких производственных систем |
| title_full | Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем |
| title_fullStr | Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем |
| title_full_unstemmed | Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем |
| title_short | Системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем |
| title_sort | системно-структурні принципи комплексної технологічної підготовки виробництва при проектуванні гнучких виробничих систем |
| url | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/172285 |
| work_keys_str_mv | AT steninaa systemstructuredprinciplesofcomplextechnologicalproductionpreparationondesigningflexibleproductionsystems AT lapkovskysv systemstructuredprinciplesofcomplextechnologicalproductionpreparationondesigningflexibleproductionsystems AT soldatovama systemstructuredprinciplesofcomplextechnologicalproductionpreparationondesigningflexibleproductionsystems AT steninaa sistemnostrukturnyeprincipykompleksnojtehnologičeskojpodgotovkiproizvodstvapriproektirovaniigibkihproizvodstvennyhsistem AT lapkovskysv sistemnostrukturnyeprincipykompleksnojtehnologičeskojpodgotovkiproizvodstvapriproektirovaniigibkihproizvodstvennyhsistem AT soldatovama sistemnostrukturnyeprincipykompleksnojtehnologičeskojpodgotovkiproizvodstvapriproektirovaniigibkihproizvodstvennyhsistem AT steninaa sistemnostrukturníprincipikompleksnoítehnologíčnoípídgotovkivirobnictvapriproektuvannígnučkihvirobničihsistem AT lapkovskysv sistemnostrukturníprincipikompleksnoítehnologíčnoípídgotovkivirobnictvapriproektuvannígnučkihvirobničihsistem AT soldatovama sistemnostrukturníprincipikompleksnoítehnologíčnoípídgotovkivirobnictvapriproektuvannígnučkihvirobničihsistem |