автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Интегрированная автоматизированная система управления производством пластмассовых изделий с совмещенными зонами обслуживания

На правах рукописи

ИШКОВ Павел Николаевич

ИНТЕГРИРОВАННАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ПЛАСТМАССОВЫХ ИЗДЕЛИЙ С СОВМЕЩЕННЫМИ ЗОНАМИ ОБСЛУЖИВАНИЯ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (в машиностроении)" по техническим наукам

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Курск 2003

Работа выполнена в Курском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ДРЕЙЗИН В. Э.

Официальные оппоненты: доктор технйческих наук, профессор

УРАЗБАХТИН И. Г. кандидат технических наук, ст. научный- сотр. Международного НИИ проблем управления КАРПОВ Ю. П.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский и конст-рукторско-технологический институт низковольтной аппаратуры (ОАО «ВНИИЭлектроаппарат» г. Ставрополь)

Защита состоится «25» декабря 2003 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.105.03 в Курском государственном техническом университете по адресу: 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курского государственного технического университета

Автореферат разослан «_» ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук, профессор а//^*-? Ф- А. Старков

2004-4 24473

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационной работы. Массовое применение пластмассовых изделий и деталей в приборостроении, машиностроении, электротехнике, радиоэлектронике, бытовой технике и других отраслях промышленности привело к тому, что цехи или участки производства пластмассовых изделий имеются почти на каждом промышленном предприятии. Основное технологическое оборудование этих производств (прессы и литьевые машины) на большинстве российских предприятий в силу известных причин уже давно не обновлялось и оснащено устаревшими системами локальной автоматики, использующими аналоговые регистрирующие приборы и реле времени, которые не могут обеспечить стабильного качества продукции, и не приспособлены к подключению к централизованной системе управления. Они не позволяют регистрировать циклограмму технологического процесса (время выдержки и время выполнения подготовительных операций), а потому не могут гарантировать строгое выполнение предписанных технологических режимов, что неизбежно приводит к их нарушениям и снижению качества продукции. Отсутствие централизованного контроля затрудняет учет количества изготовленной продукции и расхода сырья, диспетчеризацию производства, подсчет сменной выработки каждого рабочего, что в итоге приводит к низкой эффективности управления цехом (или участком) производства пластмассовых изделий. Кроме того, такие средства автоматики являются недостаточно надежными (особенно аналоговые автоматические регистрирующие приборы) и неэффективными с точки зрения оперативного управления производством.

Все эти причины и являются основными стимулами к созданию централизованных автоматизированных систем управления производством пластмассовых изделий. Однако при попытках решенйя этой проблемы российские предприятия сталкиваются с весьма серьезными трудностями. Эти трудности обусловлены отсутствием на российских предприятиях интеллектуальных периферийных средств автоматики с цифровым выходом, что вынуждает либо оборудовать каждую единицу основного технологического оборудования периферийным контроллером, либо использовать только групповые контроллеры, обслуживающие группу компактно расположенных единиц основного технологического оборудования. Но тогда приходится прокладывать к ним многочисленные многопроводные линии связи от каждой единицы оборудования (причем большинство информационных сигналов являются аналоговыми микромощными сигналами от термопар или термометров сопротивления, которые весьма чувствительны к помехам). Стремление повысить надежность системы диктует первый путь. Но он весьма дорог, поскольку современные промышленные контроллеры стоят от 300 до 3000 долларов.

Кроме того, возникают еще две важных задачи: первая касается оптимизации оперативного планирования и организации производства в условиях большой номенклатуры изготавливаемых изделий и совмещенных зон обслуживания прессового оборудования, вторая состоит в опрШЭД^НЩ^ц^дп^и^ыл/техноло-

щ

БИБЛИОТЕКА I

о» <

а

I »ческих режимов изготовления конкретных изделий в условиях нестабильности - «юйств исходного сырья. Обе они не являются тривиальными и не имеют пре-' -гдентов успешного решения ни в нашей стране, ни за рубежом. Решение первой из них позволит получить весьма ощутимый экономический эффект за счет • жжения энергозатрат, повышения эффективности производства и производительности труда. Вторая весьма важна как с точки зрения обеспечения высокого качества изделий, так и с точки зрения повышения экономичности производства. Н? можно отнести к числу слабо структурируемых и плохо формализуемых за-дяч, которые весьма часто встречаются при автоматизации технологических роцессов, а потому ее решение имеет более широкое значение, чем конкретно >л& производства пластмассовых изделий. Важное значение имеют также задачи автоматизации подготовительного производства (таблетирования пресс-.«атериала), решение которых позволит сократить потери сырья, устранить дефекты готовой продукции, возникающие из-за погрешностей дозирования пресс-•-мтериала и сократить время подготовительных операций при прессовании из-д«шй. Все эти последние задачи уже выходят за рамки традиционных функций АСУ ТП, но именно их успешное решение позволит существенно повысить эффективность производства и качество выпускаемой продукции за счет снижения энергоемкости производства, повышения производительности основного технологического оборудования и лучшей организации производственного процесса •три высоком качестве производимой продукции.

Таким образом, создание интегрированной автоматизированной системы производства пластмассовых изделий, выполняющей все перечисленные допол-штельные функции, является актуальной задачей, решение которой позволит существенно повысить эффективность одного из самых массовых видов производств.

Цель и основные задачи работы. Целью диссертационной работы является комплексное решение задач, связанных с созданием автоматизированной '.итегрированной системы управления производством пластмассовых изделий, позволяющей существенно повысить эффективность производства за счет повышения производительности основного технологического оборудования, экономии сырья и энергетических ресурсов при обеспечении высокого качества »редукции.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. С позиций системного подхода и с учетом реальных возможностей "редприятия определен перечень функций автоматизированной интегрированной системы управления цехом пластмассовых изделий, охватывающий не только основной технологический процесс, но и подготовительное производство • члблетирование пресс-порошков).

2. Проведен рациональный выбор топологии локальной информационно/ празлякнцей сети этой системы и программно-технических средств для ее реа-тизации, обеспечивающих выполнение всех необходимых функций при минимуме капитальных затрат.

3. Проведен выбор наиболее адекватного метода решения задачи оптимального оператибко'го' планирования и организации производства дискретно-

периодического характера с совмещаемыми зонами обслуживания и разработан оригинальный алгоритм, обеспечивающий поддержку принимаемых решений.

4. С использованием методов математического планирования активного многофакторного эксперимента созданы алгоритмические и программные средства поддержки при проведении экспериментальной доводки технологических режимов прессования пластмассовых изделий при вариациях свойств сырья и освоении производства новых изделий.

5. Разработана прототипная проблемно-ориентированная экспертная система для решения задач поиска оптимальных технологических режимов изготовления пластмассовых изделий заданной конфигурации из заданного материала и их корректировки при нестабильности свойств сырья.

6. Осуществлена техническая реализация первой очереди автоматизированной интегрированной системы управления производством пластмассовых изделий на Курском ОАО «Электроаппарат».

Методы исследований. Для решения вышеуказанных задач использовались следующие методы исследований:

- системный подход и системный анализ всей проблемы;

- методы линейного программирования и комбинаторики для решения задач оптимального оперативного планирования производства в условиях совмещения зон обслуживания основного технологического оборудования;

- методы математического планирования активного многофакторного эксперимента;

- методы искусственного интеллекта для решения слабо структурированных и плохо формализуемых задач;

- экспериментальные методы исследования.

Научная новизна.

1. Впервые с позиций системного подхода сформулирован рациональный перечень задач и функций интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изделий в условиях широкой номенклатуры производимой продукции и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования.

2. Проведен теоретический анализ пригодности методов линейного программирования и комбинаторики для решения задачи оптимальной организации и оперативного планирования производства пластмассовых изделий в условиях широкой номенклатуры продукции и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования и разработан оригинальный алгоритм решения этой задачи, базирующийся на минимизации переборов с учетом совместимости циклограмм технологических процессов прессования различных изделий.

3. Впервые предложены критерии и методика количественной оценки качества пластмассовых изделий и эффективности технологического процесса их производства, на основе которых разработаны программные средства поддержки при экспериментальном поиске оптимальных технологических режимов прессования.

4. Обоснована необходимость и разработана прототипная экспертная система как составная часть интегрированной автоматизированной системы управ-

лений производством пластмассовых изделий для решения плохо формализуе-мых'задач поиска оптимальных технологических режимов производства пластмассовых изделий.

■ Практическая ценность. Практическая ценность диссертационной работу состоит в: ' I

1 - разработке комплекса программно-технических средств интегрированной1 автоматизированной системы управления производством пластмассовых из' делий; обеспечивающих выполнение всех необходимых функций при миними-зг1цйц капитальных затрат и учитывающих требования легкой расширяемости системы и сопряжения с общей корпоративной управляющей сетью предприятия, включая разработку специализированных восьмиразрядных периферийных и групповых контроллеров, стоимость которых на порядок ниже стоимости серийно выпускаемых промышленных контроллеров;

- экспериментальном подтверждении высокой экономической эффектив-1 ности разработанного" алгоритма и реализующих его программных средств для

оптимизации оперативного планирования и организации производства дискретно-периодического характера в условиях широкой номенклатуры выпускаемой продукции и совмещенных зонах обслуживания основного технологического оборудования;

- разработке рационального ряда типономиналов таблеток пресс' Материала, обеспечивающего возможность исключить операцию взвешивания , дозы пресс-материала при загрузке прессформ;

- разработке технических предложений по автоматизации подготовительного производства (таблетирования пресс-материала);

- внедрении первой очереди системы нй Курском ОАО «Электроаппарат».

' Основные положения, выносимые на защиту:

1, Перечень задач и функций интегрированной автоматизированной сис-1 темы управления производством пластмассовых изделий, сформулированный с пбзиций системного подхода с учетом дальнейшей интеграции с корпоративной информационно-управляющей системой предприятия.

> ' 2- Программно-технические средства:'для реализации интегрированной автоматизированной системы, обеспечивающие выполнение всех сс функций 1 при Минимизации капитальных затрат и учитывающие реальный технический уровень и возможности российских предприятий.

3. Алгоритмическая модель для решения задачи оптимального оперативного планирования и организации производства дискретно-периодического характера в условиях широкой номенклатуры продукции и совмещаемых зон обслуживания основного технологического оборудования. 1 ' 4. Критерии и методика количественной оценки качества пластмассовых «изделий и эффективности технологического регламента их производства и применение их для поиска оптимальных технологических режимов с использованием, методов оптимального планирования активного многофакторного экспери-' мента!

5. Прототипная экспертная система как составная часть интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изде-

лий для решения плохо формализуемых задач поиска оптимальных технологи-. ческих режимов производства пластмассовых изделий.

Реализация и внедрение результатов исследований. /

1. Спроектирована, изготовлена и смонтирована в цехе пластмассовых изделий Курского ОАО «Электроаппарат» первая очередь Тфограммно-технических средств интегрированной системы управления, включающая локальную информационно-управляющую сеть, охватывающую периферийные и групповые контроллеры, управляющие прессовым оборудованием, и центральную диспетчерско-технологическую станцию. В настоящее время проводится ее опытная эксплуатация.

2. Проведено опробование в цеховых условиях программного комплёкса верхнего уровня по оптимальной организации и оперативному планированию производства, которое показало возможность при его внедрении повышения производительности труда и экономии энергетических ресурсов не менее, чем на 25 % при сокращении парка основного технологического оборудования не менее, чем на 30 %.

3. Проведено опробование в цеховых условиях программных комплексов верхнего уровня для поиска оптимальных технологических режимов прессования пластмассовых изделий при освоении новых видов продукции и коррекции технологических режимов при отклонениях свойств сырья, которое показало перспективность данного направления работ и подтвердило основные концепции, на которых они базировались.

4. Проведено планирование работ и разработка технического заданий на проектирование второй и третьей очередей данной системы, которые должны охватить участок таблетирования, участок термопластавтоматов и программные' комплексы верхнего уровня. Завершение всех работ по внедрению системы планируется к концу 2005 г. '

Апробация работы. 1

Основные результаты работы докладывались на 5-й Международной койф. «Распознавание 2001» (Курск, 2001), на 2-й Международной научно-технической конференции «Информационная техника и электромеханика' -ИТЭМ - 2003» (Луганск, 2003) и на IV Международной научно-технической конференции «Кибернетика и технологии XXI века» (Воронеж, 2003), а также на1 НТС Курского ОАО «Электроаппарат» и расширенном научно-техническом семинаре кафедры «Конструирование и технология электронно-вычислительных' средств» Курского государственного технического университета.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 научных статей и докладов; из них 5 в центральных журналах.

Личный вклад автора. В приведенных в конце автореферата работах, опубликованных в соавторстве лично автором в [2 и 4] сформулирован перечень ' основных задач создаваемой интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изделий; в [3 и 4] автор предложив отказаться от использования промышленных йоА-РЬС или зо/Но&с контроллеров и 5С4Д^-системы при создании комплекса программно-технических средств АСУ ТП; в [5 и 6] провел предварительные расчеты интенсивностей потоков

циркулирующей в сегментах АСУ ТП информации, на основании которых и производился выбор топологии и интерфейса локальной информационно-управляющей сети, а также элементной базы при разработке контроллеров; в [7] предложил оснастить все таблеточные машины обнаружителями металлических частиц, дополнив их функциями счета изготовленных таблеток и интерфейсными функциями, что фактически превращает их в специализированные периферийные контроллеры для таблеточных машин;'в [10-12] сформулировал условия, критерии и ограничения, по которым должен осуществляться перебор вариантов размещения видов продукции по зонам обслуживания и рабочим сменам, что и позволило разработать алгоритм оптимизации оперативного планирования и организации производства пластмассовых изделий, а также провел экспериментальную проверку в цеховых условиях эффективности разработанного алгоритма. ,

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х разделов и заключения, изложенных на 170 страницах текста, списка литературы из 60 наименований, 9 рисунков, 9 таблиц и трех приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЬГ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель исследования и решаемые задачи, приведены основные положения, выносимые на защиту, а также дается общая характеристика диссертационной работы.

В первом разделе рассмотрены современное состояние и проблемы развития АСУ ТП, определены основные характеристики объекта автоматизации -цеха' пластмассовых изделий Курского ОАО «Электроаппарат», рассмотрены основные технологические процессы получения пластмассовых изделий, определен перечень функций, которые должна выполнять проектируемая система, ^формулированы цель и задачи диссертационной работы.

Проведенный анализ истории автоматизации производственных процессов выявил пять основных этапов ее развития и характерные особенности каждого из них, что позволило выработать системный подход к решению юх проблем, которые возникают на современном этапе, а также сформулировать общие не решенные проблемы (не зависящие от отраслевой принадлежности объекта автоматизации), касающиеся, в основном, отсутствия серийно выпускаемых простейших промышленных контроллеров низшего уровня, которые должны ставиться непосредственно на управляемые технологические объекты, и отсутствие типовых программных средств поддержки принятия решений по оценке текущего состояния управляемого процесса по комплексу текущих значений контролируемых параметров и их предыстории, а также многосвязному и ситуационному управлению.

Анализ применяемых технологий изготовления пластмассовых изделий и особенностей объекта автоматизации в целом позволил конкретизировать задачи, которые должна решать интегрированная АСУ производства пластмассовых изделий, и определить перечень ее основных функций:

у ~

8

• централизованный контроль и регулирование параметров основного технологического процесса (температуры пресс-формы, давления прессования и вьщержки времени отверждения);

• автоматизация контроля и учета результатов вспомогательного производства - таблетирования пресс-материала при повышении точности его дозирования;

• выполнение традиционных для АСУ ТП функций централизованного сбора технологической и учетной информации, отображения текущего состояния производства, архивирования накопленной производственной информации и формирования статистических сводок о ходе производственного процесса;

• выполнение планово-диспетчерских функций, в том числе: оперативное планирование производства и оптимальная организация производственного процесса с учетом совмещаемых зон обслуживания;

• учет амортизации и износа основного технологического оборудования и технологической оснастки;

• определение оптимальных технологических режимов изготовления конкретных изделий и их коррекция при нестабильности свойств сырья.

С учетом выявленных общих проблем создания современных АСУ ТП и перечня задач, которые должна решать интегрированная АСУ производства пластмассовых изделий, сформулированы цель и основные задачи настоящей диссертационной работы, а также возможные методы их решения.

Во втором разделе проведена разработка топологии локальной информационно-управляющей сети и комплекса программно-технических средств для реализации системы. При этом подвергнута обоснованной критике широко рекламируемая в настоящее время индустриальная технология создания АСУ ТП, заключающаяся в использовании промышленных серийных контроллеров типа soft-PLC или softlogic и универсальных .SCADА-систем для «сквозного» программирования всей системы, которая, полностью отвечая интересам фирм — производителей технических средств и программно-технических комплексов для АСУ ТП и фирм - системных интеграторов, для большинства российских предприятий делает эти системы практически недоступными из-за их высокой стоимости, которая определяется огромной избыточностью как технических, так и программных средств, как неизбежной платы за универсальность. В то же время, для подавляющего большинства реальных объектов автоматизации те функции, которые должны выполнять такие системы, могут быть реализованы с гораздо меньшими капитальными затратами (в 5-10 раз) при переходе на специализированные технические и программные средства с сокращением избыточности до разумных пределов. Именно такой путь был выбран для создания АСУ ТП цеха пластмассовых изделий Курского ОАО «Электроаппарат». Но, при этом, сохранены основные достоинства индустриальной технологии создания АСУ ТП, такие как: открытость, расширяемость и легкая реконфигурируемость создаваемой системы, использование современных сетевых технологий для построения локальной информационно-управляющей сети и применение персональных компьютеров в качестве операторских и диспетчерско-

/

технологических станций. В итоге выбрана трехуровневая архитектура и шинная топология локальной информационно-управляющей сети, как удовлетворяющие всем указанным требованиям и обеспечивающие высокую экономичность. То-гкмюгия АСУ ТП представлена на рис. 1.

Рис. 1. Топология первой очереди локальной сети АСУ ТП цеха пластмассовых изделий

Первая очередь системы состоит из пяти сегментов, каждый из которых связывает группу периферийных контроллеров, устанавливаемых непосредственно на каждой единице управляемого технологического оборудования, со своим групповым контроллером. Внутри сегментов используется полевая цифровая :нина, реализованная на двух витых парах с опторазвязкой, что обеспечивает дуплексную связь. Ввиду низкой интенсивности потоков информации, циркулирующей в каждом сегменте сети, выбран стандартный интерфейс А.9-252. Предусмотрена возможность подключения к каждому сегменту системы до 30 периферийных контроллеров, хотя реально подключено 16. Это обеспечивает возможность дальнейшего расширения системы по каждом)' сегменту. Предусмотрена и возможность дальнейшего наращивания числа сегментов без доработки базового программного обеспечения сети. Максимально возможное число подключаемых у. сети сегментов практически не ограничивается. Все групповые контроллеры связаны с центральной диспетчерско-технологической станцией тахой же последовательной шиной.

Ввиду несложности функций непосредственного управления самими (Технологическими объектами, их большого количества (вместе с термопласта вто-матами и таблеточными машинами их более 150) и невысокой интенсивйости информационных потоков в системе, применение серийно выпускаемых универ-i сальных промышленных контроллеров было признано экономически нецелесообразным и разработаны специализированные предельно дешевые периферийные контроллеры на базе 8-разрядной однокристальной микроЭВМ. Выбор элементной базы проводился по критериям минимизации стоимости^ удобства программирования, поскольку ограничения по производительности практически отсутствовали. ^

Групповой контроллер также реализован на 8-разрядной микроЭВМ с расширенным (по сравнению с периферийным контроллером) объемом памяти для долговременного хранения технологических уставок на управляемые прессы и полученной от них технологической информации (за разумный период времени ,- не более смены). '

Проведенная разработка и периферийных, и групповых 8-разрядных контроллеров для данной АСУ ТП показала, что стоимость комплектующих для нкх даже по розничным ценам не превышает 30 долларов США, что даже при вы-' пуске их малой серией по разовому заказу позволяет оценить их стоимость не выше 50 $. Это позволит по крайней мере в 5-6 раз уменьшить необходимые за-' траты на приобретение технических средств АСУ ТП и одновременно удешевить и упростить их эксплуатацию . , i •1

Поскольку применение 8-разрядных контроллеров не позволяет осущест'в-лять их сквозное программирование с помощью SCADA-системы, а выполняемые ими функции достаточно просты, то и применение SCADA-системы в ¿ан-. ной АСУ ТП становится нерациональным. .

В третьем разделе рассмотрены задачи оперативного планирования и op-j ганиздции производственного процесса, а также задачи диспетчеризации произ-. Водства и автоматизации участка таблетирования. , (

Производство пластмассовых изделий с помощью прессования и литья под давлением следует отнести к дискретно-периодическим производствам, которые весьма характерны для машиностроения и приборостроения.1 Задала оптимизации оперативного планирования такого производства в условиях'накладываемых ограничений не нова и успешно решается методами линейного про-' граммйрования. Однако данные методы требуют, чтобы и критерий оптимизации (целевая функция), и накладываемые 01раничения могли быть записаны в виде системы уравнений и неравенств, зависящих от одних и тех же перченных, и сводятся к нахождению значений данных переменных, удовлетворяющих максимуму (или минимуму) целевой функции при выполнении заданных ограничений. Но в данном случае оптимизация должна заключаться в рациональном формировании зон обслуживания и распределении всей номенклатуры изготавливаемых изделий по действующим единицам технологического оборудования и рабочим сменам, которое обеспечивало бы безусловное выполнение месячной производственной программы при ритмичной поставке готовой продукции и максимальной экономии трудовых и энергетических ресурсов. И все'это должно

/

осуществляться за счет оптимального планирования загрузки прессов производством продукции различных видов и рационального формирования зон обслу-, живания. В этом случае составить систему уравнений линейного программирования невозможно, поскольку отсутствуют переменные, от которых бы зависели и ограничения, и целевая функция. Задача осложняется тем, что номенклатура изделий существенно превышает число единиц установленного оборудования, длительности технологических циклов прессования изделий различных видов могут отличаться на порядок, а месячные объемы их производства - на три-четыре порядка. Такие задачи должны решаться методами комбинаторики. Но и среди них нет готовых экономичных комбинаторных схем, которые позволяли хотя бы формализовать данную задачу. Поэтому пришлось разрабатывать оригинальный алгоритм решения данной задачи, максимально использующий априорно известную информацию для минимизации числа переборов. При этом, целесообразно разделить данную задачу на две части. В первой части необходимо сформировать минимальное число зон обслуживания и рабочих смен, необходимых для выполнения месячной программы, без учета их календарного распределения. А во второй части решать задачу разработки календарного месячного графика работы цеха, базирующегося на использовании только тех зон обслуживания, которые были сформированы в первой части, и полностью обеспечивающего требуемый график поставки готовой продукции.

Основными исходными условиями при разработке алгоритма были условия согласования длительностей ручных и машинных t, операций для тех изделий, которые должны изготавливаться в одной зоне обслуживания:

'«/ ~ 1Р2+ /Рз+ ... + (рк ;

(е2~(р1+ Гр3+ ... +ГрГ,

+ ... (1)

'ек~ Iр! + 1р2+ IрЗ + — +(рИ-1) ■

где к - число прессов, входящих в д-ю зону обслуживания (<7 = 1,2, ...,

а).

Следует заметить, что поскольку размыкание пресса по окончании заданной выдержки под давлением производится автоматически, то при невыполнении данных равенств технологический процесс нарушаться не будет. Просто либо пресс после автоматического раскрытия по окончании заданной выдержки будет простаивать в ожидании выполнения ручных операций, либо прессовщик будет простаивать в ожидании раскрытия прессформы. Это означает, что длительности технологических циклов для всех изделий, входящих в зону обслуживания должны быть примерно равными

Т„1 ~ Т„2 ~ ... = Тчк, (2)

где к - число прессов, входящих в д-ю зону обслуживания, которое из условия согласования циклограмм прессования должно определяться как

(?)

Количество изделий (по каждому виду номенклатуры), которое может

где: число гнезд в прессформе для изготовления /-го вида изделий; , Тс - эффективная длительность смены (без учета вспомогательного ■ времени, расходуемого на приемку и сдачу смены, получение сырья и сдачу готовой продукции, гигиенические и рекреационные перерывы и т.п.). ,

Приближенные равенства в выражениях (3) и (4) означают необходимость округления до ближайшего целого числа. 1 1

Зная число щ изделий, изготавливаемых за одну смену по каждому виду , номенклатуры, легко найти необходимое число рабочих смен для изготовления ' месячной производственной программы по каждому виду номенклатуры:

Здесь необходимо округлять до ближайшего целого числа в сторону увеличения, поскольку месячная программа по каждому виду номенклатуры долж1 на быть безусловно выполнена, а из «лишних» изделий будет формироваться > (или пополняться) нормативный запас.

Критерием оптимизации является максимальная эффективность произвол- ' ства. В данном случае этот критерий будет ^выражаться минимизацией вынужденных простоев основного оборудования вследствие плохой согласованнрстст ' циклограмм прессования изделий, изготавливаемых в каждой зоне обслуя^вд-1 ния, и исключением вынужденных простоев основных рабочих (как полных! так и частичных, когда его зона обслуживания меньше оптимальной). При этбм , должны учитываться только простои включенного оборудования. Если пр4и расчете такого графика выявляется избыток производственных мощностей, то либо I должно сокращаться число рабочих смен в месяце, либо в каких-'го сменах должны аннулироваться некоторые зоны обслуживания (с отключением соответствующих прессов).

Далее следует многошаговый алгоритм подбора оптимальных зон обслуживания, описанный в [10-12], полностью изложить который ввиду ограниченности объема автореферата не представляется возможным. |

Для оценки эффективности описанного алгоритма была разработана про- /' грамма, реализующая его, и по ней рассчитана организация зон обслуживания и посменный график работы прессового оборудования цеха по заданной производственной программе на февраль 2003 г. Результаты расчета сравнивались с фактическими данными, имевшими место при традиционном ручном метЬде

V/, и Ы,/пи

Нем•

(5)

оперативного планирования и организации производства. По результатам срав-, нения можно сделать следующие выводы:

1. Фактически план оказался невыполненным по 28 видам продукции (из '• 80), тогда как по расчетным показателям по всем видам продукции план был выполнен.

2. Число видов продукции, но которым план был выполнен с допустимыми отклонениями в 5% оказалось примерно одинаковым и фактически, и по расчету (соответственно 33 и 31 вид продукции).

3. Число видов продукции, по которым план был значительно перевыполнен, по расчетным показателям оказалось существенно выше, чем по фактическим (соответственно 47 и 16 видов). Это объясняется принятым при расчете условием непрерывной загрузки прессов производством одного вида продукции не менее двух смен подряд. При фактической организации производства это условие не ставилось. Поэтому в расчетных показателях оказалось не только существенно большее число видов изделий, по которым план перевыполнен, но и значительно выше уровень его перевыполнения (до 700% по отдельным видам, тогда как фактически перевыполнение плана по отдельным видам продукции не превышало 130%).

4. Среднее за месяц расчетное число зон обслуживания, задействованных в течение смены, примерно на 30% меньше, чем фактическое. Соответственно уменьшается и общее число человеко-смен за месяц и число необходимых прессовщиков.

5. Среднее за месяц расчетное число задействованных в течение смены прессов также примерно н& 25% меньше, чем фактическое. При этом э дневник фактической загрузки прессов не включались прессы, на которых изготавливались изделия, месячный производственный план выпуска которых составлял менее односменной загрузки одного пресса. Поэтому реальное улучшение данного показателя будет еще больше.

Далее в третьем разделе рассмотрены задачи диспетчеризации производства и задачи автоматизации таблеточного участка. Предложена удобная и про- , стая форма отображения хода производства на центральной диспетчерско-технологической станции системы. Проанализирована номенклатура выпускаемых таблеток и разработан рациональный ряд типономиналов таблеток, позволяющий полностью исключить операции деления таблеток на части и взвешива-. ния пресс-материала при загрузке прессформ. Для устранения существенного разброса таблеток одного и того же номинала по массе введено автоматическое дозирование пресс-порошка по массе при загрузке таблеточных машин вместо дозирования по объему, для чего подобраны подходящие для этих целей серийно выпускаемые автоматические весовые дозаторы. Для неразрушающего контроля таблеток на отсутствие металлических включений предложено использовать высокочувствительный индукционный металлообнаружитель и проведен математический анализ заложенного в его конструкцию метода повышения помехоустойчивости, базирующегося на временной селекции сигналов. Метод позволяет повысить помехоустойчивость на несколько порядков, что, соответст-

венно, приводит к возможности снижения уровня полезных сигналов, а значит, к повышению чувствительности прибора.

, В четвертом разделе рассмотрены возможные методы определения оптимальных режимов прессования. Здесь проанализировано два подхода: оптимальное планирование многофакторного эксперимента по поиску оптимальных режимов прессования и создание специализированной экспертной системы, облегчающей технологу поиск таких режимов.

Поиск оптимальных режимов путем планирования и проведения активных многофакторных экспериментов.

При использовании технологии прессования имеется пять регулируемых параметров:

- температура матрицы пресс-формы;

- температура пуансона пресс-формы;

- время выдержки под давлением;

- удельное давление прессования (непосредственно регулируется усилие, развиваемое прессом);

- наличие и число подпрессовок.

Наличие пяти факторов позволяет использовать дробный факторный эксперимент типа 2 м, в котором по сравнению с полным факторным экспериментом число необходимых опытов снижается в 4 раза.

Обозначив указанные выше факторы как X/, Х2, .... Х5, получаем матрицу дробного факторного эксперимента 2 , представленную табл. 1. Для ее получения в базовой матрице полного факторного эксперимента 23 вместо эффекта тройного взаимодействия введен четвертый фактор (давление прессования) Х4=Х 1X2X3, а пятый фактор (число подпрессовок) введен вместо парного взаимодействия первого и второго факторов (температур матрицы и пуансона) X5 = Х1Х2, поскольку они тесно коррелируют друг с другом. Данные равенства и будут являться генерирующими соотношениями. Им будут соответствовать два определяющих контраста: 1 = Х1Х2Х3Х4 и /= Х/Х^Х} , которые представлены двумя дополнительными (последними) столбцами этой таблицы.

Таблица 1. Матрица дробного факторного эксперимента 25'7

№№ опытов X, х2 х3 Х4= Х1Х2ХЗ Х,х2 Х,х3 Х,х4 Х& Х2Х4 ХЯ X 1X2X3X4 Х1Х2Х;

1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

2 -1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1

3 -1 + 1 -1 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1

4 + 1 -1 -1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1

5 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

6 + 1 +1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1

7 + 1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 ■ +1 +1

8 -1 +1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1

Основной проблемой при использовании теории многофакторного эксперимента к поиску оптимальных режимов прессования является построение количественного критерия оптимизации. С одной стороны, он должен давать количественную характеристику качества отпрессованного изделия, а с другой -определять затраты тех ресурсов на его изготовление, которые зависят от принятого технологического регламента.

Качество пластмассовых изделий в электроаппаратостроении определяется значениями механических и электрических свойств и отсутствием видимых дефектов. Механические и электрические свойства в принципе являются измеримыми параметрами. Однако встроить средства их контроля в технологический поток вряд ли возможно, поскольку непосредственно после отпрессовки в горячей детали еще продолжаются физико-химические процессы, влияющие и на электрические, и на механические свойства, и даже на геометрические размеры (усадка). Поэтому контроль всех этих свойств рекомендуется проводить не ранее, чем после трехчасовой выдержки изделий в нормальных условиях. Все это приводит к тому, что основным методом оценки уровня качества изделия является визуальный осмотр. Естественно, что это будет экспертная оценка в каких-то условных единицах (баллах). Экспертные оценки не могут быть полностью объективными. Однако, чем тщательней и детальней разработана система критериев и методика оценки, тем ниже будет уровень ее субъективности. При разработке такой системы экспертного оценивания использовался стандарт предприятия СТТТ 555 - 2000, входящий в общую систему управления качеством предприятия и определяющий возможные виды дефектов пластмассовых изделий.

Для количественной оценки качества изделия принята 100-балльная шкала, т.е. 100 баллами оценивается качество изделия без видимых дефектов. А далее, из этих 100 баллов вычитается определенное количество баллов в зависимости от вида обнаруженных дефектов, степени их выраженности и степени опасности (влияния на работоспособность всего электрического аппарата). Все эти данные сведены в классификационную таблицу дефектов, в которой, наряду с описаниями признаков дефектов каждого вида, приведены числовые коэффициенты, определяющие степень их выраженности и степень их опасности. В ней учтены лишь те дефекты, которые могут прямо или косвенно зависеть от режимов прессования. В частности, не рассматриваются дефекты, связанные с неправильной дозировкой пресс-материала, с неточной установкой разъемных частей пресс-формы на прессе, с повреждениями рабочих поверхностей самой пресс-формы и т.п.

В соответствии с указанным подходом количественная оценка уровня качества <3, отпрессованных изделий должна определяться по формуле

е, = ш-гс/>у , (6)

где: С; - коэффициент опасности дефектову'-го вида;

И) - балльная оценка степени выраженности дефектову-го вида.

Однако, критерий (6) не отражает относительных затрат энергетических и трудовых ресурсов на производство единицы данной продукции.

При прессовании пластмассовых изделий электроэнергия тратится на по-догре'в прессформы и создание давления прессования. Затраты электроэнергии на нагрев можно считать пропорциональными средней температуре матрицы и пуансона /с/, и длительности цикла прессования Тч с коэффициентом пропорциональности к/, а затраты энергии на поддержание заданного усилия прессования - пропорциональными усилию прессования Р и времени выдержки под давлением Т„ с коэффициентом пропорциональности к?.

е, = к,, 1ср, Тч, + к2, Р,Т. . (7)

Удельные затраты трудовых ресурсов на изготовление одного изделия равны длительности цикла прессования поделенной на число гнезд в прессфор-ме

где ¿/у - число гнезд в прессформе.

Критерий эффективности технологического регламента разумно находить в виде частного от деления критерия качества ()к на удельные затраты энергетических и трудовых ресурсов на изготовление единицы изделия. Но, чтобы иметь возможность изменять влияние каждой из этих составляющих на значение критерия и привести его к безразмерной величине введем коэффициенты пропорциональности к3 и к4. В итоге получаем:

Теперь, имея возможность количественного определения параметра оптимизации, можно использовать один из методов нахождения его оптимума, определяя направление его градиента с помощью описанпбго выше дробного факторного эксперимента. В разработанной программе использовался метод крутого восхождения, поскольку в данных условиях он требовал минимального числа пробных опытов. Программа была опробована в цеховых условиях при коррекциях технологических режимов прессования, Однако, в большинстве случаев, по сравнению с действиями опытного технолога она требовала проведения большего числа пробных опытов. Зато найденные с ее помощью режимы прессования были более оптимальны по критериям энергоемкости и производительности.

Построение экспертной системы (ЭС) для определения оптимальных режимов прессования.

Проведенный анализ методов построения экспертных систем показал, что имеет смысл в качестве прототипной выбрать экспертную систему, основанную на продукционном принципе построения базы знаний, поскольку предметная область, для которой создается экспертная система, является весьма узкой. В

Л1=ТЧ,/ с,

(8)

£>эф = <2*/(к3 е, + к4л,) .

(9)

этих условиях продукционные ЭС являются наиболее простыми, легко реали- * зуе!мыми и модифицируемыми, что для прототипной системы является наиболее важным, т!к. очевидно, что сформировать базу знаний и всю ЭС сразу в готовом * виде не удастся. Для этого потребуется длительный процесс практической рабо-1 ты с прототипной ЭС в производственных условиях и последовательная модификация, уточнение и корректировка базы знаний и системы вывода по результатам практического опробования этой системы. В этих условиях преимущества ЭС, основанных на продукционных моделях базы знаний, неоспоримы. К сожалению готовой оболочки продукционной ЭС найти не удалось и пришлось раз, раб&йлвать ее самостоятельно.

Входными элементами продукционных логических конструкций в данном

■ рлу^ае будут являться экспертные оценки качества готовых изделий, построенные на основе классификатора возможных дефектов. Для этого целесообразно 'использовать тот же классификатор дефектов пластмассовых изделий, который был построен для предыдущего метода. Для выбора определенной продукционной модели из всего их массива, составляющего базу знаний, достаточно идентифицировать виды дефектов, имеющих местб в отпрессованном изделии. При Ьтом даже не требуется количественно оценивать уровень качества изделий, а значит, достаточно лишь указать вид обнаружённого дефекта и степень его вы-раженйости (слабая, средняя, сильная)'по тем внёпгним визуальным признакам, котЬрые указаны в классификационной таблице.

Выбранные таким образом продукционное модели из того массива, который и составляет базу знаний, будут показывать те действия, которые необходимо совершить, чтобы устранить эти дефекты. Само действие в продукционной модели заключается в указании тех изменений, которые необходимо внести в технологические параметры прессования. Для формирования массива этих указаний и нужны знания эксперта-технолога. Основная сложность состоит в том, что добиться устранения практически любого из обнаруженных дефектов можно ' различными сочетаниями изменений технологических параметров и из этих сочетаний нужно выбрать такое, которое в наибольшей степени сокращает время технологического цикла и энергетические затраты. Запрограммировать это заранее при создании прототипной ЭС невозможно. Потому и необходим достаточно ' длительный этап корректировки прототипной ЭС в процессе ее практического

■ применения. Эту работу планируется проделать при разработке второй и третьей очередей интегрированной системы автоматизации производства пластмассовых йздёлий. В настоящее время первое опробование прототипной ЭС в производст- " ренных условиях прошло и проводится ее первая модификация, заключающаяся

в расширении массива продукционных моделей и уточнении рекомендуемых ! ими действий. ' 1

;, ' ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

' В результате выполненных исследований и разработок решена важная на-учнр-техническая и народнохозяйственная задача комплексной автоматизации одного из наиболее массовых производств - производства пластмассовых изде-

лий, путем создания интегрированной автоматизированной системы управления цехом пластмассовых изделий, выполняющей не только традиционные для АСУ ТП функции централизованного контроля и управления основного технологического оборудования, сбора, отображения и анализа технологической и производственной информации, диспетчеризации производства и формирования итоговых сводок его результатов, но и не менее важные функции оптимизации оперативного планирования и организации производственного процесса в условиях широкой номенклатуры выпускаемой продукции и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования и поддержки принятия решений при поиске оптимальных технологических режимов прессования изделий.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем: ' , ,г

1. Проведенный анализ истории автоматизации производственных процессов выявил пять основных этапов ее развития и характерные особенности каж- 1 дого из них, что позволило выработать системный подход к решению тех проблем, которые возникают на современном этапе.

2. Анализ применяемых технологий изготовления пластмассовых изделий и особенностей объекта автоматизации в целом позволил сформулировать задачи, которые должна решать интегрированная АСУ производства пластмассовых изделий, и определить возможные методы их решения.

3. С учетом выявленных недостатков современной индустриальной технологии создания АСУ ТП, заключающейся в использовании промышленных серийных контроллеров типа ¡о/1-РЬС или sofйogic и универсальных БСАОХ-систем для «сквозного» программирования всей системы, проведено проектирование программно-технического комплекса создаваемой системы на базе 8-разрядных специализированных контроллеров, обеспечивающего многократную экономию капитальных затрат при сохранении основных достоинств индустриальной технологии создания АСУ" ТП, таких как: открытость и легкая расширяемость создаваемой системы, использование современных сетевых технологий для построения локальной информационно-управляющей сети и применение' персональных компьютеров в качестве операторских и диспетчерско-тсхнологичсских станций.

4. Впервые сформулирована и решена задача оптимального планирования и организации производства дискретно-периодического характера в условиях широкой номенклатуры производимой продукции и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования. Проведена экспериментальная проверка в цеховых условиях эффективности разработанного алгоритма ее ре- , шення, которая показала возможность сокращения действующего парка основного технологического оборудования на 30 %, повышения производительности труда основных рабочих на 20 %, экономии энергетических ресурсов не менее чем на 25%.

5. При автоматизации вспомогательного производства проведена замена объемного дозирования пресс-порошка при производстве таблеток автоматическим весовым дозированием и рационализирована номенклатура производимых таблеток, что позволит полностью устранить брак из-за неточности дозирования,

сократить расход сырья и полностью устранить операции взвешивания пресс-материала при прессовании изделий.

6. Предложено в функции периферийных контроллеров для оснащения таблеточных машин ввести подсчет количества изготовленных таблеток каждого номинала и их неразрушающий контроль на наличие металлических включений. Выбран тип металлообнаружителя, наиболее пригодный для данных целей, и теоретически обоснован метод защиты от случайных помех путем временной селекции сигналов.

7. Развито два возможных подхода к решению задачи корректировки технологических режимов прессования пластмассовых изделий при вариациях свойств сырья. Один из них основан на теории планирования активного многофакторного эксперимента по поиску оптимальных условий, а другой базируется на создании специализированной экспертной системы. Научная новизна при использовании первого подхода заключается в разработке комплексного количественного критерий оптимизации и методе его оценки по визуально оцениваемым признакам качества отпрессованного изделия и параметрам технологического процесса прессования. Проведенная экспериментальная проверка данного критерия и всего алгоритма в целом показала их достоверность и эффективность. На основе второго подхода реализована и опробована в производственных условиях прототипная экспертная система, базирующаяся на использовании продукционных моделей.

8. На основе положений изложенных в диссертации в настоящее время создается интегрированная система автоматизации производства для цеха пластмассовых изделий Курского ОАО «Электроаппарат». Закончены работы по первой очереди системы и разработаны технические задания на вторую и третью очереди системы.

Список публикаций по теме диссертации

1. Ишков П.Н. Этапы развития систем автоматизации производственных процессов и проблемы создания современных АСУ ТП. Деп. рук. ВИНИТИ, № 875-В 2002.33 с. ..

2. Ишков П.Н., Дрейзин В.Э. Основные задачи АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Телекоммуникации, 2002, № 6. - С. 10-14. .

3. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Выбор программно-технического комплекса для распределенной АСУ ТП // Телекоммуникации, 2002, № 5. - С. 10-13.

4. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Проблемы создания АСУ ТП на базе современных программно-технических комплексов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2002, № 12. - С. 1-5.

5. Бондарь О.Г., Дрейзин В.Э. Ишков П.Н. Проектирование распределенной информационно-управляющей сети для АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Телекоммуникации, 2002, № 12. - С. 14-18.

6. Дрейзин В.Э., Бондарь О.Г., Усенков В.Н., Ишков П.Н. Периферийные и групповые контроллеры для АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003, № 3. - С. 21-25.

7. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н., Хардиков В.А. Обнаружение металлических частиц в сырье при изготовлении пластмассовых изделий методом прессования / Тезисы докл. 5-й Международной конф. «Распознавание 2001», ч. 2, с. 231-233.

" 8. Ишков П.Н. Системный подход к автоматизации производства пластмассовых изделий. Докл. на IV Международной научно-техн. конф. «Кибернетика и технологии XXI века», 2003, Воронеж. - С. 171-177.

9. Ишков П.Н. АСУ ТП производства пластмассовых изделий. Докл. на 2-й Международной научно-техн. конф. «Информационная техника и электромеханика» (ИТЭМ-2003), 2003, Луганск. // Труды Луганского отделения Международной академии информатизации, № 1 (6), 2003. - С. 14-19.

!0. Дрейзин В.Э., Ишков ГШ. Задачи оптимизации производства пластмассовых изделий. Докл. на 2-й Международной научно-техн. конф. «Информационная техника и электромеханика» (ИТЭМ-2003), 2003; Луганск. // Труды Луганского отделения Международной академии информатизации, № 1 (6), 2003. -С. 5-14.

11. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Компьютерная поддержка принятия решений в задачах оперативного планирования интегрированных АСУ дискретно-периодических производств. 1. Постановка задачи // Per. сб. научных трудов «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике», вып. 5. -С. 113-118.

12. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Компьютерная поддержка принятия решений в задачах оперативного планирования интегрированных АСУ дискретно-периодических производств. 2. Решение задачи. Per. сб. научных трудов «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике», вып. 5. - С. 119128.

ИД№ 06430 от 10.12.01

Подписано в печать 5.11.03. Формат 60x84 1/16.

Отпечатано на резографе.

Печ. л. 1,18. Тираж 100 экз.Заказ 166.

Курский государственный технический университет."

305040, Курск, ул. 50 лет Октября,94

»

it- - 343

РНБ Русский фонд

2004-4 24473

Введение.

1. Современное состояние и проблемы развития АСУ ТП

1.1. Основные этапы развития систем автоматизации производственных процессов.

1.2. Основные проблемы создания современных АСУ ТП

1.3. Производство пластмассовых изделий как объект автоматизации.

1.3.1. Основные технологии переработки пластмасс.

1.3.2. Основные характеристики объекта автоматизации в целом

1.3.3. Задачи и функции АСУ ТП производства пластмассовых изделий, основные нерешенные проблемы.

1.4. Цель и основные задачи диссертационной работы.

2. Выбор архитектуры и разработка технических средств

АСУ ТП.

2.1. Выбор архитектуры АСУ ТП и топологии локальной информационно-управляющей сети.

2.2. Построение каналов измерения температуры.

2.3. Разработка периферийных и групповых контроллеров

2.3.1. Периферийный контроллер.

2.3.2. Групповой контроллер.

3. Математическое моделирование основных задач оперативного планирования и управления интегрированной АСУ производства пластмассовых изделий.

3.1. Определение оптимальных зон обслуживания и составление календарного графика их работы (оптимизация организации производственного процесса прессования изделий).

3.1.1. Описание и формализация задачи.

3.1.2. Выбор математического аппарата для решения задачи

3.1.3. Формирование минимального числа зон обслуживания, необходимых для выполнения месячной программы.

3.1.4. Составление оптимального календарного (посменного) графика загрузки прессов.

3.1.5. Экспериментальная проверка алгоритма и проверка эффективности предложенного метода.

3.2. Задачи диспетчеризации производства.

3.2.1. Накапливаемые данные о ходе производства.

3.2.2. Отображение хода производственного процесса на рабочих станциях диспетчера, технолога и администрации.

3.3. Задачи автоматизации участка таблетирования.

3.3.1. Общее описание задач.

3.3.2. Определение оптимальной номенклатуры типономиналов таблеток.

3.3.3. Стабилизация массы прессуемых таблеток.

3.3.4. Оперативное планирование работы участка таблетирования

3.3.5. Разработка совмещенного таблеточного контроллера

4. Оптимизация режимов прессования.

4.1. Выбор технологических режимов прессования и возможные подходы к его оптимизации.

4.2. Планирование активных экспериментов по поиску оптимальных режимов прессования.

4.2.1. Формализация задачи.

4.2.2. Математический аппарат обработки результатов многофакторного эксперимента и дробный факторный эксперимент

4.2.3. Построение комплексного критерия оптимизации

4.3. Построение экспертной системы для определения оптимальных режимов прессования.

4.3.1. Современное состояние и области применения экспертных систем.

4.3.2. Выбор и описание прототипной экспертной системы

Актуальность темы диссертационной работы. Массовое применение пластмассовых изделий и деталей в приборостроении, машиностроении, электротехнике, радиоэлектронике, бытовой технике и других отраслях промышленности привело к тому, что цехи или участки производства пластмассовых изделий имеются почти на каждом промышленном предприятии. Основное технологическое оборудование этих производств (прессы и литьевые машины) на большинстве российских предприятий в силу известных причин уже давно не обновлялось и оснащено устаревшими системами локальной автоматики, которые не могут обеспечить стабильного качества продукции и не приспособлены к подключению к централизованной системе управления. В большинстве случаев прессы и литьевые машины оборудованы аналоговыми системами локальной автоматики, состоящими из автоматических регистрирующих приборов, которые в комплекте со стандартными промышленными термопарами или термометрами сопротивления измеряют, регистрируют и поддерживают на заданном уровне (осуществляя двухпозиционное регулирование) температуру в двух или более точках (на верхней и нижней нагревательных плитах, к которым крепятся соответствующие половины прессформ (или литьевых форм), а также из конечных выключателей, подтверждающих исполнение команд на смыкание и размыкание прессформы, регулируемых реле времени различных конструкций, осуществляющих заданную выдержку времени отверждения, и устройств блокировки, обеспечивающих безопасность работы.

Такие системы автоматики не позволяют регистрировать циклограмму технологического процесса (время выдержки и время выполнения подготовительных операций), а потому не могут гарантировать строгое выполнение предписанных технологических режимов. Наиболее частым нарушением является досрочное размыкание пресса рабочим-оператором с целью увеличения выработки. Такие нарушения никак не контролируются и не регистрируются, что неизбежно приводит к нарушениям технологического цикла и снижению качества продукции. Кроме того, отсутствие централизованного контроля затрудняют учет количества изготовленной продукции и расхода сырья, диспетчеризацию производства, подсчет сменной выработки каждого рабочего, что в итоге приводит к низкой эффективности управления цехом (или участком) производства пластмассовых изделий. Кроме того, такие средства автоматики являются недостаточно надежными (особенно аналоговые автоматические регистрирующие приборы) и неэффективными с точки зрения оперативного управления производством. Первое приводит к тому, что для поддержания этих систем в работоспособном состоянии приходится содержать мощную службу КИПиА и нести существенные затраты на ремонт и замену износившегося контрольно-измерительного оборудования (включая сюда и регулярные поверки всего парка эксплуатируемых контрольно-измерительных средств и реле времени). Второе является следствием отсутствия централизованного контроля, что затрудняет слежение за выполнением технологических режимов. Для проверки правильности установки уставок по температуре технолог вынужден обойти все рабочие места, а соблюдение выдержек времени он вообще проконтролировать не может. Такое положение приводит к частым нарушениям технологической дисциплины, что, естественно, приводит к снижению качества продукции. Кроме того, отсутствие централизованной системы управления, как уже было сказано, затрудняет оперативное управление производством, что в условиях широкой номенклатуры выпускаемых изделий (которая, как правило, многократно превышает число установленных единиц основного оборудования) существенно снижает эффективность производства.

Все эти причины и являются основными стимулами к созданию централизованных автоматизированных систем управления производством пластмассовых изделий. Однако, при попытках решения этой проблемы российские предприятия сталкиваются с весьма серьезными трудностями. Эти трудности, с одной стороны, обусловлены отсутствием на российских предприятиях интеллектуальных периферийных средств автоматики с цифровым выходом. Это вынуждает либо оборудовать каждую единицу основного технологического оборудования периферийным контроллером, либо использовать только групповые контроллеры, обслуживающие группу компактно расположенных единиц основного технологического оборудования. Но тогда приходится прокладывать к ним многочисленные многопроводные линии связи от каждой единицы оборудования (причем большинство информационных сигналов являются аналоговыми микромощными сигналами от термопар или термометров сопротивления, которые весьма чувствительны к помехам). Стремление повысить надежность системы диктует первый путь. Но он весьма дорог, поскольку современные промышленные контроллеры стоят от 300 до 3000 долларов.

С другой стороны, функции, которые должна выполнять автоматизированная система управления производством пластмассовых изделий, отнюдь не исчерпываются теми функциями, которые в настоящее время выполняются локальными средствами автоматики, а именно:

- система должна обеспечивать функции централизованного оперативного контроля, регистрации и наглядного отображения текущей технологической информации по каждой единице оборудования;

- она должна обеспечивать текущий и накопительный учет результатов производства, расхода сырья и энергетических ресурсов;

- должны учитываться результаты и качество труда каждого основного рабочего;

- должен автоматически регистрироваться выработанный ресурс каждой единицы технологической оснастки (прессформ) и основного оборудования;

- система должна выполнять функции автоматизированного оперативного и диспетчерского управления производством, что в условиях широкой номенклатуры производимой продукции, различной длительности технологических циклов разных изделий и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования становится нетривиальной задачей.

Кроме того, возникает очень важная задача определения оптимальных технологических режимов изготовления конкретных изделий в условиях нестабильности свойств исходного сырья. Последняя задача весьма важна как с точки зрения обеспечения высокого качества изделий, так и с точки зрения повышения экономичности производства. В самом деле, совершенно очевидно, что качество изделий напрямую зависит от правильного выбора технологии изготовления и технологических режимов (температуры и давления при различных фазах технологического цикла и времени отверждения). Если исключить протяженные изделия, получаемые методом экструзии (трубы, профили, полосы, листы, пленки) и объемные изделия, получаемые методом экструзии с раздуванием (бутылки, канистры и другие емкости), то могут применяться три основных технологии: прямое прессование, литьевое прессование и литье под давлением. Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому выбор технологии далеко не всегда однозначен. Кроме того, каждая из технологий допускает широкий диапазон технологических режимов. Между тем, не существует математических моделей и соответствующих им детерминированных алгоритмов, позволяющих даже в рамках одной выбранной технологии определять оптимальные технологические режимы для изготовления изделий заданной конфигурации из заданного материала. Существуют лишь достаточно общие рекомендации по выбору этих режимов в зависимости от свойств сырья, конфигурации и массы изделий. В рамках этих рекомендаций возможно множество вариантов технологических режимов. Их можно задавать различными сочетаниями температуры и удельного давления при различных фазах рабочего цикла, длительности выдержки и конструктив-* ными особенностями прессформ (или литьевых форм). Окончательно выбранный режим доводится опытным путем, пока не будет достигнуто стабильное качество изделий. При этом нет никакой гарантии, что найденный таким путем вариант технологии является оптимальным по производительности (длительности рабочего цикла) и энергоемкости. Более того, сам процесс опытной отработки технологических режимов, обеспечивающих удовлетворительное качество продукции, особенно для тонкостенных изделий сложной конфигурации, является длительным и трудоемким. А степень оптимальности найденного таким путем режима остается неизвестной и зависит от опыта и интуиции технолога. Кроме того, ввиду нестабильности свойств сырья, довольно часто приходится корректировать технологические режимы даже при производстве одних и тех же изделий. Учитывая, что показатели качества готовых изделий трудно объективно оценить количественно, а со свойствами сырья и параметрами технологического режима (температурой, удельным давлением и выдержкой отверждения), а также конструктивными особенностями самих изделий и прессформ они связаны весьма сложным и, повидимому, неоднозначным образом, вряд ли можно надеяться на возможность построения детерминированных математических моделей производства пластмассовых изделий, с помощью которых можно было бы однозначно выбирать технологические режимы. Таким образом, данную задачу следует отнести к числу слабо структурированных и плохо формализуемых задач. Без знаний, опыта и интуиции технолога обойтись при ее решении невозможно. Однако помочь технологу принять правильное решение, обсчитать энергоемкость и производительность альтернативных вариантов технологических режимов и максимально уменьшить затраты времени и средств на экспериментальную доводку выбранной технологии вполне возможно. Такая задача типична для экспертных систем и других форм искусственного интеллекта, которые работают на основе не математических, а эвристических моделей.

Правда, примеры применения подобных систем в промышленности не только в нашей стране, но и за рубежом пока очень редки, а в производстве пластмассовых изделий вообще отсутствуют. Тем не менее, это весьма благодарная задача, поскольку ее решение позволит не только существенно повысить эффективность производства пластмассовых изделий, но и создаст прецедент внедрения элементов искусственного интеллекта в промышленные системы автоматизации технологических процессов, где весьма часто встречаются слабо структурированные и плохо формализуемые задачи.

Таким образом, создание интегрированной автоматизированной системы производства пластмассовых изделий, выполняющей все перечисленные дополнительные функции, является актуальной задачей, решение которой позволит существенно повысить эффективность одного из самых массовых видов производств.

Цель и основные задачи работы. Целью диссертационной работы является комплексное решение задач, связанных с созданием автоматизированной интегрированной системы управления производством пластмассовых изделий, позволяющей существенно повысить эффективность производства за счет повышения производительности основного технологического оборудования, экономии сырья и энергетических ресурсов при обеспечении высокого качества продукции.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. С позиций системного подхода и с учетом реальных возможностей предприятия определен перечень функций автоматизированной интегрированной системы управления цехом пластмассовых изделий, охватывающий не только основной технологический процесс, но и подготовительное производство (таблетирование пресс-порошков).

2. Проведен рациональный выбор топологии локальной информационно-управляющей сети этой системы и программно-технических средств для ее реализации, обеспечивающих выполнение всех необходимых функций при минимуме капитальных затрат.

3. Проведен выбор наиболее адекватного метода решения задачи оптимального оперативного планирования и организации производства дискретно-периодического характера с совмещаемыми зонами обслуживания и разработан оригинальный алгоритм, обеспечивающий поддержку принимаемых решений.

4. С использованием методов математического планирования активного многофакторного эксперимента созданы алгоритмические и программные средства поддержки при проведении экспериментальной доводки технологических режимов прессования пластмассовых изделий при вариациях свойств сырья и освоении производства новых изделий.

5. Разработана прототипная проблемно-ориентированная экспертная система для решения задач поиска оптимальных технологических режимов изготовления пластмассовых изделий заданной конфигурации из заданного материала и их корректировки при нестабильности свойств сырья.

6. Осуществлена техническая реализация первой очереди автоматизированной интегрированной системы управления производством пластмассовых изделий на Курском ОАО «Электроаппарат».

Методы исследований. Для решения вышеуказанных задач использовались следующие методы исследований:

- системный подход и системный анализ всей проблемы;

- методы линейного программирования и комбинаторики для решения задач оптимального оперативного планирования производства в условиях совмещения зон обслуживания основного технологического оборудования;

- методы математического планирования активного многофакторного эксперимента;

- методы искусственного интеллекта для решения слабо структурированных и плохо формализуемых задач;

- экспериментальные методы исследования.

Научная новизна.

1. Впервые с позиций системного подхода сформулирован рациональный перечень задач и функций интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изделий в условиях широкой номенклатуры производимой продукции и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования.

2. Проведен теоретический анализ пригодности методов линейного программирования и комбинаторики для решения задачи оптимальной организации и' оперативного планирования производства пластмассовых изделий в условиях широкой номенклатуры продукции и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования и разработан оригинальный алгоритм решения этой задачи, базирующийся на минимизации переборов с учетом совместимости циклограмм технологических процессов прессования различных изделий.

3. Впервые предложены критерии и методика количественной оценки качества пластмассовых изделий и эффективности технологического процесса их производства, на основе которых разработаны программные средства поддержки при экспериментальном поиске оптимальных технологических режимов прессования. м

4. Обоснована необходимость и разработана прототипная экспертная система как составная часть интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изделий для решения плохо формализуемых задач поиска оптимальных технологических режимов производства пластмассовых изделий.

Практическая ценность. Практическая ценность диссертационной работы состоит в:

- разработке комплекса программно-технических средств интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изделий, обеспечивающих выполнение всех необходимых функций при минимизации капитальных затрат и учитывающих требования легкой расширяемости системы и сопряжения с общей корпоративной управляющей сетью предприятия, включая разработку специализированных восьмиразрядных периферийных и групповых контроллеров, стоимость которых на порядок ниже стоимости серийно выпускаемых промышленных контроллеров;

- экспериментальном подтверждении высокой экономической эффективности разработанного алгоритма и реализующих его программных средств для оптимизации оперативного планирования и организации производства дискретно-периодического характера в условиях широкой номенклатуры выпускаемой продукции и совмещенных зонах обслуживания основного технологического оборудования;

- разработке рационального ряда типономиналов таблеток пресс-материала, обеспечивающего возможность исключить операцию взвешивания дозы пресс-материала при загрузке прессформ;

- разработке технических предложений по автоматизации подготовительного производства (таблетирования пресс-материала);

- внедрении первой очереди системы на Курском ОАО «Электроаппарат».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Перечень задач и функций интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изделий, сформулированный с позиций системного подхода с учетом дальнейшей интеграции с корпоративной информационно-управляющей системой предприятия.

2. Программно-технические средства для реализации интегрированной автоматизированной системы, обеспечивающие выполнение всех ее функций при минимизации капитальных затрат и учитывающие реальный технический уровень и возможности российских предприятий.

3. Алгоритмическая модель для решения задачи оптимального оперативного планирования и организации производства дискретно-периодического характера в условиях широкой номенклатуры продукции и совмещаемых зон обслуживания основного технологического оборудования.

4. Критерии и методика количественной оценки качества пластмассовых изделий и эффективности технологического регламента их производства и применение их для поиска оптимальных технологических режимов с использованием методов оптимального планирования активного многофакторного эксперимента.

5. Прототипная экспертная система как составная часть интегрированной автоматизированной системы управления производством пластмассовых изделий для решения плохо формализуемых задач поиска оптимальных технологических режимов производства пластмассовых изделий.

Реализация и внедрение результатов исследований.

1. Спроектирована, изготовлена и смонтирована в цехе пластмассовых изделий Курского ОАО «Электроаппарат» первая очередь программно-технических средств интегрированной системы управления, включающая локальную информационно-управляющую сеть, охватывающую периферийные и групповые контроллеры, управляющие прессовым оборудованием, и центральную диспетчерско-технологическую станцию. В настоящее время проводится ее опытная эксплуатация.

2. Проведено опробование в цеховых условиях программного комплекса верхнего уровня по оптимальной организации и оперативному планированию производства, которое показало возможность при его внедрении повышения производительности труда и экономии энергетических ресурсов не менее, чем на 25 % при сокращении парка основного технологического оборудования не менее, чем на 30 %.

3. Проведено опробование в цеховых условиях программных комплексов верхнего уровня для поиска оптимальных технологических режимов прессования пластмассовых изделий при освоении новых видов продукции и коррекции технологических режимов при отклонениях свойств сырья, которое показало перспективность данного направления работ и подтвердило основные концепции, на которых они базировались.

4. Проведено планирование работ и разработка технического задания на проектирование второй и третьей очередей данной системы, которые должны охватить участок таблетирования, участок термопластавтоматов и программные комплексы верхнего уровня. Завершение всех работ по внедрению системы планируется к концу 2005 г.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на 5-й Международной конф. «Распознавание 2001» (Курск, 2001), на 2-й Международной научно-технической конференции «Информационная техника и электромеханика -ИТЭМ - 2003» (Луганск, 2003) и на IV Международной научно-технической конференции «Кибернетика и технологии XXI века» (Воронеж, 2003), а также на НТС Курского ОАО «Электроаппарат» и расширенном научно-техническом семинаре кафедры «Конструирование и технология электронно-вычислительных средств» Курского государственного технического университета.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 научных статей и докладов, из них 5 в центральных журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х разделов и заключения, изложенных на 170 страницах текста, списка литературы из 60 наименований, 9 рисунков, 10 таблиц и трех приложений.

Выводы:

1. Корректировка технологических режимов прессования пластмассовых изделий при вариациях свойств сырья является важной задачей верхнего уровня интегрированной системы автоматизации производства пластмассовых изделий. Она имеет и важное практическое значение, поскольку быстрое определения оптимальных режимов прессования позволит не только добиваться выпуска бездефектной продукции, но и экономить сырье и энергетические ресурсы при повышении производительности процесса; и важное научное значение, поскольку создает прецедент автоматизированного решения плохоформализуемых и слабоструктурированных задач в промышленности, к числу которых относится большинство задач оптимального управления технологическими процессами.

2. Развивается два возможных подхода к решению этой задачи. Один основан на теории планирования активного многофакторного эксперимента по поиску оптимальных условий, а другой базируется на создании специализированной экспертной системы.

3. Научная новизна при использовании первого подхода заключается в предложенном комплексном критерии оптимизации и методе его количественной оценки по визуально оцениваемым признакам качества отпрессованного изделия при учете энергоемкости и производительности процесса прессования. Проведенная экспериментальная проверка данного критерия и всего алгоритма в целом показала их достоверность и эффективность.

4. Проведенный сравнительный анализ методов построения экспертных систем в условиях конкретной задачи позволил отдать предпочтение продукционным экспертным системам для построения прототипной специализированной экспертной системы для поиска оптимальных режимов прессования пластмассовых изделий. Первое опробование созданной прототипной ЭС в производственных условиях показало справедливость данного выбора и исходных посылок, легших в ее основу. Окончательная доработка ЭС требует длительного процесса ее практического применения в производственных условиях и сопоставления выдаваемых ею рекомендаций с решениями, принимаемыми технологом. Эта работа запланирована на следующие очереди разработки интегрированной системы автоматизации производства пластмассовых изделий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе с позиций системного подхода рассмотрен и решен ряд вопросов и задач, возникающих при автоматизации производства пластмассовых изделий. Актуальность и новизна работы определяется тем, что, с одной стороны, широкое применение пластмассовых деталей в приборостроении, машиностроении, электротехнике, радиоэлектронике, бытовой технике и других отраслях промышленности привело к тому, что цехи или участки производства пластмассовых изделий имеются почти на каждом промышленном предприятии, а с другой стороны, учитывая, что основное технологическое оборудование для производства пластмассовых изделий - прессы и литьевые машины, снабжены встроенными средствами локальной автоматики, комплексной автоматизацией производства пластмассовых изделий никто не занимался. Ни в России, ни за рубежом автором не найдено примеров комплексной автоматизации этого производства. В то же время, при системном анализе этой проблемы было выявлено, что помимо традиционных для АСУ ТП задач диспетчеризации и учета результатов производства, здесь возникают весьма важные для практики и представляющие значительный научный интерес задачи оптимальной организации производственного процесса, оперативного планирования производства и компьютерной поддержки поиска оптимальных технологических режимов прессования пластмассовых изделий. Проведенный анализ показал, что решение именно этих задач, выходящих за рамки традиционных задач АСУ ТП, может дать весьма значительный экономический эффект и обеспечивать выпуск высококачественной продукции. Более того, эти задачи являются типичными не только при производстве пластмассовых изделий, но и при любом производстве дискретно-периодического характера. Научная значимость этих задач определяется тем, что для них оказались малопригодными такие традиционные методы решения оптимизационных задач, как методы линейного и нелинейного программирования, комбинаторики и генетические алгоритмы оптимизации. Таким образом, значимость решения этих задач выходит за рамки одного конкретного (хотя и очень широко применяемого) технологического процесса (производства пластмассовых изделий).

Однако, новизна диссертационной работы заключается не только в создании первого в России прецедента комплексной автоматизации производства пластмассовых изделий и решения в рамках этой проблемы перечисленных выше оптимизационных задач, но и в разработке программно-технического комплекса для реализации системы. Проведенный анализ современного индустриального подхода к созданию систем автоматизации технологических процессов, базирующийся на применении серийно выпускаемых универсальных промышленных контроллеров типа coft-PLC и softlogic и единой системы программирования (SCADA-системы), показал, что применительно к системам с большим количеством периферийных контроллеров и весьма простыми функциями, возлагаемыми на них, такой подход является экономически весьма расточительным. Поэтому, не отвергая самого принципа индустриального подхода к созданию систем автоматизации, автор видит выход в том, чтобы дополнить гамму серийно выпускаемых промышленных контроллеров простейшими 8-разрядными контроллерами, которые можно было бы конфигурировать под конкретные задачи, а SCADA-системы развивать в направлении поддержки решения задач оптимального управления, оперативного планирования производства и автоматизации поиска оптимальных технологических режимов. Именно с этих позиций и разрабатывался комплекс программно-технических средств для создаваемой системы.

Таким образом, основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведенный анализ истории автоматизации производственных процессов выявил пять основных этапов ее развития и характерные особенности каждого из них, что позволило выработать системный подход к решению тех проблем, которые возникают на современном этапе.

2. Анализ применяемых технологий изготовления пластмассовых изделий и особенностей объекта автоматизации в целом позволил сформулировать задачи, которые должна решать интегрированная АСУ производства пластмассовых изделий, и определить возможные методы их решения.

3. С учетом выявленных недостатков современной индустриальной технологии создания АСУ ТП, заключающейся в использовании промышленных серийных контроллеров типа soft-PLC или softlogic и универсальных SCADA-систем для «сквозного» программирования всей системы, проведено проектирование программно-технического комплекса создаваемой системы на базе 8-разрядных специализированных контроллеров, обеспечивающего многократную экономию капитальных затрат при сохранении основных достоинств индустриальной технологии создания АСУ ТП, таких как: открытость и легкая расширяемость создаваемой системы, использование современных сетевых технологий для построения локальной информационно-управляющей сети и применение персональных компьютеров в качестве операторских и диспетчерско-технологических станций.

4. Впервые сформулирована и решена задача оптимального планирования и организации производства дискретно-периодического характера в условиях широкой номенклатуры производимой продукции и совмещенных зон обслуживания основного технологического оборудования. Проведена экспериментальная проверка в цеховых условиях эффективности разработанного алгоритма ее решения, которая показала возможность сокращения действующего парка основного технологического оборудования на 30%, повышения производительности труда основных рабочих на 20 %, экономии энергетических ресурсов не менее чем на 25 %.

5. При автоматизации вспомогательного производства проведена замена объемного дозирования пресс-порошка при производстве таблеток автоматическим весовым дозированием и рационализирована номенклатура производимых таблеток, что позволит полностью устранить брак из-за неточности дозирования, сократить расход сырья и полностью устранить операции взвешивания пресс-материала при прессовании изделий.

6. Предложено в функции периферийных контроллеров для оснащения таблеточных машин ввести подсчет количества изготовленных таблеток каждого номинала и их неразрушающий контроль на наличии металлических включений. Выбран тип металлообнаружителя, наиболее пригодный для данных целей, и теоретически обоснован метод защиты от случайных помех путем временной селекции сигналов.

7. Развито два возможных подхода к решению задачи корректировки технологических режимов прессования пластмассовых изделий при вариациях свойств сырья. Один из них основан на теории планирования активного многофакторного эксперимента по поиску оптимальных условий, а другой базируется на создании специализированной экспертной системы. Научная новизна при использовании первого подхода заключается в разработке комплексного количественного критерия оптимизации и методе его оценки по визуально оцениваемым признакам качества отпрессованного изделия и параметрам технологического процесса прессования. Проведенная экспериментальная проверка данного критерия и всего алгоритма в целом показала их достоверность и эффективность. На основе второго подхода реализована и опробована в производственных условиях прототипная экспертная система, базирующаяся на использовании продукционных моделей.

8. На основе положений, изложенных в диссертации, в настоящее время создается интегрированная система автоматизации производства для цеха пластмассовых изделий Курского ОАО «Электроаппарат». Закончены работы по первой очереди системы и разработаны технические задания на вторую и третью очереди системы.

1. Справочник проектировщика АСУ ТП / Г.Л. Смилянский, Л.З. Амлинский, В.А. Баранов и др.; Под ред. Г.Л. Смилянского. — М.: Машиностроение, 1983. — 527 с.

2. Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. М.: Машиностроение, 1965. — 928 с.

3. Куликовский Л.Ф. Автоматические информационные измерительные приборы. М.-Л.: Энергия. 1966. -424 с.

4. Филинов Е.Н., Егоров Г.А., Прохоров Н.Л. Формирование и реализация национальной научно-технической политики в области средств промышленной автоматизации в СССР // Приборы и системы управления. 1999, №6. С.27-34.

5. Бабин М.П., Левин А.А. К новым рубежам автоматизации в базовых отраслях промышленности // Приборы и системы управления. 1981, №2. — С.9-11.

6. Давиденко К.Я. Перспективы и опыт применения АСУ ТП за рубежом (обзор) // Приборы и системы управления. 1981, №4. — С. 10-12.

7. Позник В.Г., Кобзев В,В, Ситуационное управление сложными технологическими объектами // Приборы и системы управления. 1981, №9. — С. 6-8.

8. Карпов Б.В., Розинкин А.Е. Перспективы развития АСУ // Приборы и системы управления. 1981, №2. — С. 11-13.

9. Карпов Б.В., Розинкин А.Е. Интегрированные АСУ в приборо- и машиностроении //Приборы и системы управления. 1982, №12. — С. 11-13.

10. Михайлов Б.М., Нерода В.Я., Кузнецов М.Н. Гибкие автоматические производства. М.: Знание, 1985. - 64 с.

11. Смирнов А.И. Вычислительная техника и обработка металлов / Информатика в технологии, вып. 5 М.: Знание, 1987. - С. 29-45.

12. Карпов И.И. Комплексная автоматизация в народном хозяйстве / ЭВМ в системах автоматизации, вып. 9. М.: Знание, 1987. — С.4-12.

13. Войчинский A.M., Диденко Н.И., Лузин В.П. Гибкие автоматизированные производства. Управление технологичностью РЭА. — М.: Радио и связь, 1987. 272 с.

14. Александрова А.Т., Ермаков Е.С. Гибкие производственные системы электронной техники. М.: Высшая школа, 1989. - 319 с.

15. Трунцевский В.Р. Основные направления создания гибких автоматизированных производств печатных плат // Приборы и системы управления. 1983, №12. — С. 1-3.

16. Соколовский В.А., Марушкин А.А., Полозков В.Г. Технико-экономические основы создания гибких автоматизированных гальванических производств в приборостроении // Приборы и системы управления, 1983, №12. -С. 4-5.

17. Тимофеев Б.В. Перспективы и проблемы создания АСУ ТП на базе микропроцессорной техники // Приборы и системы управления. 1981, №8. — С. 1-3.

18. Байковский В.М., Дризовский JI.M., Киселева Э.В., Обухова Т.А. Перспективные направления развития АСУ ТП // Приборы и системы управления. 1982, №9.-С. 14-15.

19. Шенброт И.М. Распределенные АС ТП — АСУ нового класса // Приборы и системы управления. 1983, №12. — С. 5-6.

20. Шкабардня М.С. Современные пути автоматизации // Приборы и системы управления. 1983, №11. — С. 1-3.

21. Иванов А.Н., Золотарев С.В. Построение АСУ ТП на базе концепции открытых систем // Мир ПК. 1998. №1. — С.

22. Десять главных тенденций в области управления технологическими процессами (дайджест) // Приборы и системы управления. 1999, №5. — С. 5153.

23. Гусев С.А. История развития промышленных сетей // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001, №2. — С. 26-31.

24. Норенков И.П. Системы промышленной автоматизации // Информационные технологии. 2001, №11. — С. 7-14.

25. Егоров С.В., Мешалкин В.П., Сельский Б.Е., Занг Н.Х. Системотехнический и архитектурный синтез АСУ ТП с использованием типовых решений //Приборы и системы управления, 1998, № 1. С. 8-12.

26. Рыбаков А.Н. CovpactPCI — новейший стандарт промышленных компьютеров // Приборы и системы управления. 1998, №6. С. 1-6.

27. Аристова Н.И., Корнеева А.И. Промышленные программно-аппаратные средства на отечественном рынке АСУ ТП. — М.: ООО Изд. «Научтехлитиздат», 2001. — 402 с.

28. Сорокин С.А. Шина PCI в специальных приложениях // Приборы и системы управления. 1998, № 11. С.17-21.

29. Иванов А.И., Золотарев С.В. QNX-контроллеры — шаг в XXI век // Приборы и системы управления, 1998, № 1. — С. 4-8.

30. Муранов С.В., Карачев А.В., Сидоренко В.Я., Рабочий В.М. Новые программируемые контроллеры УНИКОНТ // Приборы и системы управления. №5, 1998. — С. 13-15.

31. Плескач Н.В., Марков С.К., Макаров В.Н. Многоцелевой контроллер К-300 серии КОНТРАСТ // Приборы и системы управления. 1998, № 6. С. 2729.

32. Алексеев А.А., Алексеев М.А. Программно-технические средства фирмы «ЭМИКОН» // Приборы и системы управления. 1998, № 6. — С. 30-32.

33. Программное обеспечение для сбора данных: сегодня и завтра (дайджест) // Приборы и системы управления. 1999, №6. — С. 64-66.

34. Анзимиров JI.B., Айзин B.C., Фридлянд А.В. Trace Mode 5 для Windows NT: новое поколение SCADA-систем // Приборы и системы управления. 1998, №11.-С. 13-17.

35. Анзимиров JI.B. ТРЕИС МОУД и технологическая революция в промышленной автоматике // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001, №4. С. 1-4.

36. Анзимиров JI.B., Медведев С.Р., Айзин B.C. Технология ТРЕЙС МОУД для крупномасштабных АСУ ТП // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001, № 1. — С. 2-7.

37. Куцевич Н.А. FactorySuite 2000 и автоматизация промышленного производства // Приборы и системы управления. 1999, №5. — С. 7-10.

38. Анзимиров JI.B. Интегрированная SCADA и Softlogic система Trace Mode 5 в 2002 году // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002, №1.- С. 7-13.

39. Ишков П.Н., Дрейзин В.Э. Основные задачи АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Телекоммуникации, 2002, № 6. — С. 10-14.

40. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Выбор программно-технического комплекса для распределенной АСУ ТП // Телекоммуникации, 2002, № 5. — С. 10-13.

41. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Проблемы создания АСУ ТП на базе современных программно-технических комплексов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2002, № 12. — С. 1-5.

42. Бондарь О.Г., Дрейзин В.Э. Ишков П.Н. Проектирование распределенной информационно-управляющей сети для АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Телекоммуникации, 2002, № 12. — С. 14-18.

43. Дрейзин В.Э., Бондарь О.Г., Усенков В.Н., Ишков П.Н. Периферийные и групповые контроллеры для АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003, №

44. Техника переработки пластмасс / Под ред. Н.И. Басова и В. Броя. — Совместное издание СССР и ГДР. М.: Химия, 1985. - 528 с.

45. Металлообнаружитель. Патент РФ № 2098848. Опубл. бюл, № 36, 1997 / КГТУ/ В.Э. Дрейзин, О.Г. Бондарь, В.Г. Тишин.

46. Металлообнаружитель. Патент РФ № 2170445. Опубл. Бюл. № 19, 2001 / КГТУ// Дрейзин В.Э., Хардиков В.А.

47. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н., Хардиков В.А. Обнаружение металлических частиц в сырье при изготовлении пластмассовых изделий методом прессования / Тезисы докл. 5-й Международной конф. «Распознавание 2001», ч. 2, с. 231-233.

48. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. — М.: Наука, 1976. — 279 с.

49. Воробьев Ф.П., Голобородько Н.К., Мануйлова A.M. Математическое планирование эксперимента в биохимии и медицине. — Харьков: Изд. объединение «Вища школа», 1977. — 144 с.

50. Черный А.А. Планирование экспериментов и математическое моделирование процессов / Под ред. Е.Д. Сосновского. — Изд. Саратовского гос. ун-та, 1977. 81 с.

51. Джексон Питер. Введение в экспертные системы. : Пер. с англ. : Уч. пос. М.: Изд. дом «Вильяме», 2001. — 624 с.

52. Нейлор Крис. Как построить свою экспертную систему: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 286 с.

53. Построение экспертных систем / Ф. Хейес-Рот, Д. Уотермен, Д.Ленат и др. / Под ред. Ф. Хейес-Рот.: Пер. с англ. — М.: Мир, 1987. 438 с.

54. Таунсенд К., Фохт Д. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ. : Пер. с англ. — М.: Финансы и статистика, 1990. 318 с.

55. Убейко В.М., Убейко В.В. Экспертные системы в технике и экономике. М.: Изд. МАИ, 1992. - 240 с.

56. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989.-388 с.

57. Экспертные системы: Принципы работы и применение / Под ред. Р. Форсайта. М.: Радио и связь, 1987. - 220 с.

58. Экспертные системы для персональных компьютеров: Методы, средства, реализации: Справ, пособие. — Минск: Вышейш. шк., 1990. — 190 с.

59. Чекинов С.Г. Экспертные системы в системах управления: состояние и перспективы (обзор) // Информационные технологии, № 4, 2001. С. 32-37.

60. Колоскова Г.П., Кореневский Н.А., Медведева М.В. Представление знаний для биомедицинских интеллектуальных систем: Монография / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2000. — 166 с.

61. Ivar Jakobson, Martin Griss, Patric Jonsson. Software Reuse Architecture, Process and Organisation for Business Success. ACM Press, Addison Wesley Longman, 1997.

62. Andy Swales. Industrial Internets: Enabling Transparent Factories // Paper presented at National Manufacturing Week, Chicago, 17 March 98.

63. System Management for VME Draft Standard // VITA Standards Organisation, 2001.65. http: // www.Prosoftmpc.ru.

64. Profibus Nutzerorganisation "Process Fieldbus Data Transmission Technique, Medium Access Methods and Transmission Protocols, Service Interface to the Application Layer-DIN 19245. Part 1". 1991.

65. Profibus Nutzerorganisation "Communication Model, Service for User Application, protocol Specification, Coding, Data Link Layer Interface. Management-DIN 19245. Part 2". 1991.

66. Robert Bosch, GmbH "CAN specifications ver. 2.0. Part B". Sept. 1991.

67. Pats M. Industrial communication systems in standardization market // Proc. FICIM workshop, Nov. 24-25 1992 at Fraunhot'er Institute НТВ.

68. Ray S. Alderman. VITA. Future vision // Open Bus Systems' 93. P. 15.

69. Robert Bosch GmbH CAN specifications Ver. 2.0. 1995.

70. ANSI/IEEE Std 488.1- 1987. IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation.

71. Bertocco M., Cappelazzo S., Flammini A., Parvis M. Multi-layer architecture for distributed data acquisition // IEEE IMTC/2002. May 21-23, 2002. Anchorage, AK, USA. P. 1261-1264.

72. Список публикаций П. Н. Ишкова по теме диссертации

73. Ишков П.Н. Этапы развития систем автоматизации производственных процессов и проблемы создания современных АСУ ТП. Деп. рук. ВИНИТИ, № 875-В 2002. 33 с.

74. Ишков П.Н., Дрейзин В.Э. Основные задачи АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Телекоммуникации, 2002, № 6. — С. 10-14.

75. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Выбор программно-технического комплекса для распределенной АСУ ТП // Телекоммуникации, 2002, № 5. С. 10-13.

76. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н. Проблемы создания АСУ ТП на базе современных программно-технических комплексов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2002, № 12. — С. 1-5.

77. Бондарь О.Г., Дрейзин В.Э. Ишков П.Н. Проектирование распределенной информационно-управляющей сети для АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Телекоммуникации, 2002, № 12. — С. 14-18.

78. Дрейзин В.Э., Бондарь О.Г., Усенков В.Н., Ишков П.Н. Периферийные и групповые контроллеры для АСУ ТП производства пластмассовых изделий // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003, № 3. — С. 2125.

79. Дрейзин В.Э., Ишков П.Н., Хардиков В.А. Обнаружение металлических частиц в сырье при изготовлении пластмассовых изделий методом прессования / Тезисы докл. 5-й Международной конф. «Распознавание 2001», ч. 2, с. 231-233.

80. Ишков П.Н. Системный подход к автоматизации производства пластмассовых изделий. Докл. на IV Международной научно-техн. конф. «Кибернетика и технологии XXI века», 2003, Воронеж. С. 171-177.