Реферат: Технология и автоматизация производства РЭА - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Технология и автоматизация производства РЭА

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 2096 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

2КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ 2 МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ 2(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ) конспект лекций 2ТЕХНОЛОГИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РЭА к .т.н . Ижванова Е.М. к.т.н . Чесноков А.Г. специальность 2303 факультет Информатики и телекоммуникаций кафедра Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы Дневной факультет - семестр 1 Вечерний факультет - семестр 2 Москва , 1995 г. - 2 - Оглавление Стр. Литература........... ................................................4 Введение .............................................................5 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЭА И ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА............ .................................6 1.1. Общая характеристика РЭА как объекта производства и как системы .6 1.2. Основные направления развития РЭА ...............................7 1.3. Структура производства РЭА , особенности иерархических уровней производства РЭА , их роль и место в производстве РЭА .................7 1.3.1. Организационная структура "типового " предприятия ..............7 1.3.2. Задачи производственных подразделений .........................8 1.3.3. Организация технологической службы на производст ве . Основные обязанности технологов в различных технологических службах ...........8 1.3.4. Задачи экономических и коммерческих подразделений ............11 1.3.5. Задачи вспомогательных служб и подразделений .................11 1.4. Система обеспечения качес тва продукции .........................12 1.4.1. Система стандартизации .......................................12 1.4.2. Общие представления о международной стандартизации , опыт раз- витых стран .........................................................15 1.4. 3. Задачи службы стандартизации на предприятии ..................17 1.4.4. Метрологическое обеспечение производства и задачи службы главного метролога на предприятии ...................................18 1.4.5. Контроль хода технологического процесса и качес тва выпускае- мой продукции и задачи ЦЗЛ и ОТК ....................................18 1.4.6. Системы обеспечения качества продукции . Международный и оте- чественный опыт .....................................................20 1.4.7. Сертификация продукции и систем качества . Международный опыт и система сертификации ГОСТ Р .......................................21 1.5.Типы производств и технологических процессов . Состав типового технологического процесса РЭА .......................................22 1.6. Структу ра и характеристики технологических систем ..............24 1.7. Основные характеристики и показатели качества РЭА . Оценка тех- нологичности конструкции ............................................25 1.8. Стадии и этапы разработки РЭА ..................................28 1.9. Исходные данные для разработки технологии производства РЭА .....30 1.10. Основные принципы автоматизации производства ..................32 1.10.1. Понятие системы автоматического регулирования (САР ).........32 1.10.2 . Понятие информационно-измерительной системы (ИИС )...........32 1.10.3. Понятие автоматизированной системы управления технологичес- ким процессом (АСУТП )...............................................32 1.10.4. Понятие автоматизированного технологического комплекса (АТК )...............................................................35 1.10.5. Понятие автоматизированной системы управления предприятием (АСУП )..............................................................36 1.10.6. Понятие гибких автоматизиров анных производств (ГАП ) и инте- грированных производственных комплексов (ИПК ).......................36 1.10.7. Иерархическая структура автоматизированной системы управле- ния предприятием ....................................................40 1.11. Перспект ивы применения средств вычислительной техники в техно- логии производства РЭА ..............................................40 1.12. Применение роботов на вспомогательных и транспортных произ- водственных операциях . Конструктивные элементы и характеристики ро- ботов-манипуляторов .................................................41 1.13. Алгоритмы управления роботами .................................43 2. ТЕХНОЛОГИЯ РЭА КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА ...............................45 2.1. Общие принципы управления сложными системами ...................45 2.2. Классификация систем управления ................................46 - 3 - Стр. 2.3. Характеристика систем управления тех нологическими процессами ...48 2.4. Технико-экономическая эффективность как целевая функция систе- мы ..................................................................49 2.5. Основные типы систем управления технологическими процессами ....50 2.6. Основные по казатели и состав систем автоматического управления .51 2.7. Понятие и типы моделей сложных систем ..........................58 2.8. Идентификация технологических процессов ........................63 2.9. Надежность технологических систем . Надежность управлен ия техно- логической системой ................................................65 2.9.1. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов ...........67 2.9.2. Показатели надежности объектов , восстанавливаемых вне процес- са применения...................... .................................68 2.9.3. Показатели надежности объектов , восстанавливаемых в процессе применения ..........................................................68 2.9.4. Оценка показателей надежности объектов по экспериментальным данным........ ......................................................69 2.9.5. Параметрическая надежность технических объектов ..............70 2.9.6. Связь показателей надежности и качества функционирования технологических систем (ТС )..................................... ....71 2.9.7. Методы оценки надежности технологических систем ..............72 2.9.8. Методы повышения надежности объектов и технологических сис- тем .................................................................73 2.10. Проектирование технологических про цессов с использованием средств вычислительной техники ......................................75 2.11. Автоматизированные сборочные производства РЭА .................79 2.12. Технологическая подготовка производства РЭА , ее основные за- дачи , положения и прави ла организации . Автоматизированная система подготовки производства .............................................81 3. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ ........................................................85 3.1. Измерительная информация и ее роль в технологическом процессе. Основные компоненты информационно-измерительных систем ..............85 3.2. Типы погрешностей . Характеристики действующих факторов .........90 3.3. Основные понятия теории вероятности . Нормально е распределение, математическое ожидание , дисперсия , среднеквадратическое отклонение. Доверительный интервал . Методы проверки гипотез о распределении .....93 - 4 - Литература. 1. Иванов Ю.В ., Лакота Н.А . Гибкая автоматизация производства РЭА с применением микропроцессоров и роботов . - Москва , Радио и связь , 1987 2. Основы автоматизации управления производством . Под ред . И.М . Мака- рова . - Москва , "Высшая школа ", 1983 3. Норенков И.П . Принц ипы построения и структура САПР . - Москва , "Выс- шая школа ", 1986 4. Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники . Под ред . А.А . Сазонова . - Москва , "Высшая школа " 1991 5. Дружинин Г.В . Надежность автоматизированных производственных сис- тем . - Москва , "Энергоатомиздат ", 1986 6. Пугачев В.С . Теория вероятностей и математическая статистика . - Москва , "Наука , Главная редакция физико-математической литературы, 1979 г. 7. Государственная система стандартизации . - Москва , Стандарты , 1994 г. 8. Единая система конструкторской документации . - Москва , Стандарты, 1988 г. 9. Единая система технологической документации . - Москва , Стандарты, 1975 г. 10. Единая система технологической подготовки производства . - Москва, Стандарты , 198 4 г. 11. Основополагающие стандарты в области метрологии . - Москва , Стан- дарты , 1986 г. 12. Система государственных испытаний продукции . - Москва , Стандарты, 1983 г. 13. Метрологическое обеспечение информационно-измерительных систем . - Москва , Стан дарты , 1984 г. 14. Единая система программной документации . - Москва , Стандарты , 1985 г. 15. Системы качества . Сборник нормативно-методических документов . - Москва , Стандарты , 1989 г. 16. Сертификация продукции . 1. Международные стандарты и руковод ства ИСО /МЭК в области сертификации и управления качеством . - Москва , Стан- дарты , 1990 г. 17. Сертификация продукции . 3. Международные системы сертификации . Ор- ганизационно-методические документы . - Москва , Стандарты , 1991 г. 18. Система стандартов без опасности труда . - Москва , Стандарты , 1983 г. . - 5 - Введение В следствии многообразия видов радиоэлектронной аппаратуры , тех- нологических процессов ее производства и , соответственно , систем авто- матизации производства невозможно в одном курсе изложить все вопросы, связанные с технологией и автоматизацией производства РЭА . Поэтому в данном курсе ставится задача осветить только основные вопросы , которые приходится решать при произв одстве большинства видов РЭА , дается обзор смежных областей деятельности. Единого учебника или методического пособия по данному курсу не существует , поэтому вам рекомендуется список литературы , где отражают- ся в большей или меньшей степени рассмат риваемые в курсе вопросы . В списке приведены самые ранние издания книг , которыми можно пользовать- ся при изучении курса , хотя более поздние издания являются предпочти- тельными , особенно это касается стандартов. . - 6 - 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЭА И ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА 1.1. Общая характеристика РЭА как объекта производства и как системы. РЭА представляет собой совокупность элементов , объединенных в сборочные единицы и устройства и предназначенные для преобразования и обработки электромагнитных сигналов в диапазоне частот колебаний от инфракрасных до сверхвысоких . Элементы , рассчитанные на совместную ра- боту в РЭА , различают по функциональным , физическим , конструктив- но-технологическим признакам и типам связей . По конструктивно-техноло- гическому признаку элементы РЭА делят на дискретные и интегральные, которые объединяют в сборочные единицы , вы полняющие элементарные дейс- твия (например , генератор , усилитель , счетчик ). В зависимости от диапазона частот меняются и пассивные элементы, использующиеся в РЭА . Например , в диапазоне средних и высоких частот используются индуктивности и емкости с сосредоточенными параметрами, изготавливаемыми по любой технологии , а в диапазоне СВЧ - с распреде- ленными параметрами , например , двухпроводные , полосковые линии и коак- сиальные радиаторы. Важным фактором , определяющим конструктивно-технологич еские осо- бенности любой РЭА , является ее конструктивное оформление и технология изготовления . Например , конструктивное оформление в виде самостоятель- ного устройства или встроенного модуля , технология сборки пайкой или механическое соединение , что сущ ественно сказывается на эксплуатацион- ных и производственных характеристиках РЭА . При конструктивно-техноло- гическом анализе РЭА большое внимание следует уделять ее непосредс- твенному назначению и условиям эксплуатации , которые сказываются на выбо ре технологии производства и конструктивного оформления . Например, наличие механических вибраций при эксплуатации требует применения бо- лее надежных методов сборки. Поэтому , разнообразие и сложность выполняемых радиотехническими системами (РТС ) и радиотехническими комплексами (РТК ) функций и усло- вий их эксплуатации , состав и особенности носителей аппаратуры в зна- чительной степени определяют требования к ее конструкции и существенно влияют на выбор технологии изготовления элементов и сборочных единиц. Для разных типов объектов существуют различные требования на ус- ловия размещения аппаратуры , весьма различны комплексы возмущающих воздействий , поэтому задача технолога и конструктора заключается в том , чтобы активно участвовать во всех этапах проектирования и созда- ния РТК и РТС . Объективной тенденцией совершенствования конструкций РЭА является постоянный рост ее сложности ввиду расширения выполняемых функций и повышении требований к эффективности ее работы. Конструктивно- технологические особенности РЭА включают функцио- нально-узловой принцип конструирования , технологичность , минимальные габаритно-массовые показатели , ремонтопригодность , защиту от внешних воздействий , надежность (вероятность безотказной работы , средн ее время наработки на отказ , среднее время восстановления работоспособности, долговечность и т.д .). Сущность функционально-узлового принципа конструирования РЭА зак- лючается в объединении функционально-законченных схем в сборочные еди- ницы и их м одульной компоновке. Базовые конструкции аппаратуры имеют несколько уровней модульнос- ти , предусматривающих объединение простых модулей в более сложные : Модули 1 уровня - интегральные микросхемы (ИС ) и дискретные электрорадиоэлементы (ЭРЭ ) (сопротивления , конденсаторы , транзисторы и т.д .). - 7 - Модули 2 уровня - типовые элементы сборки (ТЭС ) или ячейки , типо- вые элементы замены (ТЭЗ ), печатные платы (ПП ), которые конструктивно и электрически объеди няют ИС и ЭРЭ. Модули 3 уровня - блоки (панели ), которые с помощью плат и карка- сов объединяют ячейки в конструктивный узел. Модули 4 уровня - рама (конструктивный узел - каркас рамы ), кото- рая объединяет блоки в единое целое. Модули 5 у ровня - стойка (конструктивный узел - каркас стойки ), которая может объединять несколько рам в единое целое. Модули 6 уровня - устройства. На практике при конструировании РЭА могут использоваться различ- ные наборы уровней модульности . Наприм ер , в телевизоре имеются модули 1, 2, и 6 уровней. 1.2. Основные направления развития РЭА Основными направлениями развития РЭА является микроминиатюриза- ция , повышение степени интеграции и комплексный подход к разработке. Микром иниатюризация - это микромодульная компоновка элементов с приме- нением интегральной и функциональной микроэлектроники . При микромо- дульной компоновке элементов осуществляют микроминиатюризацию дискрет- ных ЭРЭ и сборку их в виде плоских или пространс твенных (этажерочных ) модулей . В основе интегральной микроэлектроники лежит использование ИС и больших интегральных схем (БИС ), применение групповых методов изго- товления , машинных методов проектирования ТП , изготовления и контроля изделий. Функцио нальная микроэлектроника основана на непосредственном ис- пользовании физических явлений , происходящих в твердом теле или вакуу- ме (магнитные , плазменные и т.д .). Элементы создают , используя среды с распределенными параметрами . Основной задачей здесь явл яется получение сред с заданными свойствами. Трудоемкость производства сборочных единиц РЭА может быть предс- тавлена в таком соотношении : механообработка - 8-15 %, сборка - 15-20 %, электрический монтаж - 40-60 %, наладка - 20-25 %. Следовател ьно , основными конструктивно-технологическими задачами производства РЭА являются : разработка ИС на уровне ячеек и сборочных единиц и совершенствование технологии их изготовления , повышение плот- ности компоновки навесных элементов на ПП и плотности печа тного монта- жа ; совершенствование методов электрических соединений модулей 1, 2 и 3, 4 уровней , развитие автоматизированных и автоматических методов, средств наладки и регулировки аппаратуры сложных РТС , создание гибких производственных производств ( ГАП ). В технологии производства РЭА используются процессы , свойственные машино - и приборостроению : литье , холодная штамповка , механическая об- работка , гальванические и лакокрасочные покрытия. 1.3. Структура производства РЭА , особенности иерархических уровней производства РЭА , их роль и место в производстве РЭА 1.3.1. Организационная структура "типового " предприятия В соответствии с Законом "О предприятии и предпринимательской де- ятельнос ти " определено только , что на предприятии должен быть директор и главный бухгалтер , а остальная организационная структура предприятия является его внутренним делом и не регламентируется . Однако , это не освобождает руководство предприятия от ответственно сти за выполнение всех традиционных функций : охрану труда , технику безопасности , выпуск - 8 - продукции заданного качества и т.д . Поэтому большинство предприятий имеют приблизительно одинаковую структуру управления, хотя и со специ- фическими особенностями , определяемыми технологией и объемом произ- водства , родом деятельности , местоположением и т.д .. Типовую структуру производства РЭА , как и любого другого производства машино - и прибо- ростроения , можно предста вить в виде рис . 1. Приведенная структура предприятия естественно не является полной и исчерпывающей . В ней не представлены жилищно-коммунальные службы (жилые дома , общежития , стадионы , дома культуры , библиотеки , медпункты или поликлиники , детски е сады и ясли , столовые , столы заказов и т.д .), характерные для многих предприятий РФ . Кроме того , могут быть выделе- ны в самостоятельные подразделения склады сырьевых материалов , комплек- тующих изделий , оснастки и инструмента , измерительных приборов , гото- вой продукции ; цеха по изготовлению тары и упаковке продукции ; магази- ны и т.д . Предприятия могут иметь свои учебные заведения (школы , ПТУ, филиалы ВУЗов и техникумов ). Далее мы остановимся подробнее на некоторых из представленных на схеме по дразделений. 1.3.2. Задачи производственных подразделений Структура и количество производственных подразделений на предпри- ятии целиком определяются количеством , номенклатурой и технологией производства выпускаемых изделий . Для пр едприятий , выпускающих РЭА, принято деление цехов на заготовительные , механообработки и сборочные. Как уже отмечалось могут быть еще тарные и упаковочные . При больших объемах производства цеха могут объединяться в производственные комп- лексы и (или ) делиться на участки , бригады . Производственные подразде- ления могут работать в односменном и многосменном режиме , существуют непрерывные производства. В любом случае за каждым производственным подразделением закреп- ляется определенная номенклату ра продукции (заготовок , полуфабрикатов и т.д .) и определенный набор технологических операций , которые оно должно выполнять в соответствии с принятой на предприятии технологией производства . Поэтому основной задачей каждого производственного под- ра зделения является выпуск продукции заданного качества в заданных ко- личествах. Для выполнения этой главной задачи требуется выполнение целого комплекса задач , таких как : 1. Поддержание трудовой и производственной дисциплины. 2. Поддержан ие в рабочем состоянии технологического оборудования, средств измерений и систем автоматизации. 3. Выполнение правил техники безопасности и охраны труда , проти- вопожарных мероприятий , радиационной и химической защиты , и т.д. 4. Обучение прои зводственного персонала технологическим правилам и приемам. 5. Своевременная замена пришедшего в непригодность инструмента, оснастки , технологического оборудования , средств измерений и автомати- зации. Для того , чтобы производство имело перспек тиву в производственных подразделениях должно постоянно происходить обновление технологическо- го оборудования , систем автоматизаций и средств измерений , а , значит, необходимо все это осваивать . Необходимо повышать квалификацию персо- нала и качество его работы , чтобы осваивать новые виды продукции , по- вышать ее качество , сокращать затраты топлива , энергии , сырья на ее производство. 1.3.3. Организация технологической службы на производстве. . - 9 - ----------------¬ ¦Директор завода¦ L-------T-------- ¦ ------------------- T-----------------T------+----------T------------------------¬ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ --------+-------¬ ---------+-------¬ --------+-------¬ --------+------¬ ----------------+-------------- --¬ ¦Главный инженер¦ ¦Зам . директора ¦ ¦Зам . директора ¦ ¦Главный ¦ ¦Зам . директора по общим вопросам¦ LT--------------- ¦по экономике ¦ ¦по качеству ¦ ¦бухгалтер ¦ LT-------------------------------- ¦ --------------¬ LT---------------- L T--------------- LT-------------- ¦ ------------------------------¬ +-+производствен¦ ¦ --------------¬ ¦ -------------¬ ¦ ------------¬ +-+отдел кадров ¦ ¦ ¦но-техничес - ¦ +-+планово-эконо¦ +-+отдел техни-¦ +-+бухгалтерия¦ ¦ L------------------------------ ¦ ¦кий отдел ¦ ¦ ¦мический от - ¦ ¦ ¦ческого конт¦ ¦ L------------ ¦ ------------------------------¬ ¦ L-------------- ¦ ¦дел ¦ ¦ ¦роля ¦ ¦ ------------¬ +-+общий отдел ¦ ¦ ------------ --¬ ¦ L-------------- ¦ L------------- L-+касса ¦ ¦ L------------------------------ +-+отдел главно-¦ ¦ --------------¬ ¦ -------------¬ L------------ ¦ ------------------------------¬ ¦ ¦го технолога ¦ +-+отдел труда и¦ +-+центральная ¦ +-+спец . отдел ¦ ¦ L-------------- ¦ ¦зарплаты ¦ ¦ ¦лаборатория ¦ ¦ L------------------------------ ¦ --------------¬ ¦ L-------------- ¦ L------------- ¦ ------------------------ ------¬ +-+отдел главно-¦ ¦ --------------¬ ¦ -------------¬ +-+штаб гражданской обороны ¦ ¦ ¦го энергетика¦ +-+отдел мате - ¦ +-+служба управ¦ ¦ L------------------------------ ¦ L-------------- ¦ ¦риально-техн и¦ ¦ ¦ления качест¦ ¦ ------------------------------¬ ¦ --------------¬ ¦ ¦ческого снаб-¦ ¦ ¦вом ¦ +-+отдел охраны труда и техники ¦ +-+отдел главно-¦ ¦ ¦жения ¦ ¦ L------------- ¦ ¦ безопасности ¦ ¦ ¦го механика ¦ ¦ L-------------- ¦ -------------¬ ¦ L------------------------------ ¦ L-------------- ¦ --------------¬ +-+служба стан-¦ ¦ ------------------------------¬ ¦ -------- ------¬ +-+отдел сбыта ¦ ¦ ¦дартизации ¦ +-+отдел капитального строи - ¦ +-+отдел главно-¦ ¦ L-------------- ¦ L------------- ¦ ¦тельства ¦ ¦ ¦го конструк - ¦ ¦ --------------¬ ¦ ------------- ¬ ¦ L------------------------------ ¦ ¦тора ¦ L-+коммерческий ¦ L-+отдел главно¦ ¦ ------------------------------¬ ¦ L-------------- ¦отдел ¦ ¦го метролога¦ +-+ремонтно-строительн ый участок¦ ¦ --------------¬ L-------------- L------------- ¦ L------------------------------ +-+отдел КИП и А¦ Рис . 1. Структура управления "типовым " предприятием ¦ ------------------------------¬ ¦ L-------------- +-+транспортный участок ¦ ¦ --------------¬ ¦ L------------------------------ L-+производствен¦ ¦ ------------------------------¬ ¦ные цеха ¦ L-+подсобное хозяйство ¦ L-------------- L------------------------------ . - 10 - Основные обязанности технологов в различных технологических службах. Схему разработки и постановки на производство новых видов продук- ции можно представить в следующем виде (рис . 2): ---------------------------------------------------------------------- ------¬ -----------------------------¬ ------------------¬ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ КБ по разработке¦ ¦ НИИ +-----+ КБ (по разработке изде лия )+---+ТП и оснастки ¦ L------ L----------------------------- L-----------T------ ----------------------------------------------------¬ ---+---¬ ¦ технологическая служба цеха в составе техбюро ¦ ¦ ¦ ¦ и технологов участк ов +--+ ОГТ ¦ L---------------------------------------------------- L------- Рис . 2. Схема разработки продукции. ---------------------------------------------------------------------- Задача технологов , работающих в НИИ , заключается в разработке но- вых материалов , изделий , основных принципов новых технологических про- цессов , разработке типовых технологических регламентов производства продукции , разработке предложений по повышению качества выпускаемой продукц ии и существующих технологических процессов . Здесь требуется знание современных тенденций развития науки и техники , математических методов моделирования , состояния отечественного и зарубежного произ- водства . Разработка по новому изделию или технолог ическому процессу на уровне НИИ заканчивается выдачей технического задания для соответству- ющего КБ . Далее , в процессе работы над изделием или техпроцессом , тех- нологи НИИ постоянно работают с технологами КБ (более подробно вопросы разработки будут рассм отрены ниже ). Технологи КБ должны знать основы экономики данного производства и ценообразования изделия для того , чтобы разрабатываемый технологи- ческий процесс позволял выпускать продукцию более низкой себестои- мости , чем аналоги. Разр аботанная технологическая документация из КБ поступает в службу главного технолога , где проводится экспертиза разработанного проекта на предмет возможности запуска в производство . Отдел главного технолога совместно с другими службами завода разра батывает мероприя- тия по запуску изделия в производство или постановке нового технологи- ческого процесса . Эти мероприятия называются технологической подготов- кой производства (ТПП ). Для действующих технологических процессов и выпускаемой номенклатуры производства в службе главного технолога хра- нится вся нормативно-справочная информация об изделиях и процессах (типовой и заводской технологические регламенты производства , нормати- вы на материалы и комплектующие изделия , картотека применяемости вы- пускаемых изделий , картотека заменяемости материалов и комплектующих изделий , нормативы трудоемкости изготовления изделия , маршрутные карты и остальная технологическая документация по ТПП ). Цеховые технологи в техбюро занимаются вопросами разра ботки нор- мативов на изготовление изделий (материальных и трудовых ), разрабаты- вают предложения по усовершенствованию существующих технологических процессов , решают вопросы замены материалов и комплектующих изделий (по согласованию с ОГТ ), вносят соответствующие изменения в существую- щую технологическую документацию . Технологи техбюро должны уметь расс- читать загрузку технологического оборудования , потребность в недостаю- щих станках и механизмах при изменении объема выпуска или номенклатуры прод укции , составить заявку на приобретение недостающего оборудования или составить ТЗ на разработку нестандартного оборудования или оснаст- ки . Они должны уметь планировать установку оборудования таким образом, чтобы свести к минимуму пути перемещения загото вок . Основной их зада- - 11 - чей является поддержание заданных технологических режимов производства и ликвидация их нарушений , анализ причин появления брака на закреплен- ном за ними участке производства. В связи с требованиями экологии технологу необходимо знать нали- чие и мощность источников выделения вредных веществ или излучений в окружающую среду , технологические приемы их предупреждения или умень- шения , опасность , представляемую ими , наличие и техниче ские характе- ристики очистных устройств для очистки и регенерации промышленных сто- ков и вредных выбросов в атмосферу , наличие и технические характерис- тики защитных устройств. Технологи участков в основном занимаются контролем хода произ- водс твенного процесса с точки зрения его качества (выясняют причины брака и принимают меры по его ликвидации или доработке , или готовят предложения по его ликвидации , если для этого требуются усилия других участков цеха или других цехов ) и количества выпускаемой продукции. Решают вопросы обеспечения материалами и комплектующими изделиями и оценивают их качество . На участках испытания технологи проводят испы- тания и тренировку на тренировочных или испытательных стендах выпущен- ных приборов или узлов и измеряют параметры изделия на соответствие техдокументации и требованиям ГОСТ или ТУ , проводят анализ видов и причин брака . Все технологи цеха принимают участие в испытаниях специ- альной оснастки и оборудования , проводят инструктаж и обучени е рабо- чих , выполняющих технологические операции , оказывают помощь в наладке оборудования и оснастки. Все технологи , принимающие участие в разработке и эксплуатации технологических процессов должны знать процессы , свойственные произ- водству Р ЭА. 1.3.4. Задачи экономических и коммерческих подразделений В сегодняшних условиях на экономические и коммерческие подразде- ления ложится тяжелая и сложная задача материального и финансового обеспечения деятельности предприятия. Поэтому задачами экономических и коммерческих подразделений явля- ются : 1. Поиск клиентов ; 2. Заключение договоров на поставку продукции ; 3. Получение с клиентов оплаты за поставленную продукцию ; 4. Заключение договоров на поставку сыр ья , комплектующих изделий, топлива и энергии , инструментов , приборов , технологического и другого оборудования ; 5. Оплата поставщикам ; 6. Планирование деятельности производственных подразделений ; 7. Оплата труда сотрудников предприятия ; 8. Расчеты с государством и местными органами управления (оплата налогов , обязательных отчислений и т.д .); 9. Ведение финансовой документации предприятия. 1.3.5. Задачи вспомогательных служб и подразделений Как следует из названия ос новной задачей этих подразделений явля- ется помощь производственным подразделениям в выполнении их функций . В связи с разнообразием условий , в которых работают различные предприя- тия , перечень функций вспомогательных подразделений может существенно раз личаться , однако ряд задач присутствует на большинстве предприятий. Среди них основными являются : 1. Обеспечение предприятия кадрами сотрудников ; 2. Ведение учета входящей и исходящей корреспонденции , получение - 12 - и отправка ее ; 3. Ведение учета и хранение подлинников приказов и распоряжений ; 4. Охрана государственной и коммерческой тайны ; 5. Охрана труда и контроль за соблюдением правил техники безопас- ности ; 6. Подготовка предприятия к работе в особых условиях (война , по- жар , радиоактивное и химическое загрязнение ); 7. Ремонт и строительство производственных и административных по- мещений ; 8. Обеспечение служебных перевозок. 1.4. Система обеспечения качества пр одукции В систему обеспечения качества продукции входит несколько направ- лений работы , которые в большей или меньшей степени выполняются на каждом предприятии . Среди них основными являются : создание нормативной базы ; метрологическое обеспечение производства ; контроль хода техноло- гического процесса и качества выпускаемой продукции ; создание системы обеспечения качества на предприятии . Рассмотрим их последовательно. 1.4.1. Система стандартизации В соответствии с законо м РФ "О стандартизации ": стандартизация - это деятельность по установлению норм , правил и характеристик (далее - требований ) в целях обеспечения : - безопасности продукции , работ и услуг для окружающей среды, жизни , здоровья и имущества людей ; - технической и информационной совместимости , а также взаимозаме- няемости продукции ; - качества продукции , работ и услуг в соответствии с уровнем раз- вития науки , техники и технологии ; - единства измерений ; - экономии всех видов ресурсов ; - безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникнове- ния природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций ; - обороноспособности и мобилизационной готовности страны. Назначением государственной системы стандарти зации является уста- новление взаимосвязанных правил и положений по порядку разработки всех видов изделий , документации , технологических процессов и систем управ- ления. Стандарты бывают международные , национальные , отраслевые , науч- но-технических и инженерных обществ , предприятия. Существуют следующие виды стандартов : - организационно-методические ; - термины и определения ; - номенклатура продукции или показателей качества ; - технические условия ; - общие технические усл овия ; - технические требования ; - общие технические требования ; - методы испытаний ; - правила приемки ; - правила хранения ; - правила транспортирования ; - правила упаковки ; - маркировка ; - эксплуатация и ремонт ; - и др. - 13 - Обозначения национальных стандартов в РФ : ГОСТ Р АБ.ВГДЕЖ-ЗИ , где Р - обозначает стандарт РФ (может отсутствовать , если это стандарт СНГ или СССР , это можно уточнить только по году утверждения : д о 1992 г . - СССР ); АБ - обозначение комплекса стандартов , к которому относится стандарт (один-два знака ), иногда может отсутствовать ; ВГДЕЖ - регист- рационный номер стандарта в комплексе стандартов или в классификаторе стандартов (от одной до пяти ци фр ); ЗИ - последние две цифры года пос- леднего утверждения стандарта . После года утверждения может стоять символ "А ", если этот стандарт используется только в атомной энергети- ке . Например , ГОСТ 3.1403-82 обозначает , что этот стандарт СССР отно- сит ся к комплексу стандартов ЕСТД (единая система технологической до- кументации ), 1403 - порядковый номер в комплексе стандартов ЕСТД , 82 - год последнего утверждения стандарта 1982 г. В случае применения международного стандарта в качестве государс- т венного стандарта РФ его обозначение строится по следующей схеме : ГОСТ Р АБВ ГДЕЖЗ-ИК , где : АБВ - сокращенное название международной ор- ганизации , которой принадлежит стандарт , в русской транскрипции ; ГДЕЖЗ - номер стандарта по классификатору междунар одной организации , которой он принадлежит ; ИК - последние две цифры года его утверждения в ка- честве государственного стандарта РФ . Например , государственный стан- дарт РФ , оформленный на основе перевода стандарта ISO 9591:1992, имеет обозначение ГОСТ Р ИСО 9591-93. Некоторые примеры комплексов стандартов : ГОСТ 1.хххх-хх - государственная система стандартизации (ГСС ); ГОСТ 2.хххх-хх - единая система конструкторской документации (ЕСКД ); ГОСТ 3.хххх-хх - единая система техн ологической документации (ЕСТД ); ГОСТ 6.хххх-хх - унифицированная система плановой документации ; ГОСТ 8.хххх-хх - государственная система обеспечения единства из- мерений (ГСИ ); ГОСТ 12.хххх-хх - система стандартов безопасности труда (ССБ Т ); ГОСТ 14.хххх-хх - единая система технологической подготовки про- изводства (ЕСТПП ); ГОСТ 21.хххх-хх - унифицированная система проектной документации ; ГОСТ 24.хххх.х-хх - единая система стандартов АСУ ; ГОСТ 40.хххх-хх - системы обес печения качества. В качестве примера назначения комплекса стандартов рассмотрим ЕСТД . В соответствии с ГОСТ 3.001-81 "ЕСТД . Общие положения " ЕСТД - комплекс государственных стандартов и руководящих нормативных докумен- тов , устанавливающих вза имосвязанные правила и положения по порядку разработки , комплектации , оформления и обращения технологической доку- ментации , применяемой при изготовлении и ремонте изделий (включая контроль , испытания и перемещения ). Назначением ЕСТД является : 1. Обеспечение применения различных методов и средств проектиро- вания , обработки информации и различных технологических документов ; 2. Обеспечение оптимальных условий при передаче технологической документации ; 3. Применение унифицированных бл анков технологических документов ; 4. Применение единых правил оформления технологических документов в зависимости от типа и характера производства , состава и вида разра- ботанных технологических процессов , применяемых способов их описания ; 5. С оздание необходимых условий для разработки прогрессивных ти- повых и групповых технологических процессов ; 6. Создание информационной базы для АСУП и САПР ; 7. Создание предпосылок по снижению трудоемкости монтажно-техно- логических работ в сфере технологической подготовки и управления про- изводством ; - 14 - 8. Обеспечение взаимосвязи с комплексами стандартов ЕСКД и ЕСТПП. В качестве пояснения , что такое группы стандартов , рассмотрим их на примере ЕСТД : 0 - общие положения ; 1 - основные стандарты ; 2 - классификация и обозначения технологических документов ; 3 - учет применения деталей и сборочных единиц в изделиях и средствах технологической оснастки ; 4 - основное про изводство , формы технологических документов и правила их оформления на процессы , специализированные по видам работ ; 5 - основное производство , формы технологических документов и правила их оформления на испытания и контроль ; 6 - вспомогат ельное производство , формы технологических докумен- тов и правила их оформления ; 7 - правила заполнения технологических документов ; 9 - информационная база. В качестве примера содержания стандарта рассмотрим содержание стандарта вида те хнические требования . Он включает в себя : - область применения ; - технические требования к продукции ; - обозначение продукции ; - правила упаковки и маркировки ; - правила хранения и транспортирования ; - правила приемки ; - методы испытаний ; - гарантийные обязательства ; - используемые термины ; - перечень нормативных документов , на которые даны ссылки в дан- ном стандарте ; - приложения. В РФ национальным органом по стандартизации является Госстандарт РФ . Он утверждает организационно-методические стандарты и большинство остальных , координирует и организует деятельность по стандартизации в стране , представляет РФ в международных организациях по стандартиза- ции . Кроме него стандарты могут утверждат ь : - Минстрой РФ - стандарты в области строительства и строительных материалов ; - Минприроды РФ - стандарты в области охраны окружающей среды. Разработка национальных стандартов в РФ может проводиться специа- лизированными институтами Госст андарта РФ , Минстроя РФ , Минприроды РФ, головными и базовыми организациями по стандартизации по отраслям на- родного хозяйства . В любом случае разработка стандарта включает в се- бя : - разработку ТЗ на стандарт ; - согласование ТЗ с головным ор ганом государственного управления ; - разработка первой редакции стандарта ; - согласование первой редакции с заинтересованными организациями по утвержденному списку ; - сбор отзывов потребителей и изготовителей продукции и заинтере- сованных организаций ; - разработка второй редакции стандарта с учетом замечаний и пред- ложений заинтересованных организаций ; - утверждение стандарта ; - внедрение стандарта в заинтересованных организациях. Отраслевые стандарты разрабатываются и утверждаются соответствую- щими министерствами и ведомствами и регламентируют те же вопросы , что и государственные стандарты , однако являются обязательными только для предприятий , подотчетных соответствующим ведомствам . Отраслевые стан- - 15 - дарты не могут нарушать требований государственных стандартов , но мо- гут их расширять и дополнять или ужесточать с учетом конкретной специ- фики данной отрасли . Структура обозначения отраслевого стандарта : ОСТ АБ.ВГДЕ-ЖЗ , где АБ - код министерства или ведомства , утвердившего стандарт ; ВГДЕ - номер стандарта в системе данного ведомства (может содержать любую структуру и количество знаков , принятую в данном ве- домстве ); ЖЗ - две последние цифры года последнего утвержд ения стан- дарта . Примеры кодов министерств и ведомств : 4 - радиопромышленность ; 11 - электронная промышленность ; 21 - промышленность строительных материалов ; 50 - Госстандарт РФ. Стандарты научно-технических и инженерных обществ р азрабатываются и утверждаются соответствующими обществами для внутреннего применения, они не могут нарушать требований государственных стандартов , но могут их дополнять или ужесточать . Структура обозначений стандартов науч- но-технических и инженерных обществ аналогична обозначению отраслевого стандарта , только вместо ОСТ используется аббревиатура СТО , а вместо кода ведомства используется аббревиатура данного научно-технического или инженерного общества. Стандарты предприятия разрабатываются и утверждаются соответству- ющим предприятием для своих нужд . Они могут регламентировать любые стороны жизнедеятельности предприятия , являются обязательными для всех его подразделений . Стандарты предприятия не могут противоречить отрас- левым или государ ственным стандартам , однако могут их дополнять , уточ- нять , ужесточать с учетом конкретной специфики деятельности данного предприятия . Структура обозначения стандарта предприятия аналогична ГОСТ с заменой аббревиатуры ГОСТ Р на СТП. Кроме станда ртов в качестве нормативно-технических документов (НТД ) могут использоваться : - руководящие документы (РД ) министерств и ведомств , структура их обозначения и статус аналогичен отраслевому стандарту с заменой букв ОСТ на РД ; - методические указания (МУ ), структура их обозначения и статус аналогичен отраслевому стандарту или стандарту предприятия в зависи- мости от того , кто их утвердил с заменой букв ОСТ или СТП на МУ ; - технические условия (ТУ ) на продукцию или услуги , структур а их обозначения зависит от принадлежности предприятия и срока его сущест- вования : 1. Если предприятие существует сравнительно давно , входит или входило в структуру какого-либо министерства или ведомства , то его технические условия имеют обо значение : ТУ АБ.ВГДЕЖЗИК.ЛМН-ОП , где АБ - код министерства или ведомства , к которому принадлежит или принадлежа- ло данное предприятие (как у ОСТ ); ВГДЕЖЗИК - код предприятия по Обще- российскому Классификатору Предприятий и Организаций (ОКПО ); ЛМН - ре- г истрационный номер ТУ по классификатору данного предприятия ; ОП - две последние цифры года утверждения ТУ. 2. Если предприятие существует недавно , сразу возникло как неза- висимое , то его технические условия имеют обозначение : ТУ АБВГ.ДЕ Ж.ЗИКЛМНОП-РС , где : АБВГ - группа продукции по Общероссийскому классификатору продукции (ОКП ); ДЕЖ - регистрационный номер ТУ по классификатору данного предприятия ; ЗИКЛМНОП - код предприятия по ОК- ПО ; РС - две последние цифры года утверждения ТУ. - другие (методики измерений , инструкции по поверке и т.д .). 1.4.2. Общие представления о международной стандартизации, опыт развитых стран - 16 - В мире действует более 20 между народных организаций по стандарти- зации , построенных по отраслевому или региональному принципу . Каждая из них имеет свои особенности . Рассмотрим только наиболее известные и крупные из них. Наиболее известной и крупной международной организацией п о стан- дартизации является ISO, в нее входит более 170 стран . Эта организация разрабатывает международные стандарты всех возможных видов : организа- ционно-методические , технические требования , методы испытаний и т.д. Организационно ISO состоит из секр етариата и технических комитетов по направлениям деятельности , которые в свою очередь делятся на подкоми- теты и рабочие группы по конкретным вопросам , связанным с разработкой стандартов . Каждый технический комитет ведет одна из стран-членов ISO, хотя в его работе участвуют представители всех заинтересованных стран. Разработка стандартов ISO обычно происходит следующим образом : выбирается за основу действующий национальный стандарт одной из стран-лидеров в данной области и , в качестве перво й редакции стандарта ISO, переводится на английский , французский , немецкий и русский языки и рассылается для ознакомления и сбора отзывов всем членам техническо- го комитета по данному направлению . Затем на основании отзывов разра- батывается вторая реда кция и процесс повторяется . После этого собира- ется заседание технического комитета , на котором обсуждаются разногла- сия и вырабатывается единая редакция документа , которая утверждается на основе консенсуса . Обозначения стандартов ISO аналогичны ГОСТ, только год утверждения отделяется двоеточием , а не тире и пишется пол- ностью . Следует помнить , что стандарты ISO носят рекомендательный ха- рактер , хотя часто применяются в международных контрактах в качестве обязательных. Кроме ISO существу ет ряд региональных организаций по стандартиза- ции . Наиболее влиятельной из них является SEN - организация по стан- дартизации стран европейского общего рынка . Членами SEN являются все страны-члены европейского союза (15 стран ) плюс 4 присоединивших ся к ним европейских страны . В SEN принимают только промышленно развитые страны с высоким уровнем качества продукции . США , России , Японии было отказано в приеме при создании организации . Организационная структура и порядок разработки стандартов в SEN тот же , что в ISO. Выполнение требований стандартов SEN обязательно для всех стран-участников . Ос- новное назначение стандартов SEN - заменить национальные стандарты стран-участников по мере интеграции их в европейском союзе , поэтому они утверж даются на основе консенсуса . Это приводит к длительной про- цедуре их согласования , поэтому часто в международной практике исполь- зуются в качестве нормативно-технических документов проекты стандартов SEN. Обозначения стандартов SEN аналогичны ISO. В мире существует несколько международных организаций по стандар- тизации , построенных по отраслевому принципу . Наибольшую известность из них имеет МЭК , которая курирует все вопросы , связанные с электри- ческой и электронной техникой . Организационна я структура и принципы деятельности ее аналогичны ISO, часто они работают совместно и выпус- кают единые документы , неоднократно делались попытки их слить в одну организацию . Обозначения стандартов МЭК аналогичны ГОСТ , в случае вы- пуска совместного ст андарта с ISO он имеет обозначение ISO/IEC. Существует ряд организаций ООН по вопросам стандартизации . Напри- мер , EC UNO, которая курирует вопросы безопасности наземного транспор- та и ее правила являются практически обязательными для всех стран-чле- нов ООН , поскольку включены в международную правовую систему. Нужно помнить , что кроме официально признанных международных стандартов , существуют национальные стандарты развитых стран , которые фактически используются в качестве международных . Например , шведский стандарт MPR II используется к качестве международного стандарта , рег- - 17 - ламентирующего требования к мониторам для ПК. Организация работ по стандартизации в большинстве стран мира постро ена по похожим схемам . Разница обычно заключается в степени централизации разработки стандартов и уровне участия в ней коммер- ческих и общественных организаций . Следует отметить , что в большинстве стран мира требования к продукции регламентируютс я не для производимой продукции , а для потребляемой на территории данной страны . В условиях рыночной экономики стандарт является орудием конкурентной борьбы , поэ- тому участие в его разработке является оружием против возможных конку- рентов : высокие треб ования отсекают слабых конкурентов , а низкие тре- бования привлекают новых поставщиков. В США нет единого правительственного органа , занимающегося стан- дартизацией , а существует несколько федеральных институтов , занимаю- щихся стандартизацией в оп ределенных областях деятельности . Например, ASTM - стандарты в области строительства , строительных материалов . Ак- тивное участие в разработке стандартов принимают общественные органи- зации . Например , многие стандарты на товары народного потребления раз- работаны обществом потребителей . Коммерческие организации обычно при- нимают участие в разработке стандартов на этапе их согласования и , до- вольно часто , финансируют разработку стандартов на свою продукцию. В ФРГ организация работ по стандартизаци и во многом похожа на США , только меньше влияние общественных организаций и сильнее чувству- ется влияние мощных концернов на повышение требований к качеству про- дукции , чтобы уменьшить поставки дешевых товаров из других стран. Во Франции центра лизованная система работ по стандартизации и NBS полностью контролирует и координирует все работы в этой области . Ком- мерческие и общественные организации могут участвовать в этой работе только на этапе обсуждения и согласования стандарта. 1. 4.3. Задачи службы стандартизации на предприятии Служба стандартизации на предприятии может выполнять следующие функции : - головной организации по стандартизации своей отрасли ; - базовой организации по стандартизации своей подотрасли ; - службы стандартизации своего предприятия. Необходимо отметить , что все эти функции или любое их сочетание могут быть возложены на одну службу . В зависимости от выполняемых функций различаются задачи службы стандартизации. Основной задачей гол овной организации по стандартизации в отрасли является координация работ по стандартизации с директивными органами, Госстандартом , Минстроем , Минприроды и организациями своей отрасли. Основными задачами базовой организации по стандартизации явля- ются : - разработка проектов стандартов на продукцию и методы ее испыта- ний для своей подотрасли ; - согласование проектов стандартов смежных отраслей ; - экспертиза и согласование проектов ТУ , разработанных предприя- тиями , на продукцию , зак репленную за базовой организацией. Основными задачами службы стандартизации предприятия являются : - ведение (хранение и актуализация ) фонда нормативно-технической документации по вопросам деятельности предприятия ; - разработка технических у словий на продукцию , выпускаемую предп- риятием ; - экспертиза и согласование проектов нормативно-технических доку- ментов , поступающих на предприятие ; - разработка стандартов предприятия по внутренним вопросам его деятельности. - 18 - 1.4.4. Метрологическое обеспечение производства и задачи службы главного метролога на предприятии В соответствии с законом РФ "Об обеспечении единства измерений " метрологическое обеспечение произво дства включает в себя все работы, связанные с обеспечением единства и требуемой точности измерений в со- ответствии с принятой на предприятии технологией производства и требо- ваниями к качеству выпускаемой продукции. Основными обязанностями метроло гической службы являются : 1. Обеспечение единства и требуемой точности измерений , повышение уровня метрологического обеспечения предприятия. 2. Внедрение в практику работы предприятия современных методов и средств измерений и испытаний , направле нное на повышение эффективности производства , технического уровня и качества продукции. 3. Организация и проведение ремонта , метрологической аттестации и поверки средств измерений и испытаний , находящихся в эксплуатации на предприятии. 4. Прове дение метрологической экспертизы проектов нормативно-тех- нической , технологической и конструкторской документации , разрабатыва- емой на предприятии , а также другими организациями по договорам с предприятием для использования на данном предприятии. 5. Проведение работ по метрологическому обеспечению подготовки производства к выпуску новой продукции или освоению новых технологи- ческих процессов. 6. Участие в аттестации испытательных подразделений , в работе по подготовке продукции к серт ификации. 7. Осуществление метрологического надзора за состоянием и приме- нением средств измерений и испытаний , за внедрением и соблюдением мет- рологических правил , требований и норм , за метрологическим обеспечени- ем производства в цехах , участка х и отделах предприятия. 8. Определение оптимальной номенклатуры методик и средств измере- ний и испытаний , соответствующей требованиям нормативно-технической, технологической и конструкторской документации на выпускаемую продук- цию и обеспечивающ ей повышение эффективности и безопасности производс- тва. 9. Метрологическая аттестация методик выполнения измерений и ис- пытаний , разрабатываемых на предприятии или по его заказу другими ор- ганизациями для применения на данном предприятии. 1 0. Метрологическая аттестация стандартных образцов предприятия состава и свойств веществ и материалов , разрабатываемых на предприятии или по его заказу другими организациями для применения на данном предприятии. 11. Метрологическая аттестация автоматизированных систем управле- ния технологическими процессами и информационно-измерительных систем, применяемых в процессе производства или испытаний продукции. 12. Разработка программ метрологической аттестации нестандартизо- ванных средств изм ерений и испытаний , автоматизированных систем управ- ления технологическими процессами , информационно-измерительных систем, стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов , разрабо- танных на предприятии или проверка их наличия и соответствия их предъ- являемым требованиям при получении указанных технических средств от их разработчика или изготовителя. 1.4.5. Контроль хода технологического процесса и качества выпускаемой продукции и задачи ЦЗЛ и ОТК В процессе произв одства необходимо контролировать соблюдение тех- - 19 - нологических режимов производства и качество выпускаемой продукции , а также поступающего на предприятие сырья , материалов , комплектующих из- делий . Кроме того , нео бходимо контролировать качество полуфабрикатов, получаемых в процессе производства . Поэтому система контроля обычно состоит из трех звеньев : контроль на рабочих местах , лабораторный контроль и контроль ОТК . Распределение обязанностей зависит от в нут- ренней структуры предприятия , принятой технологии производства , приме- няемых методов контроля . Обычно , деление происходит по следующим прин- ципам : все , что связано с другими предприятиями (входной контроль и контроль качества выпускаемой продукци и ) - работа ОТК ; простые нагляд- ные методы контроля - на рабочих местах ; сложные методы контроля - ра- бота ЦЗЛ . Конечно , это деление очень условно , но в конкретной ситуации предприятия оно обычно выполняется. Основными задачами ЦЗЛ являются : 1. Входной контроль физико-химических свойств поступающих на за- вод сырьевых материалов и комплектующих изделий ; 2. Текущий и периодический контроль физико-химических свойств об- работанных сырьевых материалов , комплектующих изделий , полуфабри катов и готовой продукции ; 3. Содействие внедрению в производство передовых технологических процессов и оборудования , обеспечивающих повышение качества и снижение себестоимости выпускаемой продукции ; 4. Контроль физико-химических свойств проду кции , выпускаемой на предприятии , на соответствие требованиям стандартов , технических усло- вий , договоров и контрактов на поставку продукции ; 5. Внедрение современных средств и методов измерений ; 6. Участие в работе по созданию и внедрению нов ой техники и тех- нологии в производство. Основными обязанностями ОТК являются : 1. Контроль качества выпускаемой продукции и предотвращение пос- тавки потребителям продукции , не соответствующей требованиям стандар- тов , технических условий и описаний , договоров , контрактов , проект- но-конструкторской и технологической документации , утвержденным образ- цам-эталонам , другой нормативно-технической документации ; 2. Входной контроль качества сырьевых материалов и комплектующих изделий , пос тупающих на предприятие ; 3. Укрепление производственной дисциплины и повышение ответствен- ности всех звеньев производства за качество выпускаемой продукции ; 4. Анализ причин брака , эффективности системы технического конт- роля ; 5. Внедрени е прогрессивных методов контроля качества выпускаемой продукции ; 6. Надзор за осуществлением технологического контроля в процессе производства ; 7. Совершенствование системы технического контроля на предприя- тии ; 8. Участие в разработке технологических регламентов производства ; 9. Участие в разработке технических условий и описаний на выпус- каемую продукцию ; 10. Участие в разработке договоров и контрактов на поставку про- дукции ; 11. Участие в разработке мероприятий по устранению причин брака ; 12. Участие в разработке технических условий , договоров и конт- рактов на приобретаемые сырьевые материалы , комплектующие изделия ; 13. Участие в согласовании проектов стандартов , технических усло- вий , договоров и конт рактов , разработанных другими организациями ; 14. Участие в испытаниях новых и модернизированных образцов про- дукции ; - 20 - 15. Участие в подготовке к сертификации продукции предприятия ; 16. Назначает и проводит не предусмотренные технологическим рег- ламентом выборочные проверки качества готовой продукции , сырьевых ма- териалов , комплектующих изделий и полуфабрикатов , качества выполнения отдельных технологических операций , качества упаковки и хранения сырь- евых материалов , комплектующих изделий и готовой продукции , а также другие проверки , необходимые для обеспечения выпуска продукции в соот- ветствии с установленными требованиями ; 17. Контролирует выполнение работ по ликвидации забракован ной продукции ; 18. Контролирует правильность упаковки , маркировки и хранения го- товой продукции ; 19. Контролирует правильность хранения сырьевых материалов и комплектующих изделий ; 20. Контролирует изолирование и неприменение в произво дстве бра- кованных сырьевых материалов , комплектующих изделий и полуфабрикатов ; 21. Контролирует осуществление мероприятий , направленных на сво- евременное внедрение новых стандартов и технических условий и описа- ний , договоров и контрактов на поставку продукции , изменений к дейс- твующим стандартам и техническим условиям и описаниям , договорам и контрактам на поставку продукции ; 22. Контролирует качество ремонта технологического оборудования ; 23. Оформляет документы , удостовер яющие соответствие продукции установленным требованиям ; 24. Оформляет рекламации на негодные сырьевые материалы и комп- лектующие изделия , поступившие на предприятие ; 25. Ведет учет претензий по качеству продукции предприятия , выд- вигаемых потребителями (как формально оформленных , так и неофициаль- ных ), и принятых по ним мер ; 26. Разрабатывает предложения о повышении требований к качеству продукции предприятия , потребляемых сырьевых материалов и комплектую- щих изделий , системе технологического контроля , технологической дис- циплине производства. 1.4.6. Системы обеспечения качества продукции. Международный и отечественный опыт Жизненный цикл продукции включает в себя все работы , производимые с ней от момента зарождения идеи ее создания до момента ее утилизации или захоронения . Он включает в себя проведение НИР , ОКР , ТПП , изготов- ление , монтаж , наладку , испытания , эксплуатацию , ремонт , периодические проверки работоспособности , утилизацию или захоронение. Качество продукции - свойство продукции отвечать предъявляемым к ней требованиям. Система обеспечения качества продукции - комплекс организационно- методических и нормативно-технических документов , регламентирующих правила орган изации работ на всех или некоторых стадиях жизненного цикла изделия в зависимости от того , какие стадии выполняются на дан- ном предприятии . В этот комплекс могут входить государственные и от- раслевые стандарты на продукцию и методы испытаний , т ехнологические регламенты производства , должностные инструкции сотрудников , организа- ционно-методические стандарты предприятия . Главная задача этого комп- лекса - определить порядок действий при проведении работ и ответствен- ность каждого сотрудника за его действия , ввести критерии оценки ка- чества труда сотрудников. В настоящее время основополагающими стандартами в области созда- ния и оценки систем обеспечения качества , принятыми во всем мире , яв- ляются стандарты серии ISO 9000 или их русски й перевод ГОСТ 40. Эта - 21 - серия стандартов включает в себя основные положения , термины и опреде- ления , а также основные требования к системам обеспечения качества, охватывающим различные стадии жизненного цикла продукции . Основой для разработки этой серии стандартов послужила система КС УКП , действовав- шая в нашей стране в 70-80-е годы , поэтому для наших специалистов в области обеспечения качества эти стандарты новостью не являются. Основные принципы э той серии стандартов : - главную ответственность за качество несут высшие должностные лица предприятия ; - на предприятии должна быть четко определена последовательность действий при проведении работ ; - должны быть четко определены тре бования к каждому действию (операции ); - должна быть четкая персональная ответственность за качество каждого действия ; - система контроля должна охватывать весь технологический про- цесс. 1.4.7. Сертификация продукции и систем качества. Международный опыт и система сертификации ГОСТ Р Сертификация - это процесс проверки соответствия предъявляемым требованиям . В зависимости от того , что сертифицируется может быть сертификация продукции , услуг , систем каче ства и т.д. Сертификация продукции может проводиться : - ее изготовителем - сертификация первой стороной ; - ее потребителем - сертификация второй стороной ; - независимым сертификационным центром - сертификация третьей стороной. В настоящее время при сертификации продукции широко используется так называемая трехкатегорийная классификация показателей качества : 1. Показатели качества , которые могут быть проверены потребителем непосредственно при получении продукции (внешний вид , работоспособ- ность и т.д .); 2. Показатели качества , которые могут быть проверены "нормальным " потребителем в условиях нормальной эксплуатации (показатели надежнос- ти , качества работы и т.д .); 3. Показатели качества , которые могут бы ть проверены только в специальных условиях или с помощью специальной аппаратуры (надежность в экстремальных условиях , экологическая безопасность и т.д .). В соответствии с этим делением показателей качества существуют обязательная и добровольная се ртификация . Обязательная сертификация - сертификация продукции , проводимая по решению директивных органов , без которой реализация продукции запрещена . Обязательная сертификация в большинстве стран (в том числе в нашей ) включает в себя сертификацию по показателям качества , характеризующим безопасность применения дан- ной продукции , ее экологическую безвредность . Обязательная сертифика- ция проводится специально уполномоченными на это (аккредитованными ) сертификационными центрами. Добровольная сертификация проводится по желанию фирмы изготовите- ля или потребителя продукции по любым показателям качества , интересую- щим эти фирмы , сертификационным центром , которому они доверяют . Напри- мер , самый известный в мире сертификационный центр - "Ллойд регистр " никем не аккредитован , а его сертификаты в области судостроения приз- наются всеми страховыми компаниями мира. Сертификация продукции может проводиться по нескольким схемам : 1. Сертификация партии продукции - проверяется в соответст вии с нормативно-техническим документом партия продукции и именно на нее вы- - 22 - дается сертификат. 2. Сертификация продукции с проверкой (аттестацией , сертификаци- ей ) производства - проверяется в соответствии с нормативно-техническим документом выпускаемая продукция , проверяется производство (технологи- ческое оборудование , технологическая и организационно-распорядительная документация , система контроля качества ), выдается сертификат на дан- ную продукцию на срок от 1 до 3 лет , периодически сертификационным центром проводятся проверки качества выпускаемой продукции и состояния производства. 3. Сертификация продукции с сертификацией системы качества на предприятии - проверяется система качества , де йствующая на предприя- тии , производство и выпускаемая продукция , выдается сертификат на сис- тему качества и всю продукцию предприятия на срок от 1 до 3 лет , пери- одически сертификационным центром проводятся проверки качества выпус- каемой продукции и д ействия системы качества. 1.5. Типы производств и технологических процессов. Состав типового технологического процесса РЭА. Производственный процесс - совокупность всех действий людей , ору- дий производства , необходимых на да нном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий РЭА , т.е . изготовление , сборка , конт- роль качества , хранение и перемещение деталей , полуфабрикатов и сбо- рочных единиц на всех стадиях изготовления ; организация снабжения и обслужива ния рабочих мест , участков и цехов , управление всеми звеньями производства , а также комплекс мероприятий по технологической подго- товке производства. Технологический процесс (ГОСТ 3.1109) - часть производственного процесса , содержащая целенапра вленные действия по изменению и (или ) определению состояния предмета труда . Технологические процессы строят по основным методам их выполнения (процессы литья , механической и тер- мической обработки , покрытий , сборки , монтажа и контроля РЭА ) и разде- ляют на операции. Технологическая операция (ГОСТ 3.1109. Термины и определения . Ос- новные понятия ) - законченная часть технологического процесса , выпол- няемая непрерывно на одном рабочем месте (над одним или несколькими одновременно изготовляемыми или собираемыми изделиями одним или нес- колькими рабочими ). Технологическая операция является основной едини- цей производственного планирования и учета . На основе операций оцени- вается трудоемкость изготовления изделий и устанавливаются нормы вре- м ени и расценки , определяется требуемое количество рабочих , оборудова- ния , приспособлений и инструментов , себестоимость изготовления (сбор- ки ); ведется календарное планирование и осуществляется контроль ка- чества и сроков выполнения работ. В усл овиях автоматизированного производства под операцией следует понимать законченную часть технологического процесса , выполняемую неп- рерывно на автоматической линии , которая состоит из нескольких единиц технологического оборудования , связанных автоматич ески действующими транспортно-загрузочными устройствами. Кроме технологических операций в технологический процесс входят ряд необходимых вспомогательных операций (транспортных , контрольных, маркировочных и т.п .). Операция , в свою очередь с остоит из технологических переходов, установов , позиций (ГОСТ 3.1109). Технологический переход - закончен- ная часть технологической операции , выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянном технологическом режиме и установке . Установ - часть технологической операции , выполня- емая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собирае- - 23 - мой сборочной единицы . Позиция - фиксированное положение , занимаемое неизмен но закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сбо- рочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента. Тип производственного процесса обусловлен типом производства . Тип производства характеризуется коэффициентом закрепле ния операций за од- ним рабочим местом К =О /Р (1), где О - количество различных операций, выполняемых на данном производстве ; Р - количество рабочих мест для выполнения различных операций на данном производстве . Значение коэффи- циента К (коэффициент с ерийности ) принимается для планового периода (1 месяц ) следующих типов производств : - массового К =1; - крупносерийного 1<К <10; - среднесерийного 10<К <20; - мелкосерийного 20<К <40; - К единичного производства не регламентируетс я и определяется специализацией рабочих мест или загруженностью рабочих мест одной и той же работой. Массовое производство характеризуется узкой специализацией рабо- чих мест , за каждым из которых закреплено выполнение только одной опе- рации . Пр и массовом производстве изготовление одних и тех же изделий ведется непрерывно в большом количестве и в течение значительного про- межутка времени . Особенности массового производства : - размещение рабочих мест непосредственно одно за другим по ходу ТП ; - непрерывная механизированная передача объекта обработки (сбор- ки ) без межоперационного складирования ; - синхронизация (согласовывание по длительности ) операций ; - широкое применение специализированных станков , приспособлений, технол огической оснастки ; - автоматизация оборудования ; - использование неквалифицированной рабочей силы ; - минимальная себестоимость и срок изготовления. Серийное производство характеризуется широкой специализацией ра- бочих мест и изготов лением различных изделий партиями , регулярно пов- торяющимися через определенные промежутки времени . За каждым рабочим местом закреплено несколько операций , выполняемых периодически . При крупносерийном производстве изделия изготавливаются большими п артиями и без переналадки технологического оборудования в течение нескольких десятков смен . Период времени между переналадками оборудования при среднесерийном производстве составляет несколько рабочих смен , а при мелкосерийном - соизмерим с времене м одной рабочей смены . Кроме того, подтипы серийного производства отличаются степенью автоматизации и специализации применяемого оборудования и приспособлений , отработан- ностью режимов выполнения операций , подробностью разработки ТП и др. Един ичное производство характеризуется универсальностью рабочих мест , за которыми нет закрепления операций . Изделия производятся в не- больших количествах и их изготовление может повторяться через неопре- деленное время . Особенности единичного производства : - применение универсального оборудования и приспособлений , норма- лизованного рабочего инструмента и универсального измерительного инс- трумента ; - расположение оборудования группами по типам станков ; - высокая квалификация рабочих ; - малая степень подробности разработки ТП ; - высокая степень концентрации ТП. Технологические процессы в соответствии с ГОСТ 3.1109 подразделя- ются на : - единичный ТП - ТП изготовления или ремонта изделия одного наи- - 24 - менования , типоразмера и исполнения независимо от типа производства ; - типовой ТП - ТП изготовления группы изделий с общими конструк- тивными и технологическими признаками ; - групповой ТП - ТП изготовления груп пы изделий с разными , но конструктивно общими признаками. Состав типового технологического процесса изготовления РЭА вклю- чает в себя : - входной контроль ТП ; - технологическая тренировка комплектующих ЭРЭ ; - сборка ; - электри ческий монтаж ; - технический контроль монтажа и сборки ; - защита изделия от влияния внешних воздействий ; - технологическая тренировка изделия ; - регулировка ; - испытания изделия ; - выходной контроль. Для традиционной техн ологии характерно : 1. При массовом и крупносерийном производстве : - единичные ТП с детальной проработкой ; - высокая степень специализации (дифференцирование ТП ); - полная синхронизация операций ; - поточные методы организации т руда ; - однопредметные автоматические линии на базе специальных и агре- гатных станков , которые расположены в направлении выполнения ТП ; - транспортная связь между ними с жестким ритмом (например , с по- мощью конвейеров ); - высокая сте пень автоматизации ; - высокая производительность труда ; - низкая универсальность ; - отсутствие гибкости (возможности автоматизированной переналадки на выпуск новых изделий ); 2. При серийном производстве : - групповые и типовые ТП с неполной детальной проработкой ; - средняя степень специализации ; - синхронизация операций ; - поточный метод организации труда ; - многопредметные автоматизированные или механизированные поточ- ные линии на базе агрегатного или универс ального оборудования с ЧПУ и механизированных рабочих мест ; - низкий уровень автоматизации ; - высокая универсальность ; - низкая гибкость ; - повышенная квалификация операторов ; 3. При мелкосерийном производстве : - групповые , единичные технологические процессы ТП без детальной проработки ; - низкий уровень специализации ; - укрупнение операций (интегрирование ); - требование синхронизации необязательно ; - применяют непоточные (позиционные ) методы организац ии труда ; - универсальное оборудование , в т.ч . с ЧПУ , много неавтоматизиро- ванных операций ; - высокая универсальность , низкая гибкость ; - операторы высокой квалификации. 1.6. Структура и характеристики технологических систем. - 25 - Технологический процесс является сложной динамической системой , в которой в единый комплекс объединены оборудование , средства контроля и управления , вспомогательные и транспортные средства , обрабатывающие инс трументы или среды , находящиеся в постоянном движении или измене- нии , объекты производства и люди , осуществляющие процесс и управляющие ими . Эта сложная динамическая система и есть технологическая система (ТС ). Специализация производства приводит к тому , что части ТС обособ- ляются в виде отдельных участков , цехов , предприятий , отраслей . В ТС предприятия выделяются следующие функциональные подсистемы : - технико-экономических показателей ; - технологической подготовки производства ; - материально-технического снабжения ; - оперативно-календарного планирования и управления основным и вспомогательным производством ; - сбыта готовой продукции ; - кадров ; - финансов ; - бухгалтерского учета и статотчетности. Таким образом , под сложной системой , которой является технологи- ческая система , будем понимать объект , предназначенный для выполнения заданных функций , который может быть расчленен на элементы , каждый из которых также выполняет определенные функции и находится во взаимо- действии с другими элементами системы. Элемент системы характеризуется следующими признаками : 1. Выделяется в зависимости от поставленной задачи и может быть достаточно сложным ; 2. При исследовании надежности систе мы элемент не расчленяется и показатели безотказности и долговечности относятся к элементу в целом ; 3. Возможно восстановление работоспособности элемента независимо от других частей и элементов системы. С позиций надежности могут быть следующие структуры сложных сис- тем : 1. Расчлененные , у которых надежность отдельных элементов может быть заранее определена , т.к . отказ можно рассматривать как независи- мое событие ; 2. Связанные , у которых отказ элементов является зависимым собы- т ием ; 3. Комбинированные , состоящие из подсистем со связанной структу- рой и с независимым формированием показателей надежности для каждой из подсистем. В основу деления систем на уровни иерархии , как правило , берется организационный признак , который позволяет отображать фактическую иерархию между элементами ТС . В качестве признака при построении ие- рархической структуры используется избранный метод управления : регули- рование , обучение , адаптация , самоорганизация. 1.7. Основные х арактеристики и показатели качества РЭА. Оценка технологичности конструкции РЭА , как технологическая система характеризуется : - эффективностью ; - качеством ; - надежностью ; - точностью ; - безотказностью ; - ремонтопригодностью ; - сохраняемостью ; - 26 - - долговечностью ; - технологичностью конструкции. ЭФФЕКТИВНОСТЬ - способность системы функционировать во всем диа- пазоне возможных изменений режим ов и установленных предельных значений изменения ее выходных параметров . Ее оценивают по 4 группам показате- лей : - технологическим (например , количество продукции в единицу вре- мени ); - организационным (например , трудовые затраты ); - эко номическим (экономические результаты деятельности , например, прибыль ); - комплексным (одновременно по нескольким показателям ). КАЧЕСТВО - совокупность свойств , обуславливающих способность сис- темы отвечать определенным требованиям в соответст вии с назначением системы . Основными показателями качества изготовленных изделий являют- ся точность сформированных физико-химических свойств , выполненных раз- меров и формы элементов и деталей , надежность изделий. НАДЕЖНОСТЬ - свойство системы выполн ять заданные функции , сохра- няя эксплуатационные показатели в допустимых пределах в течение требу- емого промежутка времени . Надежность характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью , сохраняемостью и долговечностью . Количественные характеристик и этих показателей носят вероятностный характер. ТОЧНОСТЬ - это степень приближения действительных значений пара- метров , формируемых при изготовлении детали , к их заданному значению. Она обеспечивается выбором методов обработки , построением техно логи- ческого процесса. БЕЗОТКАЗНОСТЬ - свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторого времени без вынужденных перерывов. РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ - свойство изделия , характеризующее его приспособленность к предупреждению , обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения техобслуживания и ремонта. СОХРАНЯЕМОСТЬ - свойство изделия сохранять обусловленные эксплуа- тационные показатели в течение и после заданного срока хранения и транспортирования. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ - свойство изделия длительно сохранять рабо- тоспособность в определенных режимах эксплуатации до разрушения или другого предельного состояния . Долговечность количественно оценивается техническим ресурсом. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ К ОНСТРУКЦИИ - это взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач на стадиях проектирования, конструирования , ТПП , изготовления , испытания опытных образцов , пере- дачи изделия в серийное производство и эксплуатацию , направленны х на повышение производительности труда , достижение оптимальных трудовых и материальных затрат , сокращение времени на производство , техническое обслуживание и ремонт изделия. Технологичность имеет качественные и количественные показатели. Качест венные показатели используют на ранних этапах конструирования и конструкторско-технологической отработки конструкторской документации (КД ), когда количественная оценка технологичности затруднена . Коли- чественная оценка технологичности конструкции вкл ючает : 1. Базовые (исходные ) значения показателей технологичности конс- трукции , являющиеся предельными нормативами технологичности , обяза- тельными при разработке РЭА ; 2. Значения показателей технологичности , достигнутые при разра- ботке и зделия ; 3. Показатели уровня технологичности конструкции. Базовые значения указываются в ТЗ на разработку , а по отдельным видам РЭА (номенклатура устанавливается по отраслям ) в ОСТ. - 27 - В соответствии с ГОСТ 14.201 "Общие правила обеспечения техноло- гичности конструкции изделия " основными количественными показателями технологичности конструкции являются следующие : 1. Трудоемкость изготовления изделия , которая является суммой трудоемкостей изготовления всех сборочных единиц плюс трудоемкость сборки ; 2. Удельная материалоемкость изделия (удельная металлоемкость, удельная энергоемкость и пр .), т.е . затраты материалов и энергии на выпуск единицы продукции ; 3. Технологическая себестоимость изделия , т.е . себестоимость из- готовления единицы продукции , включающая затраты на материалы , зарпла- ту производственных рабочих и цеховые расходы ; 4. Средняя оперативная трудоемкость технического обслуживания (ремонта ) данного в ида ; 5. Средняя оперативная стоимость технического обслуживания (ре- монта ) данного вида ; 6. Средняя оперативная продолжительность технического обслужива- ния (ремонта ) данного вида ; 7. Удельная трудоемкость изготовления изделия ; 8. Трудоемкость монтажа ; 9. Коэффициент применяемости материала ; 10. Коэффициент унификации конструктивных элементов ; 11. Коэффициент сборности. Следует отметить , что те или иные перечисленные выше показатели технологичности при меняются в зависимости от вида изделия (деталь, сборочная единица , комплекс , комплект ). Так , например , показатель тру- доемкости монтажа не используется при оценке технологичности детали и комплекта. В радиоэлектронной промышленности принято ра ссчитывать уровень технологичности К 4ут 0 следующим образом : К 4ут 0=1-Т 4и 0/Т 4бп 0 (2), где Т 4и 0 - рас- четная трудоемкость изделия , Т 4бп 0 - базовый показатель технологичности. Уровень технологичности конструкции по себестоимости К 4ус 0 опр еде- ляется по формуле : К 4ус 0=1-С 4и 0/С 4би 0 (3), где С 4и 0 - рассчитанная технологи- ческая себестоимость , С 4би 0 - базовый показатель трудоемкости изготовле- ния . На предприятиях радиоэлектронного аппаратоприборостроения в соот- ветствии с отрасле вым стандартом используется комплексный показатель технологичности К и комплексный показатель уровня технологичности К 4утр 0: К = 7S 0(К 4i 0*Ф 4i 0)/ 7S 0Ф 4i 0 (4), где : К 4i 0 - расчетный базовый показатель тех- нологичности конструкции , Ф 4i 0 - коэффициент базовой значимости базового показателя , 1T 4k 0>0 (T 4тп 0 - время , в течение которого функционирует ТП ). Выбо р точности ТП без изменения его структуры связан с выбором технологического оборудо- вания по показателя точности , выбором точности поддержания режимов технологических операций и методов обеспечения этой точности . В ре- зультате точность ТП связана с величиной технологической себестоимости и определяет вероятность выхода годных изделий . Таким образом целевая функция имеет вид : C 4t 0=C 4t 0(s)/P 4y 0(Y,s) 76 0min (6), где : C 4t 0(s) - себестои- мость изготовления партии изделий , P 4y 0(Y,s) - вер оятность выхода годных изделий. В общем случае в процессе технологической оптимизации варьируется точность выполнения отдельных операций в зависимости от выбора техно- логического оборудования и методов обеспечения этой точности. Все перечисленн ые выше изменения должны быть взаимосвязаны , т.е. - 32 - решение задачи в рамках автономных систем автоматизированного проекти- рования конструкций (САПРК ) и систем автоматизированного проектирова- ния технологических п роцессов (САПРТП ) не представляется возможным. 1.10. Основные принципы автоматизации производства. В своем развитии автоматизация производства прошла несколько ста- дий , которые сменяли друг друга . В то же время , они могут применяться одно временно и применяются сейчас на различных предприятиях и типах производств . Рассмотрим их последовательно. 1.10.1. Понятие системы автоматического регулирования (САР ) САР являются первым уровнем (иногда единственным ) большинства систем автоматического и автоматизированного управления . Часто их еще называют системами локального регулирования . Основное их назначение - это поддержание параметров технологического процесса в заданных преде- лах или изменение их по заданному закону . Они широ ко применяются в тех случаях , когда существует один управляющий параметр и один контролиру- емый параметр , на который он влияет . Например , в лабораторной печи контролируется температура и нагрев осуществляется с помощью электри- ческой спирали . Регул ировать температуру можно за счет изменения тока или напряжения на спирали. Обычно САР применяются там , где регулирование ведется в достаточ- но узких пределах , при выходе системы за эти пределы САР отключают и переходят на ручное управление или упр авление от АСУТП. Иногда в одной системе используется несколько САР для управления системой по нескольким каналам вход-выход. 1.10.2. Понятие информационно-измерительной системы (ИИС ) ИИС , или как их еще называют системы централизованно го контроля (СЦК ), исторически появились первыми и широко применяются до сих пор в тех производствах , где технологические процессы высокостабильны, устойчивы к внешним воздействиям , а управляющие воздействия сложно формализуемы . Например , ИИС ши роко применяются в энергетике. Как следует из названия , основной задачей ИИС является централи- зованный сбор информации о ходе технологического процесса (опрос дат- чиков ), обработка ее и выдача в виде удобном для дальнейшего использо- вания. 1.10.3. Понятие автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП ) АСУТП предназначена для автоматического сбора информации о ходе технологического процесса , обработки ее , выработки управляющих воз- дей ствий для его корректировки и диалога с оператором-технологом в случае значительных нарушений технологических режимов , подготовки от- четных документов . Составной частью АСУТП является ИИС. В настоящее время АСУТП широко применяются в промышленно сти , осо- бенно там , где выполняются сложные технологические процессы с большим количеством контролируемых параметров и управляющих воздействий , с целью разгрузки оператора от рутинной работы и сосредоточения его вни- мания на тех случаях , когда требу ется его вмешательство. Автоматизированные системы управления технологическими процессами отличаются от систем автоматического управления (регулирования ) более широким диапазоном автоматизируемых функций управления . АСУТП выполня- ют следующие основн ые функции : централизованного контроля , определяют - 33 - оптимальный технологический режим , удовлетворяющий выбранному крите- рию ; формируют и реализуют управляющие воздействия , обеспечивающие ве- дение оптимального р ежима ; корректируют математическую модель объекта при изменениях на объекте ; рассчитывают и регистрируют текущие и обоб- щенные технологические и экономические показатели ; оперативно распре- деляют материальные потоки и энергию между технологическими агр егатами и участками ; оперативно распределяют вспомогательные механизмы и ре- монтные средства ; оперативно корректируют суточные и сменные плановые задания по выпуску продукции. Перечисленные функции могут быть реализованы , как правило , при испол ьзовании ЭВМ . Поэтому наличие ЭВМ в контуре управления процессом считается одной из отличительных черт АСУТП . В зависимости от способа включения ЭВМ в контур управления можно выделить пять разных типов структур АСУТП , различающихся характером функций управления. 1. ЭВМ в режиме сбора информации . Параметры технологических про- цессов , измеренные датчиками , преобразуются в цифровую форму средства- ми сопряжения и вводятся в ЭВМ . После обработки в ЭВМ оперативная ин- формация о ходе процесса пост упает на средства отображения технологи- ческих параметров ; статистическая информация , предназначенная для ре- гистрации , а также вычисленные экономические и технологические показа- тели печатаются в виде документа . Системы сбора и обработки данных вы- по лняют в основном те же функции , что и систем централизованного конт- роля , и являются более высокой ступенью их организации . Такие системы используются при управлении технологическими и производственными про- цессами в тех случаях , когда существуют прич ины , по которым определе- ние технологического режима и формирование управляющих воздействий должны выполнять люди. 2. ЭВМ в режиме советчика . В таких системах кроме сбора и обра- ботки информации выполняются следующие функции : определение рацио наль- ного технологического режима по отдельным технологическим параметрам или всему процессу в целом ; определение управляющих воздействий по всем или отдельным управляемым переменным процесса ; определение значе- ний уставок локальных регуляторов . В системах-советчиках данные о тех- нологическом режиме и управляющих воздействиях поступают через средс- тва отображения информации в форме рекомендаций оператору , который мо- жет принять или отвергнуть их . Решение оператора основывается на собс- твенном п онимании хода технологического процесса и опыте управления им . В одних случаях вычисления управляющих воздействий производятся всякий раз , когда фиксируется отклонение параметров процесса от задан- ного технологического режима . Процесс вычисления ини циируется програм- мой-диспетчером , которая содержит подпрограмму анализа состояния про- цесса . В других случаях вычисления инициируются оператором в форме запроса . Системы-советчики применяются в тех случаях , когда требуется осторожный подход к реше ниям , выработанным формальными методами , что связано с неопределенностью в математическом описании управляемого процесса . Неопределенность может выражаться в следующем : - математическая модель недостаточно полно описывает процесс, т.к . связ ывает лишь часть управляющих и управляемых переменных процес- са ; - математическая модель адекватна процессу лишь в узком интервале изменения технологических параметров ; - математическая модель процесса слишком сложна для реализации в составе АС УТП ; - расчеты по математической модели не могут быть выполнены в ре- альном времени ; - критерии управления носят качественный характер и существенно изменяются в зависимости от большого числа внешних факторов. Неопределенность описаний м ожет быть вынужденной , отражающей пло- - 34 - хую изученность сложного процесса , так и преднамеренной , вызванной тем , что реализация полной и адекватной модели требует применения крупной дорогостоящей ЭВМ , что в данном случае экономически не оправ- дывается. 3. ЭВМ в режиме супервизорного управления . АСУТП , функционирующая в режиме супервизорного управления , представляет собой двухуровневую иерархическую систему . Нижний уровень , непосредственно связанны й с процессом , образуют локальные регуляторы отдельных технологических па- раметров . На верхнем уровне управления установлена ЭВМ , основной функ- цией которой является определение оптимального технологического режима и вычисление на его основе значений уставок локальных регуляторов. Входной информацией для вычисления уставок являются значения некоторых управляемых параметров , измеряемые датчиками регуляторов и контролиру- емые параметры состояния процесса , измеряемые датчиками . Оператор с пульта упр авления имеет возможность вводить дополнительную информацию, в частности , изменять ограничения на управляемые и управляющие пере- менные , уточнять критерий управления в зависимости от внешних факто- ров . Возможны два варианта реализации супервизорного управления : с ма- тематической моделью и без нее . Если имеются достаточно адекватная и простая модель процесса и критерий управления (целевая функция ), то вычисление уставок регуляторов может быть организовано как решение за- дачи оптимального управ ления . В тех случаях , когда из-за сложности процесса не ставится задача оптимального управления , управление можно организовать как процесс экспериментального поиска экстремума целевой функции управления , когда оптимальный технологический режим ищется м е- тодом проб и ошибок . Супервизорный режим позволяет осуществлять авто- матическое управление процессом . Роль оператора сводится к наблюдению за процессом и , в случае необходимости , к корректировке цели управле- ния и ограничений на переменные. 4. ЭВМ в режиме непосредственного цифрового управления . В отличие от супервизорного управления при непосредственном цифровом управлении управляющие воздействия рассчитываются ЭВМ и передаются непосредствен- но на исполнительные органы . Режим непосредственн ого цифрового управ- ления позволяет исключить локальные регуляторы с задаваемой уставкой. Как в случае с супервизорным управлением , задача оператора заключается в наблюдении за процессом и его корректировках в случае необходимости. 5. Иерархические системы управления . Если одноуровневая структура АСУТП не обеспечивает требуемого режима функционирования сложного тех- нологического объекта , то систему управления можно построить как мно- гоуровневую - в виде отдельных подсистем , между которыми устано влены отношения соподчинения . Каждая подсистема имеет ЭВМ , работающую в од- ном из описанных выше режимов . Функции управления могут быть распреде- лены между уровнями , например , следующим образом . Нижний (первый ) уро- вень управления непосредственно управ ляет технологическими операциями. Второй уровень выполняет функции расчета и оперативной корректировки режимов технологических операций . Третий уровень управления представ- ляет собой центральную управляющую подсистему , решающую задачи расчета и операт ивной корректировки технологического режима всего процесса в целом. Рассмотренные пять типов структур АСУТП различаются способом включения ЭВМ в контур управления . Три последних типа структур пол- ностью исключают оператора из основного конт ура управления , поэтому системы , построенные на их основе , можно отнести к классу автоматичес- ких . Для сложных процессов на крупных производственных комплексах строятся системы управления , сочетающие описанные способы включения ЭВМ в контур упра вления . Такая система разделяется на подсистемы , для каждой из которых в зависимости от возможностей ее математического описания и экономически целесообразности выбрана определенная структу- - 35 - ра . Комплекс подс истем можно реализовать либо на одной ЭВМ , разделяю- щей время между подсистемами , либо на нескольких ЭВМ , каждая из кото- рых обслуживает соответствующую подсистему , либо на вычислительной се- ти , состоящей из большого числа мини - или микро-ЭВМ. Важ ной составной частью АСУТП , во многом определяющей ее функцио- нальные возможности , является математическое обеспечение (МО ), которое можно разделить на функциональное и общесистемное . Функциональное ма- тематическое обеспечение образуется комплексом пр ограмм , непосредс- твенно выполняющих функции управления данным процессом . Общесистемное МО в сочетании со специальными аппаратными средствами позволяет управ- лять ресурсами ЭВМ , осуществлять общение оператора и ЭВМ , использовать стандартные программы п ри решении функциональных задач , выполнять ди- агностирование элементов ЭВМ . В современной терминологии общесистемное МО принято называть операционной системой (ОС ). Компонентами ОС явля- ются четыре комплекса программ : управление ресурсами ; програм мные средства общения оператора и ЭВМ ; диагностические программы ; стандарт- ные программы. Управление ресурсами . ЭВМ располагает ресурсами четырех видов : временем центрального процессора , памятью , внешними устройствами и программным обеспечение м . Время центрального процессора распределяется между функциональными программами путем переключения с одной программы на другую , которое выполняется либо по заранее составленному расписа- нию , либо без него . Расписание строится на основании требований к уп- равлению технологическим процессом и представляет собой порядок и вре- мя выполнения функциональных программ . Переключение без расписания происходит под действием сигналов прерывания , источниками которых мо- гут быть технологический процесс и оп ератор . Получив сигнал прерыва- ния , ОС останавливает выполнение текущей программы , но таким образом, чтобы в дальнейшем можно было вернуться к ее выполнению в том месте, где она была прервана . Заметим , что расписание регламентирует лишь вы- полнение ф ункциональных программ , причем оно может требовать одновре- менного выполнения нескольких программ , что можно осуществить при мультипрограммировании и режиме разделения времени. Средства общения оператора и ЭВМ (интерфейс пользователя ). Для о бщения оператора и ЭВМ разрабатывается специальный язык , состоящий из ограниченного набора команд , представляющих собой слова естественного языка . Команды вводятся через клавиатуру дисплея . Функциями программ- ных средств общения являются перевод языка о ператора на машинный язык, интерпретация команды , а затем совместно с другими программами ОС пла- нирование и реализация действий , требуемых данной командой. Диагностические программы . Главная цель диагностики - повышение эксплуатационной надежности АСУТП за счет быстрого обнаружения нор- мального функционирования ЭВМ и отыскания отказавшего элемента. Стандартные программы . Хотя каждая АСУТП имеет ряд специфических черт и поэтому носит индивидуальный характер , во многих из них требу- ется п роведение стандартных технических расчетов и операций над данны- ми . Поэтому в составе ОС существует библиотека стандартных программ, не предназначенных непосредственно для выполнения операций управления. Она используется программистами при создании фун кциональных и служеб- ных программ АСУТП. 1.10.4. Понятие автоматизированного технологического комплекса (АТК ) АТК предназначен для выпуска продукции в автоматизированном режи- ме . Основное его отличие от АСУТП с остоит в том , что в АТК технологи- ческое оборудование и технические средства системы управления состав- ляют единое целое , они совместно разрабатываются и эксплуатируются, - 36 - друг без друга они работать не могут. Такой подход позволяет упростить систему за счет лучшего взаимодействия ее частей и повысить качество ее работы . В настоящее время АТК широко применяются в промышленности при выпуске продукции , технология производства которой включает в себя сложные ф изико-химические превращения или опасна для производственного персонала. 1.10.5. Понятие автоматизированной системы управления предприятием (АСУП ) АСУП предназначена для управления всей деяте льностью предприятия в автоматизированном режиме . Она включает в себя системы управления технологическими процессами , запасами сырьевых материалов , топли- во-энергетических ресурсов , комплектующих изделий , полуфабрикатов , го- товой продукции , эко номической деятельностью предприятия , автоматизи- рованной подготовки документации предприятия и отчетных документов , то есть АСУП включает в себя ряд систем автоматизации , объединенных в единую сеть потоками информации . Такой подход позволяет сократит ь зат- раты труда на передачу информации (отчетов , распоряжений , планов и т.д .) между подразделениями предприятия , сократить время их подготов- ки , избежать многих ошибок , ввести в активный режим работы систему уп- равления качеством на предприятии. В настоящее время АСУП получают широкое распространение на предп- риятиях одновременно с внедрением локальных сетей на базе персональных компьютеров . Особенно широко этот подход к автоматизации используется на предприятиях с большой номенклатурой выпу скаемой продукции , большим количеством связей с другими предприятиями. 1.10.6. Понятие гибких автоматизированных производств (ГАП ) и интегрированных производственных комплексов (ИПК ) Гибкие автоматизированные производства - это качес твенно более совершенный этап в комплексной автоматизации производства . Это система автоматизации , охватывающая все производство от проектирования изделий и технологий до изготовления продукции и доставки ее потребителю . Эта тенденция ведет к созданию высокоавтоматизированных цехов и заво- дов-автоматов , где средства вычислительной техники применяются во всех звеньях производства . Станкостроители начали выпускать промышленно се- рийные гибкие автоматизированные производства (ГАП ) на базе обрабаты- в ающих центров и гибкопереналаживаемых автоматических линий. Автономное развитие АСУ (обработка информации ), САПР , АСУТП , сис- тем управления гибким автоматизированным производством (СУГАП ), про- мышленные роботы не дают желаемого эффекта в повышени и производитель- ности . Так , например , САПР , АСТПП , АСУП повышают производительность труда примерно вдвое , СУГАП примерно впятеро , а интегрированный комп- лекс - в десятки раз . Поэтому был взят курс на интеграцию , особенно в области ГАП. Основой завода с полностью автоматизированным производственным циклом является интегрированный производственный комплекс (ИПК ), вклю- чающий системы автоматизации предпроектных научных исследований (АС- НИ ), проектирование конструкции изделий (САПРК ) и технол огических про- цессов (САПРТП ), проектирование технологической подготовки производс- тва (АСТПП ), гибкое автоматизированные производство (ГАП ), систему ав- томатизированного контроля (АСКИ ). Назначением ИПК является проведение всех работ цикла от исследов ания до производства на основе использова- ния общей информационной базы и безбумажной технологии передачи инфор- мации по составляющим этого цикла с помощью локальных вычислительных сетей. - 37 - Особенно эффектив но применение ИПК и ГАП в условиях единичного и мелкосерийного производства в условиях частой сменяемости номенклатуры продукции и сокращения времени ее выпуска . Комплексная автоматизация производства на базе ИПК и ГАП позволяет : - в 7-10 раз повыс ить производительность труда ; - сократить длительность производственного цикла ; - повысить технический уровень и качество выпускаемой продукции ; - снизить материало - и энергоемкость продукции ; - увеличить коэффициент сменности обору дования ; - высвободить значительную часть работающих на производстве ; - сократить производственные площади. Кроме того , число различных классов технических систем удваивает- ся в среднем каждые 10 лет , объем научно-технической информации, ис- пользуемой в конструкторских разработках , удваивается каждые 8 лет, время создания новых изделий уменьшается в два раза каждые 25 лет при одновременном сокращении срока их морального старения . Это обуславли- вает пропорциональный рост объемов проектирования (примерно в 10 раз каждые 10 лет ), а при сохранении ручной технологии конструирования не- обходимо иметь такие же темпы роста числа специалистов . Однако , пос- кольку на самом деле их число может возрастать в 3 раза каждые 10 лет, кроме тог о , возрастает сложность проектируемых систем и количество ва- риантов , которыми они могут быть реализованы , использование вычисли- тельной техники при проектировании новых изделий является необходимым. В соответствии с ГОСТ 26229 гибкая производстве нная система (ГПС ) (гибкое автоматизированное производство - ГАП ) - совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ , роботизированных технологических комп- лексов , гибких производственных модулей , отдельных единиц технологи- ческого оборудования и с истем обеспечения их функционирования в авто- матическом режиме в течение заданного интервала времени , обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий про- извольной номенклатуры в установленных пределах значений их харак те- ристик. Связь элементов ИПК для различных уровней ГПС (ГАП ) приведена в таблице 2. Периоды развития ГАП : 1 период - 60-70 годы - разработка и проверка базисных принципов создания ; 2 период - 80 годы - разработка и создание элем ентной техники и технологии ; 3 период - 90 годы - разработка и создание системы комплексов ГП. Ниже приведена таблица 3 распределения времени загрузки оборудо- вания в зависимости от типов производств. Из приведенной диаграммы видно , что уз ким местом являются вспомо- гательные операции (вспомогательное время ) и время переналадок (неисп- равности , особенно 2 и 3 смен ). Наибольшее распространение получили ГАП в механообработке . Здесь сформировались типичные структуры - модули , объединяе мые в линии или участки с помощью транспортно-складских систем . Состав модуля включа- ет : - обрабатывающий центр ; - накопитель палет или кассет и средства ЧПУ. Сравнительные данные по использованию ГАП в различных технологи- ях : - ме таллообработка резанием - 50 %; - металлообработка формовкой - 21 %; - сварка - 12 %; - сборка - 5 %; - остальные технологии - 12 %. - 38 - Таблица 2 -------------------T-------------------------------------------------¬ ¦Элементы ИПК ¦Структурные уровни в соответствии с ГОСТ 26228-85¦ ¦ +-------------T---------------T------------ -------+ ¦ ¦ГПМ (модуль ) ¦ГАЛ (линия ) ¦ ГАЦ (цех ) ¦ ¦ ¦ ¦ГАУ (участок ) ¦ ¦ +------------------+-------------+---------------+-------------------+ ¦АСНИ ¦ ¦ ¦ Х ¦ ¦АСУП ¦ ¦ Х ¦ Х ¦ ¦САПР ¦ ¦ Х ¦ Х ¦ ¦АСТПП ¦ ¦ Х ¦ Х ¦ ¦АТСС (автоматизиро¦ ¦ ¦ ¦ ¦ванная транспортно¦ ¦ ¦ ¦ ¦складская система )¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ ¦АСИО (инструмен - ¦ ¦ ¦ ¦ ¦тального обеспече-¦ ¦ ¦ ¦ ¦ния ) ¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ ¦СЦК ¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ ¦Вычислительная тех¦ ¦ ¦ ¦ ¦ника ¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ ¦Роботы (ПР ) ¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ ¦Станки с ЧПУ ¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ ¦Автоматические ро-¦ ¦ ¦ ¦ ¦боты и линии ¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ ¦Средства автомати-¦ ¦ ¦ ¦ ¦зации и приборы ¦ Х ¦ Х ¦ Х ¦ L------------------+-------------+---------------+-------------------- ---------------------------------------------------------------------- --------------------------------¬ ¦Общие н аправления автоматизации¦ L-------T----------------T------- ¦ ¦ --------------------------+--------¬ ------+-------------------------¬ ¦Автоматизация обработки информации¦ ¦Автоматизация технологии произ-¦ ¦ ¦ ¦водства ¦ L--T--------T----------T--------T--- L-T-------------T------------T--- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ---+-¬ --+--¬ ---+--¬ --+--¬ --+-¬ ---+--¬ -+-¬ ¦АСУП¦ ¦САПР¦ ¦АСТПП¦ ¦АСНИ¦ ¦ЧПУ¦ ¦АСУТП¦ ¦ПР¦ L----- L----- L------ L----- L---- L------ L--- Рис . 3. Направления автоматизации производства ---------------------------------------------------------------------- Таблица 3 -----------------------------------T---------------------------------¬ ¦тип производства /время загрузки ¦ Раз меры партий Р ¦ ¦ /производства в %+-----------T----------T----------+ ¦ / ¦мелко-сери-¦средне-се-¦массовое ¦ ¦ / ¦ное ¦рийное ¦ ¦ ¦ / ¦ Р <10 ¦ 10 <Р <100¦ Р > 1000¦ +----------------------------------+-----------+----------+----------+ ¦отпуска,праздники ¦ 34 ¦ 28 ¦ 27 ¦ ¦вспомогательное время , потери , не-¦ ¦ ¦ ¦ ¦исправности 2 и 3 смен ¦ 60 ¦ 64 ¦ 51 ¦ ¦основное время работы оборудования¦ 6 ¦ 8 ¦ 22 ¦ L----------------------------------+-----------+----------+----------- Сложнее всего происходит внедрение ГАП в сборочные производство, это связано : - со сложностью и разнообразием объектов сборки и необходимой для - 39 - этой сборки оснастки ; - коротким циклом операций сборки ; - нежесткостью или упр угостью деталей ; - необходимостью в настройке , подгонке и учете малых допусков в сочленении деталей. В сборочных ГАП центральным компонентом являются роботы с разви- той сенсорикой и высоким уровнем машинного интеллекта , что влияет на увелич ение уровня затрат при создании ГАП сборки . Поскольку роботы с интеллектуальными средствами управления еще не получили широкого расп- ространения , то приходится резко повышать затраты на периферийное обо- рудование и оснастку , создавая условия для приме нения более простых роботов . При этом стоимость оснастки и периферии составляет до 70 % от общей стоимости сборочного модуля . Далее будут более подробно рассмот- рены экономические и социальные аспекты использования роботов. Однако , ГАП не является эффективным для любых типов производств. Ниже приведены зоны наиболее эффективного применения разных видов ав- томатизации производства и зависимость себестоимости единицы продукции от объемов выпуска для ручного и автоматизированного труда. ---------------------------------------------------------------------- размеры партий 1-жесткие линии 10000 ------¬ 2-гибкие модули ¦ ¦ 1 -+-----¬ 3-ГАП ¦ L----+- ¦ 4-ЧПУ ¦ ¦ 2 +-----¬ 5-универсальные станки 2000¦ L------+ ¦ ¦ ¦ 3 +--------¬ 50 ¦ L-----+ ¦ ¦ ¦ 4 +----------¬ 25 ¦ L--------- 5 ¦ номенклатура L-----+-------+---------+----------+-------------- 2 5 100 500 Рис . 4. Области эффективного применения разных видов автоматиза- ции производства ---------------------------------------------------------------------- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ \ ¦ ¦ ¦ \ 2 ¦ 1-гибкая автоматизация ¦ ¦ \ ¦ 2-жесткая автоматизация ¦ \ ¦ \ ¦ 1,0+---------+---------+------ручной труд ¦ ¦\ \ ¦ ¦ ¦ \ \ ¦ ¦ ¦ 1 \ \ ¦ ¦ ¦ \ \ ¦ 0,1L---------+---------+-------- выпуск млн.шт ./год 1,0 10 Рис . 5. Зависимость относительной себестоимости единицы продукции от объемов выпуска для ручного и автоматизированного тру- да ---------------------------------------------------------------------- Перспективы развит ия ГАП связаны со все более масштабной интегра- цией в составе одной системы различных производственных функций и пол- ной передачей этих функций под контролируемое управление от ЭВМ на ба- зе новейших СВТ (ЭВМ 5-го поколения , базирующихся на принц ипах искусственного интеллекта ), развитых средствах обработки графической и речевой информации , лазерной и другой технике измерения , волоконнооп- тических линиях связи и распределенно-сетевых методах обработки инфор- мации. - 40 - 1.10.7. Иерархическая структура автоматизированной системы управления предприятием Как уже отмечалось , АСУП включает в себя ряд автоматизированных систем , которые объединены в единую сист ему с помощью информационных связей . Схематически эта структура представлена на рис . 6. ---------------------------------------------------------------------- -----¬ ¦АСУП¦ L--T-- ¦ ----------T-------T--------T----+-T-------T------T-------T--------¬ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ---+--¬ ---+--¬ ---+-¬ ---+-¬ ---+-¬ ---+-¬ ---+--¬ ---+--¬ --+-¬ ¦АСУТП¦...¦АСУТП¦ ¦АТСС¦...¦АТСС¦ ¦АСИО¦ ¦САПР¦ ¦АСТПП¦ ¦ АРМ ¦...¦АРМ¦ L--T--- L--T--- L--T-- L--T-- L--T-- L--T-- L--T--- ¦кадры¦ ¦бух¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L--T--- ¦гал¦ ---+--¬ ---+--¬ -- -+--¬ ----+-¬ ---+--¬ ---+-¬ ---+--¬ ¦ ¦тер¦ ¦ ИИС ¦ ¦ ИИС ¦ ¦склад¦ ¦склад¦ ¦склад¦ ¦ ОГК¦ ¦ ОГТ ¦ ---+--¬ L-T-- L--T--- L--T--- L------ L------ ¦инст-¦ L----- L------ ¦ ОК ¦ ¦ ¦ ¦ ¦румен¦ L- ----- ----+--¬ ---+--¬ ---+--¬ ¦та и ¦ ¦бухгал¦ ¦тех . ¦ ¦тех . ¦ ¦обору¦ ¦терия ¦ ¦проц.¦ ¦проц.¦ ¦дова-¦ L------- L------ L------ ¦ния ¦ L------ Рис . 6. Иерархическая структура АСУП. ---------------------------------------------------------------------- 1.11. Перспективы применения средств вычислительной техники в технологии производства РЭА. Ниже приведены применяемые средства и способы гибкой автоматиза- ции производства и основные достигаемые результаты их применения. 1. Многоцелевое технологическое оборудование с микропроц ессорным управлением . Повышается концентрация операций , увеличивается время непрерывной работы , повышается производительность работ , качество и идентичность изделий , сокращается потребность в рабочей силе , произ- водственных площадях и оборудов ании , сокращается продолжительность производственного цикла изготовления РЭА , увеличиваются системная гиб- кость , надежность и живучесть ГПС. 2. Микропроцессорные локальные системы управления (ЛСУ ) техноло- гическим и другими видами оборудования . Обеспечивается многофункцио- нальный характер управляемых от ЛСУ станков , увеличивается производи- тельность оборудования , повышается качество выпускаемых изделий , сни- жается объем аппаратурной части , благодаря чему повышается надежность системы и обо рудования , возрастает уровень унификации (как конструк- тивной , так и функциональной ); снижается стоимость ЛСУ и оборудования, упрощается сопряжение с ЭВМ группового управления. 3. Промышленные роботы (ПР ). Автоматизация операций загрузки-выг- рузки оборудования , инвариантность к этим операциям , автоматизация не- которых транспортных операций , при этом исключается ручной труд , сок- ращается длительность операций загрузки-выгрузки , транспортирования, повышается автономность работы оборудования и системная живучесть ; увеличивается коэффициент загрузки оборудования , снижается потребность в рабочей силе. 4. Комплексы оборудования ГПК , ГПС (с управлением от ЭВМ ), РТК, - 41 - АТСС , СЦК . Автоматизация не только основных , но и вспомогательных опе- раций (транспортные , складские , контрольно-измерительные работы ); иск- лючается (сокращается ) потребность в рабочей силе : сокращается весь производственный цикл выпуска изделий ; СЦК повышает достоверность контро ля и способствует этим повышению качества изделий , диагностика оборудования позволяет повысить надежность оборудования и комплексов. 5. ЭВМ для управления комплексом . Оперативное управление группой оборудования с одновременным повышением коэффи циента его загрузки ; обеспечивается учет и оптимизация распределения ресурсов , повышается производительность , сокращается объем страховых заделов и объемов не- завершенного производства ; исключаются многие дополнительные операции, которые вводились из -за учета длительного хранения полуфабрикатов на складе (например , дополнительное лужение выводов ); повышается надеж- ность , гибкость , упрощается согласование с ЭВМ цехового уровня. 6. Высокий уровень унификации , стандартизации всех средств авто- м атизации производства (включая ТП , оборудование , ПР , оснастку , инс- трумент , программное обеспечение ). Сокращаются сроки и трудоемкость проектирования , изготовления и отладки указанных средств , снижается себестоимость , повышается надежность. 7 . Системы автоматизированного проектирования (САПР ) и системы научных исследований (АСНИ ) на базе больших ЭВМ . Автоматизация процес- са проектирования изделий РЭА с проведением предварительных исследова- ний способствует повышению качества РЭА , сокращае т трудоемкость и сро- ки проектирования. 8. Автоматизированная система технологической подготовки произ- водства (АСТПП ) на базе больших ЭВМ . Автоматизация разработки ТП , уп- равляющих программ на все виды оборудования и все изделия планируемого пе риода и хранение их в памяти ЭВМ , автоматизация проектирования тех- нологического оснащения , сокращается трудоемкость и сроки технологи- ческой подготовки производства. 9. Автоматизированные системы управления производством на базе больших ЭВМ . Автоматизация процессов планирования , материального обес- печения производства , оперативного управления процессом изготовления изделий РЭА. 10. Комплексные интегрированные системы единой цепи проектирова- ние-изготовление (ИПК ). Объединение всех пр оцессов , связанных с проек- тированием , подготовкой производства и изготовления изделий в единую непрерывную цепь ; успешная адаптация конструкции изделия к условиям производства , повышается эффективность выпуска изделий , значительно сокращается об ъем преобразований информации об изделии , выполняемом при раздельном использовании САПР , АСТПП , АСУП , АСУГПС , что дает воз- можность осуществить принцип "один раз ввести и многократно использо- вать информацию ", т.е . исключить устройства ввода , пр еобразования АСУТПП , АСП , АСУГПС и оставить их только , например , в САПР ; значитель- но сокращается цикл проектирование-изготовление ; повышается качество изделий ; снижается себестоимость ; экономятся материальные ресурсы. 1.12. Применение роботов на вспомогательных и транспортных производственных операциях . Конструктивные элементы и характеристики роботов-манипуляторов. В настоящее время роботы в основном применяются при операциях транспортирования , сборки , обслуживания обрабатывающего оборудования, сварки и контроля . С точки зрения вычислительной нагрузки на управляю- щую ЭВМ производственные операции можно подразделить на два вида : - информационно простые операции , к ним относятся операции п ере- носа большого числа предметов или тяжелых предметов ; - информационно сложные операции (сборки и контроля ). - 42 - Основным направлением совершенствования роботов является развитие применения микро-ЭВМ с 8, 16 и 32-разрядными микропроцессорами , разви- тыми операционными системами и задачеориентированными языками програм- мирования высокого уровня . Перспективным направлением является исполь- зование аналоговых микропроцессоров , т.е . больших интегральных схем, где в одном кристалле реализованы как цифровые элементы - микропроцес- сор , так и цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи , схемы управления периферийными устройствами. Для реализации высоконадежных систем управления роботами вс е больше находят применение адаптивные микропроцессоры с БИС , т.к . в этих устройствах имеются резервные узлы , средства диагностики отказов и самовосстановления , реализующие адаптивные внутренние связи, способствующие увеличению надежности р оботоориентированных вычисли- тельных устройств до показателей , отвечающих производственным требова- ниям. Приведем основные термины и определения , данные в ГОСТ 25686 и 26228 " Манипуляторы , автооператоры и промышленные роботы . Системы произво дственные гибкие . Термины и определения ." Манипулятор - управляемые устройство или машина для выполнения двигательных функций , аналогичных функциям руки человека при перемеще- нии объектов в пространстве , оснащенное рабочим органом. Манипулято р с ручным управлением - манипулятор , управление кото- рым осуществляет оператор. Сбалансированный манипулятор - манипулятор с ручным управлением, содержащий систему уравновешивания устройства рабочего органа. Автооператор - автоматическая маши на , состоящая из исполнительно- го устройства в виде манипулятора или совокупности манипулятора и уст- ройства передвижения и неперепрограммируемого устройства управления. Промышленный робот - автоматическая машина , стационарная или пе- редвижная , с остоящая из исполнительного устройства в виде манипулято- ра , имеющего несколько степеней подвижности , и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Промыш ленные роботы бывают с цикловым программным управлением и числовым программным управлением (робот , управляемый устройством ЧПУ с позиционным и (или ) контурным программным управлением ). Адаптивно-промышленный робот - промышленный робот , управляемы й устройством адаптивного управления. Агрегатный промышленный робот - промышленный робот , в котором по крайней мере исполнительное устройство изготовлено путем агрегирования из деталей , узлов и агрегатов , входящих в унифицированный набор для постр оения определенных модификаций промышленных роботов. Агрегатно-модульный промышленный робот - робот , в котором исполь- зуют исполнительные модули. Составные части промышленных роботов , автооператоров : Исполнительное устройство - устройство , выполняющее все его дви- гательные функции. Исполнительный модуль промышленного робота - агрегат , входящий в унифицированный набор , или образуемый из деталей и узлов этого набора, способный самостоятельно выполнять функцию реализации движений по од- ной или нескольким степеням подвижности промышленного робота. Рабочий орган - составная часть исполнительного устройства про- мышленного робота для непосредственного выполнения технологических операций и (или ) вспомогательных переходов. У стройство управления - устройство для формирования и выдачи уп- равляющих воздействий исполнительному устройству в соответствии с уп- равляющей программой. Основными характеристиками манипуляторов и промышленных роботов - 43 - являются : - номинальная грузоподъемность - наибольшее значение массы пред- метов производства и (или ) технологической оснастки , включая массу захватного устройства , при которой гарантируется их удержание и обес- печен ие установленных значений эксплуатационных характеристик ; - рабочее пространство - пространство , в котором может находиться исполнительное устройство при функционировании манипулятора или про- мышленного робота ; - рабочая зона - пространство , в котором может находиться рабочий орган при функционировании ; - зона обслуживания - пространство , в котором рабочий орган вы- полняет свои функции в соответствии с назначением ; - число степеней подвижности - количество возможных направлений п еремещения или поворотов рабочего органа робота ; - скорость перемещения по степени подвижности - максимальная ли- нейная или угловая скорость движения рабочего органа робота в заданном направлении ; - погрешность позиционирования рабочего орган а - максимальное отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей програм- мой ; - погрешность отработки траектории рабочего органа - максимальное отклонение траектории рабочего органа от заданной управляющей програм- мой. 1.13. Алгоритмы управления роботами Алгоритмы и методы обучения роботов подразделяются на : - прямое обучение ; - роботоориентированное программирование ; - метод задачно-ориентированного программирования. При прямом обучении предполагается ручное перемещение робота во все требуемые положения и запись соответствующих им обобщенных коорди- нат сочленений . Выполнение программы заключается в перемещении сочле- нения робота в соответствии с заданной последовательностью положени й и не требует универсальной вычислительной машины . Ограничением является то , что невозможно использовать датчики . Этот метод программирования эффективен для точечной сварки , окраски и простых погрузочно-разгру- зочных работ с фиксированными положения ми рабочего органа и обрабаты- ваемой детали в защищенной от попадания посторонних предметов и людей зоне. При роботоориентированном программировании используются датчики и суть программирования заключается в том , что происходит опрос датчиков и опр еделяется движение робота в зависимости от обработки сенсорной информации . Преимуществом этого метода является то , что при использо- вании сенсорной информации робот может функционировать в условиях не- которой неопределенности . Этот метод используетс я для сборки или конт- роля качества сборки . Упростить процедуру программирования можно путем использования в роботоориентированных языках метода машинной графики, который связан с заменой метода прямого обучения моделированием рабо- чего пространства ро ботов . Этот метод в значительной степени воспроиз- водит процесс прямого обучения роботов с такими его достоинствами , как возможности свободной смены точки зрения , визуального контроля взаим- ного положения всех элементов рабочего пространства , интерактив ной от- ладкой . Подключение САПР к процессу программирования роботов позволяет резко повысить степень интеграции робота с производственной системой, т.е . одна и та же БД может быть использована для всей производственной системы. При методе задачно-ор иентированного программирования определяется - 44 - не движение роботов , а желаемое расположение объектов . Исходной инфор- мацией для этого метода программирования является геометрическая мо- дель рабочего пространства и робота . Такие системы называются система- ми моделирования рабочей обстановки . Характерной особенностью таких систем является отказ от детального программирования конкретных дейс- твий робота и программирование задачи в терминах взаимного положения объектов в рабочем пространстве и его изменений . Фактически действия робота строятся с помощью методов искусственного интеллекта на основе модели робота и окружающих его объектов . Здесь также большое значение имеет геометрическая модель. Программ ирование роботов с использованием модельных представлений включает 3 основных этапа : 1. формирование необходимых информационных моделей ; 2. построение программных перемещений деталей с контролем взаим- ного положения , выполнения технологических операций , в т.ч . смены зах- ватного устройства и инструмента , проверок условий и организации логи- ческих переходов , синхронизации с другими устройствами ; 3. получение исполнительной программы управления роботом на языке низкого уровня. Построен ие геометрической модели рабочего пространства может быть осуществлено одним из трех способов : 1. с помощью манипулятора ; 2. средствами машинной графики ; 3. с помощью системы технического зрения. Первые два были рассмотрены выше (прямое обучение и роботоориен- тированное и задачно-ориентированное программирование ), а третий спо- соб - это по-существу модификация первого - интерактивное зрение , в котором оператор , пользуясь лазером как указкой , указывает световым пятном характерны е точки объектов рабочего пространства , а координаты измеряются системой технического зрения. - 45 - 2. ТЕХНОЛОГИЯ РЭА КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА. 2.1. Общие принципы управления сложными системами. При определении некоторого объекта как системы предполагается на- личие следующих признаков : 1. объекта (системы ), состоящего из множества элементов и их свойств , которые могут рассматриваться как единое целое благодаря свя- зям между ними и и х свойствами ; 2. исследователя , выполняющего любую целенаправленную деятель- ность (исследовательскую , проектную , организационную и др .); 3. задачи , с точки зрения решения которой исследователь определя- ет некоторый объект как систему ; 4. языка , на котором исследователь может описать объект , свойства его элементов и связи. Любой целенаправленный процесс , происходящий в любой сложной сис- теме , представляет собой организованную совокупность операций , которые условно можно разбить на две группы : рабочие операции и операции уп- равления. Рабочие операции - это действия , необходимые непосредственно для выполнения процесса в соответствии с природой и законами , определяющи- ми ход процесса . Например , процесс обработки детали на ток арном станке состоит из таких рабочих операций , как закрепление детали , подача рез- ца , снятие стружки и др. Для достижения цели процесса рабочие операции должны направляться и организовываться операциями управления . Совокупность операций управ- ления образует процесс управления. Система , в которой осуществляется процесс управления , называется системой управления . В структурном аспекте любую систему управления можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления (управляемой подсистемы ) и управляющего органа (управляющей подсисте- мы ). Обобщенная структура системы управления приведена на рисунке 7. ---------------------------------------------------------------------- цель управлен ия --------------- ¦ --------------+-------------------¬ ¦ \ ¦ / ¦ ¦ ----+---------¬ ¦ ¦ X(t) ¦ управляющий ¦ <--------+------¬ ¦ ------>¦ орган +--------¬¦ ¦ ¦ ¦ L-------------- ¦¦ ¦ ¦ ¦ U(t) ¦¦ ¦ ¦ ¦ --- -----------¬ ¦¦ ¦ ¦ ¦ ¦объект управ-¦ <--------¦ L----- ¦ L------+ления ¦ <--------+------------- ¦ L-------------- ¦возмущающие L---- ------------------------------воздействия Рис . 7. Обобщенная структура системы управления , где : X(t) - ин- формация о состоянии системы ; U(t) - управляющее воздействие. ---------------------------------------------------------------------- Т.к . любой процесс управления является целенаправленным процессом, должна быть известна цель управления . Это значит , что управляющему ор- гану должна быть известна цель управления , т.е . информация , используя которую можно определить желаемое состояние объе кта управления . Управ- ляющий орган воздействует на объект управления так , чтобы его состоя- ние соответствовало желаемому. Объект управления представляет собой открытую систему , т.е . нахо- - 46 - дится в динамическ ом взаимодействии с окружающей средой . Влияние внеш- ней среды носит неконтролируемый характер и выражается в случайном из- менении его состояния . Воздействие окружающей среды на объект управле- ния называется возмущающим воздействием. Для формального описания задачи управления введем некоторые опре- деления . Предположим , что доступная информация об объекте управления содержится в n функциях от времени X 4i 0(t), i=1,2...n. Будем рассматри- вать переменные X 4i 0 как компоненты многомерной векторно й функции X(t), называемой вектором состояния объекта управления . В системе управления эти переменные являются контролируемыми выходными переменными объекта управления и одновременно входными переменными управляющего органа (см . рис . 7). Состояни е объекта управления изменяется под воздействием возмуща- ющих факторов F(t)= f 41 0(t),f 42 0(t),....,f 4k 0(t) , называемых вектором воз- мущения , и целенаправленного влияния управляющего органа , называемого вектором управления U(t)= u 41 0(t),u 42 0(t),...,u 4m 0(t) . В системе управления переменные u 4j 0(t) являются входными переменными объекта управления и одновременно выходными управляющего органа. В любой момент времени t состояние объекта управления X(t) явля- ется функцией векторов U (t), F(t), а также начального состояния X 4o 0(t), т.е . X(t)=X U(t),F(t),X 4o 0(t) (7). Уравнение (7) есть математическая модель объекта управления , опи- сывающая закон его функционирования , в котором единственным изменяемым целенаправленно фактором является вектор управления U(t). Задача уп- равления формулируется следующим образом : найти такие вектор управле- ния и вектор состояния , которые обеспечивают достижение цели управле- ния . Цель управления может иметь различную формулировку , однако в большинстве случаев ее можно формально определить значением J 5* 0 некото- рого функционала J, который называют критерием управления или целевой функцией : J= J X(t),F(t),U(t) (8). В реальных объектах управления вектор состояния и вектор управле- ния могут находиться в определенной конечной области значений : U(t)с A(t), X(t)с B(t) (9). Здесь А и В - замкнутые области соответс- твенно векторного пространства управлений и состояний. Решение задачи заключается в том , чтобы найти такие з начения век- торов состояния X 5* 0(t) и управления U 5* 0(t), при которых выполняется ус- ловие J X 5* 0(t),F(t),U 5* 0(t),X 4o 0(t) =J 5* 0 (10) и одновременно удовлетворяются ограничения (9). Если задачу управления поставить несколько по-другому , тогда она примет следующий вид : найти и реализовать функциональную зависимость U 5* 0(t)=U X(t),F(t) (11), обеспечивающую наилучшее приближение к задан- ному значению критерия управления . Выражение (11) называется алгорит- мом управления . Определение программы управления заключается в выра- ботке траектории движения системы X 5* 0(t) в пространстве параметров ее состояния. Контроль состоит в измерении значений компонентов вектора состоя- ния X(t) по вектору наблюдения Z(t) и определении векто ра ошибки e(t) при наличии возмущающих воздействий F(t). Формирование управляющего воздействии (принятие решений ) заключа- ется в определении значений управляемых переменных , приводящих объект управления в желаемое состояние. Функциональная схем а системы управления приведена на рис . 8. Функциональная схема системы регулирования отличается от приведенной выше тем , что отсутствует программатор . Желаемое состояние объекта за- дается извне и то , чем оно задается , называется обычно задающим в оз- действием. 2.2. Классификация систем управления. - 47 - Рассмотрим классификацию систем управления по следующим призна- кам : ---------------------------------------------------------------------- ----------------¬ ---------¬ X 5* 0(t) ------------¬ -------------¬ ¦цель управления +->¦програм-¦ ¦устройство ¦ e(t) ¦устройство ¦ L---------------- ¦ матор +----->¦ сравнения +---->¦определения-¦ L--------- L-----T-- ---- ¦управл.воз - ¦ Z(t) /¦\ ¦действия ¦ -----+----¬ L----T-------- ¦ датчик ¦ U (t) ¦ L--T------- ¦ X^(t) ¦ \ ¦ / ---------+----¬ -----+-------¬ F(t) ------->¦ объект ¦ <-------+исполнитель-¦ ¦упра вления ¦ U^(t) ¦ ный орган ¦ L-------------- L------------- Рис . 8. Функциональная схема системы управления ---------------------------------------------------------------------- - степень автоматизации фу нкций управления ; - степень сложности ; - степень определенности. В зависимости от степени автоматизации функций управления разли- чают ручное , автоматизированное и автоматическое управление . При руч- ном управлении все функции управления выполняются человеком-операто- ром . Автоматизированным называют процесс управления , в котором часть функций выполняется человеком , а другая часть - автоматическими уст- ройствами . При автоматическом управлении все функции выполняются авто- матическими устройствами . Соответственно системы управления называются автоматизированными или автоматическими. По степени сложности системы управления делят на простые и слож- ные . Строгого определения , позволяющего различить эти понятия , не су- ществует . Ин туитивно представление о сложной системе можно получить, рассмотрев свойства систем , состоящих из большого числа элементов. Сложной системе соответствует сложный орган управления . Тогда совокуп- ность сложного управляющего органа и сложного объекта уп равления назо- вем сложной системой управления . Сложные системы управления имеют сле- дующие особенности : 1. Число параметров , которыми описывается сложная система , весьма велико . Многие из этих параметров не поддаются количественному описа- нию и из мерению. 2. Цели управления не поддаются формальному описанию без сущест- венных упрощений . Цели управления являются функциями времени . Система может состоять из подсистем , каждая из которых имеет собственную цель управления . В процессе управления надо согласовывать цели подсистем с общей целью системы , что , как правило , является сложной задачей. 3. Трудно или даже невозможно дать строгое формальное описание сложной системы управления . Как правило , при моделировании таких сис- тем основ ной задачей является поиск разумного упрощения. По степени определенности системы управления обычно разбивают на детерминированные и вероятностные (стохастические ). Детерминированной системой называют систему , в которой по ее предыдущему состоянию и не- которой дополнительной информации можно безошибочно предсказать ее последующее состояние . В вероятностной системе на основе предыдущего состояния и дополнительной информации можно предсказать и определить вероятность каждого из последующих. Разбиение систем на простые и сложные , детерминированные и веро- ятностные весьма условно . К числу простых детерминированных систем - 48 - можно отнести автопилот . Примером сложной детерминированной системы явл яется ЭВМ . Простой вероятностной системой можно назвать систему статистического контроля качества продукции предприятия по одному или нескольким параметрам , которая предусматривает выборочную проверку за- данных параметров с определенной периодичность ю . Сложной вероятностной системой является производственное предприятие , крупная строительная организация и т.д. 2.3. Характеристика систем управления технологическими процессами. Взаимосвязанную совокупность о борудования , на котором выполняется технологический процесс , назовем технологической системой . Представим технологическую систему в виде многомерного объекта , описываемого тре- мя группами переменных . Первую группу переменных обозначим вектором W(t), составляющие которого W 41 0(t),W 42 0(t),...,W 4m 0(t) представляют собой параметры , характеризующие свойства и количество входных продуктов. Вторая группа переменных V(t)= V 41 0(t),V 42 0(t),...,V 4n 0(t) представляет со- бой параметры , характеризу ющие свойства и количество выходного продук- та . Третья группа составлена из параметров , характеризующих условия протекания технологического процесса Z(t)= Z 41 0(t),Z 42 0(t),...,Z 4l 0(t) . В общем случае состояние технологической системы характери зуется всеми вышеприведенными переменными. Однако , размерность векторов в реальных условиях весьма велика и превышает возможности управляющего органа . Кроме того , на практике часть переменных либо не требуется измерять , т.е . они не существенны с точки зрения цели управления , либо измерять невозможно из-за техничес- ких сложностей. Поэтому только часть составляющих векторов используют для форми- рования вектора состояния X(t). Переменные вектора состояния условно разобьем на две группы . В первую группу включим те переменные , которые можно целенаправленно изменять в процессе управления . Назовем их уп- равляемыми переменными . В качестве управляемых переменных выбирают те составляющие , целенаправленное изменение которых технически возможно и существенно влияет на показатель цели управления . Вторую группу соста- вим из переменных , которые измеряются и используются при формировании управляющего воздействия , но не могут целенаправленно изменяться при управлении данным технологическим процес сом . Переменные , которые не вошли в первые две группы , будем рассматривать как неконтролируемые возмущающие воздействия . Поэтому технологическую систему можно предс- тавить схемой , приведенной на рис . 9. ---------------------------------------------------------------------- ---------------¬ U(t)------>¦ Ф (.) +-------->X(t) F(t)------>L--------------- Рис . 9. Схема технологической системы. ---------------------------------------------------------------------- Здесь U(t) - вектор управления , F(t) - вектор возмущения , X(t) - вектор состояния , т.е . технологическую систему можно рассматривать как преобразователь входных функций . Поэтому X(t)=Ф (U(t),F(t)) (12), г де Ф - оператор преобразования . Это выражение является формальным описанием технологической системы , т.е . ее моделью. Определим технологический процесс как целенаправленную смену сос- тояний X(t)= X 41 0(t),X 42 0(t),...,X 4k 0(t) , которые назовем п араметрами тех- нологического процесса . Задачу управления технологическим процессом можно сформулировать следующим образом : найти такое состояние техноло- гического процесса X 5* 0(t) (технологический режим ) и такое управляющее воздействие U 5* 0(t), которые удовлетворяют как цели управления , так и - 49 - ограничениям вида (9). 2.4. Технико-экономическая эффективность как целевая функция системы. Одним из основных критери ев управления (целевой функцией системы управления ) J (см . выражение (8)), является технико-экономическая эф- фективность функционирования системы . Технологические показатели эф- фективности отражают следующие стороны функционирования ТС : - количес тво выпущенной продукции ; - качество выпускаемой продукции ; - количество израсходованного топлива , энергии , сырьевых материа- лов и комплектующих изделий ; - технологическое оборудование , использованное при выпуске про- дукции ; - ко личество и квалификация производственного персонала. Технологические показатели эффективности , описывающие количество выпущенной продукции , могут определяться за единицу измерения кален- дарного времени (месяц ), за единицу измерения наработки обо рудования (час , смена ), за единицу измерения израсходованного топлива , энергии, сырья , комплектующих изделий (тонна , кВтчас , тыс.шт .). Аналогично это- му , показатели , описывающие расход топлива и другие затраты могут оп- ределяться за единицу календарног о времени , а также на выпуск единицы продукции . Показатели , описывающие качество , часто определяют как долю продукции , выпущенной определенными группами качества (марками , кате- гориями , сортами ) по отношению ко всей продукции , выпущенной за едини- цу ка лендарного времени , и т.п . Показатели , характеризующие использо- вание оборудования (число вынужденных остановов , суммарная длитель- ность простоев и т.д .) относят к календарному времени. Организационные показатели эффективности отражают трудовые затра- ты персонала на производство продукции и выражают в единицах трудовых затрат (человеко-часах ). Эти показатели определяют как календарное время , затраченное на выпуск продукции. Экономические показатели эффективности отражают экономические ре- зультаты функционирования ТС и выражают либо в денежных единицах , либо в единицах , определяющих степень соответствия этих результатов затра- тами на ТС . Этот показатель имеет вид : W 4i 0= F(Ц 4t 0,С 4t 0,K) (13), где Ц 4t 0 - стоимость продукции в оптовых ценах , произведенной за время t; C 4t 0 - себестоимость продукции , произведенной за время t; К - капитальные вложения и предпроизводственные затраты , отнесенные к периоду t; F - некоторая функция. Наиболее распространенными показател ями эффективности являются прибыль П 4t 0=Ц 4t 0-C 4t 0 (14) и чистая прибыль Ч 4t 0=Ц 4t 0-C 4t 0-E 4н 0*К (15), где Е 4н 0 - нормативный коэффициент капитальных вложений ; приведенные затраты , ко- торые учитывают затраты только на выпуск продукции и не учитывают ее стоимость Е 4t 0=C 4t 0+Е 4н 0*К (16); коэффициент экономической эффективности ка- питальных вложений К 4эк 0=П 4t 0/К =(Ц 4t 0-C 4t 0)/К (17). Величина , обратная коэффи- циенту экономической эффективности , называется сроком окупаемости к а- питальных вложений. Рассмотрим пример функционала , описывающего технико-экономическую эффективность работы системы (производства ). В качестве примера расс- мотрим месячную прибыль , остающуюся в распоряжении предприятия, П 4п 0=П 4t 0-H 4п 0 -О 4тп 0-С 4у 0-Н 4ж 0 (18). Будем считать , что предприятие занимается производством и не имеет соисполнителей . Введем обозначения : З - начисленная зарплата персонала ; С 4с 0 - обязательные отчисления на социальное страхование (5,4 % от З ); З 4м 0 - установленный минимум заработной платы в РФ (56000 руб .); - 50 - N - количество сотрудников на предприятии (среднесписочный состав за рассматриваемый период ); М 4с 0 - обязательные отчисления на м едицинское страхование (3,6 % от З ); П 4ф 1 0 - обязательные отчисления в пенсионный фонд с сотрудников (1 % от З ); П 4ф 2 0 - обязательные отчисления в пенсионный фонд с предприятия (28 % от З ); Ф 4з 0 - обязательные отчисления в фонд занят ости (2 % от З ); Т 4н 0 - транспортный налог (1 % от З ); П 4н 0 - подоходный налог с сотрудников (12 % от (З-П 4ф 1 0)); З 4н 0 - полученная на руки сотрудниками заработная плата (З 4н 0=З-П 4ф 1 0-П 4н 0 (19)); А - амортиза ционные отчисления на полное восстановление оборудо- вания ; Д 4н 0 - налог на пользователей автомобильных дорог (0,8 % от Ц 4t 0); Н 4с 0 - налог на имущество предприятия (1,5 % от его среднегодовой стоимости ); М - затраты на сырье , матери алы , комплектующие изделия ; И - затраты на инструменты , приспособления и оснастку ; К 4р 0 - командировочные расходы (в установленных правительством пре- делах ); Н 4р 0 - накладные расходы ; С 4у 0 - сбор на нужды образовательных учрежд ений (1 % от З ); Н 4ж 0 - налог на содержание жилищного фонда (1,5 % от Ц 4t 0); тогда C 4t 0= 7( 0З +С 4с 0+М 4с 0+П 4ф 2 0+Ф 4з 0+Т 4н 0+А +Д 4н 0+Н 4с 0+М +И +К 4р 0+Н 4р 0 З 7, 06*N*З 4м 79 06*N*З 4м 0+С 4с 0+М 4с 0+П 4ф 2 0+Ф 4з 0+Т 4н 0+А +Д 4н 0+Н 4с 0+М +И +К 4р 0+Н 4р 0 З 7. 06*N*З 4м 0 (20); Ц 4п 0 - договорная цена продукции (Ц 4п 0=Ц 4t 0+Н 4дс 0+С 4н 0 (21)); Н 4дс 0 - налог на добавленную стоимость (20 % от Ц 4t 0); С 4н 0 - специальный налог (1,5 % от Ц 4t 0); Н 4п 0 - налог на прибыль (38 % от П 4t 0); О 4тп 0 - оплата труда персонала из прибыли : О 4тп 0= 7( 00 З 7, 06*N*З 4м 79 0(З -6*N*З 4м 0)(1+С ' 4с 0+М ' 4с 0+П ' 4ф 2 0+Ф ' 4з 0+Т ' 4н 0) З 7. 06*N*З 4м 0 (22); ' - приведенные ставки налогов (С ` 4с 0=C 4c 0/100 и т.д .). Здесь приведена только часть затрат , наиболее распространенных , обяза- тельных для всех предприятий , остальные не учтены , например , обучение персонала , платежи банкам , налоги на рекламу и т.д ., всего около 70 видов налогов . Ставки налогов даны для г . Москвы по состоянию на ав- густ 1995 г . Таким образом : П 4п 0=0,494*Ц 4п 0-0,995*З 4н 0-0,62*(А +Н 4с 0+М +И +К 4р 0+Н 4р 0) З 7, 06*N*З 4м 0 (23). Из этого выражения , между прочим , следует , что в случае уплаты всех налогов З 4н 7, 00,496*Ц 4п 0. Таким образом , при оценке функционирования технологической систе- мы как на этапе ее проектирования , так и на этапе ее функционирования возможно использование вышеприведенных показателей . При о ценке качест- ва управления эффект от применения автоматизированной или автоматичес- кой управляющей системы оценивают путем сравнения экономических пока- зателей системы до автоматизации и после . Как уже выше указывалось, применение ГПС по степени сво ей эффективности отличается для различных видов производств . Эти же показатели используют при проектировании ТС. Следует отметить , что в показатель себестоимости продукции входят затраты на единицу продукции , включая и накладные расходы . Чем больше в ыпускаемая партия (крупно-серийное или массовое производство ), тем меньше себестоимость единицы выпускаемой продукции. 2.5. Основные типы систем управления технологическими процессами. - 51 - 1. Системы программного регулирования . Если технологический режим не зависит от внешних условий (например , качества исходных сырьевых материалов ) и может быть рассчитан заранее , то целью управления явля- ется минимизация отклонений те кущих значений управляемых параметров от заданных , т.е . требуется осуществлять управление технологическим про- цессом по заранее заданной программе . В частном случае , когда все за- данные значения параметров не зависят от времени , процесс регулирова- ни я сводится к процессу стабилизации технологических параметров . В ка- честве примера таких процессов можно привести поддержание заданных температурных режимов при термической обработке материалов. 2. Системы оптимизации параметров технологических процессов . В тех случаях , когда наилучший режим не может быть задан заранее , т.к. его выбор зависит от ряда факторов , информация о которых появляется в ходе процесса , решается задача оптимизации технологического режима. Например , технологический р ежим обработки материалов зависит от хими- ческого состава сырьевых материалов , который может колебаться и стано- вится известным только в процессе производства . При этом она формули- руется следующим образом : надо найти такое значение X(t)=X 5* 0(t), ко то- рое обеспечивает maxQ=Q[X 4k 0(t),X 5* 0(t)] (24). Технологический режим X 5* 0(t) является оптимальным по критерию (24), Х 4к 0(t) - контролируемые перемен- ные качества входа . Возможная схема системы , реализующей описанное уп- равление , приведена на рис . 8. 3. Системы оптимизации порядка выполнения технологических опера- ций . В дискретных системах технологический режим определяется порядком и длительностью выполнения технологических операций . Выбор порядка и длительности , т.е . программы упра вления , заключается в определении времени начала и окончания операций на определенном станке с учетом заданной технологии обработки деталей , производительности станков, длительности их переналадки и ряда других факторов . Критерием опти- мальнос ти является время технологического цикла , которое требуется ми- нимизировать . Для оптимального выбора программы требуется решить зада- чу комбинаторного типа , размерность которой зависит от разнообразия обрабатываемых деталей и числа обрабатывающих стан ков . Очевидно , что даже для небольшого участка число вариантов программы оказывается столь большим , что исключает возможность использования простых вычис- лительных алгоритмов для отыскания оптимального решения . Практическая значимость задач это го типа обусловила развитие большого количества методов их решения , совокупность которых составляет теорию расписания или календарного планирования , часто эти задачи решаются методами тео- рии графов . Дискретное производство в отличие от непрерывного хар акте- ризуется большей стабильностью технологического режима , что позволяет рассчитывать его заранее , а в процессе управления осуществлять лишь оперативное регулирование . Поэтому выбор программы управления в диск- ретных системах выделен в самостояте льную функцию управления - плани- рование работы технологических подразделений (участок , линия , цех ). Этот класс задач наиболее характерен для систем управления ГПС (ГАЛ, ГАЦ ). 4. Системы управления манипулированием . Операции манипулирования вып олняются роботами-манипуляторами . Одной из главных задач управления манипулированием является определение траекторий движения манипулято- ра . В первом разделе п . 1.13 были подробно рассмотрены вопросы управ- ления роботами. 2.6. Основные показатели и состав систем автоматического управления. Основу большинства локальных систем управления технологическим - 52 - оборудованием , роботами составляет регулятор . Эта система (САР ) п ред- назначена для поддержания технологического параметра (например , темпе- ратуры , концентрации , уровня жидкости в ванне и т.д .) в заданных пре- делах или для изменения его по какому-либо закону с заданной точностью и производительностью . Основные пока затели качества работы САР - это устойчивость , статистическая и динамическая точность , быстродействие и добротность (коэффициент усиления ), мощность. Устойчивость характеризует способность системы приходить в равно- весное состояние при появлении ко мандного сигнала или его изменений. Неустойчивая система к работе непригодна , т.к . возникающие в ней внут- ренние напряжения разрушают кинематические связи между элементами . В зависимости от применяемого метода анализа и синтеза количественно она определ яется через разные показатели : коэффициент затухания , перерегу- лирование , показатель колебательности и др. Точность САР определяется как наибольшая статистическая величина отклонения фактического состояния регулируемого параметра от заданно- го . Р азличают статическую и динамическую точность . Статическая точ- ность определяется как отклонение фактического значения регулируемого параметра от заданного в установившемся режиме , а динамическая - в пе- реходном режиме работы САР. Быстродействие о пределяет способность системы реагировать на из- менение входного сигнала , переходя из одного устойчивого состояния в другое . В разных методах анализа и синтеза быстродействие характеризу- ется : временем затухания переходного процесса , собственной ча стотой колебаний , резонансной частотой , полосой пропускания и др. Эти показатели качества работы САР определяют при анализе работы в установившемся и переходном режимах работы физической или математи- ческой модели САР. В состав САР входят : устройство обратной связи УОС (измери- тель-преобразователь ), устройство сравнения УСр и исполнительный меха- низм ИУ (в том числе силовой привод ), составляющие собственно регуля- тор Р , и объект управления (рабочий орган станка или агрегата ) ОУ . Из- м еритель-преобразователь регулируемого параметра определяет фактичес- кое значение регулируемого параметра (например , скорость движения сто- ла станка ), преобразует в удобный сигнал и посылает его на один из входов устройства сравнения , осуществляя обр атную связь . На другой его вход подается командный сигнал от задающего устройства . В устройстве сравнения происходит сопоставление этих сигналов (а в большинстве слу- чае еще усиление и преобразование ) и вырабатывается управляющий сигнал (сигнал рассогла сования ) для исполнительного механизма (силового при- вода ). Последний отрабатывает его , воздействуя на объект управления. Привод работает до тех пор , пока величина рассогласования не будет меньше его чувствительности. ---------------------------------------------------------------------- ---------¬ ---------¬ ------¬ ----->¦ +----->¦ ИУ +----->¦ ОУ ¦ ---->¦ УСр ¦ L--------- L--T--- ¦ L--------- ¦ ¦ ---------¬ ¦ L--------------------+ УОС ¦ <--------- L--------- Рис . 10. Обобщенная схема системы автоматического регулирования. ---------------------------------------------------------------------- В ос нову классификации САР можно положить несколько признаков : - технологическое назначение (стабилизирующее , программное , сле- дящее ); - регулирующее воздействие (непрерывные , импульсные , релейные ); - сложность преобразования (прямого и неп рямого действия ); - 53 - - вид обратной связи (жесткая , изодромная и комбинированная ); - закон регулирования (пропорциональный П , интегральный И , диффе- ренциальный Д , комбинированный ); - вид статической х арактеристики (статические и астатические ); - число обратных связей или число регулируемых параметров (одно- и много-контурные САР ); - вид энергии , используемой в силовом приводе (электрические, пневматические , гидравлические , механичес кие и комбинированные ); - вид регулируемого параметра (скорость , положение , уровень , тем- пература , давление или вакуум , расход , напряжение , сила тока и др .). Стабилизирующие САР предназначены для поддержания регулируемого параметра в заданных пределах в условиях изменяющихся внешних воздейс- твий на систему ; программные САР - для изменения регулируемого пара- метра по заранее известному закону ; следящие САР - для изменения регу- лируемого параметра по заранее неизвестному закону (отслеживания изме- нения командного воздействия ). К системам прямого действия относят САР , в регуляторе которых от- сутствуют специальные усилительные устройства , а изменение регулируе- мого параметра (например , перестановка рабочего органа станка ) осу- ществ ляется за счет энергии самого датчика (информационные функции совмещены с силовыми , что резко снижает чувствительность и точность САР ). Возрастание требований по точности регулирования , требуемому уси- лию воздействия на объект управления , тре буемая мощность , привели к созданию САР непрямого действия . В регуляторах таких САР применяют усилительные устройства , а информационные и силовые функции разделены. Неодинаковы по точностным характеристикам статические и астати- ческие САР . В статических САР изменение режима работы (смена равновес- ного состояния ) происходит со статической ошибкой , а в астатических эта ошибка равна нулю. Важным признаком классификации является вид обратной связи (ОС ). Различают САР с жесткой и изодромн ой ОС . Жесткая ОС (положительная или отрицательная ) действует в САР постоянно как в установившемся , так и в переходном режимах , причем отрицательная ОС при отклонении объекта уп- равления (или параметра ) от равновесного (заданного ) состояния вызыва- ет не йтрализацию этого отклонения (сигнал рассогласования вычитается из основного сигнала ), а положительная - способствует переводу объекта в другое равновесное состояние (сигнал рассогласования складывается с основным ). Изодромная ОС (гибкая , исчезающая ) дей ствует лишь в течение переходного процесса . Применение ОС вообще , и изодромной в частности, способствует повышению качества регулирования. Обратная связь обеспечивает контроль регулируемого (управляемого ) параметра ТП автоматически в масштабе реально го времени. Измеренное с помощью датчика ОС фактическое значение регулируемо- го параметра сравнивается с заданным (командным ). Полученный в резуль- тате сигнал рассогласования усиливается и является управляющим для си- лового привода . В системах без ОС нет гарантии , что заданный на входе сигнал , соответствующий требуемому изменению регулируемого параметра, будет обработан силовым приводом из-за действия на систему неконтроли- руемых факторов. Обратная связь в соответствии с законом регулирован ия оказывает существенное влияние на свойства САР , улучшая их. Любая система описывается нелинейными уравнениями , однако часто их можно и нужно линеаризовать , т.е . перейти к более простой модели. Линеаризации бывают обычные , гармонические , статис тические и др . Обыч- ными будем называть линеаризации , основанные на разложении нелинейной функции в ряд Тейлора в окрестности некоторой точки и отбрасывании не- линейных слагаемых. - 54 - Математическую модель любо й САР называют звеном . Любое стационар- ное линейное непрерывное звено с двумя входами описывается уравнением вида : A 4o 0Y 5(n) 0+A 41 0Y 5(n-1) 0+...+A 4n 0Y= =B 4o 0U 5(m) 0+B 41 0U 5(m-1) 0+...+B 4m 0U+C 4o 0F 5(l) 0+C 41 0F 5(l-1) 0+...+C 4l 0F (25), где Y 5(i) 0,U 5(i) 0,F 5(i) 0 - i-е производные по времени. Для линейных систем справедлив принцип суперпозиции : реакция сис- темы на несколько одновременно приложенных воздействий равна сумме ре- акции системы на каждое воздействие в отдельности. Для уравнения (25) это означает , что если Y(t) - реакция системы, то при одних и тех же начальных условиях Y(t) =Y 4u 0(t)+Y 4f 0(t) (26). Благодаря принципу суперпозиции исследование систем с несколькими входами всегда можно свести к исследованию систем с одним входом . Сис- тема описывается уравнением вида A 4o 0Y 5(n) 0+A 41 0Y 5(n-1) 0+...+A 4n 0Y=B 4o 0U 5(m) 0+B 41 0U 5(m-1) 0+...+B 4m 0U (27). Используя символическую форму записи для операции дифференцирова- ния - оператор р (операто р дифференцирования ), то , по определению py=dy/dt (28), p 5i 0y=d 5i 0y/dt 5i 0 (29) и , используя р , уравнение (27) можно представить в виде : A 4o 0P 5n 0Y+A 41 0P 5n-1 0Y+...+A 4n 0Y=B 4o 0P 5m 0U+B 41 0P 5m-1 0U+...+B 4m 0U (30), или , вынося за ско бки Y, U (оператор р можно рассматривать как алгеб- раический сомножитель , не обладающий свойством коммутативности ), полу- чим уравнение вида Q(p)Y=R(p)U (31), где дифференциальный оператор Q(p) при выходной величине называют собственным оператором , а диффе- ренциальный оператор R(p) при входной величине - оператором воздейс- твия , такая запись удобна при определении передаточных функций. Передаточной функцией в операторной форме W(p) называется отноше- ние оператора воздействия к собственному оператору . Согласно определе- нию , передаточная функция системы (27) имеет вид W(p)=R(p)/Q(p) (32). Используя W(p), получим уравнение Y=W(p)*U (33). Если система имеет m входов и m выходов , то для ее описания тре- буется m передаточных функций . В ч астности , уравнение (25) в символи- ческой форме имеет вид Y(t)=W 4u 0(p)U(t)+W 4f 0(p)F(t) (34). Для системы управления с обратной связью передаточная функция имеет вид W 4p 0=W 41 0(p)/(1+ W 41 0(p)W 42 0(p)) (35), где W 41 0(p) - передато чная функция объекта , W 42 0(p) - передаточная функция ОС. Вид ОС определяет реализуемый в САР закон регулирования . Под за- коном (алгоритмом ) регулирования понимают функциональную зависимость выходной величины Y регулятора от его входной величины U. В серийно выпускаемых промышленных П -, ПД -, ПИ -, ПИД-регуляторах применяют соответственно следующие типовые законы регулирования : Y=K 4o 0U (36) - пропорциональный закон (П ); Y=(K 4o 0+K 41 0p)U (37) - пропорционально-дифференциальный по 1-й произ- водной (ПД ); Y=(K 4o 0+K 41 0p+K 42 0P 52 0)U (38) - то же по 1-й и 2-й производным (ПД ); Y=(K 4o 0+B 41 0/p)U (39) - пропорционально-интегральный (ПИ ); Y=(B 41 0/p)U (40) - интегральный (И ); Y=(K 4o 0+K 41 0p+B 41 0/p)U (4 1) - пропорционально-интегродифференциальный (ПИД ). Критерии качества - совокупность показателей , позволяющих оценить качество работы САР . Их можно разделить на две группы : интегральные критерии (функционалы , численные значения которых служат мер ой качест- ва ) и критерии , основанные на задании определенного расположения полю- сов системы (применяются исключительно для оценки качества линейных систем ). Оценка качества по обобщенному интегральному критерию T J= 73 0F(x)dt (42), где F(x) - функц ия переменных , характеризующих состоя- 0 ние системы. Для линейных систем большинство оценок можно получить без прямого интегрирования дифференциальных уравнений САР . При действии на САР - 55 - случайных возмущений распространенным критерием качества динамической точности служит средняя квадратическая погрешность , являющаяся харак- теристикой рассеивания возможных значений случайной величины относи- тельно их среднего значения и опреде ляемая как положительное значение квадратного корня из дисперсии случайной величины. Наряду с этими оценками при синтезе систем со случайными воздейс- твиями используют удельный риск , общий риск и другие критерии качест- ва. Частотные характери стики. Если передаточную функцию стационарной системы записать в виде p=jw (43), то функция вида W(jw)=(B 4o 0(jw) 5m 0+B 41 0(jw) 5m-1 0+...+B 4m 0)/(A 4o 0(jw) 5n 0+A 41 0(jw) 5n-1 0+...+A 4n 0) (44) бу дет частотной передаточной функцией . Ее можно представить в виде W(jw)=U(w)+jV(w)=A(w)e 5jF(w) 0 (45), A(w)= 7? 0(U 52 0(w)+V 52 0(w)) (46), F(w)=argW(jw) (47). На комплексной плоскости частотная передаточная функция определяет вект ор ОС , длина (модуль ) которого равна A(w), а угол , образованный этим вектором с действительной положительной полу- осью , равен F(w). Кривая , которую описывает конец этого вектора при изменении частоты от нуля до бесконечности , называется амплитудно -фа- зо-частотной характеристикой (АФЧХ ). ---------------------------------------------------------------------- ¦ jV ¦ ¦ U(w) -------------+-------T--------- 0¦\ F(w) ¦ U ¦ \ ¦ ¦ \ ¦ V(w)+------\C ¦ Рис . 11. АФЧХ ---------------------------------------------------------------------- Действительную часть U(w)=ReW(jw) (48) и мнимую часть V(w)=ImW(jw) (49) называют соответственно вещественной и мнимой час- тотными функциями . График вещественной частотной характеристики (кри- вая U=U(w) при изменении w от 0 до бесконечности ) называют веществен- ной частотной характеристикой , а график мнимой частотной функции - мнимой частотной характеристикой . Модуль A(w)=¦ W(j)¦ - амплитудная частотная функция , а ее график - амплитудная частотная характеристика. Аргумент F(w)=argW(jw) называют фазовой час тотной функцией , а ее гра- фик - фазовой частотной характеристикой . Установим , какой физический смысл имеют частотные характеристики . Если на вход устойчивой линейной стационарной системы подается гармонический сигнал u=a*sin(wt), то на ее выходе после окончания переходного процесса устанавливается гармо- нический процесс с амплитудой в и фазой , сдвинутой относительно фазы входного сигнала на угол f. Амплитуда в и сдвиг фазы f зависят от час- тоты входного сигнала и свойства системы . Кроме того , амп литуда в за- висит еще от амплитуды входного сигнала . Но отношение в /а не зависит от амплитуды а . Оказывается , что в /а =A(w) и F=F(w), т.е . амплитудная частотная характеристика равна отношению амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного гармоническ ого сигнала (в установившемся режиме ), а фазовая частотная функция - сдвигу фазы выходного сигнала. Временные характеристики. Переходные и импульсные переходные характеристики называются вре- менными . Они используются при описании линейных си стем как стационар- ных , так и нестационарных . Переходной функцией звена называется функ- ция h(t), которая описывает его реакцию (изменение выходной величины ) - 56 - на единичное ступенчатое воздействие 1(t) при нулевы х начальных усло- виях. По определению , 1(t)= 7( 01, t>0 79 00, t<0 (50). График переходной функции - кривая зависимости h(t) от времени t называется переходной или разгонной характеристикой. Импульсной переходно й или весовой функцией называется функция w(t), которая описывает реакцию системы на единичное импульсное воз- действие при нулевых начальных условиях . График импульсной переходной функции называется импульсной переходной характеристикой . При опред е- лении весовой функции использовано понятие единичного импульса . Еди- ничный импульс - импульс с единичной площадью бесконечно малой дли- тельности . Он описывается дельта-функцией , которая является одной из обобщенных функций. Устойчивость яв ляется одним из основных требований , предъявляемых к системам автоматического регулирования . Неустойчивые системы нерабо- тоспособны . Поэтому важно уметь определять и обеспечивать устойчивость системы регулирования . Существуют различные понятия устойч ивости. Рассмотрим определение устойчивости по Ляпунову . Пусть САР описывается дифференциальным уравнением в нормальной форме y' 4i 0=Y 4i 0(y 41 0,...,y 4n 0,t) (51), i=1...n или в векторной форме y'=Y(y,t) (52), где y=(y 41 0,...,y 4n 0) 5т и Y=(Y 4 1 5т 0,...Y 4n 5т 0) - вектор-столбцы (индекс "т " обозначает операцию транспонирования ). Обозначим y 5o 0(t) невозмущенное движение . Оно является решением уравнения (52) при определенных начальных условиях . Решение уравнения (52) при любых др угих начальных условиях называется возмущенным движе- нием . Представим уравнение (52) в отклонениях xi=yi-y 5o 0i (i=1,..n), x'=X(x,t) (53) в уравнении x=(x 41 0,...,x 4n 0) 5т 0, X=(X 41 0,...,X 4n 0) 5т 0, X 4i 0(x,t)=Y 4i 0(x+y 5о 0,t)+y ' 5о 4i 0 (54), i=1,...,n. В новых переменных невозму- щенным движением является решение x(t)=0 уравнения (53) при нулевых начальных условиях . Любое другое решение x[x(t 4o 0),t], т.е . решение (53) при произвольном начальном значении x(t 4o 0) 7- 00 , определяет возмущенное движение . Оно называется возмущением или начальным возмущением. Переменные x 4i 0(y 4i 0), i=1,...,n называются фазовыми координатами , а x(y) - фазовым вектором . Пространство n-мерных векторов x(y) называет- ся фазовым прост ранством. Невозмущенное движение x(t)=0 называется устойчивым по Ляпунову, если , каково бы ни было e>0 , найдется такое b=b(e,t 4o 0)>0, что при лю- бых t>t 4o 0 ¦¦ x[x(t 4o 0,t]¦¦ oo линейных непрерывных систем. Характеристическое уравнение . Устойчивость линейной системы , т.е. выполнение условия , зависит от ее характеристического уравнения A 4o 0L 5n 0+A 41 0L 5n-1 0+...+A 4n 0=0 (58). Левая часть характеристического уравнения называется характеристическим полиномом . Характеристический полином системы (с точностью до постоянного множителя и обозначений перемен- ной ) совпадает с ее собственным оператором и знаменателем ее переда- точной функции . Характеристический полином замкнутой системы также ра- вен (при отрицательной обратной связи ) сумме P(p)+ Q(p) полиномов чис- лителя и знаменателя передаточной функции W(p)=P(p)/Q(p) (59) разомк- нутой системы . Необходимое и достаточное условие устойчивости опреде- ляется по корням характеристического уравнения . Если L 4i 0, i=1,...,q - корни характеристи ческого уравнения кратности k 4i 0, то общее решение од- нородного уравнения имеет вид X 4c 0(t)= 7S 0Q 4i 0(t)e 5lit 0 (60), где Q 4i 0(t)=C 41 5(i) 0+...+C 4ki 5(i) 0 - постоянные интегрирования . В частном случае, когда все корни l 4i 0, i=1,...,n, простые , решение такого : X 4c 0(t)= 7S 0C 4i 0e 5lt (61). Свободное движение при t 76$ 0 стремится к нулю при произвольных пос- тоянных интегрирования в том случае , когда все корни характеристичес- кого уравнения имеют отрицательные вещес твенные части . Таким образом, для того , чтобы линейная непрерывная система была устойчива , необходи- мо и достаточно , чтобы все корни ее характеристического уравнения име- ли отрицательные вещественные части : Rel 4i 0<0, i=1,...,q. Необходимое услови е устойчивости . Для того , чтобы система была устойчива , необходимо , чтобы коэффициенты ее характеристического урав- нения были одного знака : A 4o 0>0,...,A 4n 0>0 или A 4o 0<0,...,A 4n 0<0. Если необхо- димое условие не выполняется , система неустойчива. Критерий Гурвица . Для того , чтобы система была устойчива , необ- ходимо и достаточно , чтобы все определители Гурвица , составленные из коэффициентов ее характеристического уравнения , были больше нуля . Это алгебраический критерий устойчивости. 2. Устойчивость нелинейных САР. САР называется нелинейной , если она описывается нелинейными урав- нениями . Линейные системы являются идеализированными моделями реальных САР . Если нелинейность допускает обычную линеаризацию , то такая нели- нейность н азывается несущественной . В противном случае нелинейность называется существенной . Для нелинейных систем несправедлив принцип суперпозиции . В случае нелинейных систем из устойчивости какого-либо невозмущенного движения не следует устойчивость любо го возмущенного движения : одни возмущенные движения могут быть устойчивы , а другие нет . Кроме того , не любое возмущенное движение при t 76$ 0 стремится к асимптотически устойчивому невозмущенному движению. Вид кривой переходного процесса в ли нейных системах не зависит от величины начального отклонения . В нелинейных системах кривые переход- ного процесса , соответствующие различным начальным отклонениям , могут сильно отличаться . Более того , в зависимости от величины начального отклонения о т исходного состояния система может стремиться к разным состояниям . В нелинейных системах наблюдаются такие установившиеся пе- риодические режимы (автоколебания ), которые в линейных системах невоз- можны. - 58 - Ун иверсальных методов исследования нелинейных систем нет . Имеются различные методы , которые пригодны или удобны для решения определенно- го класса задач . Довольно широко используются следующие методы : метод фазового пространства , прямой метод Ляпунова , час тотный метод Попова, метод гармонической линеаризации и др . Суть метода фазового пространс- тва заключается в построении параметрических уравнений фазовой траек- тории с целью получения фазового портрета . По фазовому портрету систе- мы можно построить соо тветствующую кривую переходного процесса . Фазо- вые портреты нелинейных систем могут содержать изолированные замкнутые траектории , соответствующие периодическим режимам . Эти кривые называ- ются предельным циклом . Если изнутри и снаружи фазовые траектории схо- дятся к предельному циклу , то такой предельный цикл называется устой- чивым . Устойчивому предельному циклу соответствует устойчивый периоди- ческий режим (автоколебания ). Если движение начинается внутри предель- ного цикла , то процесс расходится , е сли вне - то сходится . Если фазо- вые траектории изнутри и снаружи предельного цикла удаляются от него, то такой предельный цикл называется неустойчивым. Метод гармонической линеаризации разработан и обоснован для исс- ледования периодических режимо в . Этот метод является приближенным и применим , если линейная часть , которая следует за нелинейным элемен- том , обладает свойством фильтра низких частот . Сущность метода заклю- чается в том , что система представляется в виде линейной и нелинейной ча сти . Делается допущение о наличии в системе колебательного режима, пренебрегаются высшие гармоники и выходной сигнал представляется в ви- де ряда Фурье и получается гармонизированная система вместо нелиней- ной , которая и исследуется с использованием ч астотных характеристик. 2.7. Понятие и типы моделей сложных систем. Моделью называется отображение определенных характеристик объекта с целью его изучения (или управления ). Модель позволяет выделить из всего многообразия проявлений и зучаемого объекта лишь те , которые не- обходимы с точки зрения решаемой проблемы , т.е . модель - отражение лишь определенной части его свойств . Поэтому , основной проблемой моде- лирования является разумное упрощение модели , т.е . выбор степени подо- бия модели и объекта. Модели могут быть реализованы как физическими , так и абстрактными системами . Соответственно модели бывают физические и абстрактные . Фи- зическими моделями являются макеты приборов и машин и электрические модели объектов и явлени й. В абстрактных моделях описание делается на каком-либо языке, удобном для исследования , описание на математическом языке называется математической моделью. Представление реального объекта как системы , использование сис- темных понятий п ри его моделировании послужили методологической осно- вой для ряда принципов исследования , объединенных общим названием - системный анализ . Каждую систему можно исследовать в 2-х аспектах : как элемент более широкой системы и как совокупность взаимосвя занных эле- ментов , эти два аспекта и определяют микроанализ - изучение и модели- рование структуры и свойств элементов системы (предполагается , что это доступно для наблюдения ) и макроанализ - изучение системы в целом в ее свойствах , поведении , взаимодей ствии с окружающей средой . Метод черно- го ящика предполагает , что внутренняя структура системы неизвестна , а наблюдаемы лишь связи системы с внешней средой. Для разработки систем управления технологическим оборудованием и процессами необходимо зна ть количественную зависимость между воздейс- твиями на объект управления со стороны внешней среды и устройства уп- равления и состоянием интересующих нас параметров объекта . Эта зависи- - 59 - мость может быть выражена в виде аналитических формул и уравнений, схемы набора для аналоговой вычислительной машины , некоторой электри- ческой цепи , описываемой теми же уравнениями , макета объекта. В зависимости от цели исследования объекта могут строиться раз- личные е го модели . Так , при исследовании влияния размещения пассажиров на центровку самолета моделью человека может служить мешок с песком, для конструктора одежды - манекен , для медико-биологических исследова- ний - животное. Модель - специфическая форма о тражения , при которой отображаются свойства и закономерности объектов , существенно важные в данном произ- водственном процессе . Отражаются свойства не все , а только связанные с интересующим нас процессом . В отличие от образа , который является от- ражение м совокупности свойств предмета в нашем сознании , модель есть отражение одного свойства или узкой группы свойств предмета и явления, необходимых для решения определенной практической задачи , для предска- зания результатов возможных решений , принимаемых ч еловеком в его прак- тической деятельности. Модель отражает функциональные свойства объекта и , как всякое от- ражение , не является тождественной объекту , поэтому необходимо ввести оценку , или критерий близости , т.е . соответствия модели данному объек- ту . Критерий обычно формируется как функционал от разности реакций объекта и модели на одни и те же воздействия . Критерий является число- вой характеристикой данной модели , представляет собой "штраф " за рас- хождение реакций объекта и модели на одина ковые воздействия . По крите- рию выбирается оптимальная модель из некоторого класса моделей . Модель считается оптимальной , если для нее значение критерия минимальное. Критерий зависит при этом от типа входного воздействия . Чтобы избежать неопределеннос ти , критерий формируют как результат усреднения разности реакций модели и объекта по множеству входных сигналов и по времени. Математические и физические модели . Первоначально понятие физи- ческой модели развилось из понятия физического аналога, например, уменьшенной копии объекта . Оказалось , что многие процессы различной физической природы описываются одинаковыми уравнениями движения , нап- ример , колебания груза на пружине , струны , тока в колебательном конту- ре . Следовательно , движение о бъекта одной физической природы может служить описанием движения объекта другой природы . Таким образом , фи- зическая модель отделяется от материального носителя и возникает мате- матическая модель как формулировка закона движения , совокупность урав- нен ий , отражающих функциональные характеристики объекта. Носителем математической модели помимо формул , программ для ЭВМ и схем набора для АВМ могут служить и другие физические устройства , ко- торые описываются известными уравнениями . Таким образом , происходит смещение понятий - отделение физической модели от конкретного матери- ального носителя , когда одна и та же модель может быть реализована в устройствах различной физической природы , а математическая модель воп- лощается в конкретном материаль ном устройстве . Различие физической и математической модели носит чисто гносеологический характер. МОДЕЛЬ называется математической , если известно ее математическое описание . При этом модель может быть реализована в виде материального устройства . М одель называется физической , если ее математическое опи- сание неизвестно , но реакции модели схожи с реакциями объекта. Точность модели определяется , с одной стороны , нашими знаниями о процессах , происходящих в объектах , а с другой стороны , нашим ум ением анализировать сложные модели , т.е . развитием математического аппарата для исследования динамики процессов управления. Наиболее разработаны методы исследования линейных дифференциаль- ных уравнений с постоянными коэффициентами . Именно поэтому чаще всего в качестве моделей принимаются линейные стационарные звенья . Следова- - 60 - тельно , для исследования динамики систем управления технологическими объектами исключительное значение имеет выбор класса моделей объектов, если же результаты расчета систем управления на основе выбранной моде- ли существенно отличаются от результатов экспериментальной проверки, то это свидетельствует о грубости модели и необходимости замены ее бо- лее тонкой , сложной моделью и , сл едовательно , применении более сложных и трудоемких математических методов . Аналогична ситуация и для физи- ческой модели , где стремление к точности вступает в противоречие с техническим уровнем эксперимента и возможностями экспериментатора. Одна и та же модель может быть удовлетворительна для решения од- них задач и совершенно неудовлетворительна для других . Например , пря- моугольная ломаная , аппроксимирующая кривую намагничивания магнитомяг- кого ферромагнитного материала , вполне приемлема для расчета магнитных усилителей без обратной связи , но совершенно не годится для расчета усилителей с внутренней положительной обратной связью. Отметим еще одно противоречие модели объекта управления . Модель оценивают по сходству ее с реакциями объ екта на одни и те же воздейс- твия . Этими воздействиями являются управляющие сигналы с регулятора. Может оказаться , что при одних входных сигналах меньшее значение штра- фа за несовпадение будет у одной модели , а при других входных воздейс- твиях - у др угой модели . Например , модель А точнее описывает реакции объекта на низкочастотные сигналы , а модель Б - на высокочастотные. Следовательно , значение критерия оценки качества модели зависит от закона распределения управляющего сигнала , а последни й - от пара- метров и структуры регулятора . Однако модель создается именно для то- го , чтобы с ее помощью выбрать регулятор и определить управляющие воз- действия на объект. Таким образом , выбор модели должен предшествовать выбору закона управления , а выбор закона управления - выбору модели . Разрешить это противоречие возможно методом последовательных приближений . Вначале выбирается модель первого приближения на основе теоретического анализа процессов в объекте . По этой модели выбираются пара метры регулятора. Затем подбирается модель второго приближения в эксперименте , где ис- пользуется выбранный регулятор . По уточненной модели уточняются пара- метры регулятора . Модели используются для нахождения законов управле- ния , моделирования проц ессов с целью проверки законов управления, оценки состояния . Различные задачи требуют различной детализации моде- ли и их различных классов . Так , для синтеза законов управления при современном уровне теории предпочтительнее линейные модели , а для м о- делирования процессов и оценивания состояний средствами вычислительной техники предпочтительны более сложные модели. Построение моделей на основе анализа физико-химических процессов в технологическом объекте . Такое построение позволяет составить урав- нение даже на стадии проектирования объекта . Метод предполагает знание тепловых , гидравлических , пневматических , электрических систем объек- та , а также процессов массотеплопереноса и химических реакций. Можно выделить общие подходы к составле нию уравнений объектов. Прежде всего следует расчленить мысленно объект на части и составить уравнения для каждого узла , заменив отброшенные части системы эквива- лентными воздействиями. Например , уравнение динамики инфракрасной печи получается на ос- нове законов теплообмена между нагревателями , теплоизоляцией (реакто- ром ) и объектом , установленным для термообработки в печи . В уравнении участвуют составляющие теплообмена путем излучения , конвекции и теп- лопроводностью . Коэффициенты уравнен ия зависят от таких физических ха- рактеристик , как теплоемкость материала , излучательная способность, температура окружающей среды , от геометрических размеров . В результате упрощения записи уравнения теплообмена и пренебрежения членами высших - 61 - порядков , получается линеаризованное дифференциальное уравнение с пос- тоянными коэффициентами , которое справедливо при небольших изменениях приращений тепла , участвующего в массообмене. В некоторых случаях линеариза ция уравнения не позволяет адекватно описывать объект , тогда используются нелинейные уравнения . Решение та- ких уравнений представляет существенные проблемы и , в конечном итоге, при решении таких систем все равно приходится проводить линеаризацию, но тол ько на уровне численных методов . Если объект описывается систе- мой дифференциальных уравнений в частных производных , то решение такой системы осуществляется с помощью численных методов , что , как уже ука- зывалось выше , тоже линеаризация , только на более поздней стадии полу- чения решения. В том случае , если связи между входными и выходными параметрами описать в виде дифференциального уравнения сложно (например , ввиду слабой изученности природы объекта или влияние на выходные значения параме тров оказывают как физические , так и химические факторы , которые составляют нерешаемую в данное время систему уравнений ), используют регрессионные модели - уравнения регрессии . В уравнениях такого вида и используется принцип "черного ящика ". Пусть связ ь между воздействием х , управляющим технологическим процессом и переменной y, характеризую- щей протекание этого процесса , выражается зависимостью y =f(х ) (62), которая заранее неизвестна . Требуется определить эту зависимость по имеющимся эксперимент альным данным . Иными словами , задача состоит в том , что по имеющейся совокупности входных воздействий x 4i 0, i=1,...,n, и соответствующих им выходных переменных y 4i 0, полученной в результате эксперимента , определить вид зависимости y =f^(x), наи лучшим образом отражающей зависимость (62). Эту задачу можно решить путем построения интерполяционного поли- нома степени n-1, в точности проходящего через точки x 4i 0,y 4i 0 (известно, что такой полином всегда существует ). Однако на практике такое решение оказывается неприемлемым ввиду того , то измерение значений происходит с ошибками , поэтому построенный таким образом полином будет не столько характеризовать объективную зависимость между величинами х и у , сколь- ко характер ошибок измерения. Таким образом , при построении модели процесса оказывается необхо- димым отразить вид зависимости между входом и выходом , сгладив незако- номерные случайные отклонения входной величины . Предположим , что эти отклонения происходят по нормальному закону ра спределения с нулевым средним (на практике это предположение обычно выполняется ). Тогда y 4i представляет собой случайные величины , распределенные по нормальному закону с математическими ожиданиями f(x 4i 0) и дисперсиями s 4i 52 0, характе- ризующи ми ошибки измерения . Предположим , что точность измерений во всех точках одинакова , т.е . s 41 0=s 42 0=...=s 4n 0=s. Тогда плотность распреде- ления вероятностей случайной величины y 4i p 4i 0(y)=[1/(s- 7? 0(2 7p 0))]exp [ -y-f(x 4i 0) 52 0] /(2s 52 0) (63). Предположим , что в результате эксперимента происходит следующее событие : случайные величины y 41 0,...,y 4n 0 принимают некоторые значения y 41 0^,...y 4n 0^, равные результатам измерений . Задача заключаетс я в том, чтобы подобрать функцию f^(x) так , чтобы вероятность этого события бы- ла максимальной . Для определения классов функций f^(x), в частности, для функций , в которые искомые параметры входят линейно , при использо- вании метода наименьших квадратов оказывается возможным определить не только значения этих параметров , но и их важнейшие статистические ха- рактеристики . Суть метода наименьших квадратов заключается в следую- щем : функция f^(x) должна быть выбрана так , чтобы сумма квадратов отк- лонен ий значений f^(x 4i 0) от измеренных значений y 4i 0^ была минимальной : L= 7S 0[y^-f^(x 4i 0)] 52 0=min (64). МНК обеспечивает идентификацию по принципу максимального правдо- - 62 - подобия при любом виде зависимо сти , связывающей входные воздействия и выходные переменные процесса , этот метод работает в случае процессов со многими входами и выходами , при использовании этого метода обычно задаются видом функции f^(x) и в процессе идентификации (будет расс- мот рено ниже ), находят параметры , определяющие искомую функцию , кото- рая удовлетворяет условию (64). Совокупность МНК и методов нахождения этих статистических характеристик называется регрессионным анализом , а сами модели - регрессионными моделями. Пр остейшим примером регрессионной модели процесса с k входами x 41 0,...,x 4k 0 и одним выходом y является уравнение y=a 41 0x 41 0+a 42 0x 42 0+...+a 4k 0x 4k 0+e (65), где е - ошибки измерения. Как видно из вышеизложенного , при построении модели объекта воз- можно применение алгебраических методов , систем дифференциальных урав- нений обычных и с частными производными и статистических методов - регрессионого анализа , построенного на теории вероятности случайных процессов и собственно сами м етоды теории вероятности. Кроме статистических методов , уже достаточно хорошо отработанных, в последнее время получили распространение методы нечетких (размытых ) множеств , особенно для непрерывных систем . Суть метода заключается в следующем . Часто бывает необходимо формализовать качественную информа- цию о процессе , который имеет большое количество факторов , влияющих на его качество . Описание такого объекта системами уравнений в частных производных не позволяет решить основную задачу - устано вить связь между входом и выходом системы ввиду нерешаемости данной системы на современном этапе развития вычислительной техники . При использовании метода нечетких множеств вводятся отношения " больше ", "меньше ", "нам- ного больше ", "намного меньше ", "чуть больше ", "чуть меньше " и с по- мощью этих отношений получают уравнение , которое решается известными методами . Этот метод в своей сути имеет много общего с вероятностными методами , где с определенной степенью допущения под соотношениями меж- ду значениями переменных можно провести аналогию с вероятностью приня- тия параметром того или иного значения. При формализации качественной информации предполагается существо- вание связи между нечетко определенными характеристиками и математи- чески ми объектами . Для таких параметров , как температура в технологи- ческом агрегате , расход газообразного агента , давление , концентрация, скорость движения среды и т.п . наличие такого соответствия очевидно . С одной стороны , величине параметра ставится в соо тветствие числовая ко- ордината с установленными на ней началом координат и мерой , а с другой стороны - величину параметра описывают словесными высказываниями. Пусть имеется множество Х параметров такого типа . Элементы x 4i 0с X, обозначают названия п араметров , например : температура , концентрация и др . Количественной характеристикой x 4i 0 являются элементы u 4j 0с U. Множест- во U представляет собой диапазон изменения параметров x 4i 0. При словес- ном описании паре (x 4i 0,u 4j 0) ставится в со ответствие нечеткий термин q 4k 0с Q, Q- множество нечетких терминов . Иногда такого типа множества на- зывают эмпирическими , т.е . множествами , элементы которых имеют не чис- ловую природу . Примерами , как уже выше указывалось , являются такие не- четкие терм ины как "высокий ", "очень высокий ", "низкий ", "не очень низкий " и др . Несмотря на то , что параметры такого типа могут быть из- мерены , и их величина может быть выражена в числовом виде , на практике это не всегда возможно в виду , например , агрессивности среды или очень высокими значениями температур . В этом случае для получения количест- венных характеристик может быть использована качественная информация, прошедшая предварительную формализацию и адаптацию. Существование словесных описаний параметр ов , которыми характери- зуют качество вырабатываемой продукции . Здесь под качеством понимается интегральная характеристика , которая складывается из ряда взаимосвя- - 63 - занных между собой компонентов , часть которых в отдельности не измеря- ется методами количественного анализа , а контролируется визуально че- ловеком . Примером такой характеристики является качество изделий из стекла , которое оценивают по оптическим искажениям . На эту оценку су- щественно влияют ге ометрия поверхности стекла , метод оценки , субъекти- визм контролера . Потребность формализации качественной информации дик- туется необходимостью решения следующих задач : 1. исключения субъективизма в оценках качества изделий ; 2. разработки методо в и технических решений для автоматической классификации изделий ; 3. нахождения взаимосвязей между показателями качества и техноло- гическими параметрами . Чаще всего параметры данного типа не имеют строго обоснованного математического аналога. Для их формализации при- меняют метод экспертных оценок . Суть его заключается в выявлении мно- жества нечетко определенных характеристик Q и сопоставлении его с мно- жеством , имеющим числовую природу . Обычно выделяют следующие отношения между рассматрива емыми объектами : 1. принадлежность к общему классу ; 2. выражение порядка между объектами (например , параметр х 41 0 более значим , чем х 42 0); 3. отношение эквивалентности в смысле принадлежности к общему классу ; 4. отношение поря дка в системе . Названия параметров , между кото- рыми устанавливается взаимосвязь , должны быть качественно совместимы в смысле используемых отношений . В противном случае отношения между па- раметрами могут не выполняться или потеряют смысл . Такая совмести мость обеспечивается на этапе качественного анализа исследователем. Для описания модели поведения дискретных систем разработана тео- рия конечных автоматов . Здесь допускается , что система имеет конечное число состояний и из одного состояния в другое может переходить при определенных условиях (ограничениях ). Математический аппарат , применя- емый в этом методе - теория множеств. 2.8. Идентификация технологических процессов. Идентификацией называется определение динамических харак теристик объекта управления в рамках выбранной модели . Эффективное управление технологическим процессом с использованием методов теории автоматичес- кого управления возможно лишь тогда , когда известно математическое описание этого процесса . Поэтому п остроение математического описания - важнейший этап создания любой автоматизированной или автоматической системы управления . Методы идентификации делятся на пассивные и актив- ные . Метод идентификации называется активным , если на объект подаются специа льные воздействия с целью определения его динамических характе- ристик. Пассивные методы идентификации - это такие методы , в которых мо- дель объекта выбирают по результатам наблюдения входного и выходного сигналов в процессе нормальной эксплуа тации и на объект не подаются никакие специальные сигналы с целью выявить его свойства . Пассивные методы особенно удобны тем , что не нарушают нормального хода техноло- гического процесса . Однако , преимущество активных методов в том , что энергия тесто вого воздействия сосредоточена в узкой временной или час- тотной области , поэтому реакции объекта на тестовые сигналы выявить легче и надежнее. Для управления технологическим процессом необходимо знать , как влияет то или иное входное воздействие , управляющее процессом , на вы- ходную переменную , характеризующую его протекание . Поэтому идентифика- ция процесса сводится к построению математического описания зависимос- - 64 - ти между этими величинами , которое сос тоит из двух этапов . Первона- чально необходимо определить характер искомой зависимости и вид ее ма- тематического описания , а затем найти конкретные значения параметров такого описания . Первый этап обычно называется структурной идентифика- цией , а вто рой - параметрической. Исходными данными для построения математической модели процесса могут послужить как теоретические представления о природе физических явлений , происходящих при протекании этого процесса , так и эксперимен- тально измеряемые за висимости между входными и выходными переменными. В принципе каждый из этих подходов может использоваться для идентифи- кации процесса . Однако использование только теоретического подхода ос- ложнено тем , что на практике , как правило , оказывается нево зможным учесть все многообразие реально действующих на процесс факторов . В то же время идентификация процесса только на основании экспериментальных данных оказывается весьма сложной задачей с вычислительной точки зре- ния . Поэтому при идентификации техн ологических процессов целесообразно комплексное использование всей имеющейся информации о процессе , причем теоретическое представление следует относить к структурной идентифика- ции . При этом оцениваются динамические свойства процесса , его линей- ность , стационарность и др ., на которых основывается выбор вида мате- матического описания . Экспериментальные данные используются для пара- метрической идентификации. При разработке систем управления технологическими процессами в основном приходится рассматривать задачи параметрической идентифика- ции . Поэтому рассмотрим ряд методов параметрической идентификации , на- иболее пригодных для построения моделей технологических процессов на действующих производствах . Рассмотрим случай идентификации непре рывных технологических процессов. Использование "быстрой " оптимизации технологического процесса на его обычной или прогнозирующей модели является главным в так называе- мых системах двухшкального управления . При этом идентификация может осуществл яться как в реальном масштабе времени , так и в супервизорном режиме с их последующей обработкой. Знание параметров прогнозирующей модели необходимо в системах терминального управления , применяемых в АСУТП для управления конечным состоянием техно логического процесса , причем здесь также используется идентификация в реальном масштабе времени. Идентификация в реальном масштабе времени дает возможность осу- ществлять функциональную диагностику объекта , датчиков , исполнительных устройств и са мой ЭВМ . Более того , при этом появляется возможность увеличить живучесть каналов непосредственного цифрового управления пу- тем дублирования неисправных каналов соответствующими каналами настра- иваемой модели. В адаптивных (настраиваемых ) АСУТП , п остроенных на базе адаптив- ных систем с идентификатором , используется настраиваемая модель про- цесса и идентификатор статических или динамических характеристик по каналу основного возмущения. В инвариантных адаптивных системах с эталонной моде лью использу- ется идентификатор динамических характеристик объекта по каналу управ- ления , работающий в реальном масштабе времени , а устройство адаптации может работать как в реальном масштабе времени , так и в супервизорном режиме. Идентификатор не обходим для работы оптимальных систем управления нестационарными динамическими технологическими процессами , использую- щими наблюдателей состояния . В этих системах можно применять оценки фазовых координат объекта , получаемые с помощью наблюдателя сост ояния, для идентификации параметров объекта управления. Рассмотрим требования , которым должны удовлетворять все рассмот- - 65 - ренные применения идентификатора . Идентификатор должен давать точные оценки параметро в в установившемся режиме , хотя требования к точности идентификации сильно отличаются в зависимости от степени влияния пара- метра на величину оптимизируемого функционала. С этой точки зрения , высокая точность идентификации требуется в задачах ста тической оптимизации с использованием прогнозирующей моде- ли . Ясно , что параметры , слабо влияющие на качество адаптивного управ- ления , можно не идентифицировать , что позволяет упростить структуру настраиваемой модели и алгоритмы идентификации. Ва жную роль в эффективной работе адаптивных АСУТП играет точность оценок параметров при наличии помех как на входе объекта , так и на его выходе . Как показано ниже , не все алгоритмы идентификации обладают одинаковой точностью при обработке данных , искаже нных шумами измере- ний. Алгоритмы идентификации отличаются и по характеру сходимости оце- нок параметров . Большое число методов , дающих хорошие результаты при достаточно малых отклонениях начальных значений параметров от истинных значений , не обе спечивает сходимости оценок при больших начальных па- раметрических рассогласованиях . Это тем более важно , что не во всех указанных применениях идентификатора можно использовать такой прием улучшения сходимости алгоритмов идентификации , как повторна я прогонка массива обрабатываемых данных с начальными условиями , полученными на предшествующем цикле. Теория идентификации еще не достигла такой степени развития , ко- торая позволяет считать ее достаточно завершенной . Методы теории иден- тификации довольно сложны , и многие проблемы требуют решения . Многие методы исследования имеют свои ограничения , что заставляет в практике проектирования адаптивных систем управления использовать комбинацию различных методов , изложенных ниже. При идентифи кации статических технологических процессов использу- ются регрессионные методы идентификации (см . предыдущий раздел в части регрессионных моделей АСУТП ). Суть метода заключается в определении коэффициентов уравнения регрессии с использованием метода наименьших квадратов . Запишем уравнение (64) предыдущего раздела в виде 7S 0[y^ 4i 0-f^(x 4i 0,a 41 0,...,a 4k 0)] 52 0=min (66). Для его решения продифференцируем левую часть по а 41 0,...,а 4k 0 и приравняем производные нулю : 7(S 0[y 4i 0^- f^(x 4i 0,a 41 0,...,a 4k 0)](df/da 41 0)=0 7* 0................................. 79S 0[y 4i 0^-f^(x 4i 0,a 41 0,...,a 4k 0)](df^/da 4k 0)=0 (67). Где (df^/da 4j 0)=f'(x 4i 0,a 41 0,...,a 4k 0) - значение производной функции f^ по параметру a 4j 0 в т очке x 4i 0. Искомые значения коэффициентов a 41 0,...,a 4k 0 на- ходят из решения системы уравнений. Рекуррентные методы идентификации статических технологических процессов . Рассмотренная выше идентификация обладает тем недостатком, что при поя влении новых экспериментальных данных оказывается необходи- мым заново решать систему уравнений . Этого недостатка можно избежать, если использовать рекуррентные (последовательные ) методы идентифика- ции . Суть метода заключается в том , что определяется рекуррентный ал- горитм нахождения наилучшей оценки вектора неизвестных параметров в момент времени t 4n+1 0 по новым наблюдениям x 41 0(t 4n+1 0),...,x 4k 0(t 4n+1 0) и по оценке , найденной для предыдущего момента времени . Такие рекуррентные алгори тмы называются алгоритмами стохастической аппроксимации . Его суть заключается в том , что на каждом шаге изменение вектора оценивае- мых параметров производится таким образом , чтобы за счет поступления новых экспериментальных данных улучшить прогнози рующее свойство моде- ли. 2.9. Надежность технологических систем . Надежность - 66 - управления технологической системой. Теория надежности изучает процессы возникновения отказов объектов и способы борьбы с отказами . Для удобства решения задач часто различа- ют два вида объектов : элементы и системы . Система предназначена для самостоятельного выполнения определенной практической задачи . Элемент является составной частью системы . В принц ипе систему можно разбить на любое число элементов , необходимое для исследования надежности . Одна- ко , деление системы на элементы нельзя считать произвольным . Каждый элемент должен обладать способностью выполнять в системе определенные функции и деле ние системы на элементы должно быть удобным для последу- ющего использования. Различают два состояния объектов : работоспособное и неработоспо- собное . Работоспособным называется состояние объекта , при котором зна- чения всех параметров , характеризую щих способность выполнять заданные функции , соответствуют требованиям нормативно-технической и (или ) конструкторской документации . Состояние объекта , при котором значение хотя бы одного параметра , характеризующего способность выполнять за- данные ф ункции , не соответствуют требованиям нормативно-технической и (или ) конструкторской документации , называют неработоспособным. Отказ - событие , заключающееся в нарушении работоспособного сос- тояния объекта , т.е . в переходе в неработоспособное состо яние . Обычно неработоспособным называют состояние объекта , при котором нельзя его применять . Однако возможны задачи , в которых неработоспособным считают состояние объекта , при котором он не может продолжать выполнять свое назначение . Поэтому при оце нке надежности необходимо заранее огово- рить , какое состояние объекта считается неработоспособным , поскольку это зависит от назначения данного объекта . Например , если погрешность измерительного прибора больше , чем требуется для применения в данном те хнологическом процессе , то его считают неработоспособным , однако его можно применять в другом процессе с более низкими требованиями. Когда объект предназначен для выполнения нескольких функций , час- то находят значения показателей надежности по каждой функции . Возможен и другой путь : оценивают свойство объекта выполнять все требуемые от него функции . Отказом считается невыполнение хотя бы одной из функций независимо от того , возникла ли ситуация , в которой требуется выполне- ние этой функции. О тказы можно различать по нескольким признакам. 1. По характеру устранения - окончательные (устойчивые ) и переме- жающиеся (то возникающие , то исчезающие ) отказы . Окончательные отказы являются следствием необратимых процессов в деталях и материалах . При окончательных отказах для восстановления работоспособности объекта не- обходимо производить его ремонт (регулировку ). Перемежающиеся отказы в большинстве случаев являются следствием обратимых случайных изменений режимов работы и параметров объектов . При возвращении режима работы в допустимые пределы объект сам , обычно без вмешательства человека, возвращается в работоспособное состояние . Таким образом , перемежающие- ся отказы существенно отличаются от окончательных причиной возникнове- ния , внешн ими проявлениями и последствиями появления . Поэтому иногда целесообразно различать два показателя надежности : для окончательных отказов и для перемежающихся. 2. По связи с другими отказами - первичные , т.е . возникшие по лю- бым причинам , кроме дейс твия отказа , и вторичные , т.е . возникшие в ре- зультате другого отказа . Например , из-за пробоя конденсатора может сгореть резистор . При вычислении показателей надежности обычно учиты- ваются лишь первичные отказы . Отказы являются случайными события ми, которые могут быть независимыми или зависимыми . Отказы являются зави- симыми , если при появлении одного из них изменяется вероятность появ- - 67 - ления второго отказа . Для независимых отказов вероятность появлен ия одного из них не зависит от того , произошли другие отказы или нет. 3. По легкости обнаружения отказы могут быть очевидными (явными ) или скрытыми (неявными ). 4. Для каждого определенного типа объектов отказы можно различать по внешним проявле ниям . Например , различные отказы конденсаторов можно разбить на две группы : типа "обрыв " или типа "замыкание ". 5. По характеру возникновения можно различать отказы внезапные, состоящие в резком , практически мгновенном изменении характеристик объ ектов , и отказы постепенные , происходящие из-за медленного , посте- пенного ухудшения качества объектов . Рассмотрим более подробно харак- тер возникновения отказов . Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (поломок , трещин , обрывов , пробоя изоляции и т.п .), из-за чего эти отказы часто называют грубыми . Вне- запные отказы получили свое название из-за того , что обычно отсутству- ют видимые признаки их приближения , т.е . перед отказом обычно не уда- ется обнаружить ко личественные изменения характеристик объекта . Посте- пенные отказы (параметрические , плавные ) связаны с износом деталей, старением материалов и разрегулированием устройств . Параметры объекта могут достигнуть критических значений , при которых его состо яние счи- тается неработоспособным . Внезапный отказ объекта также является следствием накопления необратимых изменений материалов . Внезапным от- каз кажется потому , что не контролируется изменяющийся параметр , при критическом значении которого нас тупает отказ объекта , обычно связан- ный с его механическим повреждением. Для объектов разного назначения и устройства применяются различ- ные показатели надежности . В настоящее время можно выделить четыре группы технических объектов , различающ иеся показателями и методами оценки надежности : 1. невосстанавливаемые объекты , применяемые до первого отказа (резистор , конденсатор ); 2. восстанавливаемые вне процесса применения объекты (автопилот ); 3. восстанавливаемые в процессе применения объекты , для которых недопустимы перерывы в работе (резервированная линия связи ); 4. восстанавливаемые в процессе применения объекты , для которых допустимы кратковременные перерывы в работе (робот , станок ). 2.9.1. Показатели наде жности невосстанавливаемых объектов. Для оценки надежности невосстанавливаемых объектов используют ве- роятностные характеристики случайной величины - наработки Т объекта от начала его эксплуатации до первого отказа . Под наработкой понимают продо лжительность или объем работы объекта , измеряемые в часах , циклах или других единицах . Когда наработку на отказ выражают в единицах вре- мени , иногда используют термин "время безотказной работы ", или , что то же самое , "время до появления отказа ". Полн ой характеристикой любой случайной величины является ее закон распределения , т.е . соотношение между возможными значениями случайной величины и соответствующими этим значениям вероятностям . Распределение наработки до отказа может быть описано с помощью раз личных показателей надежности невосстанавливаемых объектов : функция надежности p(t), плотность распределения наработки до отказа f(t), интенсивность отка- зов l(t). Функцией надежности называют функцию , выражающую вероятность то- го , что Т - с лучайная наработка до отказа - будет не менее заданной наработки (0,t), отсчитываемой от начала эксплуатации , т.е. p(t)=P T 7. 0t . Перечислим некоторые очевидные свойства p(t): 1. p(0)=1, т.е . можно рассматривать безотказную работу лишь тех - 68 - объектов , которые были работоспособны в момент начала работы ; 2. p(t) является монотонно убывающей функцией заданной наработки t; 3. p(t) 76 00 t 76 0+ 7$ 0, т.е . любой объект со временем откажет . Наряду с p(t) используется и функция ненадежности q(t)=1-p(t)=P T¦ ¦ < 1-янв -1980>--+-¬ ¦номина л по -+ ¦ ¦ ¦ ТУ ¦¦ ¦ +---¬ ¦ ¦¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ----+¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦¦ ¦ ¦ +--T-¬ ¦ -----+ ¦¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ LTT-+----+---++-+-+---+--+-+--T-T--------------- X 0¦¦ Х 4мин 0 Х 4макс 0 ¦ ¦ ¦¦ <------------------------->¦ ¦ ¦ поле допуска по ТУ ¦ ¦ <---------------------------->¦ поле отклонений Рис. 13. Гистограмма и полигон распределения погрешностей ---------------------------------------------------------------------- Принятое выше допущение для построения гистограммы безусловно - 97 - исключает реальный характер закона распределения погрешностей исследу- емого параметра и тем сильней , чем больше длина интервала. Более близким к действительности является предположение о равно- мерном изменении плотности частоты или частости от интервала к интер- ва лу . Такое суждение приводит нас к необходимости изображения интер- вальных рядов в виде полигонов распределения . Для построения полигона необходимо из середины каждого интервала провести ординаты , высота ко- торых пропорциональна частотам или частостям, и концы ординат соеди- нить ломаной линией. Ординаты гистограмм и полигонов в более общем случае при неравных интервалах представляют собой отрезки , пропорциональные плотности час- тоты или частости . Что касается частот (частостей ), то они изображ ают площади прямоугольников на гистограмме и , следовательно , площадь тра- пеции с ломаной вершиной на полигоне распределения погрешностей. На этом же графике отмечены номинал исследуемого параметра и поле допуска относительно номинала , а также средне е значение (центр распре- деления ) и поле отклонений , представляющее собой величину 7+ 0 s 4x 0, отло- женного относительно среднего значения . Этот график позволяет делать многие выводы о ходе технологического процесса и качестве выпускаемой продукции : - отклонение среднего значения от номинального показывает систе- матическую погрешность настройки технологического оборудования ; - s 4x 0 характеризует случайную составляющую погрешности и ее срав- нение с полем допуска позволяет сделать в ывод о правильности выбора точностных характеристик используемого оборудования и необходимости их корректировок ; - отношение площади той части гистограммы , которая находится за пределами поля допуска , к общей площади гистограммы позволяет оценить д олю брака в выпускаемой продукции. Однако , с гистограммой работать не очень удобно , ее следует апп- роксимировать . Для этого используется метод сплайн-интерполяции , кото- рый заключается в использовании интервальных рядов . В этом методе функция между каждыми двумя соседними точками аппроксимируется полино- мом третьей степени : y=ax 53 0+bx 52 0+cx+d (91), а коэффициенты a, b, c, d выбираются так , чтобы сходящийся в каждой точке "правый " и "левый " по- лином имели равные первую и вторую производ ные . Другими словами , поли- номы на отрезке [X 4мин 0,X 4макс 0] "сшиваются " по двум производным ; в ре- зультате получается единая гладкая кривая . Однако эта кривая еще не является аппроксимацией функции плотности вероятности , поскольку еще не выпо лнено условие нормирования . Поэтому следующим этапом является вычисление интеграла : Х 4макс 0-dx/2 J= 73 0f(x)dx (92) X 4мин 0+dx/2 Если после вычисления произвести деление f(x) на J: w 5* 0(x)=f(x)/J (93), то полученная функция б удет иметь интеграл в в указанных пределах ин- тегрирования равный единице и поэтому функция будет аппроксимировать действительную плотность вероятности на отрезке , ограниченном пределом интегрирования. В качестве примера рассмотрим технологический процесс производс- тва типовых элементов замены (ТЭЗов ). Основным параметром , характери- зующим качество , будем считать время наработки на отказ t 4o 0 в условиях механических воздействий , которое , согласно техническим условиям , не должно быть меньше t 4отмин 0. Следует решить задачу о серийнопригодности, при этом , процент выхода годных ТЭЗов должен быть равен 90%. Решение сводится к вычислению интеграла 7$ J= 73 0w(t 4o 0)dt 4от 0 (94), t 4отмин - 98 - где w(t 4о 0) - функция плотности вероятности отказов . Если J>0,9, делает- ся вывод о серийнопригодности ТЭЗа . Если нет , то можно предпринять следующие корректирующие действия : 1. Можно с низить требование к проценту выхода годных , однако , как следствие , возрастет стоимость продукции , поэтому такая мера приемлема только в условиях мелкосерийного производства. 2. В крупносерийном или массовом производстве следует произвести регулировку и настройку технологического оборудования , либо замену его части с целью уточнения параметров технологического процесса ; при этом должен увеличиваться процент выхода годных. 3. Если нет возможности произвести замену оборудования , а сущест- вующее не позволяет более точно поддерживать параметры технологических процессов , следует направить проект на доработку , чтобы с помощью но- вых конструктивных решений , замены элементной базы и др . решений повы- сить механическую прочность ТЭЗа. В качестве др угого примера использования аппарата теории вероят- ности рассмотрим статистическое регулирование технологических процес- сов по альтернативному признаку. Статистическое регулирование ТП , корректировка его параметров в ходе производства с помощью выборочного контроля качества изготавлива- емой продукции производится с целью технологического обеспечения тре- буемого качества и предупреждения брака . Оно предусматривает своевре- менность установления нормального состояния ТП по ограниченному числу наблюдений с немедленным принятием мер по приведению ТП в надлежащее состояние . Однако , ТП должен быть устойчивым , поддающимся регулирова- нию и обеспечивающим заданный показатель качества продукции. Поэтому перед применением статистических методов регулирования ТП проводится тщательное изучение , анализ его с целью выявления причин, изменяющих показатель качества продукции , определения статистических закономерностей процесса , их числовых значений , а в случае необходи- мости также и изучение е го для достижения нужной устойчивости и обес- печения необходимого уровня качества продукции . В массовом и крупносе- рийном производстве применение упрощенных статистических методов регу- лирования не дает достаточно достоверных результатов , поэтому при т а- ком производстве рекомендуется применять метод статистического регули- рования по альтернативному признаку. Альтернативный метод - это контроль качества , при котором единицы продукции делятся на две группы - годные и дефектные , а решение о кон тролируемой совокупности принимается в зависимости от числа дефект- ных единиц продукции , обнаруженных в выборке . Выборка - это определен- ное количество единиц штучной продукции , взятых из исследуемой сово- купности в определенном объеме. Объем выб орки (количество единиц штучной продукции ), период отбо- ра (время между очередными выборками или пробами из потока продукции ), уровень регулирования (ограничивающий допустимые отклонения уровня ка- чества в выборках или пробах ) определяются на основе данн ых статисти- ческого анализа ТП и требований надежности к качеству проверки продук- ции методами математической статистики. Расчет проводится на основе приемочного уровня качества продукции (т.е . такого , при котором имеется относительно низкая вероят ность при- емки дефектной партии продукции ), браковочного уровня качества (т.е. такого , при котором относительно низка вероятность забраковки годной партии продукции ), а также риска излишней настройки (вероятность того, что по статистической оценке буд ет принято решение проводить очередную настройку , в то время как в ней нет необходимости ) и риска незамечен- ной разладки (вероятность того , что по статистической оценке будет принято решение не проводить настройку , в то время как в действитель- ност и она необходима ). - 99 - Составляется контрольная карта для графического отображения изме- нения уровня качества , в которую заносятся значения статистических ха- рактеристик очередных выборок или проб и уровня рег улирования в виде линии , ограничивающей допустимые отклонения качества в выборках или пробах . При выходе качества выборки за пределы границ требуется регу- лирование ТП. Имеется несколько методов статистического регулирования ТП по альтернатив ному принципу . Это методы учета доли дефектности , числа де- фектности , числа дефектных единиц , среднего числа дефектов на единицу продукции и др. Метод доли дефектности основан на определении отношения числа де- фектных единиц продукции к общему числ у проверенных в выборке единиц. Он лучше других тем , что объем выборки при этом методе необязательно должен быть одинаковым в каждой выборке , а может в определенных преде- лах изменяться от одной выборки к другой к другой в случае необходи- мости. Предварительное изучение ТП проводится с целью выявления причин, изменяющих показатель качества и определения устойчивости , стабильнос- ти процесса , составления норм и правил статистического регулирования ТП . Во время изучения ТП необходимо фиксирова ть наладки процесса , ме- роприятия по поддержанию его в надлежащем состоянии . Результаты наблю- дения по дефектностям изделий заносятся в контрольную карту . Продолжи- тельность проведения исследования ТП должна охватить несколько перио- дов между его нала дками. С целью определения устойчивости и других параметров ТП после каждой настройки проводится сплошной контроль между выборками . Из по- лученного материала определяются следующие параметры . Доля брака (де- фектности ) между двумя последовател ьными дефектными единицами p 4i 0=1/t 4i (95), где t 4i 0- интервал между двумя дефектными единицами продукции (в единицах продукции или времени ). Среднее значение интервалов между двумя последовательными дефектными единицами m t 4c 0=1/m 7S 0t 4i 0 (96), где m - количество интервалов , в которых произведен i=1 сплошной контроль изделий . Среднее квадратичное отклонение интервалов между двумя дефектными единицами m s 4y 0=[1/(m-1) 7S 0(t 4i 0-t 4c 0) 52 0] 51/2 0 (97) i=1 Среднее значение доли брака (дефектности ) m P 4c 0=1/m 7S 0p 4i 0 (98) i=1 Среднее квадратичное отклонен ие доли брака (для биноминального распре- деления ) S(p)=[P 4c 0(1-P 4c 0)] 51/2 0 (99). По расчетным данным строится кривая p 4i 0=f(t 4i 0), т.е . изменение доли дефектности в зависимости от номера ин- тервалов . Оценивается стабильность процесса. Пр иемочный уровень качества Р 4о 0, который определяется исходя из соотношения затрат на контроль одного изделия в процессе статистичес- кой проверки к потерям от каждого дефектного изделия С 4о 0 в соответствии с табл . 6. Чтобы определить целесообр азность введения статистического регу- лирования ТП , приемочный уровень качества Р 4о 0 сравнивается со средним значением входного уровня качества Р 4вх 0 (Р 4вх 7` 0Р 4с 0). Входной уровень ка- чества Р 4вх 0 представляет собой соотношение количества дефектных изделий к общему количеству проверенных изделий : Р 4вх 0=n 4д 0/n (100), где n 4д 0 - ко- личество дефектных изделий , n - общее количество проверенных изделий. Здесь может быть несколько случаев : - Р 4вх 7< 0Р 4о 0, тогда статистическое р егулирование нецелесообразно ; - Р 4вх 7> 0Р 4о 0, тогда необходимы частые наладки процесса и нужно его - 100 - Таблица 6 -------------------------------------T-------- -----------------------¬ ¦ Со ¦ Ро , % ¦ +------------------------------------+-------------------------------+ ¦ 1:900 ¦ 0,015 ¦ ¦ 1:400 ¦ 0,035 ¦ ¦ 1:300 ¦ 0,065 ¦ ¦ 1:200 ¦ 0,1 ¦ ¦ 1:150 ¦ 0, 15 ¦ ¦ 1:90 ¦ 0,25 ¦ ¦....................................¦ ....................... ¦ ¦ 1:12 ¦ 2,5-4 ¦ ¦ 1:9 ¦ 4-6,5 ¦ L------------------------------------+-------------------------------- улучшить , иначе будут значительные экономические затраты на наладку ; - Р 4о 7, 0Рвх и <(2 7_ 03)S(p), тогда введение стати стического контроля нецелесообразно . Здесь S(p)- среднеквадратическое отклонение доли бра- ка.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
..Доктор обычной сельской больницы нашел чудотворное средство от всех женских болезней - стоит сказать женщине, что это обычный признак старости, и выздоровление происходит прямо на глазах..
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Технология и автоматизация производства РЭА", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru