Повышение эффективности функционирования гибких производственных ячеек и модулей на основе высокого уровня их информационного обеспечения

Постоянные требования к увеличению качества производимой продукции в машиностроении приводят к усложнению задач управления станками и другим промышленным оборудованием. В результате усложняются существующие программные конфигурации, и к ним предъявляются новые требования. К этому же подталкивает существенный прогресс в развитии аппаратных средств, который создает предпосылки для решения качественно новых задач на программном уровне.

Анализ архитектуры гибкой производственной ячейки (ГПЯ) и организации взаимодействия аппаратно-программных средств, составляющих ее основу, показывает, что сегодня существуют следующие проблемы:

• в состав ячейки входят разнородные системы управления (СУ), поддержание диалога между которыми вызывает определенные трудности;

• отсутствует системный подход к получению данных о функционировании оборудования и их последующей обработки. Следовательно, затруднительно определить, насколько эффективно функционирует оборудование;

• присутствие в ГПЯ вычислительной и технологической составляющих, информационного и материального потоков усложняют управление этой системой. Практика построения интегрированных систем показала, что реализация протокола автоматизации производства MAP (manufacturing automation protocol) дорога и громоздкакроме того, он не охватывает всех уровней интеграции, например, нижних уровней устройств типа программируемых контроллеров, следящих приводов и др.

• отсутствует единый механизм, позволяющий усовершенствовать организацию производства.

В результате анализа было выявлено, что при общей разрозненности и геторогенности распределенных систем ГПЯ отсутствует единая системная организация информационных процессов. Поэтому, тема диссертации направленная на повышение эффективности работы гибких производственных ячеек на основе высокого уровня их информационного обеспечения, является актуальной.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана архитектура и принципы построения системы управления информацией работы ГПЯ с использованием современных промышленных технологий;

• разработаны способы интеграции в заводскую сеть получаемых на прикладном уровне данныхпредложена методика внедрения современных информационных технологий на уровень ГПЯ (ГПМ);

• предложена методика последующего анализа результатов для оптимизации производственного процесса.

Практическая ценность полученных результатов состоит в разработке методики интеграции гетерогенного оборудования ГПЯ, организации его информационного взаимодействия с обработкой данных, которая позволяет: сократить время простоев оборудования, выявить узкие места в его работе, снизить затраты на передачу и хранение информационных данных, корректно организовать проведение сервисных работ и работ по техобслуживанию оборудования.

Работа выполнена в МГТУ «СТАНКИН» на кафедре компьютерных систем управления, при научной консультации профессора д.т.н. Сосонкина В. Л. и доцента д.т.н. Мартинова Г. М.

6. Выводы.

1. Отсутствие единого механизма интеграции гетерогенных систем на уровне ГПЯ приводит к неэффективности их работы и необоснованной дороговизне внедрения существующих систем автоматизации для производства.

2. Предложенное в работе решение по управлению данными ЧПУ позволяет снизить затраты на передачу, организацию структурного хранения и архивирование данныхупрощает программистам-технологам доступ к информации заводского оборудования. За счет интеграции сети время передачи объемных по размеру файлов значительно сокращено. Программная реализация функций прямого доступа к оборудованию делает ненужным применение специализированных аппаратных терминалов ввода-вывода данных и программаторов для станков с последовательным интерфейсом, применяемых ранее.

3. Своевременный сбор и анализ данных производства повышает прозрачность работы технологического оборудования и служит инструментом повышения эффективности его работы. Получение данных позволяет определить точные фактические показатели работы оборудования, осуществить последующий их анализ и вычислить потенциал работы. Мониторинг работы оборудования предоставляет оперативную картину функционирования производства в реальном времени. Хранение и анализ архивов позволяет учитывать рабочие тенденции производства на весь период его функционирования и предпринимать превентивные меры, находить и устранять причины неисправностей, определять слабые места в работе комплекса технологических объектов.

4. Применение средств автоматизации при обслуживании станка служит предпосылкой для повышения времени надежной работы оборудования, снижения его износа. Оператор станка получает четкие инструкции по проведению сервисных работ, касающихся технического обслуживания и прописанных регламентом, предоставляемым производителями станков. Автоматизация проведения технического обслуживания позволяет избежать ведения «на бумаге» статистики по подсчету времени для выполнения очередного профилактического мероприятия, — статистика введется корректно при помощи коммуникации между программным обеспечением и логической задачей системы ЧПУ. Обеспечивается возможность координации выполнения сервисных работ специалистами разного профиля. Из этого вытекает общее повышение долговечности работы оборудования.

5. Удаленная диагностика оборудования снижает время проведения ремонтно-сервисных работ, и позволяет производителю станка или службе сервиса более оперативно и качественно реагировать на возникающие аварийные ситуации.

6. По все группам решенных задач существует возможность расширения решений за счет открытых интерфейсов управления и применения современных информационных технологий.

7. Основные сокращения и обозначения.

Аббревиатура Расшифровка.

Автоматизированная система АСУТП управления технологическим процессом.

БД База данных.

ВОС Взаимосвязь открытых систем.

ГПМ Гибкий производственный модуль.

ГПЯ Гибкая производственная ячейка.

ЛВС Локальная вычислительная сеть.

МО Математическое обеспечение.

ООП Объектно-ориентированное программирование.

ОСРВ Операционная система реального времени.

ПЛК Программируемый логический контроллер

ПМО Программно-математическое обеспечение.

РВ Реальное время.

СОЖ Смазочно-охлаждающая жидкость.

СВР Система реального времени.

СУ Система управления.

УЧПУ Устройство числового программного управления.

ЭВМ Электронно-вычислительная машина.

Аббревиатура Расшифровка Эквивалент в русской терминологии.

API Application Programming Интерфейс прикладных.

Interface программ.

CNC.

Computer Numerical Control.

Компьютерное числовое.

COM Component Object Model.

DCOM Distributed Component Object.

Model.

DLL Dynamic Link Libraries.

HMI Human Machine Interface.

MMS Manufacturing Message.

Specification.

NC Numerical Control.

PC Personal Computer.

PCNC Personal Computer Numerical.

Control.

RPC Remote Procedure Calls.

VMD Virtual Machine Device программное управление — ЧПУ Модель компонентных объектов.

Распределенная модель компонентных объектов.

Динамически подключаемая библиотека.

Человеко-машинный интерфейс.

Служба производственных сообщений.

Программное управление.

Персональный компьютер

Персональная система ЧПУ.

Процедура удаленных вызовов.

Виртуальное производственное устройство.