Управление производственными системами

 
 
 
 
 
 
Ю. В. Псигин 
 
 
 
 
 
 
УПРАВЛЕНИЕ 
ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ 
СИСТЕМАМИ 
 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
Инфра-Инженерия» 
2023 
1 
 

УДК 621.391:62-52 
ББК 34.5+32.965 
П86 
 
 
Рецензенты: 
ООО «Центр ресурсосберегающих технологий»; 
д-р. техн. наук, генеральный директор ООО «УНИТЭК» В. В. Епифанов 
 
 
 
 
Псигин, Ю. В. 
П86  
Управление производственными системами : учебно-методическое 
пособие / Ю. В. Псигин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 
156 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1336-7 
 
 
Изложены основы расчета эффективности применения автоматизированных 
систем управления и прогнозирования результатов применения этих систем в машиностроительном производстве. Рассмотрены вопросы оценки надежности работы таких систем, организации поточного производства и технического контроля изделий на 
предприятиях машиностроения.  
Для студентов, обучающихся по направлению 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профиль «Технология 
машиностроения». 
 
УДК  621.391:62-52 
ББК   34.5+32.965 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1336-7 
” Псигин Ю. В., 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
2 
 

-¢ªŸ¡ª¤¬§¤
 
ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................ 8 
 
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ КУРС 
.......................................................................... 12 
 
Тема № 1. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМАХ И УПРАВЛЕНИИ ......................... 12 
1.1. Свойства и характеристики систем 
...................................................... 12 
1.2. Понятие об управлении ........................................................................ 14 
1.3. Контрольные вопросы 
........................................................................... 16 
 
Тема № 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ             
РЕШЕНИЙ 
....................................................................................................... 16 
2.1. Необходимые условия для управления системами ............................ 16 
2.2. Типовые этапы управления .................................................................. 17 
2.3. Контрольные вопросы 
........................................................................... 19 
 
Тема № 3. СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ КАК ОБЪЕКТ         
УПРАВЛЕНИЯ 
................................................................................................ 20 
3.1. Структура предприятия и управление им ........................................... 20 
3.2. Три уровня управления. Типовые задачи управления ....................... 22 
3.3. Целевой и функциональный подход к управлению ........................... 23 
3.4. Типовые элементы управленческого цикла ........................................ 24 
3.5. Структуры систем управления 
............................................................. 25 
3.6. Контрольные вопросы 
........................................................................... 28 
 
Тема № 4. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ                                                      
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ 
...................................... 29 
4.1. Экономические методы управления .................................................... 30 
4.2. Административно-правовые методы управления .............................. 31 
4.3. Социально-психологические методы .................................................. 32 
4.4. Идеологические методы управления 
................................................... 34 
4.5. Контрольные вопросы 
........................................................................... 34 
 
Тема № 5. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ              
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ .............................................................................. 35 
5.1. Информационные системы ................................................................... 35 
5.2. Управляющие системы ......................................................................... 37 
5.3. Классы структур АСУ 
........................................................................... 38 
5.4. Надежность систем управления ........................................................... 40 
3 
 

5.5. Количественные характеристики надежности АСУ .......................... 42 
5.6. Оценка функциональной надежности системы .................................. 44 
5.7. Оценка эффективной надежности системы ........................................ 45 
5.8. Контрольные вопросы 
........................................................................... 46 
 
Тема № 6. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ                       
УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЕМ (АСУП) 
................................................ 47 
6.1. Структура АСУП 
................................................................................... 47 
6.2. Методы проектирования и разработки АСУП 
.................................... 48 
6.3. Типовые проектные решения ............................................................... 50 
6.4. Постановка задач и порядок разработки их алгоритмов                       
в АСУП 
.......................................................................................................... 51 
6.4.1. Постановка задачи в АСУП 
............................................................ 51 
6.4.2. Информационная база задачи ........................................................ 52 
6.4.3. Алгоритм решения задачи .............................................................. 53 
6.5. Создание нормативно-справочной базы АСУП ................................. 54 
6.6. Контрольные вопросы 
........................................................................... 55 
 
Тема № 7. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА                                                 
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ                      
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУТП) 
................................. 56 
7.1. Система «технологический процесс – АСУТП» («ТП – АСУТП») 
.... 56 
7.2. Математическая модель (ММ) ............................................................. 58 
7.3. Иерархичность системы управления ................................................... 60 
7.4. Контрольные вопросы 
........................................................................... 61 
 
Тема № 8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ                            
ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ                   
УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ...................... 62 
8.1. Факторы среды, окружающей производителя .................................... 62 
8.2. Основные источники экономической эффективности АСУТП .......... 64 
8.3. Основные затраты на создание и эксплуатацию системы            
управления .................................................................................................... 65 
8.4. Методика детерминированного расчета 
экономической эффективности внедрения АСУТП 
.................................. 67 
8.5. Влияние неупорядоченности производства на экономическую        
эффективность АСУТП ............................................................................... 70 
4 
 

8.6. Методика расчета экономической эффективности АСУТП                    
с учетом неупорядоченности производства 
............................................... 73 
8.7. Контрольные вопросы 
........................................................................... 75 
 
Тема № 9. ЗАДАЧИ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО                    
УПРАВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЕМ 
........................................................... 75 
9.1. Общая характеристика задач ЧПУ 
....................................................... 75 
9.2. Общая характеристика задач ГПМ ...................................................... 78 
9.3. Общая характеристика задач ГПС ....................................................... 79 
9.4. Задачи и функции промышленных роботов ....................................... 82 
9.5. Контрольные вопросы 
........................................................................... 83 
 
ЗАДАНИЯ И ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ       
ЗАНЯТИЙ 
....................................................................................................... 85 
 
Практическое занятие № 1. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ                         
ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 
............................................................................ 85 
1.1. Пример расчета функциональной и эффективной                        
надежности системы .................................................................................... 85 
1.2. Задание к практическому занятию № 1 
............................................... 87 
 
Практическое занятие № 2. ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ                        
РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ                              
ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ                            
УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ...................... 93 
2.1. Пример детерминированного расчета экономической                       
эффективности внедрения АСУТП ............................................................ 93 
2.2. Задание к практическому занятию № 2 
............................................... 96 
 
Практическое занятие № 3. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ                
ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АСУТП С УЧЕТОМ                  
НЕУПОРЯДОЧЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ............................................ 98 
3.1. Пример расчета экономической эффективности АСУТП                     
с учетом неупорядоченности производства 
............................................... 98 
3.2. Задание к практическому занятию № 3 
............................................. 100 
 
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ .......................................................... 102 
Методика выполнения лабораторных работ 
............................................... 102 
 
 
5 
 

Лабораторная работа № 1. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ                    
ПРОДУКЦИИ 
................................................................................................ 102 
1.1. Система управления качеством продукции ...................................... 103 
1.2. Пример расчета показателей качества проектируемого                    
металлорежущего оборудования .............................................................. 107 
1.3. Задание к лабораторной работе № 1 
.................................................. 112 
1.4. Содержание работы 
............................................................................. 112 
1.5. Порядок выполнения работы ............................................................. 113 
1.6. Содержание отчета по лабораторной работе № 1 ............................ 113 
1.7. Контрольные вопросы 
......................................................................... 113 
 
Лабораторная работа № 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО        
КОНТРОЛЯ ................................................................................................... 114 
2.1. Понятие технического контроля ........................................................ 114 
2.2. Задание к лабораторной работе № 2 
.................................................. 118 
2.3. Содержание работы 
............................................................................. 119 
2.4. Порядок выполнения работы ............................................................. 120 
2.5. Содержание отчета по лабораторной работе № 2 ............................ 120 
2.6. Контрольные вопросы 
......................................................................... 121 
 
Лабораторная работа № 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ           
ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ 
................................................... 121 
3.1. Понятие производственного процесса .............................................. 121 
3.2. Простой технологический процесс 
.................................................... 123 
3.3. Пример расчета производственного цикла простого                      
процесса ...................................................................................................... 127 
3.4. Задание к лабораторной работе № 3 
.................................................. 131 
3.5. Содержание работы 
............................................................................. 131 
3.6. Порядок выполнения работы ............................................................. 131 
3.7. Содержание отчета по лабораторной работе № 3 ............................ 132 
3.8. Контрольные вопросы 
......................................................................... 132 
 
Лабораторная работа № 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОЧНОГО                
ПРОИЗВОДСТВА 
......................................................................................... 133 
4.1. Методика расчета механизированной поточной линии                         
с рабочим конвейером................................................................................ 133 
4.2. Пример расчета механизированной поточной линии                            
с рабочим конвейером................................................................................ 136 
6 
 

4.3. Задание к лабораторной работе № 4 
.................................................. 138 
4.4. Содержание работы 
............................................................................. 139 
4.5. Порядок выполнения работы ............................................................. 139 
4.6. Содержание отчета по лабораторной работе № 4 ............................ 140 
4.7. Контрольные вопросы 
......................................................................... 140 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................. 141 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.......................................................... 142 
 
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 
..................................................................... 144 
 
ОСНОВНЫЕ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПОНЯТИЯ....................................... 147 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 
............................................................................................. 154 
 
7 
 

¡¡¤£¤¬§¤
 
Если в прошлые годы главным содержанием профессиональной деятельности инженера были технические и технологические вопросы, то в 
реальных условиях рынка, риска и конкуренции, экономической самостоятельности важнейшим становится, наряду с техникой и технологией, умение специалиста управлять производством или большими системами. 
В настоящее время практически демонтированы вертикальные связи, 
а предприятия получили хозяйственную и экономическую самостоятельность. Сокращение объемов производства вызывает разукрупнение и диверсификацию предприятий, рост конкуренции на рынке сбыта продукции. Нехватка инвестиций, рост цен на материалы и оборудование, стоимость рабочей силы, повышение требований к надежности, безопасности 
и экологичности производственного процесса приводят к росту расходов, 
а иногда и к полному закрытию предприятий. 
В этих условиях существенно повышаются роль и значение правильно выбранных и своевременно принятых специалистами управленческих 
решений и их ответственности за последствия этих решений в условиях 
риска. 
Цель изучения дисциплины – сформировать у студентов представление о том, что любой технологический процесс и любая технологическая 
система не могут функционировать без системы управления, а также о 
том, что весь широкий спектр технологических функций может быть реализован только посредством системы управления, эффективность функционирования которой определяется компьютерной техникой.  
Кроме того, студенты должны освоить суть и принципиальные приемы или методологию управления, которые применимы для любых систем 
машиностроительного производства – от управления отдельным технологическим процессом или единицей оборудования до руководства всем 
предприятием. 
Изучение данной дисциплины осложняется отсутствием учебников 
и учебных пособий, отвечающих требованиям программы и включающих 
все темы курса. Поэтому в настоящем пособии приведены программа курса, темы, подлежащие изучению, и указаны литературные источники, с которыми рекомендуется ознакомиться при изучении дисциплины «Управление производственными системами» (табл. 1). Это не исключает возмож8 
 

ности использования и другой научно-технической литературы, не указанной в списке, а также получения практически неограниченной информации 
через компьютерные информационные сети. Пособие должно помочь студенту изучить теоретический материал, продемонстрировать умение применять основные теоретические положения к решению конкретных практических задач, возникающих в процессе производственной деятельности. 
Выполнение практических занятий и лабораторных работ также будет способствовать лучшему усвоению теоретического материала. 
 
Таблица 1 
Содержание основных тем курса 
№ 
п/п 
Название темы 
Содержание темы 
Рекомендуемая 
литература 
(№ источника) 
1 
2 
3 
4 
Свойства и характеристики 
систем. Понятие об управлении 
8, 9, 13, 16 
1 
 
Введение 
в дисциплину. 
Понятие о системах 
и управлении 
11, 13, 17 
2 
Технология принятия 
управленческих 
решений 
Необходимые условия 
для управления системами. 
Типовые этапы управления. 
1, 4, 5, 11, 17 
3 
Современное 
предприятие 
как объект управления 
 
Структура предприятия 
и управление им. Три уровня 
управления. Типовые задачи 
управления. Целевой 
и функциональный подход 
к управлению. Типовые элементы 
управленческого цикла. 
Структуры систем управления 
1, 4, 5, 12 
4 
Методы управления 
машиностроительным 
предприятием 
 
Экономические методы 
управления. Административноправовые методы управления. 
Социально-психологические 
методы. Идеологические 
методы управления 
3, 7, 9, 15, 18 
5 
Классификация 
автоматизированных 
систем управления 
Информационные системы. 
Управляющие системы. 
Классы структур АСУ.  
9 
 

Продолжение таблицы 1 
№ 
п/п 
Название темы 
Содержание темы 
Рекомендуемая 
литература 
(№ источника) 
1 
2 
3 
4 
 
 
 
Надежность систем управления. 
Количественные 
характеристики надежности АСУ. 
Оценка функциональной 
надежности системы. 
Оценка эффективной 
надежности системы 
2, 3, 6, 9–12 
6 
Автоматизированные 
системы управления 
производством 
(АСУП) 
 
Структура АСУП. Методы 
проектирования и разработки 
АСУП. Типовые проектные 
решения. Постановка задач 
и порядок разработки их 
алгоритмов в АСУП. Создание 
нормативно-справочной 
базы АСУП 
2, 3, 6, 8–10 
7 
Общая 
характеристика 
автоматизированных 
систем управления 
технологическими 
процессами (АСУТП) 
 
Система «технологический процесс – 
АСУТП» («ТП – АСУТП»). 
Математическая модель (ММ). 
Иерархичность системы 
управления. Основные 
источники экономической 
эффективности АСУТП 
3, 7–10 
8 
Экономическая 
эффективность 
применения АСУТП 
 
Факторы среды, окружающей 
производителя. Основные 
источники экономической 
эффективности АСУТП. 
Основные затраты на создание 
и эксплуатацию системы 
управления. Методика 
детерминированного расчета 
экономической эффективности 
внедрения АСУТП. Метод 
расчета экономической 
эффективности с учетом 
неупорядоченности 
производства 
10