Повышение эффективности информационного обеспечения технологической подготовки производства посредством виртуальной поисковой машины

Актуальность работы. В современных экономических условиях машиностроительное производство, отличающееся высоким уровнем технического и технологического оснащения (применением высокоточного и высоконадежного станочного оборудования, в том числе и станков с ЧПУ) и сложной системой материально-технического обеспечения на всех его этапах, предъявляет повышенные требования к скорости и качеству технологической подготовки производства[64]. Это обусловлено тем, что меняющаяся конъюнктура рынка требует не только постоянного повышения качественных показателей, но и частой переориентации производства на новые виды продукции, что предопределяет возникновение ряда проблем структурно-технологического характера, связанных с реорганизацией производственного процесса. В этих условиях научно-практические вопросы повышения эффективности технологической подготовки производства как основы производственного процесса в целом, становятся все более актуальными.

Технологическая подготовка, как и другие стадии производства — от проектно-изыскательских работ до сбыта готовой продукции — требует наличия всеобъемлющей системы информационного обеспечения соответствующего уровня[16]. От эффективности работы такой системы зависит скорость и качество обработки данных, что, в свою очередь, во многом определяет качественные и скоростные параметры технологической подготовки производства. Поскольку структура современного производства, в особенности такой отрасли как машиностроение, носит сложный и многогранный характер с наличием разнородных информационных потоков, то это, в свою очередь, обуславливает существование целого ряда проблем, связанных с несовпадением стандартов обрабатываемых данных и, как следствие, трудностей с их совместным отбором, анализом и использованием. Такая ситуация складывается из-за того, что разные по своей специфике целям производства, уровню автоматизации, технологическим параметрам и т. д.) процессы требуют наличия различных по объему, номенклатуре, скорости передачи и обработки информационных потоков. Так, например, система управления базами данных (СУБД), созданная для поддержки Computing-aided-Design-cиcтeм (САВ-систем), и СУБД, работающая с информацией заводских складов, будут отличаться своими потребительским свойствам, что в свою очередь может предопределить применение для их создания различных инструментальных средств. Кроме этого, программные продукты, такие как системы автоматизированного проектирования [51] и технологической подготовки производства (САПР и АСТПП, или САО/САМ-системы), при схожих функциональных характеристиках строятся с использованием различных СУБД.

Вместе с тем, в процессе промышленной эксплуатации различных СУБД может возникнуть потребность в организации доступа и обработки некой информации, хранящейся в них, чему препятствуют описанные ранее структурные несоответствия. Так, необходимость высокоскоростного и корректного совместного доступа к разнородным данным может возникнуть на этапе технологической подготовки производства для подбора комплекта режущего инструмента с определенными геометрическими и прочностными характеристиками для запуска изделия в производство. В этом случае выбор режущего инструмента следует производить на основе данных, поступивших со стадии подготовки проектной документации, требований к инструментальному обеспечению производства и информации о наличии его на складах предприятия. Для оптимального составления такого инструментального набора необходимо решить задачу эффективного поиска в базах данных предприятия с учетом приоритетов, устанавливаемых конечным пользователем, в данном случае — технологом, работающим в технологическом бюро цеха. Таким образом, встает проблема совместного эффективного поиска и использования данных различного формата в условиях разнородных баз данных машиностроительного производства.

Цель и задачи работы. Цель работы состоит в структурном и функциональном улучшении информационного обеспечения технологической подготовки машиностроительного производства с применением алгоритмической и программной компонентной поисковой модели (виртуальной поисковой машины (ВПМ)).

Для достижения цели в диссертации рассмотрены и решены следующие основные научные задачи:

1. Проведён анализ систем управления базами данных в сфере систем автоматизации технологической подготовки производства с учетом классификации и современных тенденций развития с целью выявления функциональных и структурных проблем.

2. Проведён анализ программных средств повышения эффективности доступа к базам данных машиностроительного производства для определения оптимальной программной платформы виртуальной поисковой машины.

3. Разработаны концептуальная, алгоритмическая и программная структуры виртуальной поисковой машины с зд1етом выбора адекватного программно-методического обеспечения и построения концептуальных и сетевых моделей функционирования виртуальной поисковой машины на этапе технологической подготовки производства.

4. Выявлены и определены перспективные направления внедрения виртуальной поисковой машины при автоматизации различных технологических производств на основе инженерно-экономических расчетов.

Основными объектами исследования явились существующие промышленные системы автоматизации технологической подготовки производства и системы управления базами данных в их составе.

Информационной, теоретической и методологической базой явились основные положений технологии машиностроения, теории систем автоматизации, математического моделирования, теории систем управления базами данных, а также труды отечественных и зарубежных специалистов в области систем автоматизации и управления, программных инструментальных средств и методологий разработки пакетов прикладных программ.

Предметом исследования является совокупность теоретических, методологических и практических проблем организации эффективного функционирования баз данных производственных систем автоматизации на этапе технологической подготовки производства.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих положениях:

1. Разработан метод проектирования и реализации поисковых программных средств управления базами данных для САВ/САМ-систем.

2. Разработаны структура и алгоритмический аппарат параметрической рационализации функционирования поисковых систем для баз данных на основе механизма агрегированных поисковых приоритетов.

Практическая ценность заключается в повышении эффективности технологической подготовки машиностроительного производства за счет улучшения функциональной, структурной компонент и методик поиска в подсистемах информационного обеспечения промышленных систем автоматизации.

Реализация и апробация работ. Комплексные исследования по основным положениям и результатам диссертационной работы проводились на базе компьютерного центра Инженерно-экономического института (г. Москва).

Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях, в том числе на конференции «Технология транспортных и строительных систем», на кафедре «Теория технологических машин» МГТУ «СТАНКИН», а также в Инженерно-экономическом институте.

Публикации: По теме диссертационной работы опубликованы 6 научных работ, включая тезисы докладов, статьи и учебные пособия:

СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАБОТ.

1. Водянников Д. В. (соавтор Ковшов Е.Е.) Проблемы масштабирования баз данных в условиях функционирования систем CAD/CAM. Проектирование технологических машин. Выпуск 8. МГТУ «СТАНКИН» М.: 1997, с.72−75.

2. Водянников Д. В. (соавтор Ковшов Е.Е.) Универсальные поисковые системы для эффективной работы с гетерогенными данными. Технология транспортных и строительных систем. Сборник тезисов выступлений научно-практической конференции. 1998. Пенза, с.20−21.

3. Водянников Д. В. (соавтор Ковшов Е.Е.) Применение виртуальной поисковой машины для повышения эффективности доступа к распределённым базам данных машиностроительного производства. СТИН.№ 2 М.: 1999 с. 8−12.

4. Водянников Д. В. (соавтор Вайсберг A.B.) Основы объектно-ориентированных технологий. М.: Изд-во МГАУ им. В. ПГорячкина, 2000 — 79с.:ил. и.

5. Водянников Д. В. (соавтор Вайсберг A.B.) Объектный подход и визуальные методы в современных языках программирования. М.: Изд-во МГАУ им. В. П. Горячкина, 2000 — 101.:ил.

6. Водянников Д. В. (соавторы Ковшов Е. Е., Вайсберг A.B.) Программное и алгоритмическое обеспечение моделирования. Учебное пособие для студентов технических ВУЗов М.: Изд-во МГАУ «СТАНКИН», 2000 — 371с.:ил.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из списка сокращений, введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы из 83 источников и приложений. Общий объем работы 177 машинописных страниц, включая 24 таблицы и 62 рисунка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ.

По результатам проведенной работы были сделаны следуюпЛие основные выводы:

1. Решена научная задача разработки методики и реализации нового механизма поиска в разнородной информационной среде промышленных систем автоматизации машиностроительного производства, что позволило качественно улучшить его информационное обеспечение.

2. Комплексное исследование систем автоматизации технологической подготовки производства на основе их классификации и тенденций развития, в первую очередь их информационной составляющей, позволило определить ряд научно-практических проблем, связанных, прежде всего, с функциональным и структурным сопряжением информационных подсистем в многоуровневых C AD/C AM/C AE/CIM — системах.

3. Проведенный структурный и функциональный анализ программных средств повышения эффективности доступа к базам данных машиностроительного производства позволил качественно спроектировать низкоуровневую платформу виртуальной поисковой машины, интегрировав в нее механизм Borland Database Engine.

4. Спроектированная на основе структурных, методологических и функциональных требований и реализованная с учетом выбора оптимального инструментария, модель виртуальной поисковой машины позволила реализовать программный пакет ВПМ как в стандартном, так и в расширенном функциональном варианте. Определенные в последующем логические и сетевые модели функционирования позволили на практике определить.

171 рациональный состав программно-технического комплекса для её реализации в цехах машиностроительного производственного 5. Проведенный анализ инженерно-экономических аспектов внедрения виртуальной поисковой машины на производстве позволил выявить в целом положительный суммарный эффект, что предопределило формирование достаточно широкой сферы применения виртуальной поисковой машины.