автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Повышение эффективности системы оперативного управления ГПС за счет совершенствования методики синтеза ее программного обеспечения

»"г. 1 1 р ?

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский ордена Трудового Красного Знамени станкоинструментальный институт

На правах рукописи

ЧУЙКОВА Елена Николаевна

УДК 658.52.011.56.012.3(043.3)

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГПС ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДИКИ СИНТЕЗА ЕЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Специальность: 05.13.07 —Автоматизация технологических процессов и производств

А ВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа вылолаюна в Московском ордена Трудового Красного Знамени етаашинетрумштальном институте.

доктор технических наук профессор сосонкин в. Л-

доктор технических наук профессор КОСОВ М. Г.; кандидат технических наук зав- ■ лабораторией отдела «САПР и АСУ автоматизированных заводов», ЭНИМС ЧУДАКОВ А- Д.

Hay ч н о -иесл едов ате л ьски й институт авиационной технологии (НИАТ).

Защита состоится ,_*_1992 г. в_часов

иа заседании специализированного советл К 063-42 04 Московского станкоимструмштального института по адресу: 101472, Москва, Вадковский пер-, д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского станксшнструменталыюго института.

Автореферат разослан „_*_ 199_г.

Ученый секретарь

специализированного совета К 063-42-04 кандидат технических наук доцент

С. Б. ЕГОРОВ

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

1,1

• i . .'• 1¿i

Л*сттгш>тесть. -Повышение производительности труда, паче е, тза а тсхннпзсг.ого уровня выпускаемой продукции являются нанз-• ííSEHiдя проблемам любого производства. Наиболее эффективное рспекио проблей состоит з информатизации я автоматизации производственной технологической среди.

Corp-ÜSHHOS ПСТШОСТрОЕТаЛЬЕОЭ производство eu53t, в основной, характер единичного и мелкосерийного (более 70-80% от сбпего объека}. БЗэтих условиях нгалучгпш способои автоматизации производственных процессов погло tía бить внедрение гибких производственных систеи (ГПС).

Опит создания ГПС показывает, что изо па стадия разработка система управления складывается будущая эффективность я качество всей производственной система.

Система упразлгшгя ГПС состоят из отдельных подсистьи , среди которых центральное иесто занижает система оперативного управления (С07), ргботекзая з реальном «аситабо времена. За-, дача этой снсте?гн озязани с конкретной структурой ГПС, а ее приходится разрабатывать заново в каждой новом проекте. Buconn-затраты на выполнение уникальных проектных работ обусловлены отсутствие« стабильной методики проектирования программного обеспечения chctcwí оперативного управления.

^токатлзаш производства требует болызих капитальных затрет к па всегда зкококзческа оправдана, поэтому ее осусэст-2лй5? поэтапно я тем, где это необходимо. Дзш совреиекного ks-пдпостроптельпого производства характерны участки, имеете разнообразное по составу оборудование с различила уровней ззтогл-тязедпи, з тек *п:сле а оборудование с ручншл управлением. Проблема оргашшпнп управления ьщтериадьннма потоками на таких

§

производственных участках разработана слабо.

В этой связи актуальны задача создания программного обэс-1 печения такой системы оперативного управления материальным по- . токами, которая бы адаптировалась к конкретной архитектура ШС али иных автоматизированных участков. Ревение задач предполагает создание эффективной методики проектирования системы оперативного управления, обеспечивающей сокращение сроков в стоимости проектных работ. Структура системы оперативного управления должна предполагать организации управления производства с различным по уровне автоматизации оборудованием.

Пельр работы является повышение эффективности системы оперативного управления ШС за счет совершенствования методики синтеза «е программного' обеспечения и алгоритмов функционирования.

Методы исследования. Работа выполнена с применением методов имитационного моделирования; теории систем массового обслуживания; теории логического проектирования операционных систем; теории графов; методов организации баз данных.

Натчная новизна. Основными научными результатами работы являются: *

. • - методика проектирования програлашого комплекса система диспетчирования ШС на базо дискретно-событийного подхода;

- структур« программного обеспечения система диспетчирова» ння ШС;

- набор команд в сообщений, реализующие информационный обмен мезду системой диспетчироваяия ШС в ее окружением (объектами управления и вышестоящими системами);

- множество событий я алгоритмы их обработки, обеспечивав* пше функционирование системы диспетчироваяия ШС;

- множество процедур, составляющих'язык реалгзацшг алгоритмов обработки событий.

Практическая понность. В результата проведении псслгдо-гзязЗ разработана методика проектирования универсального адаптируемого программного комплекса системы опоратнвного управления ГПС, применимая для пирокого класса структурных резаний Й1С, а такте для организации управления участка?.« механообработка с разлкчнш по уровню автоматизации оборудованием; разработаны неззне алгоритмы диспетчировайия, удовлетворяющие требова-ечгм реального времени;' на их базе создана имитационная модель ГПС, которая !'схет использоваться при проектировании и исследо-гзкп ГПС.

"■^ггнзопяя работа. Научные результаты исследований использованы на опытном полигоне ГПС кафедры ЧПУ СК 1!осстанкина.

.'лррбятдя работы. • Результаты диссертационной работы до-игагпвалксь на заседаниях кафедры "ЧПУ станками зз когяиексгип"

2 Г*-с::;гс1:о:.; стапхоЕнструкзвташюа института.

По теме диссертации опубликовано две .статьи •

3 генеральной почат::.

работа. Диссертация состой? из введения, глаз, еСгл?, зкзещо'з, списка латоратурв п приложения. Ра-Сст;: :-.злс£опа на 318 страницах г-тглкеппепого текста, содержу 23 гчеглпез, 3 тг-блсд, еяпсоя литературы из 93 назненозаяна.

Г-:**".,*, Ссяроикшиа уровень развития п оснознно врсблеш ¿гггглеппя ГПС. .

.'.г.пг.гэ ХфОбЗй-'ПГ пггсгоается с рассмотрения" ГПС ггж объекта

"""СгоИ структурной единицей ГПС служит гибкий пропз-1:?зу£ь (ГШ). 3 состазо ГПС, как правило, зрисутст-ЗГ^- егглу^пяз зидоз: технологические, транспортные, для

дрс;:г.;":л ;! Л'Я Епс^ного ззода-вывода.

Структура управления в ШС построена по иерархия.. Система управления (СУ) ШС формирует команды для гибких модулей, которые в свою очередь координируют работу собственного йборудова-ния, выдавая управляющие воздействия локальным системам управления оборудованием. Подобные иерархические структуры управле- • • иия названы распределенными в отличие от централизованных структур,. где все управляющие функция Бозлогены на центральную диспетчерскую систему. Распределенная структура управления по сравнению с централизованной обладает большей гибкостью и надежностью вследствие относительной независимости модулей от центральной диспетчерской системы.

Оперативное управление ГПС состоят из двух фаз - планирования н управления в реальном иасзтабе времена (днспетчнрования).

Задача оперативного планирования заключается в выборе оптимальной последовательности выполнения некоторой совокупности заданий по обработке партий деталей на некоторой множестве ресурсов ШС. Результатом планирования яздяется расписание (оперативный план), представляющее собой список всех действий, выполняемых над обрабатываемый! деталями, привязанных к конкретному обо- . рудоватш ГПС в пределах определенного периода времени (смена, ' суток к т.д.). Задачи оперативного планирования изучаются теорией расписаний, в рамках которой разработано множество различных алгоритмов решения задачи составления расписания.

Важнейшей функцией оперативного управление является даспет-чзрование. Назначение днспетчированая - обеспечение эффективного использования ресурсов ГПС для изготовления партий деталей, запуск которых в производство обусловлен расписанием. Система дис-петчирования поддергивает функционирование ГПС в условиях разного рода возмущений: отказов оборудования, необеспеченности ресурсами, внеплановых запусков срочных заданий в производство.

Существует большое количество подходов к построению системы диспетчировавия ШС. Основные отличия этих подходов заключаются в принципе функционирования, в составе обрабатываемой ин-форкацпа, з мобильности програшно-:..атематического обеспечения.

По способам функционирования различают системы диспетчировавия, работающие при наличии расписания, и системы прямого (динамического) диспетчирования; Входной информацией для диспетчера, организующего производственный процесс по методу прямой диспетчеризация, слугит производственная программа, представляющая собой список изделий, которые требуется изготовить в определенный срок (смена, сутки и т.п.). Такой диспетчер обладает быстротой реакции на изменение производственной ситуации, однако возкозноеть оптимизации хода производственного процесса у наго ограничена.

Информация, обрабатываемая системой диспетчирования, включает расписание, технологически? марзруты, критерии эффективности. Прпкенозт три основных класса критериев: критерии, оцениваю-езо эгоеюегческие показатели (приведенные затраты); показателя Еслользованзя оборудования; показатели объегга незавершенного производства. Внбор критериев производится для каждого конкретного случая с учетом производственных ситуаций, условий работы а т.п.

В отлсаенал «обильности програмыно-катематического обеспечения систем оперативного управления следует отаетить, что пока на создано универсальное прогрйзяю-гаткгатичесхое обеспечение, которое еогло бы быть использовано без существенных изменений для управления ГПС различной архитектуры. Это прежде всего касается прэгрг-^ого ямдлекеа снстекн диспетчирования. Для решения згзач, ппеленЕШС пз реального времени (составление расписаний, гядслгрогапзо рзботз ГПС,-долгосрочное планирование, автоматизи-рованноэ проеятнрорггно), сущоствуэт «обильные пакеты программно-

математического обеспечения. 0

Проведенный анализ показал, что многообразие вариантов существующих систем оперативного управления ГПС обусловлено как • спецификой структуры конкретных П1С, так и различиями в подходах к построению систем оперативного управления и к выбору сос-" тава обрабатываемой информации. Этим объясняется отсутствие стабильной методики проектирования программно-математического обеспечения оперативного управления а отсутствие стандартного интерфейса между системой оперативного управления в другими блоками управления 1ИС. Программный комплекс диспетчирования ГПС . разрабатывают заново для каждой конкретной ГОС. Поэтому необхо-^.-дим поиск эффективных проектных решений, обеспечивающих сокра- ' щение сроков создания программного комплекса, предполагающих . его модификацию и настраиваемое^ на параметры конкретной ГОС. ,

В соответствии с поставленной целью и сделанными выводами были сформулированы основные задачи исследования.

1. Выбор метода и определение принципов построения системы ,■ оперативного управления ТПС.

V

2. Установление информационных , связей системы оперативного \ управления и разработка .набора команд р сообщений для реализация . оперативного управления. . . ' "

3. Разработка методики проектирования программного комплекса системы оперативного управления.. . ;

4. Разработка структуры программного комплекса г алгоритмов функционирования распределенной СЕСтемы оперативного управления . ГОС.

5. Экспериментальная оценка разработанных, алгоритмов.

Глава 2. Выбор методов построения система оперативного

управления ГОС.

Ядром системы оперативного управления ГПС язляется система:

деспотчорского управления.

Существует несколько методов организации системы диспетчерского ^правленая.

Одншгп из первых появились реализации системы диспетчирования по типу дискретных автоматов. Здесь использован опыт построения систем ЧПУ станками и другим оборудованием. Однако сложность представления пространства возможных состояний ШС. ограничивает использование этого подхода лишь областью управления гибкка кодулеи.

Другой метод, построения системы диспетчирования - организация ее по типу операционной системы ЭВМ. При этом используют формальную аналогию протекания вычислительного процесса в ЭВМ и производственного процесса в ГПС. В терминах операционных систем оборудование ГПС представляет собой совокупность технолог.,чес-■ кдх процессоров. В качестве процессоров выступают отдельные модули ШС. Технологические процессы в ШС сопоставлены с вычис-ллтольнгп.сз процессами в мультипроцессорной структуре 3X1. Процесс обработки каздой дотали представлен в системе управления ГПС некоторым конкретным заданием-. Операции технологических процессе:), гкзолняехыз непрерывно на одной процессоре, выступают в качестве пагоз заданий. Задача система диспетчирования ГОС состоит э --праэлопли ходса производственного процесса, представленного раззиваюцлхся технологических процессов. Такая задача практически соответствует задача операционной системы реального при управлении слоулпгд вычислительным процессом, предстдзлстзга динат-шчоска игиенячаееся кногество отдельных вы-:::;;( процессов. Подобная аналогия позволяет использовать П9ТОЛ1 презктарзвакпя операционных систем ЭВМ для построения програгзгисго ког-лдздез диспетчирования ГОС.

Тгс-гпЗ способ организации системы диспетчирования - всполь-

зование методов искусственного интеллекта. При этом система дис-петчирования функционирует на основе совокупности сетей действий. Каждая сеть действий определяет модель технологического про— ! цесса изготовления отдельной детали. Действие соответствует операции технологического процесса. Построение множества сетей дей- -ствий осуществляют на основе текущего состояния ГШ с использованием методов искусственного интеллекта. При выполнении действия одной из сетей изменяется состояние ГПС, и возникает возможность построения новых сетей действии. Поэтому при диспетчирова-нии ГПС поочередно решаются задачи построения и отработки сетей действий. Алгоритм работы диспетчера состоит в последовательной просмотре каадой сети действий и запуске тех ее действий, которые обеспечены ресурсами ГПС. Этот алгоритм не обеспечивает преодоления тупиков в ГПС, возникающих из-за встречных транспортных потоков. Кроме того, такая организация работы диспетчера снижает скорость его реакции на изменение состояния ГПС.

Общим недостатком двух последних методов построения системы диспетчирования ГПС является высокая сложность проектирования программно-математического обеспечения таких систем. Поэтому пред-? лагаем новый подход, называемый в дальнейшем.дискретно-событийным. Прообразом подхода послужили некотЪрые приемы систем имитационного моделирования.

При модульном построении ШС дкспегчироаание осуществляется на двух уровнях: внутримодульвоы и межмодульном. Внутримодульное -дисаетчированяе образует нижний уровень управления и выполняется системой управления модуля. Межмодульное диспетчирование соответствует верхнему уровню управления и осуществляется системой дас- . петчйрского управления ГПС. -

Применение дискретно-событийного подхода к диспетчерскому управлению ГПС позволяет представить функционирование ГПС для:

спс-стгл правления з вида потока дгекротшх событий, определгаэ-сах 'Скопг состояний ГПС з моменты совераения событий. Процесс управления з эгогл случае заключается в формировании команд на сспоео сообщений о событиях, получаемых от систем управления модулей,

.Габога снстеш -диспотчпрования реализуется в алгоритмах обработки событий. При этом программа управления укрупненно -пред-ставллзт собой цикл, тело которого содержит два оператора: гдать сообщс::::л о событий; вызвать процедуру обработки события.

?.::кпи образом, в процесса реализации «"огодпгл построения прогрзккпего комплекса система днспетчирсвания ШС на основе г,нс1;р'-тпо-ссбнт:'.й:-;сго подхода требуется определить:

::::с~ост£0 ссбктпЗ, еппензеэпях функционирование ГПС;

2} ::г.бор реализующих управлзяпз ШС;

С) :~:с.г.ество процедур, з терьгках гсторы:: осуществляется обработка ссбнггзй; ■ .. "'

. 4) гопд'гмц обработка собитгЗ.

Г; :::*.7г.с<стг5а лепного поггейа гагазчаэтея з тем, что пред-лпг-сг.':;.! гору^лпгм соответствует структура я способу фушаяопл-рсвйппя сгстсмы -дясаеттароваяия' 1ИС; обеспечивает .обозримость елстсг:; —г-плеппя, кссбхояпму» для сокращения сроков проектпро-гая^л, с'гсггепга сдсатавяз з яопхретсоЗ архитектура ГПС, развития "С^СЛ^ПОСТёЗ.

г Сргспазадая пк^сркиисккого сбис-ка з система спо-

Г-сетпсго тяравлеизя ШС вра се дискротпо-собцтпЗ-■ нем построения, ^гсг-сггг-гсбетл&са гсстроояяз ыстема оперативного ттрпг."::?::,-! ГГС со гп^ср^гкйззкЗ ебкея с гнездам окружением обу-еакггггл1? сгруэт^ру гризамаого хс&злзаса оперативного упраз-ленп-Тг, псгсяга' п сосбаопзя пфор:.эдзопного интерфейса

определяют события, обработка которых и составляет суть функционирования диспетчера ГПС.

Информационный поток, поступающий на вход системы диспетчирования ГПС, делится на следующие группы.'

1. Расписание.

2. 1.:аны технологических продессов (технологические мара-руты изготовления деталей] а управляющие программы для оборудования с ЧПУ.

3. Команды и запросы оператора ГПС.

4. Сообщения от систеи управления модулями ГПС.

Выходной информационный поток системы диспетчирования ГПС

составляют следующие группы информации.

1. Запроса на коррекцию расписания.

2. Ответы оператору ГОС.

3. Команды системам управления модулями ГОС.

4. Управляющие программы ЧПУ, передаваемые по запросам от СУ модулей.

5. Статистические данные о работе ГОС, поступающие б системам подготовки производства.

Запрос на коррекцию расписания (¡истема диспетчирования ГПС формирует в том случав, если расхождение фактического хода про- г изводства с плановым становится чрезмерным. Этот запрос адресу- ,< ется системе оперативного планирования. В данной работе приведен алгоритм проверки адекватности расписания ходу производства и выявления необходимости формирования запроса на перерасчет расписания.

Все данные, поступавшие из внешнего информационного окружения ГОС, сохраняются в обшей базе данных, обслуживающей как систему диспетчирования ГПС, так и СУ модулей. СУ модулей получают команды от диспетчера ГОС и выполняют требуемые действия.

Необходимые сообщения они передав? диспетчеру, а данные о ходе производства и о состоянии модулей - в базу данных. Диспетчер 1БС получает все необходимую ему информацию о работе ГПС посредством запросов к системе управления базой данных (СУБД). Системы оперативного планирования и технологической подготовки производства также имеют доступ к базе данных, размещая в ней расписание, планы технологических процессов, управляющие программы ЧПУ.

Форма представления входной информации - расписания и планов технологических процессов - влияет на эффективность работы системы диспетчирования ГПС. В качестве расписания предлагаем использовать план запусков и выпусков партий деталей, представляющий собой список моментов начала и окончания выполнения каждого задания из множества заданий Г1...ИЗ в ражах ; зкоторого периода планирования (например, смены). Использование плана запусков и выпусков партий деталей обеспечивает диспетчеру П1С гибкость принятия решений и поддерживает механизм контроля расписания. .

План технологического процесса может быть предъявлен диспет-е ■

черу ГПС в виде подпой управляющей программы обработки партии деталей, составленной на проблемно-ориентированном языке С?Ь , или в форме входных данных (ррафов). В первом случае диспетчер ГПС управляет коллективом технологических алгоритмов, отраженных в программах выполнения заданий. Для построения подобных систем диспетчирования может быть применен гатеиатический аппарат из теория управления коллективами алгоритмов. Если планы технологически процессов заноют в форме входных данных, то функции дис-ПОТЧвра ГПС заключается в обеспечении вагов заданий разделяемыми ресурсами (модулями), Математической моделью управления в этом случае будет система кассового обслуживания, а само управление

проявится в ведении очередей к разделяемым ресурсам.

Таким образом, две формы представления планоз технолог::- ' ческнх процессов определяют различные подходы к построена дне- , петчера ГОС. При первой подходе, когда планы технологических процессов представлены программами выполнения заданий, система' диспетчирования охватывает все оборудование ГПС, выполняя в том числе и функция управления нижнего уровня, что обусловливает ое зависимость от состава оборудования. В связи с этЕМ'предпочтё- ' ние отдано второму подходу с представлением планов технологических процессов в форме входных данных.

Объектами управления в ГПС являются технологические' задания на обработку партий деталей. Шаги задания соответствуют операциям технологического маршрута. Задание формируется по каждому грузоносителю ( палета, поддон, приспособление-спутник).

Основное, содержание оперативного управления ГПС составляет команды н сообщения, которыми диспетчер ГПС обменивается с СУ -модулей. Определен следующий набор команд диспетчера ГПС: "Подготовить загрузку" (<список 1>); "Загрузить модуль" (<спксог. !>); "Выгрузить из модуля" (<список !>); "Выполнить транспортирование" (< список 2 >)•, "Снять готовность к,загрузке" (<спгсок 1>) ; "Выдать информацию для диспетчера.ГПС(<список 3>); "Принять информацию от диспетчера ГПС" С<Гсписок 4>). Указанные в скобках списки параметров команд имеют следующую структуру полей: <список 1> - номера модуля,задания; признак объекта ("Партия . деталей", "Комплект инструментов");< список 2 >- номера модуля, задания; признак объекта; номер модуля 1 (место нахождения), но ер модуля 2 (место назначения); <список 3>,- номер модуля, к которому обрашен запрос; тип информации; <список 4> - номер модуля, которому предназначена информация; адрес хравенЕЛ енфор^з-

Информационный обмен ыеяду диспетчером ГПС и его окружением обеспечивается средствами локальной вычислительно-управляющей сети. Представлены форматы команд и сообщений, определяя-ело протокол взаимодействия диспетчера с модулями ГПС, в терминах стандарта HMF5 (iïlanujactuziny Message Fbrrnt Sbzndaii) • созданного в рамках проекта MA? (Wanufactwiùiq (Momaiicn Profacpf).

Главя Принципы дискретно-событийного построения программного комплекса диспетчера ГОС.

Система дяспетчярования ШС-управляет множеством активных операций (сатов заданий), обеспечивая их продвижение. В основе такого продвижения запросы операций на ресурсы ( модуля ) ШС и удовлетворение этих запросов. Система диспетчирования поддерживает список дескрипторов активных заданий, структура полей которых содер.-хит: нсмер задания; номер текущего вага задания; . номер партии деталей; число деталей в грузоносителе; состояние пага задания; номер модуля, на который назначен шаг задания; количество брака"; координату соответствующего задании гру-зокосителя с деталями; планируемую координат грузоносителя.

Управление продвижением заданий состоит в ведении очередей диспетчером ГПС. К каждому модуля выстраиваются очереди готовых и задержанных вагоз .заданий* К модулям транспортирования z хранения создается очереди готовых шагов заданий. Диспетчер IUC поддерживает такав очереди озидазощих и приостановленных пагоз заданий. Псслэ выполнения текущего пага задания диспетчер включает в очередь озодаизих следующий шаг данного задания, осуществляет для него- планирование ресурсов (в вида модуля обработки ) л переводит паг в очередь задержанных к выбранному модули; затем предпринимает действия по доставке к модула соответствующего грроносителя с деталям. После загрузки грузоносителя в модуль рассматриваемый шаг задания включается в очередь

готовых и переходит под управление СУ модуля.

Обобщенный алгоритм программы диспетчирования представлен ; на рис. 1. В Зуфер сообщений о событиях, сканируемый управляющей программой, поступают сообщения с пульта оператора ГПС, от СУ модулей и от блока запуска заданий. Блок обеспечивает активизацию заданий в соответствии с расписанием. Процедуры обработки событий формируют реакцию системы диспетчирования на изменения в производственном процессе.

Описание событий при функционировании ГОС доказано в табл. 1. Первая группа событий описывает нормальную (безотказную) работу ГПС. Во вторую группу включены события; связанные с возмущениями в ходе производства. Третья группа определяет события, порожденные информационным потоком между верхним и нижним уровнями управления. Источниками сообщений о событиях являются СУ модулей. Сообщение о событии "Активизирован шаг задания" поступает от блока запуска заданий.

Рассмотрим общую схему функционирования системы диспетчирования в автоматическом режиме при безотказной работе оборудования. Блок запуска гаданий выбирает из расписания задание, время запуска для которого наступило; ставит задание в очередь ожидающих в сообщает диспетчеру о событии "Активизирован шаг задания". Во этому сообщению диспетчер выбирает первый шаг задания из очереди ожидающих в вызывает блох планирования, который назначает модуль для выполнения вага. Затем диспетчер анализирует возможность загрузи в выбранный модуль гр'узоносителя с деталями, соответствующего заданию. Если такая воакйжьзсть есть, диспетчер устанавливает планируемую координату грузоносителя, в качестве которой выступает номер выбранного модуля; выдает команду этому модулю "Подготовить загрузку". По гтой команде ' •• СУ модуля выделяет позицию накопителя и сообщает диспетчеру о

Рис. 1. Обобщенный алгоритм программы диспетчирования ГПС: Ттаа — текущее время; Г - время окончания работы.

Табл. 1. Описание событий при функционировании ШС.

£ Сообщение о событии Параметры события

Гптапа 1. События, хатза! технслогичека 1 } Лг.тавиг рован иаг • гадания иеризующие изменение состояния IX процессов. Номер задания

2 | Конец операции ■ 1 1 Номера модуля, объекта; признак объекта? код заворгепия {"Завершена", "Аварийно завершена"); количество Срана.

3.'. I Готовность кодуяя к 2 | гагрузке; | Конец загрузка в иэ- куль; 1 Конец выгрузки из | ;,:одуля Еоиэра модуля, объекта; признак объекта

6 | Есть Еозмоапость | сагрузки в модуль Помар ьвдуля

т>~пря. 2. События. ;:аюг.гсгл:з1хг::о с1Г_1о:;с::::я тегполоп:-ческих процессов. 7 | Стае* оборудования » Покор модуля, г.од отказа | годуяя , |

0 | ¡.¡«исправность ' ! Пггор модуля | устранена 1 ■

£ | Неисправность 1:пс?ру-| Нс.мор модуля, глсс:;в хшст-| кзпта (конец ресурса) | руггентов

ТТип* 3. Собатза. «шсш5ав2ив-с1йор«азиоашгп «гоогЛ^ае в система дзепетчирования. 2С| Еслучена Екфср;:ацля . | ¿дрос гразедия пгферазгл

1 11| Получен запрос'ка | информацию | ... 1 ; ис&эр модуля;'.шраггэгры,. спро-делягше тип а состйз пЕформа-(состав паргпстр^з саслспт ст. ТЕпа требуешй информация п структура база 'Еаплаг) '

готовности к загрузка» Получив сообщение, диспетчер включает задание в очередь я модулю хранения и подает ему команду "Выгрузить из модуля". По этой команде СУ склада исключает объект из своей очереди, управляет его перегрузкой в порт склада, после чего посылает диспетчеру сообщение "Конец выгрузки из модуля". . Если по приходе сигнала координата объекта не совпадает с плани-.руемой координатой, диспетчер включает объект в очередь к транспортному модулю и выдает ему команду "Выполнить транспортирование". После этого СУ транспортного модуля исключает из своей очереди первый объект, управляет ето доставкой к модулю, указанному в качестве планируемой координаты объекта, и выгрузкой в порх этого модуля; сообщает диспетчеру об окончании выгрузки. Получив таксе сообщение и установив, что координата п плакируемая координата объекта совпали, диспетчер формирует ком?нду данному модулю на загрузку объекта. Вслед за этим СУ модуля руководит перегрузкой объекта из порта в накопитель модуля, переводит .соответствующее задание из очереди задерганных в очередь готовых к модула, выдает сообщение для диспетчера "К^нец загрузки". Если станок- модуля свободен, СУ модуля исключает пз.очереди готовых первое.задание, инициирует перегрузку соответствующего грузоносителя на. станок и запуск управляющей: программы, для обработки детали, а по окончании обработки выдает сигнал для диспетчера "Конец операции*. По этоглу сигналу диспетчер устанавливает статус текущего , птаха задания ( "Заверщён"), вводит заданна'в очередь ожидающих и формирует сообщение о событии "Активизирован иаг задания*. Ео такому сообщению планируются ресурсы для следующего шага задания, . а выбранный модуль получает команду "Подготовить загрузку* если оп: располагает свободными позициями накопителя. В противном случае соответствующий грузоноситель отправляется на склад, где остается до появления сигнала о событии "Есть возыож-

ность загрузки*. Если Ев модуль готов принять объект, то к модулю, где объект находится, поступает команда "Выгрузить из модуля", по которой СУ модуля резервирует его порт и выгружав* в в него объект, о чем сообщает сигналом "Конец выгрузки". По этому сигналу диспетчер включает в работу транспортный модуль, а далее процесс г*ч>доябается аналогично описанному.

В работе приведены подробные алгоритмы обработки событий. Состояние-ресурсов ГПС динамически отобрааается э информационной модели ГПС, построенной по типу базы данных, которая содержит два раздела: описание ресурсов ГПС, описание технологических процессов. Для построения информационной модели использована СУБД, позволявшая организовать реляционную базу данных, т.о. представить.всю информацию в виде набора таблиц п связей мегду таблицами. Причем таблицы соответствуют объектах! информационной шдели, с связи таблиц отражают взаимосвязи объектов. Еагдый объект описывается с помощью следующих групп атрибутов: статус, паспорт, структура, координата, планируемая Еоордината.. Статус является комплексным описанием динамически .'изменяющихся со столпа {работает, отказ, гдет.загрузки, выполняется,• гадэр-аан п т.д.). Паспорт содержит перэчень заводских определений к тедцлчосглх характеристик. спзснЕавт состав оборудова-

ния ^огулей 2 содержи? перечень гранимых- в кодулях прокатов. Есотйлггата г планируемая координата определится для поремодгае-иах сбъехтов. ' ' ■

Ллгсратхы обработка собцтй реализуется па ьзхоеоство процедур, спрадсляЕщих ггкончепцуз го сггысяу последовательность. олаазятарпах саерацгФ в спстсу? уаравзвшя, В набора процедур сцделоаэ песгояысо хтушк кроц-гдуры управления рзеуршя ГПС . (сросп^тра рззерварсваиая а осгсйогаенаа ресурсов, выбора иоду-су-ас'птка для вапслаская пата падания)} процедура работы с

V:1 -13

очередями.(процедуры .инициализации очереди, включения в очередь, . 'исключения- из очереди и др.); процедуры управления технологическими маршрутами (процедуры определения текущего ша^а задания и перехода к следующему щагу задания); процедуры формирования, команд диспетчера ГОС.

При создания программного обеспечения системы оперативного управления предусматривают различные режимы работы, определяющие объем функциональных возможностей СУ или уровень автоматизации ШС. Выделяют три уровня автоматизации: согласованное распределенное управление (СУ работает в полном объеме на всех уровнях); несогласованное: распределенное управление (не работает СУ верхнего уровня); локальное управление(не работают СУ верхнего уровня и одного или нескольких модулей; станки управляются при цомоща сзоих устройств ЧПУ).. При согласованном распределенном управлении возможны автоматический и полуавтоматический режимы»

Выбор режима и режитяшз переходы осуществляются оператором . по его команда с терминала, которая обрабатывается блоком связи с оператором (см. рис. 1), изменяющим состояние соответствующего флажка. В зависимости ог состояния этого флажка з запушенной управляющей программа реализуется тот или иной алгоритм работы.

Предусматривают' я два дополнительных режима, связанные с подготовкой СУ к работа, - режгдг инициализации и рестарта,-реализуемые с помощью отдельных программных блскоз.

Для проверка работоспособности предложенных алгоритмов днс-петчированая разработана имитационная модель ГПС, представляющая собой упрощенный Егриант описаиаой структуры СУ. В ней процедуры формирования койаяд диспетчера заменены процедурами планирования соответствующих событий.

При моделирования рассматривалось функционирование ГОС в

соответствии с различными вариантами расписания. Оценивалось быстродействие системы диспетчирования, второе характеризуется временем от момента приема сообщения до момента выработки команды. В зависимости от' текущего состояния ГПС л разновидности команд быстродействие оказалось в пределах I - 5 с.

«

ОБЩИЕ выводы

1. Программное обеспечение системы оперативного управления ГНС разрабатывают заново для кагдого нового проекта ТЕС, так как о :о зависит от структуры конкретной ШС. Один из путей сокращения затрат на разработку программного обеспечения - создание методики построения универсального программного комплекса, обладающего возможностью модификации и настраиваемос-ти па параметры конкретной ШС.

2. При иерархическом построении система оперативного управления ГПС распределена меаду двумя уровнями, где верхний уровень управления представляет диспетчер ШС, шшшй уровень - СУ отдельных модулей. Программный комплекс диспетчера ШС независим от особенностей конкретной ШС, т.е. является инвариантной частью программного обеспечения системы оперативного управления. На нижнем .уровне управления может быть применен существующий фонд готовых реяений.

3. Дискретно-событийная организация системы оперативного управления ШС позволяет построить модель оперативного управления для ШС лг*ой сложности, получить структурированную программу диспетчирования ШС; предоставляет средства для создания инвариантного ядра программного комплекса оперативного управления, обеспечивающего адаптацию к конкретной архитектуре производственной системы и возможность правдечеппя Еффактив-тшх одгория«® управления.

4. Результаты работы сформировала методику дискретно-событийного построения программного комплекса системы оперативного управления ШС, которая предусматривает: определение множества событий, описывающих функционирование ШС; выбор набора команд, реализующих управление ШС; определение мно-Еэства процедур, в терминах которых осуществляется обработ-

. ка событий; разработку алгоритмов обработки событий.

5. При дискретно-событийном построении системы оперативного управления ШС структура программного комплекса обусловлена

. организацией информационного обмена системы с внешним окружением, поскольку тожество событий, алгоритмы обработка которых обеспечивают функционирование диспетчера ШС, определяется набором команд и сообщений, описывающие икформацл-- онный интерфейс систе'лн оперативного управления.

6. Аналлг; показал, что два способа описания технологических процессов - з форме входенх данных и з виде управлявших программ выполнения заданий - определяют различные подходы к построению система оперативного упразлонгт ШС, состоящие в применении математического аппарата из теории систем массового обслуживания или теории управления коллективами алгоритмов. Представление технологических процессов в форме входных данных более предпочтительно, так как обеспечивает независимость программного комплекса оперативного управления от структуры ШС и состава технологических маршрутов, выполняемых в ШС.

7. Для реализация своих функций системе оперативного управления необходима информационная модель, динамически отображающая состояние технологических процессов и ресурсов ШС. Ейдель удобно строить по типу базы данных, которая обеспечивает независимость данных от структуры управления ШС, за-

' крываст от диспетчера HIC подробности структур данных СУ отдельных модулей, предоставляет пкрокг.е возможности модификации данных.

2. Разработанные структура программного комплекса и алгоритмы оперативного управления обеспечивают обозримость СУ, предполагают модульное построение программного обеспечения, позволяют предусмотреть различные режимы работы системы оперативного управления. Предложенные алгоритмы могут быть использованы для построения системы диспетчерского управления участком с различным по урезка автоматизации оборудованием при соответствуйте': организация п ккформацзечном обеспечен::;! его работы.

печдтнга р"»бот|т до тр'-'о лиссептягчя 2. Сосоикин В.Л., Скорняков Б.П., -Чуйкова E.H. Обработке событие в системе оперативного управления ГПС// Стали: п инструмент. -2-2Q. 2. - с. 4 - 7.

2. Сэсопкин В.Л., Чуйкова E.H. Принципы построения к структура программного обеспечения систем:; оперативного уиравлепиг. ШС// Гохаппзйзая автоматизация производства. - 1991. - i- 21. - с. 1С -