Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
..„;,'. Рост эффективности современного автоматизированного производства достигается кап путем повышения его производительности, так и гибкости, включающей в себя возможность перестройки в кратчайшие сроки автоматизированного производства, а том числе его системы управления, при коренном изменении выпускаемой продукции.
Ядром управляющей системы любого дискретного автоматизированного производственного комплекса (единицы оборудования, модуля, линии, участка, цеха, завода) является система логического управления, функция которой состоит в обеспечении координации и согласованного функционирования компонентов комплекса.
В условиях перехода'к рыночной экономике, связанного с неизбежным постоянным обновлением выпускаемой продукции и, как следствие , с повышением гибкости и степени автоматизации производства несомненна высокая актуальность создания научно-методических основ построения систем логического управления (СЛУ) гибкими производственными комплексами (ГПК). ;
В настоящее время в решении этой проблемы существу-': два направления. Первое из них заключается в прпвлечеїзди для построе-ния СЛУ проектироЕшнков-программистов и описании функционирования СЛУ на языках программирования высокого урогнз.
Эффективность этого способа построения СЛУ резко падает с ростом сложности СЛУ, т.к. при больших объема;: программирования существенно возрастает трудоемкость отладки и проверки правильности всего комплгкса программ п целом, методы структурного программирования не гарантируют от ошибок, а методы доказательства правильности программ не учитывают специфики логического управления. Кроме того, созданное программное обеспечение, обраг.чо говоря, становится "секретом автора" и не доступно к-'арограммнрующнм пользователям, а его тиражирование с учетом возможных модификаций функционирования затруднено.
Второе направление спирается на формальные модели и методы, позволяющие строить наглядные и понятные пользователю модели, aflfiv ..fewo описывающие функционирование СЛУ, *орпулигог-пть срсист-вз sTtix моделей, отражающие правильное (корректное) повеление СЛУ, проводить анализ этих свойстз (анализ корректности) и выполнять редлизацк» моделей. При этом укзгзннь'з иор.е.'м догони г/еть ср-дст^. для отражений пэраллзлизуй И лерасуки, протекз'.о^;-;',. в ГПК
процессов, времени выполнения операций, а модели СЛУ ГПК уровня участка и выше, кроме того, должны иметь возможность описания зависимости упг-^вления от материальных и информационных потоков, распределенногр характера СЛУ.
В рамках второго направления имеют место два подхода к построению распределенных СЛУ. В одном из них предусматривается раздельное описание компонент СЛУ и протоколов их взаимодействия, а также раздельный анализ как функционирования отдельных компонент СЛУ, так и их взаимодействий. Другой подход предусматривает описание и анализ Функционирования всей СЛУ в целом с последувщей декомпозицией 'Этого описания в совокупность описаний функционирования отдельных компонент СЛУ в соответствии с их пространственным распределением и описаний пр токолов их взаимодействия.
Определить какой из двух подходов лучше сегодня но представляется возможным. Оба подхода имеют свои достоинства и недостатки. Сложность раздельного описания и, особенно, анализа функционирования компонент СЛУ существенно меньше сложности описания и анализа их совместного Функционирования. Однако, многие ошибки, выявляемые на этапе анализа взаимодействия компонент СЛУ, являются следствием неправильного Функционирования отдельных компонент, что влечет за собой повторные итерации анализа этих компонент и взаимодействий между компонентами всей системы. U случае so анализа описания'функционирования распределенной СЛУ в целом, последующая декомпозиция этого описания в совокупность описаний Функционирования отдельных компонент СЛУ гарантирует корректность цу. взаимодействия.
Известные в настоящее время модели: параллели:!:о грай-ехгпш гпгорптяов, системы взаимосвязанных графов, продукционішз сисхе-м:і, грпїм операций, сети Петри и их расширения недостаточно зК'--кчг.нии дл- репэиья задачи построения СЛУ ГПК у:ю:п::. уч>іс;.".д ; ' цеха .
П р-''JTS предлагаете, модель в рак::а>; втоі-оі .. к .- л,:
V; .'::;:.; г-іслродоліншіх СЛУ, построенная на ('..і1-:: , . і'.. :. ^редукционных систем и названная ііі'О';. .і : .г . ".:','i. данная модель является развитием ни;/;' . . ; . ;.".
Ц5.і*_ь.' P2$S!E1L является создание Ьогмияиигп . ; .:: ро^.ннл СЛУ ГПК уровня уч; -тка и цеха, 0ЛіОіі !..> >:.: :. . : .:.. :юг<лтслл ніі'Огрьммі'.ста, и Целостной мото,'і;;,;п ';..,, .. . . ,
реализации моделей СЛУ ка основе единого формального аппарата, направленной на сокращение трудоемкости и сроков проектирования.
В соответствии с поставлено» цель» в работе решаются следующие задачи:
і. Определенно тапег.-сй структурной организации ГПК, как ие-рархичес::с?: султр.пи ":>л;.«Ч!!ых" одни в другой комплексов различного уроБн::.
-
Гсзра^стка 'ормг льного аппарата продукционных графов операций для спнегния фу;и:ц;іонирован:ія СЛУ ГПК, имеющего средства для адекватного отображения структурной организации ГПК, материальных и информационных производственный потеков, логической взаимосвязи и параллелизма операции, протекающих в ГПК, и их времени выполнения.
-
Исследовании продукционного графа операций и наиболее близких к нему моделі;": среди расширений сетей Петри и продукционных систем.
1. Анализ ггзойств корректных дискретных производственных процессов и систем логического управления такими процессами, и разработка методов анализа продукционных іТрафов операций' на корректность.
5. Разработка методики декомпозиции продукционного графа операций с целью его последующей реализации в компонентах распределенной СЛУ ГПК.
Методы исследования базируются на применении аппарата теории множеств, сетей Петри, теории графов, математической логики, элементов теории алгоритмов и формальных систем.
Научная ноеизнз состоит в
разработке формальной модели систем логического управления дискретными производственным!, системами - продукционного графа операций на основе обобщения известных.'моделей граф операций и продукционная система;
исследовании двух классов моделей -модифицированных инги-биторных сетей Петри и продукционных систем, экви ілентянх классу продукционных графов операций, и создании алгоритмов построения из модели одного класса моделирующей ее повеление модели другого класса;
определении свойств коре ктносги систем логического управления на оскспе свойств корректных производственных процессов,
урму"иг-ованиі" этих свойств в тег минах продукционных графов опо-
раций и разработке способов их анализа;
- разработке метода декомпозиции продукционного графа опера ций в систему взаимодействующих продукционных графов операций.
Практическая ценность работы заключается в создании комплек сной методики описания, анализа и реализации систем логического управления гибкими производственными комплексами уровня участков цехов на основе единого формального аппарата продукционных графо: операций.
Реализация результатов работы осуществлена при создании сие тем логического управления в СКБ точного литья (г. Тирасполь) и во ВНИИГидропривод (г. Харьков).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались і обсуждались на viii и х Всесоюзных семинарах "Параллельное программирование и высокопроизводительные системы" (Алушта, 1988 и Уфа, 19Э0), на vii Московской городской конференции молодых ученых и специалистов по проблемам кибернетики и вычислительной техники (Москва, 1939), на xxxv конференции молодых у">ных и специалистов ИПУ (Москва, 1989), на Международном семинаре ИФАК/ИМАКС "Автоматизация проектирования систем управления" (Алма-Ата, 1989), на XI Всесоюзном совещании по проблемам управления,
(Ташкент, 1989).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 122 наименований, и приложений, содержащих доказательства утверждений, синтаксис языка Форком, пример описания на Ооркоме Функционирования СЛУ гибкой автоматизированной линии, полученную для него систему операторных формул и материалы, подтверждающие внедрение работы.
