Системы управления в промышленности, как и любые сложные системы» имеют иерархическую структуру. Если рассматривать предприятие как систему верхнего уровня, то следующими уровнями по нисходящей линии будут уровни завода, цеха, производственного участка, производственного оборудования. Автоматизация управления реализуется с помощью автоматизированной системы управления (АСУ).
Среди АСУ различают автоматизированные системы управления предприятием (АСУП) и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). АСУП охватывает уровни от предприятия до цеха, АСУТП — от цеха и ниже (на уровне цеха могут быть средства и АСУП, и АСУТП).
В АСУП выделяют подсистемы, выполняющие определенные функции (рис. 1.2), типичными среди них являются:
календарное планирование производства, потребностей в мощностях и материалах;
оперативное управление производством;
сетевое планирование проектов;
управление проектированием изделий;
учет и нормирование трудозатрат;
учет основных фондов;
управление финансами;
управление запасами (складским хозяйством);
управление снабжением (статистика закупок, контракты на закупку);
маркетинг (статистика и анализ реализации, контракты на реализацию, прогноз, реклама).
Рис. 1.2. Основные функции АСУП
Процедуры, выполняющие эти функции, часто называют бизнес-функциями, а маршруты решения задач управления, состоящие из бизнес-функций, называют бизнес-процессами.
Примечание. Как сказано выше, в САПР аналогичные понятия называют проектными процедурами и маршрутами проектирования.
Существуют разновидности АСУП со своими англоязычными названиями. Наиболее общую систему с перечисленными выше функциями называют ERP (Enterprise Resource Planning). Системы, направленные на управление информацией о материалах, производстве, контроле и т. п. изделий, называют MRP-2 (Manufacturing Resource Planning). В ERP, как и в САПР, важная роль отводится системам управления данными PDM. Если PDM обеспечивает управление конфигурацией проектов и относится в большей мере к проектированию, то MRP-2 управляет данными, относящимися к производству. Для таких систем иногда используют также название MES (Manufacturing Execution System).
Мировыми лидерами среди систем программного обеспечения АСУП являются системы R3 (фирма SAP) и Ваап IV (Ваап), широко известны также MANMAN/X (Computer Associates CIS). Elite Series (Tecsys Inc.). Mapix (IBM) и др. Примерами комплексных систем управления предприятием, созданных в России, служат системы АККОРД фирмы Атлант Информ. а также системы фирм Галактика и Парус. Корпоративные информационные системы разрабатывают также такие российские фирмы, как АйТи. R-Style и др.
Характерные особенности современных АСУП.
1. Открытость по отношению к ведущим платформам (UNIX, Windows, OS/2) и различным СУБД и прежде всего мощным СУБД типа Oracle, Ingres, Informix, Sybase; поддержка технологий типа ODBC (Open Data Base Connection), OLE (Object Linking and Embedding), DDE (Dynamic Data Exchange); поддержка архитектур клиент-сервер. Важная характеристика — возможность работы в среде распределенных вычислений.
2. Возможность сквозного выполнения всех допустимых бизнес-функций или их части, что обеспечивается модульным построением (количество функций может превышать 100).
3. Адаптируемость к конкретным заказчикам и условиям рынка.
4. Наличие инструментальных средств, в том числе языка расширения или 4GL (языка четвертого поколения). Так, в R3 используется язык ABAP/L, в Elite Series — язык Informix-4GL.
5. Техническое обеспечение АСУП — компьютерная сеть, узлы которой расположены как в административных отделах предприятия, так и в цехах.
Очевидно, что для создания и развития виртуальных предприятий необходимы распространение CALS-технологии не только на САПР, но и на АСУ, их интеграция в комплексные системы информационной поддержки всех этапов жизненного цикла промышленной продукции.
Функциями АСУТП на уровнях цеха и участка являются сбор и обработка данных о состоянии оборудования и протекании производственных процессов для принятия решений по загрузке станков, выполнению технологических маршрутов. Программное обеспечение АСУТП на этих уровнях представлено системой диспетчерского управления и сбора данных, называемой SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), а техническое обеспечение — персональными ЭВМ и микрокомпьютерами, связанными локальной вычислительной сетью. Кроме диспетчерских функций, SCADA выполняет роль инструментальной системы разработки программного обеспечения для промышленных систем компьютерной автоматизации, т. е. роль специфической CASE-системы. Для систем АСУТП характерно использование программируемых контроллеров (ПЛК или PLC — Programmed Logic Controller), — компьютеров, встроенных в технологическое оборудование.
Функции SCADA:
1) сбор первичной информации от датчиков;
2) хранение, обработка и визуализация данных;
3) управление и регистрация аварийных сигналов;
4) связь с корпоративной информационной сетью;
5) автоматизированная разработка прикладного ПО.
К разработке программ для программируемых контроллеров обычно привлекаются не профессиональные программисты, а заводские технологи. Поэтому языки программирования должны быть достаточно простыми, обычно построенными на визуальных изображениях ситуаций. Например, используются различные схемные языки. Ряд языков стандартизован и представлен в международном стандарте I ЕС 1131-3.
На уровне управления технологическим оборудованием в АСУТП выполняются запуск, тестирование, выключение станков, сигнализация о неисправностях, выработка управляющих воздействий для рабочих органов программно управляемого оборудования. Для этого в составе технологического оборудования используются системы управления на базе встроенных контроллеров.
Билет №11
Структура ТО САПР
В автоматизированных системах принято выделять следующие виды программного обеспечения:
1. Общесистемное ПО, к которому относят ОС используемых ЭВМ и ВС, сетевое ПО телекоммуникационных услуг;
2. Системные среды, основой такой системной среды являются PDM системы (системы управления проектными данными) совместно с СУБД, кроме того в состав системной среды могут входить инструментальные средства поддержки принятия проектных и управленческих решений;
3. Прикладное ПО, которое представлено пакетами прикладных программ для выполнения проектных и бизнес процедур.
Заказное ПО - программное обеспечение, созданное пользователем.
В большинстве случаев в обязанность инженеров и конструкторов не входит разработка своего собственного ПО САПР. Однако встречаются ситуации, когда знание простых средств программирования оказывается полезным, особенно в случае, если прикладные пакеты обеспечивают интерфейс с пользовательскими программами. Типичные приложения пользовательских программ включают:
- " Генерацию параметрических форм, которые могут быть переданы системам САПР, если эти системы не имеют базовых средств параметризации.
- " Вычисление размеров компонентов по заданным параметрам, с последующей передачей сгенерированной формы в систему САПР.
- " Расчет физических характеристик по методу конечных элементов.
- " Составление календарных планов, вычисление затрат по атрибутивным данным проекта, получаемым из системы САПР.