Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение в современные информационные технологии

1. Концепция современной технологии

Сущность машин как и всех предметов и явлений, есть отношение основных противоположностей, присущих машинам. В машинах эти противоположности проявляются во взаимоотношениях двух главных функций машин - транспортной и технологической. Транспортная функция определяет перемещение предмета через машину, технологическая - воздействие машины на предмет.

Первыми были машины, в которых обработка выполнялась при неподвижном состоянии заготовок. Отсюда и название станок. Затем - конвейер. Потом автоматические линии, робототехнические комплексы и гибкие автоматизированные производства.

Развитие обрабатывающей техники осуществлялось как бы по спирали. Современный обрабатывающий центр представляет собой станок, но более высокого качественного уровня. Аналогично и современная первоначальная ЭВМ представляет собой качественно новый «станок» для обработки данных, в отличие от арифмометра, калькулятора и однопрограммной ЭВМ первого поколения.

При проектировании любая технология расчленяет сложный процесс на составляющие его более простые этапы, показывает, как необходимо действовать исполнителю, чтобы добиться максимально эффективного выполнения стоящей перед ним цели. Отсюда вытекает очень важное значение цели, стоящей перед любыми технологиями (например, основная направленность технологии обработки данных в процессах управления состоит в повышении рациональности, надежности и эффективности систем управления, следствием этого и является их интеграция в смысле более полного и естественного слияния технологий обработки данных и управления).

Цель является важным признаком любой технологии, она не только характеризует технологию с сущностной стороны, но и является стержнем любого процесса, задавая определенный порядок его осуществления и режим развертывания.

Концепцию современной научно обоснованной технологии характеризуют следующие критерии:

а) массовость продукции;

б) предельность ее параметров;

в) сложность продукции.

Именно критерий массовости определил перерастание средневекового ремесла в мануфактуру, а мануфактуры в современное производство. Основное значение массового производства для развития технологии состоит в том, что такое производство требует строгой воспроизводимости результатов. Именно строгая воспроизводимость серийного производства, а не стереотипность изделий отличает научно обоснованную технологию от искусства. Свобода выбора потенциально возможных путей синтеза продукции лежит в основе кустарных промыслов. Напротив, канонизация технологических принципов при массовом производстве, стандартизация рецептуры придают им характер объективных законов. Дальнейшее развитие этого процесса приводит к перерастанию практической технологии в конкретные науки, в научную систему технологии.

Критерий предельности параметров продукции характеризует соотношение между реально достигнутыми и предельно возможными характеристиками изделий (аналогично этот критерий относится и к параметрам технологического процесса).

С критерием предельности параметров продукции тесно связан критерий ее сложности. Суть этого критерия состоит в том, что невозможно воспроизвести ни одно изделие наивысшего уровня сложности и качества, не воспроизводя в точности всю его технологию и материалы, из которых оно изготовлено. При проектировании технологических процессов важно учитывать, что существует строго однозначное соответствие между системными принципами технологии, материалами и функциональными характеристиками изделия.

2. Структура информационной технологии

Посредством микроэлектроники впервые осуществлено определение процессов обработки информации от процессов переноса массы. Кроме того, микроэлектроника впервые объединила информационную и технологическую ветви развития техники.

Поскольку информация не является физическим объектом, то элементарные информационные функции непосредственно не зависят от объема и массы прибора, существуют лишь статистические ограничения, связанные с условиями его надежной работы.

В информационной технологии общность и универсальность научных и инженерных подходов и решений основывается на единстве закономерностей информационных процессов в природе, технике и обществе. Развитие информационной технологии как науки обусловливается резко возросшим в последние годы числом различных ее компонентов: машинной памяти, банков и баз данных, датчиков, терминалов, читающих автоматов, средств связи и передачи данных, процессоров, многопроцессорных систем, интерфейсов, дисплеев, индикаторов, графопостроителей, принтеров и т.д. В зависимости от назначения современные комплексы могут образовываться, комбинироваться из различных сочетаний указанных и других компонентов.

Самоускорение технологической эволюции связано с тем, что она преобразует принципы проектирования и создает соответствующий им масштаб времени.

Современный временной масштаб соответствует примерно дум годам для качественного улучшения производства, не затрагивающего его основных принципов и десятилетие для перехода на новую элементную базу.

При проектировании и внедрении любой конкретной технологии возникает необходимость рассматривать ее как структуру (систему) включающую три компонента.

1) Технические средства - “твердая” часть технологических систем (hardware). Например, в технологических комплексах автоматизированных систем организационного управления - это ЭВМ и средства организационной техники.

2) Знания и профессиональные навыки ведения соответствующего процесса- “мягкая” часть технологических систем (software). В автоматизированных системах это информационно-методическое обеспечение персонала и программно-алгоритмическое обеспечение ЭВМ.

3) Специализированное организационное обеспечение, т.е. организация (организованность), соответствующая уровню и специфике реализуемых данной технологией и в данных условиях применения принципов и функций (ordware) - понятие, сконструированное по аналогии с наименованиями двух первых компонентов технологии. Следовательно, это специально спроектированные организационные структуры управления (состав служб, процедуры подготовки и принятия решений, контроль исполнения, экономические показатели, система материального стимулирования и т.д.)

Необходимо подчеркнуть, что указанные компоненты системной структуры технологии следует рассматривать в их тесной взаимосвязи и взаимовлиянии.

Машинная часть технологических систем в АСОУ взаимодействует с организационным компонентом во всех своих состояниях. Рациональность этих взаимодействий и сама их возможность определяются в итоге действиями человека.

Таким образом, организационное обеспечение определяет компонент технологии, специально предназначенный для выполнения следующих функций: включение в технологическую систему человека с его профессиональными навыками, обеспечение системного использования технических средств и методов, организация взаимодействия технологической системы с другими объектами и системами.

Предметом информационной технологии как науки является анализ фундаментальных соотношений в больших системах определенного класса, в первую очередь в больших информационных системах. Более того, считается, что именно с момента создания больших информационных систем и начинается развитие информационной технологии.

В настоящее время в развитии информационной технологии наблюдается период кардинальных изменений, связанных главным образом со сменой технологической базы автоматизированных систем обработки данных - переходом от создания отдельных ВЦ к внедрению локальных и распределенных сетей ЭВМ.

Среди многообразия определений понятия информации можно выделить следующие основные определения.

а) сообщение, осведомление о положении дел, сведения о чем-либо, передаваемые модели,

б) уменьшаемая, снимаемая неопределенность в результате получения сообщений,

в) сообщение неразрывно связанное с управлением, сигналы в единстве синтаксических, семантических и прагматических характеристик.

В теории Шеннона под информацией понимаются не любые сообщения, которыми обмениваются люди и которые передаются по техническим каналам связи, а лишь уменьшающие неопределенность у получателя информации. Неопределенность существует тогда, когда происходит выбор одной из двух или большего числа возможностей. Это наблюдается не только в процессах коммуникации, но и в управлении, в познании и в социальной сфере и за ее пределами. Человек не просто стремится “набрать побольше бит”, а из всех потоков сигналов отобрать только полезные в организации конкретной деятельности. Помощь в этом ему оказывает информационная технология, развитие которой осуществляется в соответствии с общественными потребностями.

Развитие информационной технологии привело к возникновению и такого чисто технологического понятия, как машинная информация, под которой подразумевается информация, зафиксированная в виде, непосредственно доступном обработке на ЭВМ, включая ее передачу с электронными скоростями без пространственного перемещения носителя. К категории машинной информации относятся информационные фонды в виде базы данных и программных средств.

Полезность информации необходимо оценивать по тому эффекту, который она оказывает на результат управления. В связи с этим А.А. Харкевич предложил меру оценки информации, которая определяется как изменение вероятности достижения цели, реализации какой-либо задачи при получении дополнительной информации. Эта информация может быть пустой, то есть не изменять вероятность достижения цели, и в этом случае ее мера ценности равна нулю. В других случаях, полученная информация может уменьшать вероятность достижения цели, и тогда она будет дезинформацией, измеряющейся отрицательным значением количества информации.

При рассмотрении понятия информационной технологии как конкретной деятельности последняя понимается как способ информационного производства, как совокупность методологических и методических положения, организационных установок, инструментально-технологических средств и т.д. - всего того, что регламентирует и поддерживает деятельность людей вовлеченных в информационное производство.

Создание компьютеризированного производства позволяет использовать ЭВМ на всех стадиях прогнозировании развития производства, и управления им, в учете контроле и т.д. Главным компонентом компьютеризированного производства является сеть управления (коммуникации), включающие три уровня - управление отдельными станками, управление группами станков, управление производством.

При организации производства, как процесса создания конечного продукта можно выделить три системы: систему проектирования, систему технологической подготовки производства и производственную систему.

информационный технология управление инфраструктура

3. Основные аспекты современных информационных технологий

В 1997 году объем производства станков в Японии достиг 9,7 млрд. долл.США (26 процентов мирового производства) За Японией следовала Германия (17,7 процентов), США (12,4 процента), Италия (9,6 процентов) и Швейцария (5 процентов) . Япония удерживает лидерство с 1982 года когда она начала осуществлять крупные инвестиции в станкостроении.

В 1980 годы доминирующим производителем станков были США, но к 1992 году выпуск станков в США упал до половины того, что производили японские и германские компании.

США - крупшейший производитель станков, покупающий почти 20 процентов их общего мирового выпуска. Следом идут Германия, Япония, Китай и Италия. В 1997 году Япония увеличила спрос на станки на 27 процентов, а Китай снизил свой спрос - на тот же процент. Десять лет назад бывший СССР был крупшейшим в мире потребителем продукции станкостроения, однако, экономические трудности в этом регионе вызвали резкое падение спроса до 3,5 мирового производства.

В электронной и автомобильной промышленности, например, растет спрос на все большее число мелких прецизионных деталей. Поэтому станкостроители выбирают системы, обеспечивающие скоростную подачу материала, максимальное число оборотов шпинделя и экономию времени, затрачиваемого на смену инструмента и заготовок. Стандартные шпиндели имеют скорость порядка 8000 об\мин, хотя некоторые станки обеспечивают скорость до 5000 об\мин.

Точность механической обработки, например винчестеров и цифровых видеопроигравателей измеряется десятыми долями микрона. А специалисты отрасли уже задумываются о нанометрической точности.

Нередко станки способны выполнять несколько обрабатывающих операций в едином цикле. Примером тому служит обрабатывающий центр с ЧПУ типа CNC, в котором соединены фрезерование, сверление, растачивание и нарезание резьбы.

Концепция комплексного производства охватывает целые заводы- от получения заказа и проектирования до материально-технического снабжения и поточного производства. В этих условиях станки с ЧПУ, первоначально предназначенные для эксплуатации по отдельности должны быть объединены в единую сеть и интегрированы в целостную заводскую систему. Подобные схемы получили название «гибкие (или «умные» ) производственные системы» (ГПС).

Ахиллесовой пятой крупных фирм является их традиционная громоздкость, связанная с охватом в рамках одного предприятия всех аспектов разработки многофункциональных объектов при глубоком несоответствии средств и методов ведения проектных работ, управления производством , содержанию и объемом производственных задач. Отставание в области информационных технологий от западных фирм аналогичного профиля стали особо заметным за последние годы. Отсутствие гибкого инструментария, построенного на современных средствах информатики делают подобные фирмы нежизнеспособными в новых условиях хозяйствования, требующих быстрой ориентации в рыночной коньюнктуре и оперативной адаптации к меняющимся условиям.

Анализ зарубежного опыта и рынка информационных технологий достаточно четко определил четыре основных аспекта информационных технологий (ИТ) непосредственно связанных с проектированием и производством.

К этим аспектам относятся:

1) Интегрированная система конструкторско-технологической подготовки производства разрабатывающего предприятия. Современные новации ИТ в этой предметной области включают средства, обеспечивающие совместную работу конструктора и технолога над объектами (деталями и сборками) со сложной конфигурацией образующих поверхностей. Конструкторская геометрическая модель синтезируется в интерактивном диалоге с учетом самых различных критериев, включая требования к дизайну, удобству эксплуатации, ремонта. Модель в электронной форме передается технологу, который на ее основе проектирует в диалоговом режиме технологические процессы и управляющие программы для автоматов обработки и сборки. Все современные предприятия, имеющие дело с объектами сложных геометрических форм, должны использовать подобные высокие технологии. Важнейшим направлением является конструкторско-технологическое проектирование штампов и пресс-форм - основы современных формообразующих производств.

2) Комплексное ведение информационной модели (электронного макета) объекта проектирования производства на всех стадиях его жизненного цикла. Этот аспект информационной технологии предполагает ведение полной спецификации объекта с технологическими процессами обработки, геометрическими и другими проектными данными в виде информационной модели объекта. Взаимодействие всех участников разработки проекта осуществляется через единую базу данных с автоматическим внесением в нее изменений. Информационная технология освобождает проектировщиков от огромного объема рутинных работ по ведению проектной документации и одновременно обеспечивает интенсификацию решения проектных задач за счет прямого доступа разработчиков к информационной модели в режиме реального времени. Переход на прямое обращение разработчиков с электронным макетом открывает принципиально новые возможности при проектировании сложных объектов, обеспечивает все формы оперативного управления разработками, включая возможность верификации специфицированных компонентов на математических моделях на соответствие самым различным критериям. Рассмотренные выше принципы ведения комплексной модели приводят к качественному изменению процесса проектирования - резко сокращается число разработчиков и время выполнения проекта, гарантируется качество и бездефектность работ.

3) Управление всеми сферами производства при различных степенях и формах автоматизации производственных процессов связано с планированием и управлением основным и вспомогательным производствами, управлением транспортно-техническим снабжением и производственной инфраструктурой, которые реализуются на основе маршрутных технологий деталей и сборочных единиц (ДСЕ) и планов выпуска готовой продукции. Формы и методы управления определяются степенью автоматизации технологических и транспортно-складских операций и включают весь спектр управленческих функций от диспетчерского управления до управления на основе единой производственной операционной среды. На сегодня актуальны производства с автоматизированными участками и технологическими автоматами, которые строятся с использованием локальных сетей и реализуют функции планирования и управления в режиме ON-LINE с использованием диалогового диспетчерского управления.

4) Управление инфраструктурой и маркетингом предприятия предполагает анализ рыночной конъюнктуры, формирование ресурсной модели предприятия, прогноз на этой основе плана выпуска продукции и осуществление в конечном итоге рационального распределения внутренних инвестиций в переоснащение и модернизацию производства.

Рассмотренные четыре аспекта сфер приложения ИТ являются компонентами единой интегрированной автоматизированной системы (ИАС) производственной среды крупного многопрофильного предприятия.

Важнейшими новациями последнего десятилетия стало развитие интегрированных маршрутов ИТ в рамках CALS-технологий (Continuous Acquisition Lifecycle Support). Основу CALS-технологии составляет рассмотренный электронный макет объекта производства со всем необходимым набором спецификаций деталей и сборочных единиц, их геометрических моделей и физических параметров и инструментария, необходимых для модельных оценок.

Отметим, что первоначально CALS-технология была ориентирована на пост производственные этапы и соответственно, аббревиатура CALS имела другой смысл (Computer-Aided of Logistic Support). Однако развитие информатики сложных объектов производства привело к интеграции в единый цикл этапов их создания и эксплуатации. Соответственно CALS- технология стала рассматриваться как единая информационная среда, поддерживающая объект на всех этапах проектирования, производства, эксплуатации и сервисного обслуживания.

Размещено на Allbest.ru