Файл: 7 Обособленность как фундаментальное свойство бс 3 21 Жесткие и гибкие системы управления 6.docx

Содержание

7 Обособленность как фундаментальное свойство БС

К основным структурным свойствам относятся: иерархическая упорядоченность, централизация, а также вертикальная целостность и горизонтальная обособленность. К основным динамическим свойствам относятся систематизация, изоляция, стабильность, адаптивность, инерционность и ряд других. Иерархическая упорядоченность заключается в возможности разделения системы на подсистемы и отражает тот факт, что поведение подсистемы не может быть полностью аналогичным поведению системы. Большинство систем иерархически упорядочены. Для технических систем, в частности, это проявляется в модульном принципе построения. Целостность системы проявляется в том, что изменение в некоторой ее части вызывает изменения в других частях и в системе в целом. В этом случае говорят о связном образовании. Обособленность проявляется в том, что система, может быть представлена в виде совокупности несвязных частей. Изменение в каждой части зависит только от самой этой части. Изменение в системе в целом есть физическая сумма изменений в ее отдельных частях. В этом случае говорят об обособлении или физически суммативном поведении. Следует отметить, что целостность и обособленность могут проявляться в одной и той же системе в разной степени.

Свойство прогрессирующей изоляции. Большинство неабстрактных систем изменяется во времени. Если эти изменения приводят к постепенному переходу от целостности к суммативности, то говорят, что такая система подвержена прогрессирующей изоляции. Изоляция может проявляться в виде распада, имеющего место при разрушении системы, и роста, заключающегося в возрастании деления на подсистемы; при этом возрастает дифференциация функций (процесс творчества, эволюция, развитие).

Свойство прогрессирующей систематизации является обратным к предыдущему и заключается в усилении прежних отношений между частями и развитии отношений между частями, не связанными между собой (унификация системы в целом). Изоляция и систематизация могут происходить в одной системе одновременно и в течение длительного времени (говорят, что система находится в равновесном состоянии) или последовательно.

---

Централизация. Централизованная система - это такая, в которой один элемент или подсистема играет главную (доминирующую) роль в функционировании всей системы. Эта часть системы называется ведущей или центром системы. При этом малые изменения в ведущей части вызывают значительные изменения в системе. Существуют как централизованные, так и децентрализованные (распределенные) системы. При этом речь идет о функциональном влиянии центра, определяющем назначение системы. Например, в измерительном приборе центр – датчик, в автомобиле – двигатель, в компьютере центр отсутствует (одинаково важны и процессор, и память). Высокоорганизованные системы также могут не быть централизованными. Например, человек имеет осевую симметрию (одинаково важны сердце и мозг). Отметим, что центр не следует отождествлять с системой управления. Например, в вузе центром является преподавательский состав, в институте – специалисты, в интегрированных производствах – техника и т.п. Целостность и систематизация могут сопровождаться прогрессирующей централизацией.

Адаптивность системы заключается в способности системы сохранять свои функции при воздействии окружающей среды, т.е. реагировать на среду так, чтобы получить благоприятные последствия для деятельности системы (обучение, эволюция в больших системах). Подчеркнем, что речь идет о функциональной адаптивности. Все системы в той или иной степени адаптивны: наименее адаптивны неживые системы; более адаптивны – биологические (живые системы) и технические системы; наиболее адаптивны социальные и организационно-технические системы. Свойство адаптивности тесно связано с живучестью систем, которая состоит в способности сохранять равновесие со средой.

О стабильности системы можно говорить относительно некоторых ее свойств (величин, переменных), если они стремятся сохраниться в определенных пределах. Система может быть стабильной в одном отношении и нестабильной в другом.

Так как наибольший практический интерес представляют организационно-технические системы, то остановимся на их особенностях. Организационно-технические системы являются динамическими и обладают свойствами адаптивности, стабильности, совместимости, а также в известной мере свойством оптимизации, заклю­чающейся в приспособлении к среде. В силу существующих ограничений на развитие таких систем имеется тенденция к усилению оптимизации, что проявляется в необходимости оптимизации структуры, функций, минимизации затрат на развитие, в возрастании эффективности систем и т.д. Важным свойством больших, сложных систем, таких как организационно-технические, является инерционность, связанная со скоростью изменения функций. Она определяется временем отклика системы в ответ на внешнее возмущение, т.е. промежутком времени от начала возмущающего воздействия до изменения деятельности системы в нужном направлении, и зависит от возмущающего воздействия (t = t

---

₁ + t₂, где t₁ – время отклика управляющей подсистемы; t₂ – время прохождения возмущения через все уровни системы). В связи с этим системы такого типа следует рассматривать как обладающие относительными свойствами, т.е. как относительно открытые, относительно адаптивные и т.д. Динамические свойства проявляются в полной мере, если промежуток времени, в течение которого изучается система, превышает время отклика, и если возмущающее воздействие превышает некоторый порог. Свойство инерционности тесно связано с такими свойствами систем и их элементов, как быстродействие, жесткость, адаптивность, стабильность и другие. Изменение свойств организационно-технических систем обусловлено объективными изменениями, происходящими в процессе развития (эволюция), и субъективными, т.е. планируемыми людьми (директивными). В силу этого существенное значение имеет полнота информации о системах. Неполнота (нечеткость) информации о системе может привести к существенному изменению ее динамических свойств (например, увеличить инерционность, замедлить рост, снизить адаптивность и т. д.). Решающим обстоятельством, оказывающим влияние на развитие таких систем, является установление оптимальных пропорций, в том числе временных, между эволюционными и директивными изменениями.

21 Жесткие и гибкие системы управления

Первые автоматизированные и автоматические системы позво­лили автоматизировать отдельные технологические операции на станках, затем появились станки-автоматы, работающие без уча­стия человека.

Объединение станков-автоматов, каждый из которых настроен на выполнение определенной операции, в группу с единой системой управления стало основой построения жестких автомати­ческих линий, составивших пер вый этап автоматизации.

В такой линии станки располагаются по ходу технологического процесса и связаны между собой единой транспортной системой, позволяющей передавать заготовки от одного автомата к другому.

По характеру движения заготовок вдоль линии жесткие авто­матические линии можно подразделить на три типа: tN

•          синхронные, когда все станки работают в едином такте, а заготовки передаются от одного станка к другому с помощью жестких транспортных линий. Выход одного автомата из строя ос­танавливает всю линию;

---

•       асинхронные, когда все автоматы работают независимо друг от друга по времени, имея в бункере определённой запас загото­вок или деталей, и обслуживаются гибкой транспортной систе­мой. В такой системе отказ одного автомата в течение определен­ного времени (обычно нескольких часов) не сказывается на рабо­те линии в целом;

•         роторные, в которых детали обрабатываются в процессе их перемещения от одной роторной машины к другой.

Автоматические линии позволяют освободить рабочего qt мо­нотонного физического труда, повысить производительность, снизить себестоимость и повысить качество выпускаемой продук­ции

В то же время жесткие автоматические линии работают с жест­кой логикой и настроены на выпуск продукции одной номенкла­туры.

Малейшие изменения в конструкции детали или технологи­ческом процессе требуют длительной остановки оборудования, переналадки и его, и системы управления.

Новый виток развития автоматизации стал возможным после внедрения электронно-вычислительной техники, особенно управ­ляющих ЭВМ. Это, в свою очередь, способствовало созданию обо­рудования с числовым программным управлением (ЧПУ).

Все технологические операции по изготовлению детали на стан­ке сводятся к перемещению рабочих органов на определенное расстояние, в определенном направлении и с определенной ско­ростью.

Это значит, что каждый шаг при обработке детали можно за­кодировать и выразить все операции в виде чисел, следующих друг за другом. Если эти числа занести в память станка (на перфолен­ту, перфокарту, магнитные носители) в виде программы (поэто­му такое название — «числовое программное управление»), то считывающее устройство по командам программ носителя смо­жет управлять рабочими органами станка. При этом последова­тельность чисел преобразуется в электрические сигналы, которые рабочие органы отрабатывают, перемещаясь с помощью исполнительных механизмов на определенное расстояние, с опреде­ленной скоростью и в определенном направлении. В сочетании с ЭВМ станки с ЧПУ обеспечивают:

•      оптимальные режимы во время обработки детали;

•   максимальные скорости перемещения рабочих органов во вре­мя холостого хода.

Именно внедрение оборудования с числовым программным управлением дало возможность отказаться (за пределами массо­вого производства) от жестких автоматических линий, направ­ленных на выпуск изделий и продукции одной номенклатуры

---

, и перейти к следующему уровню автоматизации.

Второй этап автоматизации — создание перепрограммируемо­го оборудования — позволил наладить массовый выпуск продук­ции широкой номенклатуры, в том числе небольшими партиями в мелкосерийном производстве. Это стало возможным благодаря появлению гибких производственных систем (ГПС) разных уров­ней — от групп, состоящих из нескольких единиц технологиче­ского оборудования, до полностью автоматизированных произ­водств.

Основной единицей ГПС можно считать многооперационный станок с ЧПУ, в котором переналадка на выпуск нового изделия сводится в основном к перепрограммированию решаемых задач. Под управлением микроЭВМ такие станки автоматически выпол­няют операции технологического процесса, автономно осуществ­ляя многократные технологические циклы. Они снабжаются сис­темами автоматического контроля и измерения параметров изде­лия в процессе обработки, устройствами диагностирования со­стояния оборудования, могут включать в себя устройства для за­мены технологической оснастки и т.д. Такие единицы технологи­ческого оборудования получили название гибких производствен­ных модулей (ГПМ).

С их появлением стало возможным на одном и том же оборудо­вании выпускать сотни новых образцов продукции, регулярно модернизировать ее и улучшать качество.

Гибкие производственные модули могут работать не только автономно, но и во взаимодействии с другим технологическим оборудованием. Группа ГПМ, объединенных автоматизированной транспортно-складской системой и работающих под управлением центральной ЭВМ, образует гибкую автоматизированную линию. Несколько таких линий, объединенных общей системой управле­ния, представляют гибкий автоматизированный участок, или гиб­кий автоматизированный цех.

Если в общий процесс производства продукции включить и такие этапы, как автоматизированное проектирование продукции, технологии ее изготовления и технологической подготовки про­изводства, что возможно с помощью современных ЭВМ, то получится современное высокоэффективное гибкое автоматизиро­ванное производство (Г/4/7).

Гибкое автоматизированное производство обеспечивает:

•           возможность быстрого изменения программы производства изделий;

•       сочетание высокой производительности с малыми размера­ми партий изделий и коротким периодом освоения их производ­ства;

•      резкое сокращение себестоимости продукции;

---