VÁLLALATI INFORMÁCIÓS RENDSZEREK Elosztott intelligenciájú információs rendszerek A gyártóágazathoz tartozó kis- és középvállalatok (kkv-k) az ipari országok össztermékének több mint a felét adják. A fémmegmunkáló kkv-k egy nagyobb cég alvállalkozójaként szűk skálán, meghatározott típusú alkatrészeket állítanak elő, vagy több kisebb vevő részére többféle alkatrészt gyártanak időnkénti utánrendelésre. Ezekre a kkv-kre az emberközpontú gyártási rendszer jellemző, rugalmasságukban és teljesítményükben nagy szerepe van a több szakmához értő, sokoldalúan képzett munkatársaknak. Az alkalmazkodóképesség és a rugalmasság iránti egyre növekvő igényeknek a vállalkozások korszerű IT eszközök alkalmazásával igyekeznek megfelelni. Erre kínál lehetőséget az elosztott intelligenciájú (holonikus) információs rendszer, a megosztott tervezési, gyártási és irányítási rendszer. Tárgyszavak: holonikus információs rendszer; holon-elvű munkahely; osztott irányítási rendszer.
A holon fogalma A holon, az „egész” vagy „teljes” jelentésű görög „holo” szó, és az elemi részecske jelentésű “on”, rag összetételéből ered: jelentése részekből összetevődő egész. A holarchia pedig holon építőelemekből, önálló tagokból álló stabil, összetett rendszer. Ezt az elvet alkalmazták és adaptálták az intelligens gyártási rendszerek TC5-ös programjához, a holon-elvű gyártási rendszer (Holonic Information System = HIS) kialakításához, amely önálló holonok együttműködése közös gyártási célok megvalósítása érdekében.
A kutatási módszer A kutatók alapelve szerint a kkv-k teljesítménye megfelelő IT eszközökkel növelhető. A kkv-ben a gépkezelők szerepe döntő, ezért a kutatás
az emberi tevékenységet segítő információs rendszerek és a kkv-k irányítási szervezetének megfelelő, nem sok szintű vezetés kialakítására törekedett, mert ez erősíti a dolgozók együttműködését és az egyén szerepét. A program az alábbi fő részekből állt: – információs rendszer kidolgozása, – megosztott ütemtervezési és irányítási rendszer megvalósítása, – a munkahelyek kialakítása és a gyártás beindítása.
adminisztratív holon irányítás együttműködés
együttműködés
késztermék
megrendelés
együttműködés
vállalakozási holon
gyártó holon
1. ábra IT-vel segített kkv elvi vázlata
Közös információs rendszer A közös információs rendszer célja az összes információs rendszer egy rendszerré egyesítése volt. Ezt a kkv-k a nagy cégeknél egyszerűbb szerkezete lehetővé teszi, és az ilyen rendszer az egész vállalati információs rendszer erőteljes segítője lehet a mindennapi munkában. A kkv új, közös információs hálózata a holon elvén, az irányítás, az együttműködés és az önállóság vezérelve alapján jött létre (1. ábra). A rendszer versenyképes a létező, csak az egyes vállalati folyamatokra összpontosító különálló rendszerekkel. A kkv holon-elvű információs rendszere több csomópontból áll. Ezek a csomópontok dolgozókból, gyártóberen-
dezésekből, szoftver- és hardverelemekből állnak (2. ábra). A HIS hálózatot a gyártás és a rendelés adatbázisa látja el a közös információs rendszer működéséhez szükséges adatokkal.
megrendelések adatbázisa
adminisztratív holon gyártó holon
holonikus információs rendszer (HIS)
megrendelés
késztermék gyártási adatbázis
ütemtervező holon
készletező holon
2. ábra Emberközpontú, holon alapú gyártás
Osztott tervezési és irányítási rendszer Egy vállalkozásnak gyorsan és rugalmasan kell válaszolnia a vevői igényekre. Erre a nagyvállalatok többszintű hierarchikus – vezető–beosztott felállású – vezetésükkel nem mindig képesek. A kutatás ezért többvezetős rendszerű kkv-t vett alapul, amelyben egymással lazán csatlakozó rendszerek dolgoznak a közös gyártási célokért. Kidolgoztak egy, a kkv-khez illeszkedő, osztott, önálló, valós idejű tervező- és irányítórendszert (Distributed Autonomus Real Time = DART). Az DART a kkv-k tervezési és irányítási feladatait leegyszerűsít-
ve, gyári és munkahelyi szint szerint osztályozza (3. ábra). Az előbbi részei az adminisztratív és a kisegítő tevékenység, aminek megvalósítói az adminisztratív, a készlet- és az ütemtervező holon. A munkahely szintű feladat jelentése nem más, mint a gyártó holonok által végzett gyártó tevékenység (a gyártás). A gyári szint a beérkező megrendelésből belső rendelést készít, amit a munkahely szint végrehajt: létrehozza a megrendelt terméket. A megrendelés vonatkozhat: – új alkatrész előállítására, amihez kézi vagy gépi művelettervezés szükséges, – korábban már gyártottra, aminek adatai az adatbázisban megvannak, – a szokványos gyártmányválasztékban meglévőre, aminek a műveletterve szintén rendelkezésre áll. A DART rendszer révén az ütemtervező holon készletkezelést is végez, így ismeretei alapján a gyártási rendelésjegyzékbe sürgős – soron kívüli – rendelést is betehet. A nem sürgős rendelés a normál ütemidőt betartva jut a gyártó holonokhoz, ahol a gépkezelők több tényező: a határidő, állásidő, a rendelés géphez és a szerszámkészlethez való illeszkedése figyelembevételével választanak a rendelések közül. A kész rendelést „kipipálják”, a rendszert a termék elkészültéről értesítik. Az DART tervező- és irányítórendszer a kkv-t képessé teszi: – a megrendelés teljesítési idejének rövidítésére, – a megosztott döntéshozatal támogatására, – a gyakorlott, tapasztalt gyártószemélyzet szerepének erősítésére, – segíti a tervezők és a gépkezelők gyakori érintkezését az információs hálózat révén, – rugalmas, valós idejű intézkedési lehetőségével igen gyorssá teszi a megrendelői igények teljesítését.
A holon-elvű munkahely kialakítása és bevezetése A holon-elvű munkahely a gépkezelő és a munkahely összekapcsolása a gépkezelőt a munkahely önálló és együttműködő működtetésében segítő IT rendszerrel. A fémfeldolgozó kkv-ben holon munkahely például a hagyományos szerszámgép, koordináta megmunkálógép, szerszámbeállító állomás, CMC megmunkáló- vagy forgácsolóközpont (4. ábra) Az adott holon munkahely rugalmas szoftver és hardver felszereltsége attól függ, hogy mennyire összetett feladata van az ember főszerepű gyártási rendszeren belül.
3. ábra Megrendelés teljesítése a DART rendszerben. A teljesítéssel kapcsolatos gyártási és munkahelyi szintű feladatok
4. ábra Holon-elvű munkahely kialakítása
CNC megmunkáló központ kialakítása a holon-elvnek megfelelően Milyen új, PC-CNC alapú vezérlő hardverek szerezhetők be a korszerű gépi szerszámokhoz? Ezek a gyártó holonokat olyan szoftver képességgel látják el, amilyenekhez korábban csak a gyári szintről juthattak. Ezt a képességet főleg a kereskedelemben kapható, a rendelési modellel integrált szoftverekből kialakított moduláris szoftver valósította meg, a gyártási modellt és a kommunikációs tevékenységet segítő közös csatolással. Ezek a szoftvermodulok az egyes gyártó holonokhoz vannak rendelve, hogy segítsék az önálló tevékenységeket és az együttműködést. A tipikus megmunkáló kkv esetében ilyen önálló tevékenység lehet a meglévő alkatrészprogram módosítása, az ellenőrző kód kidolgozása, a szerszám- és befogókészülék-gazdálkodás, a munkasorolás és az anyagtervezés. Ezekkel a gépkezelő hatékonyan alkalmazkodik a munkahellyel szembeni váltakozó követelményekhez és a növekvő teljesítmény iránti igényhez. Az önállóságra alapozó rendszerben szoros munkasorrendet nem szabad előírni, mert az ronthatja a munkahely teljesítményét. A DART tervező- és ellenőrzőrendszere éppen ezért valós idejű munkasoroló eljárást alkalmaz. E szerint a gépkezelő a helyszíni információk alapján önmaga döntheti el a munkák sorrendjét, azzal a ritka kivétellel, amikor az ütemtervező holon vagy az adminisztratív holon magasabb vállalati szempontból valamelyik rendelésnek elsőbbséget ír elő. Az együttműködés HIS hálózattal közvetített közös vállalati és gyártási tevékenység. Ehhez a gépkezelők is hozzájárulnak pl. a rendelésre vonatkozó közös információ frissítésével, a gyártási és művelettervezési adatok, valamint a készletgazdálkodás vonatkozásában (5. ábra). A gépkezelő az együttműködés révén figyelemmel kísérheti a HIS-re kapcsolt többi holon csomópontot, és érintkezhet velük, munkamegosztást vagy munkacserét kezdeményezhet közöttük: olyan tényezők alapján, mint az átállás minimalizálás, a szerszám és befogókészülék alkalmasság és a munkaterhelés megosztás. További együttműködés révén a gépkezelő a közös döntés érdekében interaktív kapcsolatokba léphet az adminisztratív és az ütemtervező holonnal.
Mintapélda A kutatás elveit egy szokványos megmunkáló egységekből álló üzem példáján mutatjuk be. A gépeket számítógépes (Microsoft NT) há-
gyártási modell ütemtervező holon
rendelési és gyártási problémák
gép holon 3 –tengelyű WADKIN CNC megmunkáló központ
CAM holon
névleges és tényleges tűrések
megmunkálási és CMM kódképzés
ellenőrző holon koordinátamérő-gép (CMM) holon
megrendelésmodell
holonikus információs rendszer
5. ábra HIS-re kapcsolt holon-elvű munkahelyek önálló együttműködési műveletei lózat köti össze, és minden egyes gyártóhelynek (gyártó holonnak) saját (Windows NT4.0.-gyel működő) számítógépe van. A gyártó holonoknak egy vagy több gépkezelője van. Megjegyzendő, hogy a gyártó holon állhat egy (pl. PC vezérlésű CNC) megmunkáló központból, de lehet – az információs hálózathoz csatlakozó, számítógép csomópont körül csoportosuló – munkahelyek összessége is. Az információs hálózathoz csatlakozik a tervezési osztály és az alkatrész- és szerszámraktár számítógé-
pe, azaz a CAD/CAM holon, az ütemtervező holon, a készletező holon és az adminisztratív holon. A számítógépek különleges felhasználói csatolással kapcsolódnak a hálózatra, amelyek hozzáférhetővé teszik az információs hálózat összes szoftvermodulját – a rendelési és a gyártási adatbázist, a készletmodult és a DART ütemezőt. A gépkezelők a napi munkájukhoz szükséges szoftvercsomagokat is használhatják, például a szerszámbeállító a szerszámgazdálkodó rendszerét, a CMM a CAD/CAM rendszerét. E mintapéldában a PC vezérlésű CNC megmunkálóközpont jellemző tevékenységei a következők: – NC program átalakítása. Ezzel a fontos, hatékony eszközzel változtatja a gépkezelő az alkatrészprogramot a méret, a nyersanyag, a szerszám vagy az alkatrész változástatása esetén. Erre szolgál pl. a MazakCAMWare rendszer. – NC program érvényesítése és NC gép szimulációja. A megmunkálás érvényesítése és a szimuláció nagyon fontos, mert ezzel elkerülhető a szerszámtörés és a gépállás, az anyagpazarlást okozó hiba. A gépkezelő a VERICUT szoftvercsomag segítségével, még mielőtt a gyártásba fogna, meggyőződhet a módosítások helyességéről. – Szerszámgazdálkodás. Használatával a gépkezelő megtudhatja, hol találhatók a szükséges szerszámok és a befogószerkezetek, anélkül, hogy személyesen kellene keresnie azokat a különböző közbenső tárolókban és raktárakban. Eszköze a kereskedelemben kapható IS-ATMS szoftvercsomag, amely megadja a szerszámkopást és azt is, hogy az adott szerszám a megmunkálás véghezvitelére alkalmas-e még. A szerszámokat a gépkezelő képes a munkahelyen belül vagy több munkahely között cserélni. Ezzel a gépállás csökkenthető és lehetőség nyílik a forgácsolószerszám lehető leghatékonyabb kihasználására. – Anyagtervezés. Ezzel a gépkezelő nyomon követheti az anyagforgalmat és a készletgazdálkodást, a munkára kiírt anyag helyett, ha hiány mutatkozik belőle, más méretű bugát vagy rúdanyagot választhat. Ezt a tevékenységet a gépkezelő a holonok információs rendszerébe (HIS) telepített Alliance/MFG MRP II. szoftvercsomag segítségével folytathatja. – Munkasorolás. A DART ütemtervező és ellenőrző szoftvert fejlesztették ki erre, a PREACTOR kapacitástervező alkalmazásával. Több PREACTOR modulból áll, amelyeket a HIS hálózatra kapcsolt ütemtervező holonnak és a gyártó holonokhoz tartozó
munkasoroló feladatnak megfelelőre alakítottak át, ill. bővítettek. Lehetővé teszi, hogy a munkahely munkarendelést és utasítást fogadjon az adminisztratív holontól és az ütemtervező holontól, s a munkasorrendet a gépkezelő a helyszínen megváltoztassa. A gépkezelőnek több oka lehet arra, hogy változtasson: pl., hogy minimalizálja a szerszám- és befogószerkezet cserék számát, vagy hogy egy sürgős munkát a rendelésjegyzéken előrevegyen (és elkészítsen). – Helyszíni teljesítményfigyelés. Célja a szerszám teljesítményének figyelése, amivel megelőzhető a géphiba és a selejtes termék. Jellegzetes feladat a szerszámpontosság figyelése, a legyártott alkatrészek mérésével. Nyilvántartható az átállási idő és a ciklusidő, amelyből kimutatható a tényleges forgácsolási idő és elemezhetők a segédidők. Összeállította: Herczegh József
Irodalom: [1] Rahimifard, S.; Bagshaw, R.: IT tools to improve the performance of metalworking SMEs. = International Journal of Production Research, 40. k. 15. sz. 2002. okt. 15. p. 3590–3604. [2] Seliger, G.; Buchholz, A.; Franke, C.: Einsatz produktbegleitender Informationssísteme in der Produktionstechnik. = Zeitschrift für Wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 98. k. 9. sz. 2003. p. 440–442. [3] Zhang, J.;, Gao, L.; Felix, T.: A holonic architecture of the concurrent integrated process planning system. = Journal of Materials Processing Technology, 139. k. 1–3. sz. 2003. aug. p. 267–272. [4] Kotak, D.; Shaohong Wu, Fleetwood, M.: Agent-based holonic design and operations environment for distributed manufacturing. = Computers in Industry, 52. k. 2. sz. 2003. okt. p. 95–108.
Kapcsolódó honlapok: Holonikus gyártási és információs rendszerek: www.kuenstliche-intelligenz.de hms.ifw.uni-hannover.de www.holon.net www.holonic.com www.agent-software.com
