RU2659364C1

RU2659364C1 - Virtual system for controlling process of production of homogeneous product of enterprise with its regulation

Info

Publication number: RU2659364C1
Application number: RU2017126917A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Петрович Плотников; Петр Аркадьевич Плотников; Светлана Александровна Плотникова; Сергей Геннадиевич Наумов; Петр Колестратович Плотников
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2018-06-29

Abstract

FIELD: information technology; production processes.

SUBSTANCE: virtual system for managing the process of producing homogeneous products of an enterprise with its regulation consists of a production and virtual computer complexes. In the virtual computer complex, blocks of observing devices for identifying a model of a real dynamic block are installed. In the production complex, a multiplicative module of reciprocal value from the evaluation of the mathematical model of the virtual dynamic block, adder, feedback circuits and two scaling controllers are installed.

EFFECT: improves the accuracy of the forecast.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обеспечения предприятий прогнозной информацией о выпуске и его корректировке для значительного количества продукции одной разновидности.The invention relates to the field of providing enterprises with predictive information on the release and its adjustment for a significant amount of products of one variety.

Известна автоматизированная система управления процессами и ресурсами технического обслуживания и ремонта (патент РФ №2450304, МПК G05B 15/00 от 10.05.2012 г., авторы Страхов А.Ф. и Калик Н.А.), представляет собой систему управления ремонтом сложных технических систем, содержащую центральный компьютер с размещенной в его памяти информацией о составных частях (СЧ) технической (производственной) системы (СТС), состоящей из автоматизированных рабочих мест (АРМ), все АРМ через интерфейсную магистраль соединены прямыми и обратными связями с центральным компьютером, причем в нее введены радиочастотные идентификаторы, размещаемые на каждой СЧ обслуживаемой СТС с введенными в них идентификационными данными соответствующих СЧ обслуживаемой СТС. Кроме того, в нее введены радиочастотные идентификаторы, установленные на элементах вспомогательного комплекса, состоящего из запасных частей, упаковок расходных материалов и из оборудования, находящихся на хранении в выделенных помещениях стационарных ремонтных центров (СРЦ), а в проходах между помещениями СРЦ дополнительно установлены стационарные считыватели радиочастотных идентификационных данных, подключенные к центральному процессору СРЦ и обеспечивающие контроль перемещений объектов ремонта, оборудования, запасных частей и расходных материалов.A well-known automated control system for processes and resources for maintenance and repair (RF patent No. 2450304, IPC G05B 15/00 of 05/10/2012, authors Strakhov AF and Kalik N.A.), is a control system for the repair of complex technical systems containing a central computer with information in its memory about the components (MF) of a technical (production) system (STS), consisting of workstations (AWS), all AWPs are connected through the interface highway through direct and feedback connections to the central yuterom, in which it entered radiofrequency identifiers placed on each STS MF serviced with introduced therein identification data corresponding MF serviced STS. In addition, radio frequency identifiers installed on the elements of the auxiliary complex, consisting of spare parts, packaging of consumables and equipment stored in the allocated premises of stationary repair centers (SSC), are introduced into it, and stationary readers are additionally installed in the aisles between the premises of the SEC radio frequency identification data connected to the central processor of the SSC and providing control of the movements of repair objects, equipment, spare parts and Supplies.

Недостатком данной системы является то, что она является информационной только по ремонту технических средств, т.е. не предназначена для выпуска новой продукции как в материальном, так и в денежном эквивалентах.The disadvantage of this system is that it is informational only on the repair of technical means, i.e. It is not intended for the release of new products in both tangible and monetary equivalents.

Известна автоматизированная система управления предприятия (патент РФ №44840, МПК G05B 15/00, G11B 5/00, авторы Лисицын Н.В., Кузичкин Н.В., 2004 г.), состоящая из вычислительного комплекса с базой данных, связанная каналами связи с производственными и вспомогательными модулями, подсистемы получения информации и управления, при этом вычислительный комплекс состоит из центральной ЭВМ и автоматизированных рабочих мест (АРМ), расположенных в производственных модулях, а подсистема получения информации и управления процессами в производственных модулях состоит из вышеупомянутых АРМ, контроллера, системы контрольных датчиков и запорно-регулирующей аппаратуры, причем контроллер связан каналами связи с центральной ЭВМ, контрольными датчиками и запорно-регулирующей аппаратурой, а автоматизированные рабочие места связаны каналами связи непосредственно с центральной ЭВМ.Known automated control system of the enterprise (RF patent No. 44840, IPC G05B 15/00, G11B 5/00, authors Lisitsyn N.V., Kuzichkin N.V., 2004), consisting of a computer complex with a database connected by channels communications with production and auxiliary modules, subsystems for obtaining information and control, while the computer complex consists of a central computer and automated workstations (AWS) located in production modules, and the subsystem for obtaining information and process control in production modules with consists of the aforementioned workstations, controller, system of control sensors and locking and control equipment, and the controller is connected by communication channels to a central computer, control sensors and locking and control equipment, and workstations are connected by communication channels directly to the central computer.

Недостатком данной системы является то, что она не позволяет определять общий выпуск готовой продукции, а также прогнозировать процессы ее предстоящего выпуска и получения выручки и прибыли.The disadvantage of this system is that it does not allow to determine the total output of finished products, as well as to predict the processes of its forthcoming production and receipt of revenue and profit.

Наиболее близким техническим решением является виртуальная система управления процессом выпуска однородной продукции предприятия (патент РФ №2571598, МПК G05B 15/00 от 20.12.2015 г., авторы С.Ф. Нахов, П.К. Плотников, А.П. Плотников). Виртуальная система состоит из вычислительного комплекса с базой данных; подсистемы получения информации и управления; магистрали интерфейсов; радиочастотных идентификаторов изделий выпускаемой продукции; считывателей идентификационных данных об изготовляемых изделиях; устройств связи; производственного и виртуально-компьютерного комплексов; программного блока; трех масштабирующих контроллеров; устройства для хранения готовых изделий; блока поставки готовых изделий. Производственный комплекс образован из двух производственных модулей: одного - с повышенным, а другого - с пониженным на эту же величину планом выпуска изделий, каждый из которых состоит из последовательно соединенных программного, динамического и накопительного блоков, счетчика и устройства хранения готовых изделий, снабженных радиочастотными идентификаторами, зафиксированными через считыватель в центральном компьютере.The closest technical solution is a virtual control system for the production process of homogeneous products of the enterprise (RF patent No. 2571598, IPC G05B 15/00 of 12/20/2015, authors S.F. Nakhov, P.K. Plotnikov, A.P. Plotnikov) . A virtual system consists of a computer complex with a database; subsystems for obtaining information and management; Interface Highways radio frequency product identifiers of products; readers of identification data on manufactured products; communication devices; production and virtual computer systems; program block; three scaling controllers; devices for storing finished products; block of delivery of finished products. The production complex is composed of two production modules: one with an increased production plan and the other with a production plan reduced by the same amount, each of which consists of sequentially connected software, dynamic and storage units, a counter and a storage device for finished products equipped with radio frequency identifiers locked through the reader in the central computer.

Данное техническое решение по патенту №2571598 принято за прототип.This technical solution for patent No. 2571598 taken as a prototype.

Задачей изобретения является обеспечение за счет введения дополнительных устройств определения модели неравномерности выпуска продукции предприятия в единицу времени, введения устройств мультипликативной поправки в план выпуска продукции и введения обратной связи от производственного комплекса в виртуально-компьютерный комплекс с целью повышения точности прогноза.The objective of the invention is to ensure through the introduction of additional devices to determine the model of uneven production of the enterprise per unit time, the introduction of multiplicative correction devices in the production plan and the introduction of feedback from the production complex to the virtual computer complex in order to improve the accuracy of the forecast.

Технический результат заключается в улучшении эффективности управления производством за счет создания виртуальной системы управления выпуском однородной продукции с его регулированием, в которую дополнительно введены два блока наблюдающих устройств идентификации моделей неравномерности выпуска продукции в единицу времени производственным комплексом, введены мультипликативные модули поправки этой неравномерности в производственном и виртуально-компьютерном комплексах, введен контур обратной связи с корректировкой его коэффициента передачи, позволяющие повысить достоверность прогноза количества и корректировать план и количество выпускаемой продукции.The technical result consists in improving the efficiency of production management by creating a virtual control system for the production of homogeneous products with their regulation, which additionally introduces two blocks of observing devices for identifying models of product production non-uniformity per unit time, introduced multiplicative modules for correcting this non-uniformity in production and virtually -computer complexes, a feedback loop with adjustment of its coefficient Transfer rates, allowing to increase the reliability of the forecast quantity and adjust the plan and quantity of products.

Заявляемая виртуальная система позволяет, в отличие от аналогов, снизить уровень неравномерности выпуска продукции предприятием и повысить достоверность ее прогнозирования.The inventive virtual system allows, unlike analogues, to reduce the level of uneven production of the enterprise and increase the reliability of its forecasting.

Поставленная задача решается тем, что виртуальная система управления процессом выпуска однородной продукции предприятия с его регулированием, состоящая из производственного и виртуально-компьютерного комплексов (ВКК), причем производственный комплекс состоит из последовательно соединенных программно-планового блока, параллельно соединенных реальных программных блоков в одном канале с повышенным, в другом пониженным на эту же величину планом выпуска изделий, динамических блоков производства, накопительного блока, устройства хранения готовых изделий, блока поставки готовых изделий, причем реальные динамические блоки составлены из станков, оборудования, автоматизированных рабочих мест, а все компоненты изготавливаемых изделий снабжены радиочастотными идентификаторами, зафиксированными через радиоприемник, считыватель и шину интерфейсов в центральном компьютере, при этом виртуально-компьютерный комплекс подключен параллельно производственному комплексу и состоит из последовательно соединенных моделей блоков-аналогов соответствующих блоков производственного комплекса, причем один из двух параллельно включенных модулей виртуально-компьютерного комплекса имеет повышенный, а другой на такую же величину пониженный виртуальные планы выпуска изделий, каждый из модулей состоит из последовательно соединенных компьютерных программного, динамического блоков, а также интегратора, причем реальные программные и динамические блоки через масштабирующие контроллеры, выходы которых имеют размерности денежных единиц, соединены с соответствующими компьютерными блоками, выходы интегратора соединены с соответствующими входами центрального компьютера, в котором выполнены порты выхода по изготовленным и поставленным реальным и виртуальным изделиям, изменена так, что в состав ВКК дополнительно введены блоки наблюдающих устройств идентификации модели реального динамического блока, а также совокупной модели последовательно соединенных мультипликативных блоков обратной величины от оценки математической модели виртуального динамического блока и реального динамического блока, сумматор по определению разности между себестоимостью реально произведенных изделий и оценкой себестоимости виртуально произведенных изделий, и цепи обратной связи, состоящей из указанного сумматора и осредняющего элемента, а также введены два масштабирующих контроллера, причем два входа наблюдающего устройства идентификации оценки реального динамического блока через масштабирующие контроллеры соединены со входом и выходом реального динамического блока, третий его вход связан с выходом программно-планового блока, а выход через масштабирующий контроллер с одной стороны соединен со вторым входом виртуального мультипликативного блока обратной величины от оценки математической модели реального динамического звена, а также с первым входом блока оценки математической модели двух последовательно соединенных блоков обратной величины от оценки математической модели динамического звена и математической модели реального динамического звена, присвоенному этому блоку через посредство выхода наблюдающего устройства идентификации указанной выше модели, выход этого блока соединен с первым входом интегратора, со вторым входом интегратора соединен выход модуля осреднения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, связанного через масштабирующий контроллер с выходом реального блока накопления, второй же вход сумматора соединен с выходом интегратора.The problem is solved in that a virtual control system for the production process of homogeneous products of the enterprise with its regulation, consisting of production and virtual computer complexes (VCC), and the production complex consists of series-connected program-planning unit, parallel connected real program blocks in one channel with an increased, in another reduced by the same amount, plan for the release of products, dynamic production units, a storage unit, the device is stored ia finished products, the delivery unit of finished products, and the real dynamic blocks are made up of machines, equipment, workstations, and all components of the manufactured products are equipped with radio frequency identifiers fixed through the radio, reader and interface bus in the central computer, while a virtual computer complex connected in parallel to the production complex and consists of series-connected models of analog blocks of the corresponding production blocks about the complex, moreover, one of the two parallel-connected modules of the virtual computer complex has an increased and the same size reduced virtual plans for the release of products, each of the modules consists of sequentially connected computer program, dynamic blocks, as well as an integrator, moreover, real program and dynamic blocks through scaling controllers, the outputs of which have the dimensions of monetary units, are connected to the corresponding computer blocks, the outputs of the integrator are connected to the corresponding inputs of the central computer in which the output ports for manufactured and delivered real and virtual products are made, is changed so that the CCC additionally includes blocks of observing devices for identifying a model of a real dynamic block, as well as an aggregate model of series-connected inverse multiplicative blocks from the mathematical estimate models of virtual dynamic block and real dynamic block, adder to determine the difference between the cost of re of manufactured products and cost estimation of virtually manufactured products, and a feedback circuit consisting of the specified adder and averaging element, as well as two scaling controllers, and two inputs of an observing identification device for assessing the real dynamic unit through scaling controllers are connected to the input and output of the real dynamic unit, its third input is connected to the output of the program-planned unit, and the output through the scaling controller is connected on the one hand from the second m the input of the virtual multiplicative block of the reciprocal of the evaluation of the mathematical model of the real dynamic link, as well as the first input of the block of the estimation of the mathematical model of two sequentially connected blocks of the reciprocal of the evaluation of the mathematical model of the dynamic link and the mathematical model of the real dynamic link assigned to this block through the output of the observer identification devices of the above model, the output of this unit is connected to the first input of the integrator, with the second input an integrator coupled to the output of the averaging unit, the first input coupled to an output of the adder connected through a scaling controller output real storage unit, while the second input of the adder connected to the output of the integrator.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема виртуальной системы управления, соответствующая стадии запуска (1-й режим) системы, характеризующейся наличием переходного процесса, на фиг. 2 представлена функциональная схема, соответствующая установившемуся режиму работы системы (2-й режим).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of a virtual control system corresponding to the start-up stage (1st mode) of a system characterized by the presence of a transition process, FIG. 2 is a functional diagram corresponding to the steady state mode of operation of the system (2nd mode).

На фигурах 1 и 2 приняты следующие обозначения позиций: 1 - программно-плановый блок, 2, 3 - элементы разветвления, 4 - реальный программно-плановый сектор производства, 5 и 6 - реальные динамические блоки производства, 7 и 8 - накопительные блоки, 9 - счетчик, 10 - устройство для хранения готовых изделий, 11 - блок поставок готовых изделий, 12 - магистраль интерфейсов, 13 - центральный компьютер, 14 и 15 - виртуальные модули, аналоги элементов разветвления 2 и 3, 16 и 17 - виртуальные динамические блоки, 18 и 19 - интеграторы, 20 - радиоприемник, 21 - считыватель информации, 22 - процессор вычисления реальных выручки и прибыли, 23 - процессор вычисления виртуальных выручки и прибыли; 24, 25 и 26 - масштабирующие контроллеры, 27 - блок идентификаторов готовых изделий, 28 - блок идентификаторов отгруженных изделий, δ - относительное изменение плана, задаваемое в пределах δ=0,1, …, 0,2; 5' - объединенный из 4 и 5 производственный динамический блок для 2-го режима; 7' - объединенный из элементов 7 и 8 накопительный блок для 2-го режима; 29 - наблюдающее устройство идентификации математической модели (НУИ ММ) реального производственного динамического блока 5'; 30 - модуль поправки плана выпуска изделий в единицу времени в производственном блоке (ПБ), являющийся мультипликативным модулем; 31 - масштабирующий контроллер связи выхода модуля 30 с входом НУИ ММ 29; 32 - наблюдающее устройство идентификации математической модели (НУИ ММ) цепочки: мультипликативный модуль 30 - блок 5' скорректированного реального выпуска изделий в единицу времени (РВИ ЕВ); 33 - модуль оценки математической модели по скорректированному РВИ ЕВ, содержащий виртуальную мультипликативную поправку; 34 - сумматор по определению разности между реальной и виртуальной произведенной продукцией (себестоимостями); 35 - модуль введения поправки коэффициента передачи интегратора 18'; 36 - масштабирующий контроллер для перевода денежных единиц в эквивалент изделий. Элементы 2-13, 20, 21, 27, 28 образуют реальный производственный комплекс, остальные - виртуально-компьютерный комплекс;In figures 1 and 2, the following position designations are adopted: 1 - program-planned block, 2, 3 - branching elements, 4 - real program-planned production sector, 5 and 6 - real dynamic production blocks, 7 and 8 - storage blocks, 9 - a counter, 10 - a device for storing finished products, 11 - a supply unit of finished products, 12 - an interface highway, 13 - a central computer, 14 and 15 - virtual modules, analogs of branching elements 2 and 3, 16 and 17 - virtual dynamic blocks, 18 and 19 are integrators, 20 is a radio receiver, 21 is an information reader, 22 - processor for calculating real revenue and profit, 23 - processor for calculating virtual revenue and profit; 24, 25 and 26 - scaling controllers, 27 - block of identifiers of finished products, 28 - block of identifiers of shipped products, δ - relative change in plan, set within δ = 0.1, ..., 0.2; 5 'is a production dynamic unit combined from 4 and 5 for the 2nd mode; 7 '- the accumulative block for the 2nd mode combined from elements 7 and 8; 29 is an observing device for identifying a mathematical model (NUI MM) of a real production dynamic block 5 '; 30 - module amendment plan for the production of products per unit time in the production unit (BOP), which is a multiplicative module; 31 - a scaling controller for communication of the output of the module 30 with the input of the NUI MM 29; 32 - observing device for identifying the mathematical model (NUI MM) of the chain: multiplicative module 30 - block 5 'of the corrected real output of products per unit time (RVI EV); 33 is a module for evaluating a mathematical model according to the adjusted RVI EB, containing a virtual multiplicative correction; 34 - adder to determine the difference between real and virtual manufactured products (cost); 35 is an integrator gain correction module of the integrator 18 '; 36 is a scalable controller for converting monetary units into equivalent products. Elements 2-13, 20, 21, 27, 28 form a real production complex, the rest - a virtual computer complex;

Виртуальная система управления процессом выпуска однородной продукции предприятия состоит из двух комплексов: реального производственного (РПК) и виртуально-компьютерного (ВКК). ВКК содержит базу данных, он включает в свой состав программно-плановый блок 1, включающий плановое подразделение предприятия и выполненный с возможностью выработки плана производства изделий в единицу времени

, единого для обоих комплексов, и центрального компьютера 13. ПК состоит из комплексов реального производства с автоматизированными рабочими местами (АРМ). В данной системе введено разветвление программы производства и производства на две равные части в блоке 4 на стадии запуска производства однородной продукции, характеризующегося переходным процессом - это 1-й режим (фиг. 1).The virtual control system for the production process of homogeneous products of the enterprise consists of two complexes: real production (RPK) and virtual-computer (VKK). VKK contains a database, it includes the program and planning unit 1, which includes the planned division of the enterprise and is made with the possibility of developing a plan for the production of products per unit time

, common for both complexes, and the central computer 13. The PC consists of complexes of real production with workstations (AWS). In this system, the branching of the production and production program into two equal parts is introduced in block 4 at the stage of starting production of homogeneous products characterized by a transition process - this is the 1st mode (Fig. 1).

Реальный производственный комплекс содержит реальные динамические блоки 5, 6 реального производства: в них входят станки, оборудование, установки, изготовляемые изделия и их элементы, они снабжены контроллерами и идентификаторами АРМ. АРМ может быть выполнено в виде установки для изготовления изделия, или его части, с датчиками и контроллером. Реальный производственный модуль в режиме 1 разделен на два равных по производительности модуля. Первый модуль имеет повышенный, а второй - пониженный на эту же величину план выпуска изделий в единицу времени. Первый из модулей состоит из последовательно соединенных программно-планового блока 1, элемента разветвления 2, реального динамического блока 5, накопительного блока 7, а второй - из аналогично соединенных программно-планового блока 1, элемента разветвления 3, реального динамического блока 6, накопительного блока 8. Выходные переменные реальных динамических блоков 5 и 6

и

описываются математическими моделями - операторами L₁(t) и L₂(t).A real production complex contains real

dynamic blocks

5, 6 of real production: they include machines, equipment, plants, manufactured products and their elements, they are equipped with controllers and workstation identifiers. AWP can be made in the form of an installation for the manufacture of the product, or part thereof, with sensors and a controller. The real production module in mode 1 is divided into two modules with equal performance. The first module has an increased plan, and the second one has a plan of production output per unit time reduced by the same amount. The first of the modules consists of series-connected program-planning unit 1, branching element 2, real dynamic unit 5, storage unit 7, and the second - of similarly connected program-planning unit 1, branching unit 3, real dynamic unit 6, accumulating unit 8 The output variables of real

dynamic blocks

5 and 6

and

are described by mathematical models - the operators L ₁ (t) and L ₂ (t).

Виртуально-компьютерный комплекс в режиме 1 также состоит из двух параллельных модулей, каждый из которых состоит из компонентов 14, 16, 18 и 15, 17, 19 подобно реальному производственному комплексу.The virtual computer complex in mode 1 also consists of two parallel modules, each of which consists of components 14, 16, 18 and 15, 17, 19, like a real production complex.

Выходные переменные виртуальных динамических блоков 16 и 17 описываются операторами

и

. Накопительные блоки 7 и 8 производства с весовыми коэффициентами a ₁ и а ₂ (коэффициентами передачи) на выходах имеют продукцию в виде денежных эквивалентов изделий M₁ и М₂. Выходы накопительных блоков 7 и 8 подключены к счетчику 9, материально размещенному в устройстве для хранения готовых изделий 10. Таким образом, сумма произведенной одноименной продукции есть M=M₁+M₂. Устройство для хранения готовых изделий 10 содержит изготовленные изделия, каждое из которых снабжено при сборке и регулировке датчиком, например радиочастотным идентификатором (в составе радиочастотного чипа и антенны), называемым еще RFID-меткой или транспондером; для малых расстояний могут применяться также магнитные датчики. Указанные радиочастотные идентификаторы (RFID-метки), содержащие о каждом из готовых изделий необходимую информацию, составляют блок 27 идентификаторов D1, D2, … готовых изделий. Радиочастотные идентификаторы поставляемых (отгружаемых) изделий образуют блок 28 радиочастотных идентификаторов d₁, d₂, …, d_m отгруженных изделий (RFID-меток). Блоки идентификаторов 27 и 28 образуют систему контрольных датчиков. Устройство хранения 10 также связано с блоком поставок 11. Магистраль интерфейсов 12 выполнена с возможностью осуществлять связь сигналов RFID-меток с центральным компьютером 13 или контроллерами через радиоприемник 20 и радиочастотные считыватели информации 21. В состав центрального компьютера 13 входят виртуальные модули (см. стр. 6) 14 и 15, а также виртуальные динамические блоки 16 и 17 - аналоги реальных динамических блоков 5, 6. Виртуальные динамические блоки 16 и 17 являются одновременно блоками идентификации заложенных в работу устройства математических моделей. Они сформированы на основе центрального компьютера 13.The output variables of the virtual

dynamic blocks

16 and 17 are described by the operators

and

.

Storage units

7 and 8 of production with weighting factors a ₁ and a ₂ (transmission factors) at the outputs have products in the form of cash equivalents of products M ₁ and M ₂ . The outputs of the

storage units

7 and 8 are connected to the counter 9, materially located in the device for storing finished products 10. Thus, the sum of the produced products of the same name is M = M ₁ + M ₂ . A device for storing finished products 10 contains manufactured products, each of which is provided during assembly and adjustment with a sensor, for example, an RF identifier (as part of an RF chip and antenna), also called an RFID tag or transponder; for short distances, magnetic sensors can also be used. The indicated radio frequency identifiers (RFID tags) containing the necessary information about each of the finished products comprise block 27 of the identifiers D1, D2, ... of the finished products. The radio frequency identifiers of the delivered (shipped) products form a block 28 of radio frequency identifiers d ₁ , d ₂ , ..., d _{m of the} shipped products (RFID tags). The identifier blocks 27 and 28 form a system of control sensors. The storage device 10 is also connected to the supply unit 11. The interface highway 12 is configured to communicate RFID tags with a central computer 13 or controllers via a radio 20 and radio frequency information readers 21. The central computer 13 includes virtual modules (see page 6) 14 and 15, as well as virtual dynamic blocks 16 and 17 - analogues of real

dynamic blocks

5, 6. Virtual

dynamic blocks

16 and 17 are simultaneously identification blocks of the mathematical devices physical models. They are formed on the basis of a central computer 13.

Вышеупомянутые АРМ, система контрольных датчиков идентификаторов 27 и 28 вместе с контроллером образуют подсистему получения информации.The aforementioned AWS, the system of control sensors of identifiers 27 and 28 together with the controller form a subsystem for obtaining information.

Интеграторы 18 и 19 являются виртуальными аналогами реальных накопительных блоков 7 и 8. Выходы интеграторов 18 и 19 соединены с соответствующими входами сумматора центрального компьютера 13. Входы интеграторов 18 и 19 подключены к выходам виртуальных динамических блоков 16 и 17 соответственно. Радиоприемник 20 (П) является составной частью считывателя информации 21 (r), они входят в состав магистрали интерфейсов 12 и подключены к процессору вычисления реальных выручки и прибыли 22, в состав которого дополнительно входит процессор 23 вычисления виртуальных выручки М_ц и прибыли

. Масштабирующие контроллеры 24-26 выполнены с возможностью установки соответствия физическим изделиям денежных эквивалентов (т.к. виртуальный модуль оперирует с денежными единицами) и подключены следующим образом: контроллер 26 связывает выход программно-планового блока 1 со входами виртуальных модулей 14 и 15 (фиг. 1), элементов 32, 33 (фиг. 2), контроллер 24 связывает выход реального динамического блока производства 6 с входом виртуального динамического блока 17, а контроллер 25 связывает выход реального динамического блока производства 7 с входом виртуального динамического блока 16.The

integrators

18 and 19 are virtual analogues of the

real storage units

7 and 8. The outputs of the

integrators

18 and 19 are connected to the corresponding inputs of the adder of the central computer 13. The inputs of the

integrators

18 and 19 are connected to the outputs of the virtual

dynamic units

16 and 17, respectively. The radio receiver 20 (P) is an integral part of the information reader 21 (r), they are part of the interface highway 12 and are connected to a processor for calculating real revenue and profit 22, which additionally includes a processor 23 for calculating virtual revenue M _c and profit

. The scaling controllers 24-26 are configured to match the physical products with cash equivalents (since the virtual module operates with monetary units) and are connected as follows: the controller 26 connects the output of the program and planning unit 1 with the inputs of the virtual modules 14 and 15 (Fig. 1), elements 32, 33 (Fig. 2), the controller 24 connects the output of the real dynamic production unit 6 with the input of the virtual dynamic unit 17, and the controller 25 connects the output of the real dynamic production unit 7 with the input to rtualnogo dynamic block 16.

Выходом процессоров 22 и 23, т.е. выходом заявляемой системы, являются порты выхода по изготовленным и поставленным реальным изделиям, а также по прогнозируемым и реальным выручкам и прибылям предприятия. После окончания переходного процесса, характеризующегося выходом значений m₁(t), m₂(t) на плановые значения, включается второй режим работы ПП.The output of processors 22 and 23, i.e. the output of the claimed system are the output ports for manufactured and delivered real products, as well as for projected and real revenues and profits of the enterprise. After the end of the transition process, characterized by the output of the values of m ₁ (t), m ₂ (t) to the planned values, the second PP operation mode is activated.

Во втором режиме структура системы трансформируется по команде из блока 1, к виду, представленному на фиг. 2. Изменения произведены за счет изменения структуры ВКК. Что касается ПК, то в нем объединены позиции 2 и 3, 5 и 6, 7 и 8, которым на фиг. 2 присвоены номера 1,5' и 7'. Введены НУИ ММ

29, мультипликативный модуль 30 и модуль 33 поправок планов выпуска изделий; масштабирующий контроллер 31; НУИ ММ

32; 33 - аналог цепочки модуль 30 - реальный динамический блок 5'; 34 - сумматор, предназначенный для определения разности

скорректированного значения и его оценки произведенной продукции; 35 - усредняющий элемент в виде модуля поправки коэффициента передачи (см. стр. 9); 36 - масштабирующий контроллер для пересчета денежной продукции в изделия.In the second mode, the structure of the system is transformed by a command from block 1 to the form shown in FIG. 2. Changes were made due to changes in the structure of the VKK. As for the PC, it combines the

positions

2 and 3, 5 and 6, 7 and 8, which in FIG. 2 assigned numbers 1.5 'and 7'. Introduced Nui MM

29, a multiplier module 30 and a module 33 of amendments to product release plans; scaling controller 31; NUI MM

32; 33 - analogue of the chain module 30 - real dynamic block 5 '; 34 - adder designed to determine the difference

adjusted value and its assessment of manufactured products; 35 - averaging element in the form of a transmission coefficient correction module (see page 9); 36 is a scalable controller for converting monetary products into products.

Рассмотрим работу системы. Идентификацию математических моделей производят с помощью центрального компьютера 13 путем обработки информации от блоков 5 и 6 с помощью известных методов в программно-плановом блоке 1 по построенным переходным процессам, по корреляционным функциям и т.д. (смотрите, например, книгу Н.Т. Кузовкова. «Модальное управление и наблюдающие устройства», М.: Машиностроение, 1976 г., 184 с.).Consider the operation of the system. The identification of mathematical models is carried out using the central computer 13 by processing information from blocks 5 and 6 using known methods in the program planning block 1 for constructed transients, for correlation functions, etc. (see, for example, the book of NT Kuzovkov. "Modal control and observing devices", Moscow: Mashinostroenie, 1976, 184 pp.).

Программно-плановый блок 1 вырабатывает с помощью центрального компьютера 13 и других блоков и задает план (программу) производства изделий предприятия

. Далее осуществляют разветвление программы производства в программном блоке 4 на две равные части (1 режим). Первая часть работает по плану, задаваемому элементом 2, равному

, а вторая часть работает по плану, задаваемому элементом 3 и равному

. Сумма планов производства изделий в единицу времени равна

, поскольку первая часть производства работает по повышенному на величину

плану, а вторая - по уменьшенному на эту же величину плану. Производство в первом случае выходит через переходный процесс (описываемый оператором L₁(t) или, что эквивалентно, оператором L₁(s) реального динамического блока 5, где s=d/dt, а δ=0,1…0,2) на установившийся режим за более продолжительный, чем во втором случае отрезок времени, характеризуемый оператором L₂(t) или L₂(s) реального динамического блока 6. Полагая, что производство в полной мере оснащено комплектующими, оборудованием и персоналом, за счет увеличенного плана в первом случае имеет место коэффициент передачи а₁ (накопительный блок 7), а во втором случае - а₂ (накопительный блок 8). За некоторое время работы переходные процессы заканчиваются, о чем свидетельствуют переменные m₁(t), m₂(t) на выходе реальных динамических блоков 5 и 6 соответственно, которые приобрели постоянные значения:The program-planning unit 1 generates using a central computer 13 and other blocks and sets a plan (program) for the production of enterprise products

. Next, the production program is branched in program block 4 into two equal parts (1 mode). The first part works according to the plan defined by element 2, equal to

, and the second part works according to the plan defined by element 3 and equal to

. The sum of production plans per unit time is

, since the first part of the production works at an increased value

plan, and the second - according to the plan reduced by the same amount. Production in the first case goes through a transition process (described by the operator L ₁ (t) or, equivalently, the operator L ₁ (s) of the real dynamic block 5, where s = d / dt, and δ = 0.1 ... 0.2) to the steady state for a longer period of time than in the second case, characterized by the operator L ₂ (t) or L ₂ (s) of the real dynamic unit 6. Assuming that the production is fully equipped with components, equipment and personnel, due to the increased plan in the first case there is a transmission coefficient a ₁ (storage unit 7), and in Mo second case - and ₂ (storage unit 8). For some time, the transients end, as evidenced by the variables m ₁ (t), m ₂ (t) at the output of real

dynamic blocks

5 and 6, respectively, which acquired constant values:

На складе, обозначенном счетчиком 9 и устройством хранения изделий 10, готовая продукция естественным путем суммируется. Каждое изделие в блоке 5 (в цехе сборки или регулировки) снабжают RFID-меткой D1, D2, … (блок идентификаторов 27), в которой с помощью специального контроллера (не показан) записана информация о параметрах и номере изделия. Через магистраль интерфейсов 12 эту информацию помещают в память центрального компьютера 13. На основе записанной реальной информации

и

с помощью центрального компьютера 13 с использованием, например, программы MathLab (Microsoft) производят идентификацию математических моделей вида

и

. После выполнения условий (1) и получения оценок операторов

и

, их присваивают блокам 16 и 17, и модуль переходит в режим виртуального управления. Для определения степени линейности характеристики реального канала производства при необходимости проводят одно-два ступенчатых изменения значений δ, в т.ч. δ=0. В базу данных центрального компьютера 13 вводят также информацию о стоимости и цене изделий. В реальных блоках 7 и 8 суммируют, а в их виртуальных аналогах 18, 19 накапливают информацию о выпускаемой продукции. Изделия, поступающие с устройства хранения 10 в блок поставок 11, идентифицируют с помощью контроллера и учитывают в центральном компьютере 13 (на основе сигналов считывателя информации 21, например, марки PHL-2700, воспринявших сигналы датчиков d₁, …, d_m блока идентификаторов 28 поставляемых изделий от антенны радиоприемника 20). По этой информации в центральном компьютере 13 в процессоре 22 определяют выходную продукцию в виде реальных выручки М_ц и прибыли. Параллельно процессор 23 определяет виртуальные выручку и прибыль.In the warehouse indicated by the counter 9 and the storage device 10, the finished product is summed up in a natural way. Each product in block 5 (in the assembly or adjustment workshop) is equipped with an RFID tag D1, D2, ... (identifier block 27), in which information on the parameters and product number is recorded using a special controller (not shown). Through the interface bus 12, this information is stored in the memory of the central computer 13. Based on the recorded real information

and

using a central computer 13 using, for example, the MathLab program (Microsoft) identify mathematical models of the form

and

. After conditions (1) are satisfied and operator estimates are obtained

and

, they are assigned to

blocks

16 and 17, and the module goes into virtual control mode. To determine the degree of linearity of the characteristics of the real production channel, if necessary, one or two step changes in the values of δ are carried out, including δ = 0. Information on the cost and price of products is also entered into the database of the central computer 13. In

real blocks

7 and 8 are summarized, and in their

virtual counterparts

18, 19 accumulate information about the products. Products coming from the storage device 10 to the supply unit 11 are identified using the controller and taken into account in the central computer 13 (based on the signals of the information reader 21, for example, PHL-2700, which received the signals from sensors d ₁ , ..., d _m of the identifier block 28 delivered products from the antenna of the radio 20). According to this information in the central computer 13 in the processor 22 determine the output in the form of real revenue M _c and profit. In parallel, the processor 23 determines the virtual revenue and profit.

После окончания переходного процесса, что определяется при достижении разности

(Δ - допустимая величина отклонения от плана (при этом коэффициент передачи для суммы производства

динамических блоков равен 1) второй режим не включается. В случае если модуль разности больше Δ, а также имеет периодический характер, это свидетельствует о неравномерности выпуска изделий, что нежелательно. Тогда включается второй режим работы предприятия, и по команде из программно-планового блока 1 структура ВКК изменяется до фиг. 2. При этом в блоке 29 определяется период неравномерности m(t) выпуска продукции. После этого по алгоритму, основанному на разложении функции m(t) в ряд Фурье или по другому аппроксимационному алгоритму, например в виде дифференциального уравнения, строится модель

и присваивается мультипликативным модулям 30, а также 33. При этом для компенсации влияния неравномерности производства в идеальном случае дробь

должна равняться 1. На практике мультипликационная компенсация будет неполной, т.к.

. Технически числу

соответствует периодическое снижение-увеличение плана производства, что должно быть обеспечено периодическим увеличением-снижением производительности изделий, что потребует увеличения технико-экономических и человеческих ресурсов. Чтобы применить аппроксимацию, при которой

мало отличается от L(t), так, что выполняется неравенство (2), включают в работу все введенные дополнительные элементы системы (29)-(36). При наличии недопустимой разницы реальной и виртуальной себестоимостей произведенной продукции вступает в действие цепь обратной связи, состоящая их элементов (34), (35). В (35) вырабатывается осредненное текущее значение добавка Δа в коэффициенте

по формуле:After the end of the transition process, which is determined when the difference is reached

(Δ is the permissible deviation from the plan (in this case, the transmission coefficient for the production amount

dynamic blocks is 1) the second mode does not turn on. If the modulus of the difference is greater than Δ, and also has a periodic nature, this indicates the uneven release of products, which is undesirable. Then the second operation mode of the enterprise is turned on, and on a command from the program-planning block 1, the structure of the CWC changes to FIG. 2. Moreover, in block 29, the period of unevenness m (t) of the output is determined. After that, using an algorithm based on the expansion of the function m (t) in a Fourier series or another approximation algorithm, for example, in the form of a differential equation, a model is constructed

and is assigned to multiplicative modules 30, as well as 33. Moreover, to compensate for the effect of uneven production, in the ideal case, the fraction

should be 1. In practice, the compensation will be incomplete, because

. Technically number

corresponds to a periodic decrease-increase in the production plan, which should be ensured by periodic increase-decrease in the productivity of products, which will require an increase in technical, economic and human resources. To apply the approximation at which

differs little from L (t), so that inequality (2) is fulfilled, all introduced additional elements of system (29) - (36) are included in the work. If there is an unacceptable difference between the real and virtual costs of the manufactured products, a feedback circuit is activated, consisting of their elements (34), (35). In (35), an averaged current value of the addition Δa in the coefficient

according to the formula:

где τ - время осреднения, в 10-20 раз меньше периода колебании функций m(t), κ - коэффициент передачи цепи обратной связи, M_ск(t);

реальная и виртуальная скорректированные себестоимости продукции.where τ is the averaging time, 10-20 times less than the period of oscillation of the functions m (t), κ is the transmission coefficient of the feedback circuit, M _ck (t);

real and virtual adjusted production costs.

Для подтверждения эффективности предложенного технического решения рассмотрим пример.To confirm the effectiveness of the proposed technical solution, consider an example.

Формула истинной неравномерности выпуска продукции реального предприятия взята из статьи Нахов С.Ф., Плотников П.К., Плотников А.П. Совершенствование оперативного планирования деятельности приборостроительного предприятия на основе математической интерпретации его динамики // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Экономика. Управление. Право. 2015. Т. 15, вып. 3. С. 285-290:The formula for the true uneven production of a real enterprise is taken from an article by Nakhov S.F., Plotnikov P.K., Plotnikov A.P. Improving the operational planning of the activity of an instrument-making enterprise on the basis of a mathematical interpretation of its dynamics // Izv. Sarat. un-that. New ser. Ser. Economy. Control. Right. 2015.Vol. 15, no. 3.P. 285-290:

ИмеемWe have

При q₁=q=0,2; ϕ=1,047 рад; ω=2π/30 1/сутки = 0,1933; κ=0,1 Неравномерность функции L, равная примерно 20%, снижается более чем в 10 раз.When q ₁ = q = 0.2; ϕ = 1.047 rad; ω = 2π / 30 1 / day = 0.1933; κ = 0.1 The non-uniformity of the function L, equal to about 20%, decreases by more than 10 times.

Этот пример свидетельствует об эффективности введенных в систему изменений элементов и связей между ними.This example demonstrates the effectiveness of changes to the elements and the relationships between them that are introduced into the system.

Claims

A virtual control system for the production process of homogeneous products of the enterprise with its regulation, consisting of production and virtual computer complexes (VCC), and the production complex consists of sequentially connected program-planning unit, parallel connected real program units in one channel with an increased, another reduced the same amount by the plan of production of products, dynamic production units, storage unit, storage device for finished products, supply unit products, moreover, real dynamic blocks are made up of machines, equipment, workstations, and all components of manufactured products are equipped with radio frequency identifiers fixed through a radio receiver, reader and interface bus in a central computer, while the virtual computer complex is connected in parallel with the production complex and consists from series-connected models of analog blocks of the corresponding blocks of the production complex, with one of two parall In addition to the included modules of the virtual computer complex, the virtual production plans are increased and the other by the same amount reduced, each of the modules consists of sequentially connected computer program, dynamic blocks, as well as an integrator, and real program and dynamic blocks through scaling controllers, outputs which have the dimensions of monetary units, are connected to the corresponding computer units, the outputs of the integrator are connected to the corresponding inputs centrally about a computer in which the output ports for manufactured and delivered real and virtual products are made, characterized in that the CCC additionally includes blocks of observing devices for identifying a model of a real dynamic block, and as part of a real production complex, a multiplier module is connected in series with a real dynamic block reciprocal of the evaluation of the mathematical model of the virtual dynamic block, the adder to determine the difference between the cost of real but of manufactured products and cost estimation of virtually manufactured products and a feedback circuit consisting of the specified adder and averaging element, two scaling controllers have been introduced, the two inputs of the observing identification device for assessing the real dynamic block through scaling controllers are connected to the input and output of the real dynamic block , its third input is connected to the output of the program and planning unit, and the output through the scaling controller is connected on one side to the second the virtual multiplicative unit of the reciprocal value from the evaluation of the mathematical model of the real dynamic link, as well as with the first input of the evaluation unit of the mathematical model of two consecutively connected blocks of the reciprocal of the evaluation of the mathematical model of the dynamic link and the mathematical model of the real dynamic link assigned to this block through the output of the observing device identification of the above model, the output of this unit is connected to the first input of the integrator, with the second input in the tegrarator is connected to the output of the averaging module, the first input of which is connected to the output of the adder connected through the scaling controller to the output of the real storage unit, the second input of the adder is connected to the output of the integrator.