К вопросу создания комплексной асу гальваническим производством Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ АСУ ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ ПРОИЗВОДСТВОМ

Чернокнижный Г.М. Чернокнижный С.Б.

Гальваническое производство (ГП), с точки зрения управления, характеризуется разнообразием технологических, организационных и информационных связей, непрерывно-дискретным характером производства, большим количеством возмущающих и регулирующих воздействий, высокой степенью взаимосвязанности быстро протекающих процессов.

Помимо названных субъективных признаков данного вида производства, при создании проекта комплексной АСУ ГП необходимо учитывать объективные требования по созданию современных систем управления производством, а именно, экономия всех видов ресурсов, необходимых для реализации конкретного проекта (изделия) на производстве и непрерывная информационная поддержка его жизненного цикла. Указанный подход получил название CALS-технологий (в отечественных источниках встречается ИЛИ - «информационная поддержка жизненного цикла изделий») [1].

Исходя из концепции CALS-технологий, формулировать постановку задачи создания системы управления производством определенного изделия следует «сверху», справедливо исповедуя системный подход. Это неизбежно приведет к реструктуризации отдельных производственных циклов, а то и всего предприятия. Возможно это лишь в случае большого (прежде всего с точки зрения финансирования) заказа. Чаще предприятию приходится использовать существующие производственные мощности, производя минимальную модернизацию. Исполнение проекта АСУ в таком случае, если, конечно, не ограничиваться только системой управления информацией об изделии, будет базироваться на конкретных системах и средствах управления технологическими переделами. Это значит, что отдельные производственные циклы, и гальваническое производство в том числе, должны быть подготовлены в части:

• управления производством и его ресурсами,

• проектирования технологических процессов,

• подготовки производства,

• собственно производства изделий,

• учета, отчетности и анализа производственного цикла,

• управления сервисом.

Для обеспечения конкурентоспособности изделий и возможности совместного использования технологий должно быть образовано единое информационное пространство в ходе жизненного цикла изделия. Это не противоречит, на наш взгляд, общему подходу к созданию комплексных АСУ, но накладывает дополнительные требования на быструю адаптацию и «включение» в производственный цикл нового изделия. Обеспечиваться это должно безбумажной технологией за счет применения связанных баз данных и компьютерных сетей. Так как изделие одного предприятия может являться сборочной единицей для изделия другого предприятия, необходимо учитывать это не только в формах входных и выходных документов, но и во всей документации на изделие, сопровождающей его жизненный цикл в составе «виртуального» предприятия. Очевидно, что для конкурентоспособности следует использовать международные стандарты (а точнее - утвержденные государственные стандарты ГОСТ ISO STEP [2]) и соглашения, чтобы внутренний формат представления документации не приходилось затем транслировать, имея при этом искажения.

Гальваническое производство структурно можно представить в виде пяти подсистем (рис. 1):

• АС организационно-экономического управления,

• САПР технологической подготовки,

• АСУ ТП,

• АСУ-Склад,

• АСУ Очистки сточных вод.

Рис.1. Структура САПР гальванического производства

Специфика ГП на предприятиях с мелкосерийным производством состоит в том, что поочередное покрытие деталей для одного изделия приводит к неоптимальной загрузке оборудования. С другой стороны, оптимальность загрузки приводит к одновременной обработке деталей различных изделий, а это усложняет задачу информационной поддержки их жизненного цикла. Поэтому АСУ ГП, решая главную задачу - оптимизация работы своих отдельных участков и технологического цикла в целом - должна отвечать также требованиям CALS-технологий. Одним из инструментов, позволяющих решить эти задачи, как указывалось выше, может быть использование клиент-серверных технологий в современных СУБД.

СУБД исполняет запросы к данным, упорядочивает и классифицирует данные, сохраняет технологические и т.п. характеристики изделия, маршруты его прохождения, сопроводительную документацию, организует коллективную работу над проектом. В частности, широкие возможности по реализации структур клиент-серверных технологий в АСУ ГП предоставляет, на наш взгляд, СУБД Microsoft SQL Server 2000, занимающая лидирующее положение в информационных технологиях СУБД. Учитывая то, что SQL Server 2000 поддерживает идентификацию Windows, эта СУБД успешно работает в сетях ОС Windows 2000 [3].

База данных САПР ТП гальванического производства должна содержать следующие разделы (подсистемы):

• проектирование,

• нормирование,

• техпроцессы,

• служебный.

Раздел «Проектирование» содержит сведения о производственной системе, используемые для реализации функций проектирования типовых и единичных технологических процессов (ТТП и ЕТП), расчета норм расходов материалов на ТТП и проектирования приспособлений (подраздел CAD).

В разделе «Нормирование» находятся данные по нормированию ЕТП, стандартизированные нормативы времени и дополнительные данные, позволяющие провести уточненную идентификацию по каждой операции ЕТП.

Раздел «Техпроцессы» охватывает базу по всем техпроцессам (ТТП и ЕТП) - как введенным при первоначальном формировании, так и сформированным в результате эксплуатации.

Служебный раздел содержит вспомогательную информацию для выполнения системой своих функций (формы документов, необходимую нормативную документацию, сообщения об изменениях, приказы и распоряжения, касающиеся гальванического производства и т. п.)

Раздел «Номенклатура» содержит базу деталей, обрабатываемых на гальваническом производстве, с указанием их принадлежности к изделию, площадей поверхности, типов приспособлений, на которых производится обработка, и емкости каждого приспособления.

САПР ТП, используя механизм управления базой данных, должен обеспечивать:

• расчет площади покрываемой поверхности;

• расчет количества приспособлений, одновременно загружаемых в гальваническую ванну каждого типа (единичная загрузка);

• проектирование приспособлений;

• формирование и ведение нормативно-справочной информации;

• корректировка ТП;

• проектирование ТТП и ЕТП;

• расчет норм расхода материалов;

• получение справок по базе данных и архиву ТП;

• печать технологической документации..

Данные из САПР ТП должны использоваться АСУ-Склад и АСУ ТП. АСУ ТП традиционно решает следующие задачи:

• управление движением автооператоров гальванических линий,

• контроль и регулирование параметров гальванических ванн.

Помимо информации из САПР ТП о типовых и единичных технологических процессах, АСУ ТП должна непосредственно взаимодействовать с АСУ-Склад, которая является для нее своего рода «информационной оболочкой». Из АСУ-Склад должен поступать оптимизированный график на обработку деталей с указанием временной последовательности обработки загрузок по определенным технологическим программам. В подсистеме оптимизации АСУ-Склад решаются следующие задачи:

• разбиение деталей по технологическим процессам;

• подбор приспособлений для навешивания деталей по конструктивному признаку;

• расчет количества деталей на приспособлении, необходимого числа приспособлений и общего количества загрузок в каждую ванну;

• расчет площади поверхности каждой загрузки для подсистемы контроля и регулирования;

• составление диспетчерского графика обработки загрузок на оборудовании (гальванических линиях)..

Подсистема управления движением АСУ ТП должна:

• исполнять диспетчерский график, составленный в подсистеме оптимизации и сообщать результат в АСУ-Склад;

• адаптивно реагировать на возмущающие воздействия, возникающие в процессе управления движением автооператоров (корректировка временных отрезков для ликвидации столкновений автооператоров);

• осуществлять взаимосвязь с подсистемой контроля и регулирования;

• вести журнал обработки, необходимый для анализа качества деталей.

Контроль и регулирование технологических параметров гальванических ванн (уровень, температура раствора, плотность тока на деталях, концентрация компонентов и т.д.) осуществляется подсистемой, функционирующей в реальном времени (как и управление движением автооператоров). Если в задачах регулирования уровня и температуры проблем нет (кроме, разумеется, агрессивной среды), то регулирование плотности тока - задача нетривиальная в силу непостоянства площади загрузки и сложной картины электрического поля во время электролиза. Кроме того, плотность с1 на некоторых процессах может задаваться не константой, а зависимостью . Поэтому здесь должен использоваться алгоритм адаптивного управления с идентификацией, а в технических средствах - устройства цифро-аналогового преобразования для управления источниками постоянного тока гальванических ванн. В задачу этой подсистемы также входит информационная связь с АСУ очистки сточных вод для прогнозирования объема каждого вида стоков и, соответственно, расхода реагентов для нейтрализации. Для выполнения этой функции необходимо использовать статистические и расчетные данные о выносе электролита каждым типом приспособления в совокупности с данными о продолжительности операций промывки. Указанные сведения должны содержаться в базе САПР ТП, которая в этой части, должна динамически корректироваться по результатам эксплуатации.

АСУ-Склад является основной подсистемой АСУ ГП по учету деталей и контролю их движения в цехе. Именно здесь должен прослеживаться жизненный цикл конкретного изделия (деталей, проходящих гальваническую обработку и относящихся к одному изделию). Склад должен формировать данные для анализа деятельности ГП в целом и по каждому изделию в отдельности:

• временные характеристики отдельных циклов от поступления до выхода деталей,

• объем покрытий по видам и по деталям,

• дифференцированный учет брака и т.п.

Эта информация поступает в подсистему АС организационно-экономического управления (АС ОЭУ), где на ее основе формируется учетная, статистическая, аналитическая и управляющая информация по АСУ ГП, а также сопроводительная документация по изделию. Таким образом, данная подсистема выступает внешним интерфейсом АСУ ГП по отношению к смежным переделам и сопровождает изделие (его составляющие) во время прохождения цикла гальванообработки. Она формирует сводные документы для работы остальных подсистем ГП, а также данные для передачи в АСУ предприятия. Основные задачи, решаемые АС ОЭУ ГП:

• стратегическое планирование производства с учетом поступающих заказов;

• оперативное технико-экономическое планирование с формированием оперативных планов работ каждого участка;

• контроль выполнения оперативных планов по этапам производственного цикла, прохождения деталей и формирование отчетной документации для АСУП, в том числе, по изделиям;

• анализ деятельности отдельных подсистем, участков, служб и всего ГП в целом;

• управление процессами материально-технического снабжения.

АСУ Очистки большинства ГП представлялась отдельным контуром контроля и регулирования, связанного через склад только с АС ОЭУ по заказу и учету реагентов. Указанная выше связь с АСУ ТП дает возможность создать информационное поле для прогнозирования загрузки очистных сооружений в реальном времени, что позволяет

избежать перегрузки отдельных контуров очистки и ликвидации предаварийных (с точки зрения экологии) ситуаций.

Функционирующая в данной постановке АСУ ГП отвечает требованиям быстрой реакции ГП на освоение новых изделий в современных условиях наметившейся тенденции роста промышленного производства.

Литература

1. Информационные технологии поддержки жизненного цикла машиностроительной продукции: Сборник научных трудов ЭНИМС / Под ред. А.И. Левина.. М., 2003.

2. Норенков И. П., Кузьмик П. К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 320с.

3. Лизенбардт М., Стиглер Ш. Администрирование SQL Server 2000. Полное руководство: Пер. с англ.- BXV, 2001. 400с.