1. Принципы разработки проекта производственных систем

Производственная система, включающая комплекс производственных участков и вспомогательных подразделений, предназначена для изготовления продукции требуемого качества и заданной программы выпуска. Структуру и параметры производственной системы выбирают при проектировании в зависимости от сложности и разнообразия конструкций выпускаемых изделий, объема их выпуска и условий изготовления.

Построение производственной системы, отвечающей указанным требованиям, должно выполняться на базе сквозного системного проектирования, включающего следующие основные этапы:

1. формулировку функционального назначения и требований к системе в целом, формализацию их в условиях автоматизированного проектирования и выбор критериев для оценки качества проектных решений;

2. декомпозицию производственной системы, определение функций каждой подсистемы, формализацию требований к подсистемам, выявление внутриструктурных материальных, энергетических и информационных связей подсистем;

3. построение алгоритмических и параметрических моделей функционирования каждой подсистемы;

4. синтезирование производственной системы на базе разработанного производственного процесса с созданием единой системы материальных, энергетических и информационных потоков;

5. разработку компоновочных и планировочных решений размещения оборудования производственной системы в пространстве.

Системный подход к решению задачи по проектированию цеха или участка с наперед заданными свойствами, представляющих собой сложную динамическую систему из множества элементов, требует после уточнения исходных данных проведения ее декомпозиции с целью выделения подсистем, однородных по технологическим и организационным признакам, а также учета взаимосвязей между ними для синтезирования выделенных элементов.

В основу декомпозиции производственной системы закладывают принцип функциональности и минимальности.

Принцип функциональности состоит в том, что выделенные при декомпозиции элементы должны быть по возможности обособлены, т. е. для них можно сформулировать собственную цель функционирования, которая достигается совокупностью целей каждого элемента нижестоящего уровня.

Принцип минимальности заключается в достижении минимума уровней декомпозиции, что в итоге приведет к сокращению размерности задач унификации.

Первичным звеном организации автоматизированного производственного процесса является рабочая позиция. В зависимости от содержания операций и организации их проведения на рабочей позиции могут быть расположены технологическое оборудование, средства автоматической загрузки и разгрузки его (роботы, манипуляторы, автоматические стыковочные устройства с транспортной системой), накопители с полуфабрикатами, режущий и контрольно-измерительный инструмент, технологическая оснастка, средства охраны труда и управления технологической операцией.

Группы рабочих позиций объединяют в производственные участки, где осуществляется относительно локальная законченная часть производственного процесса — по изготовлению части (детали, узла) готового изделия. Объединение рабочих позиций и обеспечение их функционирования производится транспортно-накопительными устройствами, системой управления, средствами технического, инструментального и метрологического обслуживания, средствами охраны труда работающих на участке.

Более крупной организационной единицей является производственный цех, который представляет собой административно-хозяйственное производственное обособленное подразделение завода. Производственным цехом называют помещение, в котором расположены производственные участки, вспомогательные подразделения, служебные и бытовые помещения и помещения общественных организаций.

Проектирование сложных систем, каковой является производственная система, чаще всего представляет собой итерационный процесс. В ходе его создается несколько проектных решений, как отдельных элементов, так и всей производственной системы в целом.

Используя основные принципы декомпозиции сложных систем, в первую очередь производят построение структурной и функциональной модели. Структурная модель отражает состав и взаимосвязь элементов производственной системы, а функциональная модель — свойства элементов системы, необходимые для выполнения ими своего служебного назначения.

Разработав структурно-функциональные модели, переходят к построению алгоритмических моделей, которые отражают последовательность взаимодействия элементов в процессе функционирования производственной системы. На следующем этапе проектирования строят параметрические модели, представляющие собой уравнения материально-энергетического баланса, на основании которых определяют количественные значения каждого элемента и взаимосвязи между физическими параметрами элементов производственной системы.

На окончательном планировочном этапе решают задачу построения планировочных моделей, отражающих размерные связи между отдельными элементами производственной системы чаще всего в метрике евклидова пространства.