You are currently viewing Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса

Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса

В традиционном производстве этапы проектирования и производства автономны, что неизбежно предполагает увеличение общих сроков технической подготовки производства, дублирование работы технолога и конструктора [1]. В ИПК устанавливается прямая связь между процессами конструирования и изготовления с помощью системы информационного обеспечения (СИО). На этапе проектирования создается большая часть информации, которая затем используется в производстве для разработки технологии, планов оперативно-календарного управления и собственно управления технологическим оборудованием.

СИО позволяет обеспечить единство конструкторско-технологической информации в информационном пространстве ИПК и включает:

  • Систему классификации на всех этапах производственного цикла
  • Систему управленческой, конструкторской, технологической и производственной нормативно-технической и справочной документации
  • Систему организации, ведения, хранения, накопления и обработки нормативно-справочной документации, внесение в нее дополнений и изменений
  • Комплекс программных средств, обеспечивающих организацию, хранение, обработку, корректировку, доступ и представление данных, информационное сопряжение систем автоматизации, составляющих ИПК (АСНИ / САПР / АСТПП / СУТП / САК) и эффективное взаимодействие операторов и вычислительных систем).

СИО представляет собой интегрированную систему, единую для САПР и автоматизированной системы управления производственным процессом. На рис. 1 показана структура связей СИО с процессами проектирования и производства.

Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса 1
Рис. 1 – Структура связей СИО с процессами проектирования и производства

Под информационным обеспечением (ИО) ИПК понимается совокупность методов и средств организации, поддержки, хранения и пополнения информации, необходимой для работы ИПК и составляющих его систем автоматизации.

В структуре СИО можно выделить две составляющие: базу данных (БД) и базу знаний (БЗ):

  • БД включает в себя фактографические, количественные данные, которые характеризуют предметную область, а также правила выводы, посредством которых система управления базами данных (СУБД) обеспечивает вывод данных, хранящихся в БД.
  • БЗ представляет собой совокупность данных — фактов, метаданных (описаний закономерностей, которым подчинены данные), а также правил вывода, посредством которых система управления базами знаний (СУБЗ) обеспечивает вывод одних данных и метаданных на основе других. СУБЗ представляет собой специальную программную систему.
  • БЗ отражает систему понятий, их связей и зависимостей предметной области и служит для машинного вывода новой информации на основе известных факторов, имеющихся в БД. СУБЗ является развитием СУБД и обладает более мощными обслуживающими процедурами.
  • БЗ не заменяет и не отвергает БД. Они являются разными уровнями представления информации, которая хранится в СИО.

В системе информационного обеспечения ИПК БД включает в себя две составляющие: базу данных об изделии (БДИ) и базу данных о технологической среде производственного процесса (БДТ). С БДИ связаны процессы на всех стадиях жизненного цикла изделия (ЖЦ), в то время как БДТ информационно связано с технологической и организационно-экономической подготовкой производства и собственно процессом изготовления (рис. 2).

Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса 2
Рис. 2 – Структура интегрированной информационной среды жизненного цикла изделия

При создании любого нового изделия и ТПП средствами конструкторских и технологических САПР (CAE / CAD / САМ) в интегрированной информационной среде (ИИС) создаются соответствующие информационные объекты (ИО), описывающие структуру изделия, его состав и все входящие компоненты: детали, сборочные узлы, агрегаты, комплектующие, материалы и т.д.

Каждый ИО обладает атрибутами, описывающими:

  • Свойства физического объекта
  • Технические требования и условия
  • Геометрические (размерные) параметры
  • Массогабаритные показатели
  • Характеристики прочности
  • Характеристики надежности
  • Характеристики ресурса
  • Остальные свойства изделия и его компонентов.

ИО в составе БДИ содержат информацию, требуемую для выпуска и поддержки технической документации.

Каждый ИО идентифицируется уникальным кодом и может быть извлечен из БДИ для выполнения действий с ним. БДИ обеспечивает информационное обслуживание и поддержку деятельности заказчиков изделия, конструкторов и технологов, управленческого персонала, изготовителя изделия, эксплуатационного персонала заказчика и специализированных служб.

В составе БДИ можно выделить три раздела:

  • Нормативно-справочный
  • Долговременный
  • Актуальный (рис. 3)
Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса 3
Рис. 3 – Укрупненная структура и состав общей базы данных об изделии

Содержание нормативно-справочного раздела БДИ обновляется по мере поступления новых и отмены действующих нормативных документов. Долговременный раздел БДИ дополняется и обновляется по мере создания новых технических решений, признанных типовыми.

В БДТ содержится информация о производственной структуре предприятия:

  • Нормативно-справочная технологическая документация (технологическое, вспомогательное и контрольно-измерительное оборудования, режимы резания, нормы времени и др.)
  • Информация, посвященная системе качества (действующей системе качества, международных и российских стандартов по качеству, инструкции и др.) (рис. 4).
Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса 4
Рис. 4 – Укрупненная структура и состав базы данных о технологической среде предприятия

Представление состава знаний об объектах машиностроения в компьютерной среде показано на рис. 5.

Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса 5
Рис. 5 – Структура представления знаний об объектах машиностроения в компьютерной среде

Как видно из рис. 5, компьютерная база знаний для проектирования может быть:

  • Текстовой (словари, справочники, таблицы и т.д.)
  • Графической (твердотельные модели, эскизы, чертежи и т.д.)
  • В виде методик проектирования

Процесс проектирования СИО характеризуется высокой трудоемкостью из-за следующих факторов:

  • Обработка матриц большой размерности
  • Необходимостью формирования и выдачи значительного объема информации
  • Принятием решений в неполностью формализованных условиях и т.п.

Поэтому автоматизация процесса проектирования СИО является весьма актуальной задачей. Учитывая специфику процесса проектирования СИО можно утверждать, что наиболее перспективным направлением автоматизации проектирования является создание диалоговых систем проектирования, включающих в свой состав развитой банк данных по всем этапам проектирования ИО ИПК и составляющих его систем автоматизации, интерфейса пользователя, обеспечивающего возможность работы с диалоговой системой на профессионально-ограниченном естественном языке [1].

При разработке системы удобно использовать концепцию «быстрого прототипа» [4]. Суть этой концепции состоит в том, что создается теоретический прототип системы, который содержит общую методологию проектирования информационно-поисковой системы. Этот способ представляется наиболее эффективным в связи с тем, что система должна учитывать специфику и знания специалистов о предметной области проектирования. Предлагается использовать информационную модель системы проектирования СИО, блок-схема которой представлена на рис. 6.

Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса 6
Рис. 6 – Блок-схема информационной модели системы проектирования

Основные компоненты системы:

  • Интерпретатор — используя исходные данные из БД и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи
  • Блок обучения (компонент приобретения знаний) — автоматизирует процесс наполнения системы знаниями, осуществляемый специалистом предметной области (экспертом);
  • Блок оценки решений и объяснения результатов — объясняет, как система получила решение задачи и какие знания она при этом использовала; диалоговый компонент — ориентирован на организацию общения с пользователем.

Диалоговую систему проектирования ИО целесообразно строить как функциональную подсистему САПР КИПС. Такой подход обеспечит преемственность и согласованность решений, принимаемых на различных стадиях разработки проекта, возможность учета требований всех групп специалистов, участвующих в создании КИПС, и будущих пользователей. При этом возможно построение САПР и подсистемы проектирования ИО КИПС как системы, распределенной на информационно-вычислительной сети.

Список литературы

  1. Полетаев В.А. Компьютерно-интегрированные производственные системы: учеб, пособие / ГУ КузГТУ. — Кемерово, 2006. — 199 с.
  2. Диалоговые САПР технологических процессов: учебник / В.Г. Митрофанов, Ю.М. Соломенцев, А.Г. Схиртладзе и др.; под ред. Ю.М. Соломенцева. — М.: Машиностроение, 2000. — 232 с.
  3. Информационная поддержка жизненного цикла изделия: учеб, пособие / А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров, И.М. Ибрагимов, А.Д. Никифоров. — М.: Академия, 2007. — 304 с.
  4. Новоженов Ю.В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем. — М.: Лори, 1996. — 256 с.

Источник: Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса / В.А. Полетаев // Вестник КузГТУ. — 2009. — №6. — C. 93-98

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org