ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ И ПОНЯТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ

В XXI веке, как отмечают специалисты, все технические и прикладные науки, в первую очередь, будут заниматься синтезом и обобщением множественных и многоуровневых потоков информации из базовых и смежных областей знаний.

Новый этап информационного века будет временем прорыва не только в науке, технологиях и оборудовании, но и временем обострения конкуренции среди мировых производителей продукции. В открытом и прозрачном рыночном противоборстве всегда победит только тот, чья промышленная продукция будет качественнее, дешевле, безопаснее, будет реально обладать новыми потребительскими свойствами, интересующими самый широкий спектр покупателей и клиентов.

В основе любой технической дисциплины всегда лежит относительно небольшой набор четко описанных ключевых терминов, понятий и определений. Эти понятия, как правило, тесно взаимосвязаны между собой и увязаны с фундаментальными знаниями развития природы и общества. Они зафиксированы в естественном или производственно-научном языке. В учебном пособии словарь терминов и понятий составлен на основе большого числа первоисточников и словарей. При необходимости новые термины снабжены развернутыми пояснениями и примерами. На типовых примерах рассмотрим основные из них.

Определение – это логически эффективный прием, позволяющий отличить один технический объект или процесс от другого, путем подробного описания их свойств или характеристик.

Методология любой дисциплины – это учение о принципах построения, формах и способах научного познания или деятельности. Главная задача методологии – это синтез всех накопленных человечеством знаний.

В классическом понимании знания – это установленный обществом набор конкретных научных, производственно-технических и экономических фактов и факторов, связанных в некую единую структуру или систему. Для нового поколения промышленных ИТ совокупность многочисленных факторов гибкого промышленного производства специалисты связывают с компьютерной базой знаний.

Обычно в работах по искусственному интеллекту термин «знание» так же значителен и многогранен, как термин «данные» в области промышленных ИТ. Последовательный переход в каждом направлении экономики от некоторой системы данных к необходимым знаниям – это логическое следствие развития и усложнения различных информационных структур и массивов данных о производственных процессах. Они могут быть быстро обработаны современной компьютерной системой программного обеспечения ЭВМ.

Математизация знаний – это проникновение математических средств и методов мышления во все важнейшие области знания. Математика является как раз тем универсальным инструментом, с помощью которого не только можно проводить расчеты и моделирование. Но, что еще важнее, конкретно формулировать различные технические и экономические прикладные задачи. В том числе, точно и четко выявлять условия их решения и тем самым ставить вопрос об области практического применения полученных результатов. Современная техника и организация гибкого промышленного МСЕ-производства требуют дисциплины мышления и логической полноты суждений и оценок.

Знания отражают интеллектуальную или творческую деятельность человека. Они основаны на специальной форме представления информации. В условиях интенсивного развития промышленного производства на базе информационных GALS-технологий управление знаниями (knowledge management) – это осознание необходимости постоянного обновления и прироста знаний каждым идивидуумом.

Только надежные знания и прочные навыки делают человека творчески свободными способным создавать новые технологии и машины. В том числе, непосредственно, вовлечение в процесс глобального информационного обмена между всеми потенциальными конкурентами за счет качественного расширения и углубления базовой системы знаний.

Процесс решения любой задачи обычно сводится к заданной последовательности принятия решений и выполнении некоторых действий. Перед началом и в процессе решения каждой новой задачи человек вырабатывает наиболее рациональную или оптимальную стратегию. Все это, вместе взятое, требует определенной суммы знаний и предстает перед нами в виде иерархической системы. Такие знания в мозгу человека обычно укладываются в виде определенных правил или, как говорят программисты, алгоритмов действия.

Для человека управление знаниями включает три обязательных элемента: информация, способность ее получить и отношение к полученным данным. Под способностью понимается возможность человека извлекать из любой новой системы данных необходимую ему долю информации. Отношение – это то, что заставляет людей действовать в направлении сбора нужной информации. То есть своего рода мотивация в получении новых знаний для решения практических задач каждого конкретного бизнес-проекта.

Таким образом, для новейшего этапа развития промышленных ИТ знания – это совокупность, необходимой для эффективного решения новой задачи, информации. Получаемой за счет желания и способности каждого индивидуума эту информацию извлекать из огромного объема данных. Соответственно их интерпретировать и применять в решаемых бизнес-планах и проектах. Такой подход позволил специалистам по промышленной информатике ввести понятие – менеджмент информации, циркулирующей в рамках некоторой структуры компаний или виртуальной корпорации.

Фактор (от лат. factor – делающий, производящий) – это причина, движущая сила какого-либо процесса или явления. Она определяет его индивидуальный характер или отдельные черты.

В последнее время в области машиностроительного АП широкое распространение получило понятие гибкости. В рыночных условиях промышленный выпуск современной качественной высокотехнологичной и наукоемкой продукции индивидуального или массового спроса реализуется новым поколением некоторой системы машин гибких автоматизированных производств (ГАП).

Такие производства являются не принципиально новым направлением в технике, а всего лишь современной ступенью или новым поколением научно-технического прогресса в машиностроении. Здесь одной из характерных черт научно-технической и экономической деятельности человека в области промышленного производства является представление исследуемых и проектируемых объектов как отдельных систем.

Система – это конечное множество взаимодействующих элементов (подсистем), находящихся в связях друг с другом и образующих некоторую целостность и единство. Система должна удовлетворять следующим факторам:

  • поведение каждого элемента влияет на работу целого. Их взаимодействие между собой тесно взаимозависимо;
  • если дополнительно существует зависимая подгруппа элементов, то каждая из них также влияет на поведение целого;
  • с окружающей средой система всегда взаимодействует как единое целое.

Здесь могут быть использованы различные уровни обобщения и иерархии.

Элемент и система являются относительными понятиями. Элемент может одновременно является системой меньших размеров, а система в свою очередь – быть элементом большой или сложной системы машин. Каждый элемент такой системы может, в свою очередь, рассматриваться в качестве системы более высокого уровня иерархии.

Иерархия – это расположение частей или элементов объекта или системы в нужном порядке. При этом они всегда расположены от высшего к низшему (некая иерархическая «лестница» связей или шкала иерархий).

Техническая система машин – это комплекс новых и эффективных технологий и оборудования, направленных на определенные действия или целевое преобразование энергии, вещества (массы) и информации.

Свойства технической системы формируются и проявляются в процессе ее взаимодействия с производственно-экономической средой промышленного предприятия. Система всегда является активной стороной такого взаимодействия. При выделении или обособлении сложной технической системы от некоторой среды ее окружения реализуется принцип развития, проявляющийся в иерархической природе понятия такой системы.

Принцип – это обобщение любых опытных или исследуемых данных, новые идеи или основные положения применяемого на практике системного подхода. С системотехнических позиций принцип – это постоянно и последовательно применяемый метод исследования различных объектов или процессов. В повседневной жизни человека принцип действия и поступков обычно мы не выбираем, но осознанно или интуитивно следуем ему постоянно.

Метод – это путь или способ достижения поставленной цели, исходящей из познания общих закономерностей объекта или системы.

В последние годы новейшие компьютерно-информационные системы на базе ПЭВМ и телекоммуникаций вызвали подлинный переворот в научно-производственных технологиях. На их базе создаются разного уровня управления, автоматизированные информационные системы различного назначения: производственные технологические комплексы, информационно-поисковые системы, банки электронных данных и сети.

С точки зрения системной технологии любая техническая машина является либо материальным или физическим объектом, либо технологическим средством промышленного производства. Машина – это устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения труда человека.

Машина в первую очередь всегда должна быть направлена на решение новых технических или практическое задач. Современные производственные машины или многочисленное оборудование могут быть полезны и нужны лишь в том случае, если они обладают необходимой системой новых качеств, параметров или признаков.

В жизни современного человека и промышленного производства важнейшие из них – ресурсы времени и труда представляют для общества наивысшую ценность. На их всемерную экономию и экологическую безопасность организуемых технологических процессов направлено новое поколение системных технологий и оборудования машиностроительных металлообрабатывающих и механосборочных ГПС.

Для эффективной деятельности и функционирования любая научно-производственная или сбытовая фирмы должны обладать рациональной системой ведения доступной в данный момент бизнес-проекта некоторого набора стратегических ресурсов – интеллекта и информации.

Под ресурсами машиностроительного АП понимают – запасы энергии и сырья, различные системы оборудования, технические и технологические возможности производства, кадровое обеспечение, источники финансовых средств, кредиты и доходы всех видов. На практике различают: природные или естественные, экономические или коммерческие, производственные и интеллектуальные ресурсы.

Ресурсный цикл – это составное звено общего круговорота природных веществ или энергии Земли, а также совокупность различных превращений, проходящих с ними на всех этапах их использования человеком. Такие сложные потоковые циклы и процессы носят всеобщий или глобальный характер для природы и экологии регионов и всей планеты в целом.

К интеллектуальным ресурсам промышленного предприятия современного компьютерно-интегрированного МСЕ-производства относятся: технический и управленческий персонал, технологии, патенты, открытия, методологии деятельности и методы расчетов, проектирования, моделирования или управления.

Одним из важнейших критериев рациональности функционирования природных и производственных ресурсов – это обеспечение необходимых для каждого человека системы качеств жизни и стабильности окружающей его среды обитания.

В последние годы, растущая зависимость промышленно развитых стран от любых источников, носителей и пользователей информации (научно-технической, экономической и ряда других). В том числе от уровня научно-технического развития и эффективности программно-технических средств ее быстрого сбора и переработки, привели к формированию на рубеже 80-х годов принципиально нового понятия – национальные информационные ресурсы, как новой производственно-экономической категории.

Для современного этапа развития информационно-промышленного общества Г. Поллак (руководитель отдела научно-технических проблем Госдепартамента США), на наш взгляд, четко сформулировал оценочный критерий для качественного сопоставления реальной мощи стран, соперничающих с промышленной супердержавой – США на мировой политической арене: «Понимание того обстоятельства, что жизнеспособность национальной экономики теперь в значительной степени зависит от качества и масштабов использования ею достижений науки и техники, вызвало к жизни реальное сопоставление технологических потенциалов и, соответственно, проблему их системного «технологического отрыва» …

Для каждой страны ее информационные и производственные ресурсы относятся к весьма ограниченному числу экономически значимых и воспроизводимых ресурсов. На качественно новом этапе экономического развития общества наиболее очевидным продуктом промышленной эксплуатации национальных информационных ресурсов оказывается, в первую очередь, так называемые наукоемкие изделия высоких технологий.

Высокотехнологичной (high technology) и наукоемкой специалисты называют промышленную продукцию, в стоимости которой расходы на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) занимают 3,5-4 % и более.

Так, например, как показывает мировая практика развития для электронной индустрии производства нового поколения ПЭВМ и биотехнологий, относительный уровень затрат на проведение системы НИОКР почти вдвое превышает средний в обрабатывающей промышленности. В последнее десятилетие эта технико-экономическая и организационная проблема стала весьма актуальна и для нашей страны, которая находится на самом начальном этапе становления и развития открытой рыночной экономики и нуждается в серьезных структурных преобразованиях в промышленном производстве.

Любая сложная конструкция представляет собой некоторый класс машин, систем машин или изделий, спроектированных на начальных этапах подготовки производства – конструктором или инженером-проектировщиком.

Конструирование – это продуманный на этапах проекта направленный поиск, придание новых свойств или внешних и внутренних характеристик проектируемым изделиям или машинам. Они задаются на самых ранних стадиях проекта – от проработки новой идеи или концепции изделий, а реализуются уже на этапах изготовления и контроля, сборки, испытания или их последующей модернизации.

Модернизация – это качественное изменение параметров и характеристик выпускаемой промышленной продукции, отвечающее новым и возросшим требованиям общества или личным запросам индивидуальных клиентов.

Конкурентные преимущества это явное превосходство предлагаемых компанией товаров или услуг относительно своих ближайших конкурентов. Новые и качественные товары или услуги будут всегда вознаграждаться приобретающими их потребителями или покупателями.

Услуга – это результат взаимодействия исполнителя, продавца и потребителя, направленный на длительное удовлетворение личных или общественных потребностей в качественной продукции.

Потребитель – это всегда потенциальный покупатель, который приобретает новые товары или заказывает дополнительные услуги.

Эксплуатация – это завершающая стадия ЖЦ изделия, на которой уже у конечного потребителя непосредственно реализуется и длительное время поддерживается или восстанавливается его первоначальное качество и работоспособность.

Для последующего изучения проблем, факторов и тенденций, новейших промышленных ИТ в области машиностроительных производств системно рассмотрим базовые технические понятия, принципы и методологии.

Металлорежущий станок (станок или станочный модуль) – это технологическая машина, предназначенная для размерной обработки заготовок главным образом снятием стружки с помощью режущего инструмента. Конструкции и компоновки станков чрезвычайно разнообразны, однако все они содержат типовые системы, узлы, механизмы и элементы.

Станочный модуль представляет собой многокомпонентные структуры со сложными взаимосвязями отдельных механических и электронных систем. Под модулем понимают – функционально и конструктивно независимую техническую или конструктивную сборочную единицу, которую можно использовать индивидуально и в разных комбинациях с другими элементами системы оборудования.

Компоновка станочного модуля – это система пространственного расположения элементов, узлов или систем станка, характеризующаяся определенной технологией, структурой, пропорциями форм, набором требуемых свойств, характеристик и параметров.

Режущий инструмент при обработке материалов резанием формирует и определяет рабочие и свободные поверхности детали заданной точности, качества и формы. В станочном модуле инструмент обычно работает в напряженном термодинамическом режиме с образованием интенсивных потоков горячей стружки.

Приспособление или станочная оснастка при размерной обработке резанием должны обеспечить заданную точность положения, параметров и характеристик относительного движения режущего инструмента при формообразовании заготовки в готовую деталь.

Обработка резанием является и, по-видимому, на многие годы останется основным технологическим приемом относительно быстрого изготовления точных и даже прецизионных деталей машин. Такая обработка имеет достаточно высокую производительность, универсальность и гибкость, обеспечивающая целый ряд ее технико-экономических преимуществ перед другими методами формообразования. В первую очередь это касается наиболее распространенного в современном машиностроении гибкого МСЕ-производства.

На настоящем этапе промышленного развития многочисленные классы и подклассы основных обрабатывающих станков и прессов, различных технологических машин, оснастки и инструментов составляют примерно 60 % активной части промышленно-производственных фондов машиностроения.

В условиях рыночных отношений в экономике недооценка необходимости опережающего развития станкостроения автоматизированного МСЕ-производства ведет к медленным темпам обновления промышленной продукции, ее неудовлетворительному качеству и высокой стоимости. То есть к системному техническому отставанию и неконкурентоспособности выпускаемой продукции, а также – самих производящих промышленных предприятий.

Ни одной из индустриально развитых стран не удалось избежать прохождения основных этапов в глобальном развитии техники и технологии. Эта закономерность проявляется и в машиностроении, прогресс в котором зависит от совершенствования электроники и промышленной информатики.

Объединение в общую автоматизированную макросистему всего производственного процесса привело к усилению информационных связей между отдельными проектно-технологическими и производственно-снабженческими службами АЛ. Ускорилось прохождение потоков информации между ними, а также объединение этих данных в информационных банках (базах) данных.

По мнению специалистов и экспертов, оптимальное сочетание системы информационных, групповых и системных технологий с повышенной переналаживаемостью и гибкостью всех систем оборудования АП, при минимально доступной для каждого предприятия – модернизации, замене или обновлении основных фондов позволяет обеспечить быстрый выпуск высокотехнологичной машиностроительной продукции высокого качества. Гибкость и эффективность есть мера бережливости промышленного производства.

Необходимость разработки качественно новых технологий особенно остро ощущается там, где традиционные методы во многом уже исчерпали себя. И где их совершенствование не может способствовать существенному улучшению экономических показателей в промышленном МСЕ-производстве. В последние годы создание новых технологий обуславливается растущей ограниченностью трудовых и топливо-сырьевых ресурсов. Причем, чем ограниченнее ресурсы, тем в большей мере совершенствование технологий должно быть направлено на их всемерную экономию.

Структура (system structure) – это организация связей и отношений между подсистемами или элементами сложной технической системы, включая упорядочение их отношений между собой по какому-либо одному признаку. Это совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе. В том числе сохранение основных свойств объекта при различных внешних или внутренних, количественных или качественных изменениях системы.

Для современного интегрированного АП в понятие структуры включается логистическая информация о: количестве обслуживающих ресурсов или потоков, системе приоритетов обслуживания заявок, времени ожидания и обслуживания, резервировании дополнительных каналов и многие другие.

Процесс промышленного производства – это использование всех производственно-экономических ресурсов предприятия с целью создания конкурентоспособной, рентабельной и экологически безопасной продукции и ее последующего сбыта в различных регионах. Он включает: основные, вспомогательные, обслуживающие, снабженческие и организационно-управляющие элементы интегрированной производственной системы (ПС).

На этапе изготовления продукции производственная или технологическая среда состоит из составляющих ее базовых элементов: предметы, средства и продукты труда. Совокупность средств технического и технологического оснащения интегрированного МСЕ-производства, обеспечивающих создание разнообразных товаров и орудий труда, образует технологическую среду машиностроения. В мировом промышленном сообществе именно качественный уровень и гибкость технологической среды определяют уровень развития машиностроения, в том числе ее базовой отрасли – станкостроения.

По концепции члена-корреспондента РАН Соломенцева Ю. М. – гибкая технологическая среда для современного промышленного АП новых изделий машиностроения имеет четко выраженную иерархическую структуру. В гибком и динамичном формировании такой среды первостепенная роль принадлежит многочисленным потоковым процессам проектирования: машин, производственных технологий, интегрированных систем планирования и управления материальным производством.

Подсистемами низшего уровня, входящими в сложную производственную систему современных машиностроительных ГПС, являются многочисленные системы оборудования и технологий: заготовительно-штамповочных работ, механообработки и сборки. В свою очередь каждая из таких производственных подсистем является иерархически структурированной в общей системе машин. В шкале иерархий различных систем промышленного оборудования элементами самого низкого уровня являются станочные и технологические модули, оснастка, режущий и измерительный инструменты, элементы систем управления и производственного контроля.

Техническая или промышленная эволюция – это объективный процесс развития технологии, техники и технических систем, имеющий определенную направленность и законы, конкретные формы и закономерности. Для нее характерен постоянный рост и расширение выполняемых производственных функций. В том числе, разнообразие и совершенство их видов и возможностей, а также повышение производительности труда. Это дает основание считать этот наиболее естественный закон – главным законом промышленной эволюции, вытекающий из общей системы законов общественного развития.

Интеграция (от латинского integer – целый) – это промышленная и торгово-экономическая форма межгосударственной политики ряда стран по их научно-техническому и экономическому сотрудничеству или кооперации. Обычно она основана на паевом или долевом участии всех участников совместного бизнес-проекта с целью максимально возможного сокращения общих логистических издержек на каждом этапе ЖЦ изделий.

Комплексную интеграцию МСЕ-производств понимают, как ситуацию доступности или наличия программных и технических средств электронного обмена данными между соответствующими уровнями управления и сбыта готовой продукцией. Она проводится с целью объективной и оперативной оценки текущей производственно-экономической ситуации и принятия оптимальных решений. В последние годы тесная производственно-коммерческая интеграция стала главным направлением организационной, управленческой и инженерной мысли в ряде основных промышленно развитых стран.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector