книги из ГПНТБ / Митрофанов, С. П. Автоматизация технологической подготовки серийного производства

Д-р техн. наук С. П. МИТРОФАНОВ, каид. техн. наук Ю. А. ГУЛЬНОВ, канд. техн. наук Д . Д . КУЛИКОВ

АВТОМАТИЗАЦИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

ПОДГОТОВКИ

СЕРИЙНОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Москва • «МАШИНОСТРОЕНИЕ» • 1974

6Ф6.5

УДК 621.9.62-52

t

i | S l

4 5 '» V H b ^ ,

Митрофанов С. П. и др.

M66 Автоматизация технологической подготовки се­ рийного производства. М., «Машиностроение», 1974

360 с. с ил. (Библиотека технолога)

Перед загл. авт. С. П. Митрофанов, Ю. А. Гульнов, Д. Д. Куликов

Книга посвящена проблемам автоматизации технологической под­ готовки серийного, мелкосерийного и единичного производств с помощью средств вычислительной техники и на основе унифицированной тех­ нологии. В ней изложены прогрессивные методы цифрового представ­ ления информации, получаемой из чертежа детали, классификации и группирования объектов производства. Показаны принципы построе­ ния систем автоматизированного проектирования технологических процессов и создания информационно-поисковых систем, даны эле­ менты теории машинного проектирования технологических процессов.

Книга предназначена для инженерно-технических и научных работ­ ников машино- и приборостроительных заводов, исследовательских и проектных организаций.

Рецензент канд. техн. наук В. Д. Цветков

Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я : лауреат Ленинской пре­ мии, заслуженный деятель науки и техники РСФСР д-р техн. наук проф. Б. С. Балакшин, проф. В. В. Иванов, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, д-р техн. наук проф. В. С. Кор­ саков, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, д-р техн. наук проф. А. Н. Малов, заслуженный деятель науки и техники УССР, д-р техн. наук проф. А. А. Маталин, д-р техн. наук проф. М. П. Новиков (председатель), лауреат Государственной премии проф. С. И. Самойлов, проф. В. А. Скраган

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Автоматизация научного и инженерного труда в период на­ учно-технической революции является чрезвычайно важной проб­ лемой. Ее успешное решение способствует интенсификации обще­ ственного производства й повышению его эффективности, ускоре­ нию темпов научно-технического прогресса. Достижения науки и техники закономерно усложнили производство и обусловили поиск новых путей в деле совершенствования его организации и управления, предопределили появление новой технической базы управления и прежде всего электронно-вычислительной техники. В настоящее время ЭВМ широко применяют для решения многих административно-хозяйственных и технологических задач, при­ чем наибольший эффект достигается при создании автоматизи­ рованных систем управления предприятием (АСУП). Но если их разработка для массового производства или непрерывных технологических процессов не встречает принципиальных труд­ ностей, то гораздо сложнее обстоит дело с внедрением АСУП в случае многономенклатурного серийного, мелкосерийного и индивидуального выпуска изделий, охватывающего 75% маши­ ностроительных и приборостроительных заводов.

Эффективными, 'надежными и экономически оправданными на предприятиях таких типов АСУП могут быть лишь тогда, когда на основе глубокого анализа проводится коренная органи­ зационная перестройка и, в частности, осуществляется переход на групповое производство, при котором резко сокращаются сроки его технической подготовки за счет максимальной унифи­ кации и стандартизации конструкций изделий и технологии. Благодаря подетально-групповой специализации оборудования, цехов, участков и внедрению групповых (многономенклатурных) поточных линий повышается уровень оснащенности, механиза­ ции и автоматизации технологических процессов, создаются необ­ ходимые нормализационная и информационная базы. Такое производство приближается к массовому, в нем легче обеспечи­ ваются пропорциональность, прямоточность, непрерывность и ритмичность производственных процессов.

Этот уровень организации должен осуществляться на первом этапе создания АСУП. Начинать ее внедрение необходимо с под­

Глава I

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АСУП И АСТПП

Под автоматизированной системой управления производством (АСУП) понимается комплекс организационно-технических меро­ приятий и современных средств сбора, обработки, передачи и хранения информации, обеспечивающих на основе использо­ вания экономико-математических методов наиболее эффективное выполнение функций управления административно-хозяйствен­ ным аппаратом предприятий. Конечная цель создания АСУП — обеспечить наивысшую рентабельность производства, достичь максимального выпуска высококачественной продукции при наи­ меньших затратах времени, трудовых и материальных ресур­ сов. Ее построение в наибольшей мере отвечает принципам си­ стемного подхода, предполагающего комплексное решение взаи­ мосвязанного круга задач по управлению производством.

АСУП такой большой системы как завод, делится, как реко­ мендует академик Н. П. Федоренко, на три подсистемы: функ­ циональную, элементную и организационную. Каждая из них, в свою очередь, состоит из ряда подсистем. Например, для пред­ приятия с дискретным .характером производства принципиаль­ ная блок-схема построения и функционирования АСУП пока­ зана на рис. 1. Особенностью АСУП, как человеко-машинной системы, является наличие в ее элементной подсистеме управлен­ ческого аппарата и лишь .затем того инструментария, при помощи которого он реализует функции управления. А этот инструмен­ тарий, как указано на блок-схеме, составляют технические сред­ ства (вычислительный комплекс, периферийные устройства, сред­ ства диспетчеризации и связи), математическое обеспечение (алгоритмы и программы решения экономических и технических задач, стоящих перед производством) и информационное обеспе­ чение, которое связывает комплекс задач АСУП с динамикой их решения (внутреннее обеспечение) и с работниками организа­ ционных подсистем в процессе реализации функций управления (внешнее обеспечение).

Все указанные подсистемы АСУП находятся в постоянном взаимодействии, где роль каждой примерно равноценна. Правда,

5

V

3“

>1

I

I

>■g

Рис. 1. Укрупненная блок-схема построения АСУП:

а, с — соответственно входная и выходная величины; б — управляющий сигнал; Я —встроенный регулятор; I, II — контуры малого и большого рассогласования; 1 , 2 , 3 и 1’, 2', 3' — процессы управления, соответственно осуществляемые на уровнях управляющей системы и управляемого объекта

нужно отметить, что в управлении мелкосерийным и индивиду­ альным производством ведущей является организационная под­ система, определяющая характер деятельности производственных подразделений, порядок и правила оперативного управления, критерии оценки эффективности и т. д.-Решая такие задачи, она формирует и уточняет границы и взаимосвязь разделов, вклю­ чаемых в функциональную подсистему, и в совокупности с по­ следней устанавливает содержание поэлементной подсистемы. Отсюда следует важное принципиальное положение: непосред­ ственный процесс управления должен рассматриваться с двух взаимосвязанных сторон — кибернетической и функционально­ организационной. С кибернетических позиций он всегда является информационным процессом, т. е. процессом накопления, пере­ работки и выдачи информации. С функционально-организацион­ ной стороны он всегда содержит три звена: руководство, как

*процесс принятия решений; планирование, как процесс прогно­ зирования нового поведения системы; регулирование, как про-

6

цесс локализации случайных возмущений, возникающих в объ­ екте управления. Эти три звена в равной мере присущи процессу управления, осуществляемому соответствующими руководителями и функциональными исполнителями на уровнях управляющей системы и управляемого объекта (цеха, участка).

В ходе процесса основного производства возникают всякого рода случайные возмущения, имеющие место не только в управ­ ляемом объекте, но и в управляющей системе. Их своевременное выявление и локализация одна из важнейших задач АСУП. В зависимости от природы возмущения локализуются (см. рис. 1) благодаря действию факторов саморегулирования и системы встроенных регуляторов на контуре / (малого рассогласования), т. е. на уровне объекта управления, или на контуре II (большого рассогласования), т. е. на уровне управляющей системы. При помощи АСУП обеспечивается решение сложных и трудоемких задач: оперативно обрабатываются большие объемы информа­ ции; упорядочиваются информационные потоки и повышается степень полезного использования информации; оптимизируется производственно-хозяйственная деятельность; совершенствуется организационная структура управления и улучшается общая культура управленческого труда и т. п.

При создании АСУП в полной мере реализуются принципы кибернетики. В настоящее время кибернетикой (наукой об общих законах в процессах управления, осуществляемых в живом мире, машинах и производстве) установлено, что структура и построение процессов управления во всех организованных системах имеют черты глубокого сходства и общности. Однако круг проблем управления, решаемый при создании и внедрении АСУП, гораздо шире чисто кибернетических начал, являющихся ее непременной научной основой.

Кибернетика, как наука, объединяет пять разделов, пред­ ставляющих собой самостоятельные области научных значений: законы и положения, определяющие целенаправленность управ­ ления; аппарат математического обеспечения; теорию алгоритмов или логико-математического моделирования; теорию информации; технические средства преобразования информации и ЭВМ. Можно указать следующие важнейшие законы и положения первого

несовпадение локальных и глобальных оптимумов, т. е. частных и общих результатов. Он говорит о необходимости принимать решения и разрабатывать мероприятия не только на основе ана­ лиза, но обязательно и синтеза. Принцип эмерджентности имеет большое значение для оптимизации систем организации, плани­

7

рования и управления, определяет требования системного под­ хода в решении проблем организации и управления.

3. Принцип внешнего дополнения — обращает внимание на обязательность учета случайных возмущений. Он определяет необходимость при создании АСУП предусматривать систему компенсаторов и встроенных регуляторов, позволяющих свое­ временно исправлять возникающие отклонения в объекте управ­ ления.

4. Закон обратной связи — подчеркивает, что управление немыслимо без наличия в системе как прямой, так и обратной связей. Последняя обеспечивает эффективное функционирование системы, сигнализирует о достигнутом результате, на основе которого корректируется управляющее воздействие. Прямая и

факт, что в основе управления должен быть заложен выбор опти­ мального из нескольких вариантов решения на основе отбора и преобразования большого количества информации, характери­ зующей сложившуюся ситуацию и прогнозируемое поведение объекта управления.

Все перечисленные законы и принципы кибернетики взаимо­ зависимы и взаимообусловлены.

С позиций общей теории систем и ее составной части — теории управления предприятия (цехи) относятся к разряду больших и сложных систем. Они характеризуются рядом отличительных признаков: выделением частей (подсистем); цепями функциони­ рования и критериями достижения цели системой в целом (а также каждой ее частью), возможностью оценивать эффективность функ­ ционирования системы в зависимости от движения каждой ее подсистемы (а также каждой подсистемы в зависимости от при­ ложенных к ней управляющих воздействий); иерархической структурой (многоступенчатостью) управления; участием в си­ стеме людей, машин и природной среды; необходимостью органи­ зации разветвленной информационной сети, обеспечивающей ра­ циональное функционирование системы.

В наиболее полной мере кибернетические начала в управлении производством реализуются при комплексной разработке и внед­ рении АСУП. Для этого необходимо выполнить следующие поло­ жения: рассматривать производство, как некую «большую си­ стему», каждый элемент которой берется не только сам по себе, но и как часть большой совокупности, в которую он входит; обеспечить оптимальное решение многовариантных динамических задач производства; использовать характерные методы киберне­ тики (обратную связь, саморегуляцию, моделирование и т. п.); применять механизацию и автоматизацию управленческих работ на основе использования электронной вычислительной и управ­ ляющей техники.

8

В настоящее время при создании АСУП на машино- и прибо­ ростроительных предприятиях реализуются два подхода — ин­ формационный и системный. При информационном подходе не

ной информации (документооборота). Он характерен для непре­ рывного крупносерийного и массового производства с достаточно высоким уровнем организации и технологии, стабильностью производственных условий на рабочих местах.

Системный подход базируется на том, что объектом управле­ ния должно являться основное производство предприятия, произ­ водственный процесс, осуществляемый в основных цехах и уча­ стках предприятия. Такой подход позволяет успешно решить наиболее сложную проблему создания АСУ на предприятиях индивидуального и серийного типа производства. Опыт свиде­ тельствует о том, что создание автоматизированной системы управления предприятием в этих условиях должно начинаться с разработки и внедрения обязательного комплекса подготови­ тельных мероприятий, которые переводят систему организации и управления индивидуального и серийного производства в новое качественное состояние.

Организация систем с дискретным характером производства нестабильна не только во времени, но и в пространстве. Под воздействием факторов, порождаемых техническим прогрессом, она периодически нуждается в изменении структуры в обоих измерениях. В связи с этим непременными экономико-органи­ зационными предпосылками создания АСУП для таких предприя­ тий должны являться: анализ существующей системы организа­ ции и управления предприятием; упорядочение и оптимизация производственного процесса (в пространстве) путем реорганиза­ ции структуры завода и цехов (например, на базе создания це­ хов, участков и линий группового производства); упорядочение и оптимизация организации производственного процесса (во вре­ мени — календаре) путем совершенствования системы и методов оперативно-календарного планирования. Проведению этих работ сопутствуют разработка оптимальной информационной системы, создание нормативной информационной базы, определяющей раз­ личные качественные и количественные показатели хозяйствен­ ной деятельности предприятия и упорядочение движения потоков производственной информации (документооборота).

Разработку экономико-организационной модели АСУП необ­ ходимо базировать на выборе рациональной производственной структуры предприятия с целью приведения ее в соответствие с основными требованиями производственного процесса (харак­ терного для массового производства): пропорциональностью, непрерывностью, прямоточностыо и равномерностью.

Любое промышленное предприятие характеризуется движением производственных потоков (изделий), порождающих информацион­

9