tootmise automatiseerimine
DESCRIPTION
Tootmise automatiseerimine. Süsteemi mõiste. Süsteemi defineerimise aluseks on filosoofiline mõistepaar osa ja tervik. Tervik on filosoofiline mõiste, millega tähistatakse ühte omavahel seotud osade komplekti - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Tootmise automatiseerimine
Süsteemi mõiste
Süsteemi defineerimise aluseks on filosoofiline mõistepaar osa ja tervik
Tervik on filosoofiline mõiste, millega tähistatakse ühte omavahel seotud osade komplekti Sõna tervik kasutamine tekstis tähendab,
et see koosneb osadest, mis on omavahel seotud kokkulepitud tähenduse (skeemi, reeglite, protsesside, seoste jne ) abil
Näiteks elektripirn on tervik, kui tema koostisosad on omavahel mehhaaniliselt ühendatud ja paiknevad vastavalt koostamisskeemile
Automatiseeritud tervik koosneb kolmest suurest osast :
mõtteline osa, mudel ja tegelik automatiseeritav seade
Mõiste
Mõiste
Mõiste
Mõtteline osa automatiseeritud terviksüsteemist
Automatiseeritud süsteemi modelleeritud osa
Automatiseeritud süsteemi tegelik osa, füüsilised seadmed
Automatiseeritud tervik, süsteem
Süsteem Süsteem on mõiste, konkreetsemalt
keele termin, mida inimesed kasutavad mõtlemise käigus vaadeldava (vaatluse all oleva) terviklahenduse tähistamiseks.
Süsteem on vaadeldav tervik Süsteem võib olla kas mõtteline või
tegelik Kuna inimese mõtlemine on paindlik, siis võib
inimene oma peas väga kiiresti piiritleda erinevaid mõttelisi süsteeme
Süsteemi mõiste Süsteemi mõistet kasutatakse tihti tegeliku
maailma nähtuste lihtsustamiseks tasemeni, millest alates suudame seda tervikut ise mõista ja kirjeldada
Kasutades süsteemi mõistet, teeme mõtlemise töö (maailma asjadest) endale jõukohaseks. Kui loodud lahendus osutub üle jõu käivaks, siis
tuleb süsteemi veelgi lihtsustada. Inimese mõistus pole nii võimas ja
kõikehaarav, et ümbritsevast maailmast korraga kõike teada. Teadmistel on piirid
Väide, et sisult tegelik ehk reaalne asi on süsteem, on suur liialdus
sest inimesel ei saa põhimõtteliselt olla sellise mahuga teadmisi
Selleks et mingi tegeliku asja sisust kõike teada, peaksime selle asjaga sisuliselt samastuma
Mida lihtsamaks me süsteemi teeme, seda suurem osa tegelikust maailmast jääb vaatluse alt välja
Süsteemi mõiste piiritleb tegeliku maailma asju hästi, kuid ta ise ei ole kogu tegelikkus
Süsteemieksemplar Süsteemi mõiste eeldab vaatleja
olemasolu, kes piiritleb vaatlusaluse terviku Igal mõttelisel süsteemieksemplaril
(lühidalt süsteemil) on ainukordne nimi Süsteemieksemplari all mõtleme ühte
vaatlusalust tervikut
Taustaks ehk kontekstiks Taustaks ehk kontekstiks nimetame maailma
osa, mis on teadlikult jäetud välja vaadeldavast tervikust ehk süsteemist
Meil võib olla selle tausta kohta kusagil (salvestatud) andmeid
Taustast kopeeritud ja täiendina süsteemi salvestatud andmeid nimetatakse atribuutideks
Meil võib olla peas korraga mitu süsteemi ja lisaks veel nende üldine kontekst ehk taustsüsteem
Paranoia on haiglane seisund kus inimene näeb lisaks tegelikule (olemasolevale) ümbrusele ka veel kujuteldavaid asju. Mitu süsteemi on omavahel segi.
Inimene ei usalda enam oma ümbrust. Otsib seoseid seal, kus neid tegelikult pole
Süsteemi eri vaated Tehnilise lahenduse loomise käigus
vaatlemiseks esitatud vahetulemus on ühe areneva terviku vaade, mida võib ainult tinglikult nimetada loodavaks
süsteemiks. Me peame endale andma aru, et see eriline vaade
(esitatud vaade) on piiritletud osa tegelikust loodavast tervikust
Samast valmistusseadmest võib teha elektriskeemi ja mehhaaniliste osade koostejoonised Süsteemi kahte liiki vaateid tehakse tihti isegi
erinevate tööriistadega – näiteks erinevate tarkvarapakettidega
sageli on probleemiks vaadete kokkusobitamine üheks tervikuks
Tulemus Tulemus muutub (iseseisvaks objektiks, süsteemiks)
siis, kui ta eraldub arenduskeskkonnast (teostuskeskkonnast)
ja arendajast (teostajast)
Mõttetöö tulemusena valminud süsteemi nimetatakse mudeliks
Mudeliga võib täiendavalt siduda taustsüsteemist pärit atribuute ja määrata nende väärtusi
Tegelik (vaadeldav) lähteseis
Teostuse tulemus
Teostus, funktsioonetalon võrdlus
Meil on probleem
?
sisend
Vaadeldav ala, süsteemi koostise
piir
Väljund, tulemus
tagajärg
Nähtus Nähtus on mõiste, millega
iseloomustatakse komplekssest ehk keerulisest objektist avalduvaid omadusi tulenevaid omadusi
Nähtuste tundmiseks peab neid kirjeldama Nähtusi nimetatakse füüsiliselt
sarnasteks, kui neil on täielikult või peaaegu täielikult ühesugune füüsiline päritolu
Nähtus Ühe füüsilise nähtuse (iseloomulike
omaduste) põhjal võib teada saada teiste füüsiliselt sarnaste nähtuste vastavaid omadusi Seejuures ainukordsete, kuid sarnaste nähtuste
omadused erinevad vaid suhteliselt ehk ainult väärtuselt ehk mastaabilt
Mastaabi erinevust hinnatakse lihtsa püsiva väärtusega korrutise teguri abil. Korrutise tegur võib sarnased nähtused väärtuselt võrdsustada
Reaalset nähtust mõõdetakse mitmesuguste (mõõtmise) meetoditega ja nendele vastavate mõõteriistadega
Komplekssed nähtused Süsteem (vaadeldav tervik) võib sisaldada
ühekorraga nii mooduleid, komponente elemente kui ka punkte
Komplekssed nähtused võivad avalduda mitte ainult keerulisest objektist (näiteks
moodulitest või komponendist) vaid ka lihtsamatest süsteemi koostisosadest näiteks
elementidest ja punktidest.
Funktsiooni ehk teostuse plokk
Nähtuse määramise
piirkond
etalon etalonetalon
Nähtuse keerukus
Mõõtmine Mõõtmisel võrreldakse omavahel sarnaseid
nähtusi ja saadakse mõõtetulemuseks sarnaseid nähtusi iseloomustav korrutise tegur (sümbol).
Mõõtmisel on abiks võrreldav sisuline nähtus, mille omadused ei muutu. Võrreldava nähtuse aluseks on etalon
Muutuvas nähtuses on võimalik piiritleda ja mõõta loogiliselt kõrgetasemelist teostust mida nimetatakse protsessiks
protsess Protsess kirjeldab uuritavas nähtuses
ajaliselt järjestikku avalduvaid seaduspäraseid omadusi, mida on võimalik kirjeldada matemaatiliste (analüütiliste) mudelitega. Ajalise nähtuse matemaatilises mudelis on
kasutusel atribuut nimega aeg
Matemaatiliselt sarnased nähtused
Matemaatiliselt sarnasteks nimetatakse erineva füüsilise sisuga (päritoluga) nähtusi, mida on matemaatiliselt kirjeldatud samu
sümboleid kasutades ja täpselt samasuguste võrranditega (algebraliste, diferentsiaal- jne võrranditega)
seejuures vastab vaadeldava nähtuse võrrandite igale parameetrile samasugune parameeter teises (sarnases) nähtuses ja vaadeldava nähtuse võrrandite igale muutujale vastab samasugune muutuja teises nähtuses
Süsteemi koosseisu ja teostuse kirjeldamiseks on palju tööriistu
MS Word Visio AutoCad Solid Edge jne
Osa ja element Loodav tehniline terviklahendus saab inimese
jaoks selgema mõtte, kui see pannakse kokku ehk koostatakse tähendust omavatest osadest Vaadeldavas tervikus võib inimene kergesti
piiritleda üksikuid mõttelisi osi. Mõttelises osas võib omakorda piiritleda allosa
Elementaarseks tervikuks ehk elementaarseks süsteemiks nimetatakse kõige väiksemat terviklikku osa, millel on veel piiritletav siseehitus ja mis suudab kanda talle pandud funktsiooni ehk teostada ülesannet Näiteks võib elementaarseks tervikuks nimetada
puurmasinat, mis suudab puurida avasid
Element Terviku vähimat osa, millel on veel
mingi sisuline tähendus, kuid pole tunnetatav selle siseehitus, nimetatakse elementaarseks osaks ehk elemendiks.
Vaadeldav tervik ehk süsteem
Vaadeldav element (must kast)
Elemendi väljund
Elemendi sisend
Vaadeldava terviku osa
Vaadeldava terviku osa
Kus on inimese tunnetusvõime piirid?
Elemendi kui vähima tervikliku piiritlemine on seotud inimese tunnetusvõimega
Elemendist veel väiksemat sisuliselt teostuvat osa pole ta lihtsalt võimeline tunnetama ja
Isegi kui inimene põhimõtteliselt oleks võimeline piiritlema elemendi sees veel sisulisi osi, siis sel juhul ei tee ta seda teadlikult. Veelgi väiksemale osale saab vaid lipiku kinnitada
Elemendi nime kasutamisega süsteemis piiritleb insener teadlikult oma vaatluse või tunnetuse piire
Element Elementaarse osa (elemendi) kohta on sõltuvalt
teadus- või tehnikaalast kasutusel ka teisi nimesid. Näiteks on tehnika ja matemaatika valdkonnast tuntud
elementide sellised nimed nagu parameeter, muutuja, suurus, elementaarne kogus, väärtus, funktsioon jne
Ka kõige targema inimese peas toimuval mõttelisel jaotamisel tuleb kunagi ette piir, mille ületamisel muutuvad saadud väikseimad osad mõttetuks Väikseimatele osadele ei saa isegi lipikut kinnitada
Sellistele osadele lihtsalt ei suudeta anda enam kindlat, mõistlikku või isegi tõenäolist tähendust (seletust). Meie keele vähimaks tähistavaks osaks ehk
elemendiks on üks sümbol
Element on vähim osa, nn must kast
Elemendi tähendus (väärtus) on siiski veel kuidagi kirjeldatav, iseloomustatav
Tegeliku elemendi omadused avalduvad alati vastastikuses mõjus mingi teise elemendiga action-reaction, Source - recource Kahe füüsilise keha omadused avalduvad
kokkupõrkel
Siit tuleneb tähtis väide, et elemendil on alati sisend ja väljund
Kui me uurime näiteks üht elementi, siis võime seda elementi mõjutada
Element võib vastata omapoolse mõjuga (liikumisega, reaktsiooniga) meie suunas
Sisendi kaudu mõjutame elementi ja väljundi kaudu saame elemendi reaktsiooni See on kõik, mis me elemendilt tagasi saame
Elemendi sisendi ja väljundi vahelist liikumist (mõju) iseloomustatakse matemaatiliselt ülekandefunktsiooni mõiste abil
Tegeliku elemendi (piiritletud ja tähistatud objekti) sisendi ja väljundi vahelise seose saab kindlaks teha teadusliku katsega, milles tehakse näiteks füüsikalisi mõõtmisi.
Kui me saame üht elementi uurida, siis järelikult võime seda elementi
mõjutada Element võib vastata omapoolse mõjuga
(liikumisega) meie suunas Siit tuleneb (filosoofias) tähtis väide, et elemendil
on alati sisend ja väljund. Sisendi kaudu mõjutame elementi ja väljundi kaudu saame elemendi reaktsiooni. See on
kõik, mis me elemendilt tagasi saame, (tulemuseks saame)
Mis on veel elemendi sisendi ja väljundi vahel, jääb meile tundmatuks sisendi ja väljundi vahelist liikumist (mõju)
iseloomustatakse matemaatiliselt ülekandefunktsiooni mõiste abil
Süsteemi komponent Komponendi mõistet kasutatakse
süsteemiarenduse hilisemas järgus, kui hakatakse ehitama kliendile valmistooteid (näiteks UML-keeles) Komponendi mõistes eeldatakse vaikimisi, et ta ise
kuulub mingi teise veelgi suurema lahenduse koosseisu
Komponent on terviklik rühm osi, allsüsteem, millel eelduste kohaselt on veel piiritletav sisemine struktuur Süsteemi koostisse kuuluv komponent võib
sisaldada omakorda allkomponente ja lõpuks elemente
Toode kui koostatud tervik. Toode pannakse kokku (koostatakse) ühest
või mitmest komponendist Toode on keerulise ülesehitusega (ehk
kompleksne) Komponendid on omavahel seotud Komponent, millel puuduvad seosed tervikuga
ei kuulu sellesse
Süsteem on mõiste Süsteem on mõiste, mida subjekt kasutab
ümbritseva tegeliku maailma või tehiskeskkonna ülesehituse ja mõjude tunnetamisel Süsteemiga tähistatakse meie peas eksisteerivat
mõttelist tervikut, mis lihtsustatult peegeldab tegeliku automatiseeritud tehnoloogilise protsessi seadmeid (riist- ja tarkvara) ja/või selle protsessi mudelit. Süsteemi ülesehituse ja käitumise esitamiseks teistele inimestele ja seadmetele kasutatakse mudeli vormi, näiteks dokumente
Süsteem võib sisaldada osi ehk allsüsteeme. Allsüsteem võib omakorda sisaldada allosi. Kõige alumise tasandi süsteem on elementaarne süsteem
Elementaarne süsteem on element
Süsteemi koosseisu kuuluval elemendil peab olema reaalne sisu. Süsteem, mille elementidel (kõigil) pole mingit sisu või
seost tegeliku maailmaga, on suhteliselt mõttetu Elementidest koosnevat süsteemi hoiab koos
(toetab või koostab) ressurss (Mis see ressurss veel on?)
Elemendil kui tervikul avaldub ainult nn “nägu”, milles võib piiritleda ühe sisendi ja ühe väljundi. Sisendi ja väljundi väärtused on ressursi poolt piiratud. Väljundi väärtus võib olla null.
Süsteemi osade vaheline mõju (mõtteline liikumine) võib olla ainult ajutiselt ühesuunaline, kuid on pikemas perspektiivis kahesuunaline ehk vastastikune
Elementide vahelise mõju avaldumine Süsteemielementi nimetatakse väljundiks, kui
mõju on suunatud temast väljapoole. Süsteemielementi nimetatakse sisendiks, kui
mõju on suunatud väljastpoolt temasse
Süsteemis kasutatakse elementide kaudu toimuvate mõjude suuna ja toimumise järjekorra tähistamiseks ruumi ja aja mõistet
Geograafilise ruumi ja aja mõisted lülitatakse süsteemi elementide koosseisu täiendite (ehk atribuutide) kujul
Ruumipunkti P väärtus esitatakse kolme numbriga koordinaadid x,y,z (meetrites)
Ajahetke t ja -intervalli Δt väärtus esitatakse numbriga (sekundites)
liikumise suunda ruumis kirjeldatakse aja ja ruumi andmeelementide
(atribuutide) gruppidega Aegruumi mõistet kasutatakse laialt
Protsesside programmeerimisel visualiseerimisel ja simuleerimisel
Kontrollerite programmeerimine
Sisendisse saabunud sündmus, andmed
Sisendi väljundsündm
us
Sisendfunktsioon
Väljundfunktsioon
Väljundsündmus,
väljundandmed
Väljundfunktsiooni saabunud
sündmus
•Ladder keeles on kasutusel redelipulk (Rung)•kaks toimingut moodustavad programmi pulgas ühe tegevuse• toimingud on teostamisel ajaliselt järjestatud• kontroller teenindab füüsilisi sisendeid ja väljundeid
Ajaatribuudi väärtuste grupid
Ajagrupi andmeskeemis on ajaelemendid seotud järjestikku ja kannavad nimesid minevik, tegelik ja tulevik (soovitav)
Uued tegeliku aja väärtused saab sisestada ainult tegeliku-nimelisse elementi
Seejuures nihutatakse järgmise vaatluse eel tegeliku-nimelise ajaelemendi väärtus mineviku-nimelisse elementi
Mineviku (ajalise kauguse) hindamiseks tuleb konkreetses elementaarses süsteemis vaadata mineviku ajaelemendi väärtust
Ajagrupp
Ajagrupp
minevik
olevik
tulevik
järjestus
Aja ja ruumi atribuudigruppidest saab moodustada suurema- aegruumi grupi.
Ruumigrupis on seotud järjestikku ruumiatribuudid, mida konkreetsel juhul nimetatakse (üldiselt) koordinaatideks. Koordinaatidele (atribuutidele) saab anda nimed (x, y, z) ja väärtused.
Süsteemi (tervikuna) iseloomustavad leiutise tunnused. Süsteemil on mingi uus omadus, mida pole tema
koosseisu kuuluvatel osadel. Auto pakub ostjale terviklikku (struktureeritud)
väärtuste kombinatsiooni, mis luuakse põhiliselt süsteemi loomise, projekteerimise ja ehituse ajal
Süsteemi omadused Süsteemide vaatlemisel kirjeldatakse
nende koosseisu ja liikumise omadusi. (vaadeldes neid omadusi eri suundadest)
Tootmise automatiseerimise valdkonna mõttelistes süsteemides toimivaid mõjusid ning nendele tegelikkuses
vastavate mudelite või seadmete liikumisi võib
liigitada kolme suurde rühma:
Liikumiste liigitamine
Liikumisi võib liigitada kolme suurde rühma: massiivsed ehk ainelised. Selle rühma
omadusi nimetatakse: füüsikalisteks, mehhaanilisteks, hüdraulilisteks jne;
energeetilised. Selle rühma omadusi nimetatakse: elektromagnetilisteks, elektrilisteks, soojuslikeks jne;
informatsioonilised. Selle rühma omadusi nimetatakse veel tähenduslikeks, väärtuslikeks, kirjelduslikeks, matemaatilisteks, funktsionaalseteks jne.
Massiivne liikumine ja mõju Massiivne liikumine toimub näiteks
tegelike aineosakeste sees ja vahel. Massiivsete nähtuste uurimisel ei laskuta tavaliselt terviklikust aineosakesest madalamale
Massiivne mõju tähendab, et vaadeldavas süsteemis võib mõju piiritletud osade vahel toimuda vahetult süsteemi elementide tasandil.
Valmistusseadmetes on tegeliku aine edastamiseks kasutusel torud, konveierid, robotkärud jne
Mass Mass is a property of a physical object
that quantifies the amount of matter and energy it contains.
Mass (m) energy (E) and momentum (p) is related by many physicists nowadays in following Taylor expand way
....2
22
m
pmcE
In the formula
where the leading term mc 2 is the object rest energy, c is speed of light.
The second term is the classical expression for kinetic energy of particle and
the higher-order terms in formula are basically relativistic corrections for the (kinetic) energy.
For macroscopic object, the rest energy includes the thermal energy. Rest energy liberated in nuclear fusion or fission is being transformed into kinetic energy of reaction products.
Süsteemis kirjeldab massi mõiste elemendisisest liikumist, selle avaldumist
Elemendi sisemust vaadeldakse nn musta kastina
Massi väärtus saadakse koefitsiendi kujul ülekandefunktsioon saadakse väljundväärtuse
jagamisel sisendväärtusega arvuline koefitsient saadakse massietaloni kaasabil
Massi liikumise määramine eeldab Kolme geograafilise koordinaadi määramist (keha
asendi mõõtmist) Punktist keerulisema keha asendi määramisel saab teada keha koostise
Teostatava liikumise oluliste füüsikaliste omaduste (näiteks vool, jõud, pinge, energia jne) mõõtmist. Keerulisel juhul saab teada ka teostuse ülesehituse ehk arhitektuuri
Energeetiline liikumine ja mõju
Energeetiliste süsteemide koosseisus olevate osade mõju kirjeldamiseks on loodud teooriad Eraldi teooriad on elektri- ja soojussüsteemide jaoks
Näiteks elektrisüsteemides toetutakse elektriahelate teooriale, mis vaatleb elektrilise mõju edastamist elektriahelate kaudu
Energeetilise mõju edastus energeetiliste süsteemide ja allsüsteemide vahel toimub nende koosseisus olevate elementaarsete süsteemide, täpsemalt, nende elementide ja elemente toetava ressursi abil Elektrisüsteemis kirjeldatakse mõju edastust
elektriskeemi koosseisu kuuluvate skeemielementide tasandil
Elektrilised omadused, mõjud
Elektrilise süsteemi skeemielementidel on teatud elektrilised (ja ka füüsikalised) omadused.
Elektriskeemis edastavad mõju tüüpiliselt juhe, takisti, induktiivsus, mahtuvus ja lüliti. Lüliti lahtiühendamisel tuleb (seotud) ahelasse veel
elektromagnetväli (kuidagi tuleb seda liikumist kirjeldada) Elektrilise mõjukanali moodustamisel kasutatakse
kirjeldustes omadusi, mis on tegelikkuses metallidel, pooljuhtidel ja isolaatoritel
vastava füüsilise ühenduse (ühenduskanali) moodustamisel on sellised omadused toetaval mateerial
Elektrilise süsteemi element
Iexternal
Matter of the logistic channel
Conserved energy (-)
S
Iload
Rext V
UP1-P2 Mass of the System
Matter of the Point P1
Zstore
PP1-P2 E P1-P2
A
Resource of 2-nd merit layer. (Activity: set the elem.Power rate)
The task (charge, hold, discharge?)
System Point P1
Value of the Power is calculated by multiplying voltage with load current. Value of Power can be controlled in the second layer of the merit axis
Conserved energy (+)
Merit axis of point P1
Merit axis of point P2
System Point P2
1. 2. 3. 4. 5. level
Eext Ext.sourcee
Visualization of different logical levels of system
P1
L1
L2
L3
L0P2
Current
Force, Pressure, Voltage
Power, acceleration
Energy, Work, speed
Task, Target position,
Matter of P1Supporting matter, (greating the emf)
Matter of P2
L4
_ +
Süsteemi energia Energia on keerulise tähendusega mõiste (ehk
kompleksmõiste) Energia on mõiste, mis näitab kui kaua süsteem
suudab väljundvõimsust tagada, kuivõrd süsteem suudab tööd teha (kui palju tööd see suudab teha).
Energy is a measure of how long we can sustain the output of power, or how much work we can do.
Elektrienergia A=P*t=U*I*t , kWh Mehhaaniline energia PE=F*s=mgh; KE=1/2 mv² Võimsus näitab kui intensiivselt me kavandatud tööd
teeme. Elektriline võimsus on P=U*I: Laengut mõõdetakse - vool*aeg
Informatsioon on kaasaja mõiste
mida insener kasutab kahe süsteemi vahelise energeetilise või ainelise mõju ülekandel avalduvate omaduste kirjeldamiseks,
s.t mingi süsteemi piiritletud osade vahel toimuvate mõjude tulemuste modelleerimiseks
Infot ei ole õnnestunud looduses leida Seega tekib info süsteemielementide mõjude
modelleerimisel (modelleerimise ajal) Info on tüüpiline portsjon mõju, mis on salvestatud
aines Mudeli teostamiseks on vaja ainet, energiat
Infot toetavateks ressurssideks on materjal ja energia
Info Informatsiooni mõiste kasutuselevõtu puhul
muutub kirjeldavate omaduste komplektis ebaoluliseks füüsilise liikumise fakt (me ei taha seda näha)
Liikumine kui füüsikaline omadus ei huvita meid info defineerimisel
Info kui selline ei pea alati liikuma (võib olla salvestunud)
Informatsioon on siis mudelis realiseeritud energeetiline või aineline mõju staatilises vormis
Staatiline vorm avaldub ka selles, et info salvestatakse
Andmed on töötlemiseks ja edastuseks sobivale kujule viidud info
Info ja mõiste Info (kui mõiste) defineerimiseks tuleb süsteemi ainelise
või energeetilise mõju tulem siduda mõiste vormi. Mõiste loomisel pannakse sellesse (elementaarsesse mõttelisse
süsteemi) kokku tähistus ja tähendus Tähenduse sisus on olemas vähemalt aineline või
energeetiline tulem (see asub loogiliselt madalamal tasemel) Tulemi realiseerimine tähendab selle salvestumist
kindlas kohas koha tähistamiseks salvestatakse mõõtetulemuse (mõju
koha) juurde nimi Seega on elementaarses informatsioonilises mudelis vaja
kaht salvestuskohta, mis moodustavad seotud terviku info tähis on loogiliselt kõrgemal kui selle tähenduse sisu, Tähis ja väärtus on kokku seotud (loogiliste tasemete vaheliste
ühenduste kaudu)
Süsteemiosade vahelised seosed
Süsteemi koosseisu kuuluvate osade vaheliste seoste liike tähistatakse järgmiste terminitega hierarhilised, võrkseosed ja relatsioonilised.
Kolme liiki seoseid illustreeritakse
Hierarhilist seost illustreerib looduses puu, mille oksad hargnevad. Puul on juur ja okste lõpus on lehed. Lehed on puu okstel kõige üksikasjalikumad osad ehk elemendid
Võrgukujulisi seoseid iseloomustab näiteks ämbliku kootud püünis
Relatsiooniline. Sõna nimega relation tähendab seost Enamik tänapäeval kasutatavaid andmebaase
põhineb relatsioonilise matemaatikateooria abil kirjeldatud seostel
Relatsioonilistes andmebaasides kirjeldatakse kõiki andmeid ja andmetevahelisi seoseid tabelitega
Tuntud Excel`i tabelarvutussüsteemi aluseks on näiteks relatsiooniline andmebaas
Struktuur struktuur on üldine mõiste, mida kasutatakse
süsteemi koostise ja ülesehituse modelleerimisel
on mõiste, millega tavaliselt kirjeldatakse mingi süsteemi või selle osa sisemist ülesehitust
Struktuurid võivad olla ülesehituselt ja esituselt ühe, kahe, kolme või mitmemõõtmelised
Struktuuri mõiste kasutamine eeldab teatud täiendavaid navigatsioonivaheneid, mille sisu jääb ümbritsevasse taustsüsteemi
Süsteemis orienteerumiseks lisatakse (seotakse) tema koosseisu kuuluvatele
komponentidele ja elementidele lisaelemente (ehk atribuute),
Atribuutide väärtused saadakse navigatsiooni eel (märgistamisel) ümbritsevast taustsüsteemist mõõtmise teel.
Kui atribuut on kinnitatud süsteemi elemendi külge siis saadakse navigatsiooni ajal väärtused elemendi atribuutide väärtusi mõõtes
Koordinaattelgede meetod on võimas Koordinaattelgede abil saab lihtsalt määrata
struktuuriskeemi elementide atribuutide väärtusi Informatsioonilisi protsesse (ajalisi muundusi)
iseloomustavatel struktuuriskeemidel näidatakse ära funktsiooniplokid ja nendevahelised seosed, mis kirjeldavad andmete liikumist funktsiooniplokkide vahel
Atribuudi mõiste Atribuudiks nimetatakse süsteemi, selle
komponendi või elemendiga seotud lisaelementi, mis täiendab neid Atribuut on olemuselt juba millelegi lisatud
(add) Atribuut ei saa enam sisaldada allsüsteeme,
kuna ta ise on elementaarne Atribuudil kui lisaelemendil on nimi ja tähendus
Konkreetse elemendi atribuudil on väärtus
Atribuut ei moodusta süsteemi või selle komponendi põhistruktuuri.
Atribuudi väärtus Atribuuti võib salvestada väärtuse, mis on tavaliselt
saadud väljastpoolt vaadeldavat süsteemi või komponenti või elementi
Näiteks konkreetsel tootel (kui süsteemil) võib olla atribuut nimega kaal, mille väärtus (kaal) on 0,75 kg.
Siin avaldub atribuudi üldisem tähendus asjaolus, et selle väärtuse mõõtmisel on vajalik mingi tegelik kas või ajutine side mõõteetaloniga ja mõõtevahenditega, mis asuvad tavaliselt taustsüsteemis ehk väljaspool vaadeldavat süsteemi või komponenti või elementi
Süsteemi igal komponendil (allsüsteemil) või elemendil võib olla mitu atribuuti, mis võivad olla ühendatud nimeliseks rühmaks, suuremaks tervikuks, mida nimetatakse atribuudigrupiks.
Klassid Mainisime, et süsteemi saab vaadata
mitmest suunast Üks kiirvaade eeldab, et vaadeldava terviku
(süsteemi) osade omadused on muutumatud ehk staatilised
Aluseks olevaid staatilisi kahemõõtmelisi struktuure nimetatakse klassidiagrammideks
Loodava konkreetse süsteemieksemplari koostist kirjeldavad omadused kopeeritakse aluseks olevast süsteemist. Seejuures kasutatakse koostise määramisel ka
klasse Vastloodud süsteemieksemplarile antakse
ainukordne nimi
Objekt ja subjekt Objekt on konkreetne, ainulaadne
(süsteemi)eksemplar, mis on loodud aluseks võetud ehk tüüpilise
süsteemi omaduste kopeerimise ning järgneva (parameetrite) initsialiseerimise teel Objektiks nimetatakse midagi olemasolevat,
tajutavat või kujuteldavat, millele on suunatud vaatleja tähelepanu.
Pragmaatikutest filosoofid näevad tegelikus maailmas ainult üksikobjekte ehk eksemplare
eksemplar Inimene loob objekti vormi, mis
saadakse mingi tüüpmõiste vormi kopeerimisel
Sama tüüpvormi põhjal võib luua palju uusi objekte.
Mõisted nimega objekt ja üksikeksemplar on sünonüümid
Asi- üksikasi
selles õppeaines “Tootmise automatiseerimine” on objekt
Tootmise automatiseerimisel nimetatakse objektiks loodavat (ülesehitatavat) seadme mudelit, juhtimissüsteemi, tehnoloogilist protsessi (meetodi kirjeldust) või tehnilist (füüsilist) seadet
Tootmise automatiseerimisel on põhilised arendusobjektid mõttelised lahendused, nende mudelid ja tegelikud valmistusseadmed või tooted
Automatiseerimisel on arendusobjektiks juhtimisseadmete andmemudelid, juhtimisprotsesside algoritmid, töömasinate juhtimisprogrammid jne
Automatiseeritud süsteemi võimalikud uurimisobjektid
Mõiste
Mõiste
Mõiste
Mõtteline osa automatiseeritud terviksüsteemist
Automatiseeritud süsteemi modelleeritud osa
Automatiseeritud süsteemi tegelik osa, füüsilised seadmed
Automatiseeritud tervik, süsteem
Subjekt on üldine termin, millega tähistatakse süsteemi,
mis teeb objekti kallal tööd Subjekti tegevus (toimingud) on suunatud
objektile Kui ei ole objekti, siis ei saa olla ka subjekti Tootmise automatiseerimisel on inimene subjekt,
kes juhib tootmise ja toodete valmistamise seadmete loomist ja
kasutamist Samas on näiteks konkreetne tööline ise
automatiseerimise objekt, kuna osaleb hiljem tootmise ja valmistamise juhtimisprotsessis, tema tehtavat tööd ka automatiseeritakse
Subjekti tähistus ja tähendus Subjekti mõiste sisu kirjeldamiseks tuleb
sellele anda ainuline nimi ja tüübinimi. (tuletage siin meelde mõiste ülesehitust)
Siis lisatakse juurde väärtus Tüübinimed tähistavad tavaliselt subjekti
rolle. Näiteks: inimene ainunimega Jaan ja rolli
nimega projekteerija on subjekt, kes tegeleb toote valmistusseadmete ehitamiseks sobivate komponentide ja elementide valiku ning kirjeldamisega (projektdokumentatsiooni koostamisega)
Süsteemi kirjeldamise näide (leitud tehnilises kirjanduses)
However, precise characterization of the components in these specific railwayconditions is still underway. Tests and analysis should detail the performances of the overallsystem, not only limiting the characterization to elementary components, but also looking atmodules combining elements. Moreover, makers generally define their components withrespect to cycles that do not correspond to our application. Dedicated testing is underway according to THALES specific cycling and high currents levels. Finally, integrating electronicconverters and associating batteries should complete the overall characterization of the energystorage.
Platvormi ja aluse mõiste Valmis osade kasutamise põhimõte ja
sellele toetuv arendusmeetod on laialt tuntud ka kui platvormil põhinev arendusmeetod
Platvormil põhinev arendusmeetod kasutab konkreetse süsteemieksemplari loomiseks abivahendina eelnevalt valmistatud tüüpilisi süsteeme või nende osi.
Alus- või platvormtoode kiirendab tootmise automatiseerimisel tunduvalt arendaja tööd, vähendab vigu ja tõstab tööviljakust.
Aluse ehk platvormi kasutamine konkreetse eksemplari loomisel
Aluse kohta kasutatakse teadusvaldkonniti erinevaid sõnu – toetuspunkt, juur, põhi, vundament, platvorm.
Konkreetse seadmeeksemplari loomisel kopeeritakse selle aluseks oleva tüüpilise süsteemi vorm või selle osa. Seejärel täpsustatakse konkreetse eksemplari vormi koosseisu kuuluvate elementide sisulised väärtused Samas on meetodil ka puudused, millest olulisim on
asjaolu, et arenduse kestel võib loodavasse lõpplahenduse tulemusse kanduda liiga suur osa lähtealusest, kogu valmis vorm, mille mõned mittevajalikud osad (kui ballast) takistavad hiljem tööd
Lahenduse arendusprotsessid
Juhul kui arendamist alustatakse juba olemasoleva lahenduse täiustamisega, pole kogu vormi kopeerimist vaja teha. Siis on alus juba konkreetse süsteemi koosseisus. Ülesehitustööd lihtsalt jätkatakse lähteseisust
Tootmise automatiseerimise tööd ei alustata tühjalt kohalt, vaid üldjuhul mingi olemasoleva süsteemi täiustamisega. Siis öeldakse, et aluseks võetakse olemasolev süsteem. Töö käigus täiustatakse ja muudetakse alust ning ehitatakse juurde kõik puuduvad osad
Valmis alused konkreetsete lahenduste tegemisel
Tootmisseadmete juhtimissüsteemide loomisel kasutatakse tihti alusena valmis tarkvaramoodulit, mida võib nimetada üldnimega platvormtoode.
Selles on valmis salvestatud suur hulk komponente. Selliseks platvormtoote näiteks on firma Wonderware tööstusprotsesside visualiseerimiseks mõeldud tarkvaramoodul nimega InTouch
Mõtteline süsteem Mõtteline süsteem on omavahel
suhestatud mõistete hulk Mõtteline süsteem tähistab mõttelist
terviklahendust, mõttelist mudelit Mõtteline süsteem tehakse ja
eksisteerib reaalselt ainult inimese peas.
Süsteemi kirjeldamiseks moodustatavaid ja selle koosseisu lülitatavaid mõisteid piiratakse põhimõtteliselt kahelt poolt
Esiteks piiritletakse mõtteliselt ja võetakse süsteemis vaatluse alla ainult osa kogu ümbritsevast tegelikkusest, mis on kogemuse põhjal süstematiseerijale teada (tunnetatud).
Seejuures toimub süsteemi kuuluvate osade ja sellest väljapoole jääva mõttelise konteksti omavaheline piiritlemine.
meenutame ka et süsteemi osad vajavad alati tuge, ressurssi
Seejärel määratakse kindlaks süsteemis kasutatavate (seostatavate) mõistete üldistuse tase ja eksemplaride hulk.
Kasutatavad süsteemi mõisted peavad katma kõiki kirjeldatava tegelikkuse elemente
Süsteemi kirjeldamiseks moodustatavaid ja selle koosseisu lülitatavaid mõisteid piiratakse põhimõtteliselt veel ka teiselt poolt
Teiseks piiritletakse ja jäetakse süsteemi ülesehitusse lülitatud mõistetes vaatluse alt välja väga väikesed osad.
Samas jääb nende tegelik mõju süsteemile alles Väikeste osade tegelik mõju süsteemis
kasutatavatele mõistetele avaldub kirjeldatavate füüsikaliste suuruste kaudu (ühikud!)
Tegelikkuses on piiritletavad füüsikalised suurused ja vastavad mõistete elemendid on omavahel reaalselt seostatavad Need peavad olema seostatavad Mõtleja peaks suutma süsteemi mõiste elementide
väärtusi mõõta (või kuskilt andmetena saada).
Mõistete tähenduse kirjeldamisel kasutatavate sisuliste elementide üldistuse tase valitakse mõtlejale ja mõõtmiste tegijale jõukohane
Kõige väiksemat süsteemi osa, mida eristatakse (süsteemi elementi, täpsemini öeldes mõiste
sisulist elementi), vaadeldakse musta kastina Süsteemi kõige väiksemad koostisosad (elemendid)
esitatakse süsteemi kirjelduses mustade kastidena Süsteemi elementides avalduvaid reaalseid
mõjusid iseloomustatakse matemaatiliselt ülekandefunktsiooni ja selle funktsiooni mõõdetavate väärtustega
Ülekandefunktsiooni väärtused on mingi tegelikkuses toimunud katsega mõõdetud või järgneva analüüsi käigus leitavad
Elementide sisemine ülesehitus
Süsteemi vähimate osade ehk elementide sisemist ülesehitust ja toimet ei ole me enam võimelised haarama põhiliselt nende peidetud keerulisuse ja mittemõõdetavuse tõttu.
Mõnikord oleme süsteemis kasutatavate mõistete väikseimate osade ülesehitusest küll teadlikud, kuid ei ole kirjelduse selguse huvides nende üksikasjalikust avamisest huvitatud
Mõttelise süsteemi loomise ja kasutamise mõte seisneb põhiliselt ühiselt töötavate inimeste mõtete
kooskõlastamises Reaalsuse lihtsustamise töö ja selle töö
tulemuse saab esitada teistele inimestele arusaamiseks ja kooskõlastamiseks
Suurim viga, mida insenerid tavaliselt teevad, seisneb loodava mõttelise süsteemi ja tegeliku vaadeldava seadme sisulises samastamises
Tegelikkus ei ole nii lihtne, kui inimese loodud mõtteline süsteem
Tootmise automatiseerimisel on mõtteline süsteem vaid osa vaadeldavast tervikust
Mõtteline lahendus ja süsteem
Süsteemi mõistet kasutavad rohkem tehnikavaldkonna inimesed tehniliste lahenduste loomisel ja kirjeldamisel
Mõtteline lahendus on mõnikord sisuliselt keerulisem, kui kirjeldusena saadud süsteem Mõttelises lahenduses võib midagi tunnetada
ka alateadlikult, n.ö kõhutundega Mõttelise lahenduse mõnel elemendil on
otsene (alateadlik) side tegelikkusega Mõttelise lahenduse alateadlikku osa ei oska
inimene teistele seletada
tootmise automatiseerimise üks põhiprobleem on
sama objekti kohta eri inimeste peas loodud ettekujutuste, mõtteliste süsteemide omavaheline kooskõlastamine
Mõttes loodavat süsteemi ei tohi teha liiga keeruliseks, niisuguseks, et see teistele inimestele oleks arusaamatu Ei mahuks nendele pähe
Kui on aega siis võib üritada mitu korda Rääkige lihtsamalt, kuid kooskõlastage enne
suhtlemist kasutatavate mõistete sisu ehk tähendust (see on teie tehtav kodutöö ehk õppimine)
Inseneri loodud tehnilise mõiste kõige olulisem omadus on side tegeliku maailmaga
Võib väita, et tehnilisel süsteemil on mõtet ainult siis, kui selle mingitel, eriti kõige väiksematel elementidel on võimalik luua side tegelikkusega (kas või meie mõtteliste mõistete vahendusel)
Side tegelikkusega peab olema realiseeritav (nähtav tunnetatav) mõõtmise abil, mõõtetulemuste edastamisega andmesidekanalis, tulemuste salvestamise, salvestatud tulemuste
mälust lugemise, järgneva mõttelise töötlemise, võrdlemise ning edastamise abil
Mudel Mudel on reaalne tervik, mille loomise
aluseks on mõtteline lahendus Insenerid kasutavad kõnepruugis tihti
sõna mudel Ka mudelis nagu süsteemi mõistes võib
piiritleda osi ja nende osade koosseisus omakorda osamudeleid
Vähimat terviklikku mudelit, millel on sisemine ehitus, nimetatakse elementaarseks mudeliks ja selle osi mudeli elementideks
Mudeli vorm on pärit kahest allikast:
1. kas mõttelisest (tüüp)lahendusest ja/või
2. tegelikult olemasolevast objektist
Mudelieksemplaris on üheskoos nii mõtteline vorm kui ka reaalsed sisulised osad Mudel ei tohiks peegeldada mõttelist
lahendust või tegelikku seadet liiga täpselt, siis kaotab ta otstarbe
Mudel võib näiteks olla mingi töötav seade või makett
Mudel on vahetulemus mõttelise ja tegeliku lõpplahenduse vahel
Mudelist on võimalik luua ühendus (side) ühelt poolt inimeste mõttelise lahenduse osadega ja teiselt poolt tegeliku automatiseeritava seadmega Operaatori mõttelise lahenduse osade ja
arvutis paikneva mudeli vahel on arvutil sisendid ja väljundid
Inimese ja arvutis paikneva mudeli vahele ehitatakse kasutajaliides
Kasutajaliides võib sisaldada arvutimonitori ja ka klaviatuuri
Mudeli ja tegelike valmistusseadmete vaheline side
Mudeli elementide ja tegelike valmistusseadmete elementide vahelises ühenduskanalis kasutatakse sobivaid andmesideliine, mõõteseadmeid, muundureid ja täiturmehhanisme Mudeli elementide side (kommunikatsioon)
mõttelise süsteemi elementide ja tegelike objektide vahel ei pea olema pidev
Mõnel mudeli elemendil oli ühendus mõttelise lahenduse elementidega minevikus,
mõnel elemendil on side esitushetkel ja mõnel võib-olla vaadeldavas tulevikus.
Esitusmudel Esitusmudeliks nimetatakse ühel või teisel
kujul teostatud (realiseeritud) mõttelist süsteemi ja/või tegelikku seadet, millest saadud andmeid sobib salvestada ja/või esitada
Esitusmudelit kasutatakse tavaliselt mõttelise lahenduse tulemuste näitamiseks teistele inimestele arusaamiseks ja analüüsimiseks
Ilma inimeste mõttelise kaasatöötamiseta pole esitusmudelil mõtet.
Heal tasemel tehtud esitusmudel võimaldab inimestel kooskõlastada ettekujutusi mõttelisest süsteemist ja tegelikust automaatseadmest
Esitusmudeli koht
Seadmest tegelike suuruste väärtuste mõõtmine
Mõtteline tervik ehk süsteem
Esitusmudel (esitab nii mõttelist kui tegelikku poolt)
Tegelik automatiseeritav seade
Väljundid seadmesse
Tootmise automatiseerimisel vaadeldav tervik: mõtteline süsteem, esitusmudel ja tegelik automatiseeritav valmistusseade
Osadevahelised liidesed Inimese peas oleva mõttelise süsteemi
osade, mudeli osade ja tegelikust materjalist seadme osade vahelise mõju edastamiseks kasutatakse liideseid
Seoseid inimese ja mudeli vahel kirjeldatakse tavaliselt inimese-masina tüüpi kasutajaliidese sisendite-väljundite kaasabil
Seost mudeli ja tegeliku automaatseadme vahel kirjeldatakse protsessiliidese abil
Andmevahetuse mõte Andmevahetusel on mõtet siis, kui osapooled
saavad vastuvõtmisel aru, millega on tegemist.
Mudeli elementide sisendite-väljundite kaudu ja tegeliku seadme vastavusse seatud elementide vahel vahetatakse erilisi toimeid (näiteks andurite mõõtetulemusi, juhtimiskäske, häälestuse andmeid jne). Vahetatavate andemete tüüp ja vastuvõtukoht, aeg
jne peab olema mõlemale osapoolele teada Täpse seostamise vajadus tuleneb eesmärgist
tagada mõttelises süsteemis, mudelis ja tegelikus seadmes omavahel seotud osade vahelise mõju edastuse usaldusväärsus
Inimeste mõtteliste lahenduste kooskõlastamine toimub mudeli vahendusel
Tegelike suuruste mõõtmine seadmest
Automatiseeritud süsteem (mõiste)
Automatiseeritud süsteemi mudel
Väljundid seadmesse
Automatiseeritud süsteem (mõiste)
Tegelik automatiseeritav seade
Teine mudeli loomise eesmärk
on mõttelise süsteemi ja/või tegeliku automaatseadme töö analüüsimine
Mudelis esitatakse mõlema osa elemente ja näidatakse nende arvulisi väärtusi
Mudeli loomine ja analüüs võimaldavad omavahel kõrvutada vastavaid mõttelise ja tegeliku lahenduse elemente
Kujutage ette, mis juhtub, kui loodavas lahenduses (mõttelises süsteemis või tegelikus seadmes) on midagi valesti
Vastavate elementide erinev käitumine võimaldab avastada ja kõrvaldada vigu mõttelise süsteemi või tegeliku valmistusseadme toimimises
Modelleerimine on eriti oluline automatiseeritud lahenduse kvaliteedi kontrollimisel enne seadme tiražeerimist
Mudel on mõnikord ka tegeliku valmistusseadme prototüüp
Kolmas mudeli loomise eesmärk
on vabastada inimene seadmete rutiinsest juhtimistööst, et rakendada teda teiste tähtsamate ja tulusamate probleemide lahendamisel Käsitsijuhtimisel on kõik vajalikud
protsessiandmed, juhtimisinfo ja protsesside algoritmid realiseeritud inimese peas
Automatiseerimise käigus osa mõttelisest süsteemist teostatakse (realiseeritakse) mudeli kujul ehk tavakeeles öeldes teostatakse seadme juhtimissüsteemina
Automatiseerimisel Mõttelisest lahendusest (mõttelisest
süsteemist) realiseeritakse mudelis ainult majanduslikult ja tehniliselt teostatav osa, ülejäänud mõttelise lahenduse osa, põhiliselt
keeruliste probleemide lahendamise osa jääb inimese pähe edasi
Valmistusseadmete operaatorile teostamiseks jääv mõtteline lahendus omandatakse näiteks koolituse käigus Kes omandab?
Automatiseerimise üks tähtsamaid eesmärke on vabastada inimene raskest ja üksluisest tööst
Kõrgema automatiseerimistaseme saavutamiseks tuleb teha palju mõttetööd Mõtteline lahendus on seejärel vaja ka teostada,
milleks tuleb ehitada sobivad tehnoloogilised seadmed ja need tööle panna
Toote valmistamiseks on vaja nii füüsilise valmistamise kui ka juhtimisseadmeid
Automatiseeritud valmistussüsteemi mudeliosa koostis ja teostus
Koostise osad ja nende ülesehitus Osade topoloogia Graafide teooria
Teostuse osad ja nende ülesehitus Andmed (muutujad) Programmi ülesehitus