Transcript ghj

Tootmise automatiseerimine
Loeng 13
Andmete esitamine kirjeldustes
Andmeelementide tähistuse ja tähenduse
modelleerimine XML-keeles


Õppimisel tuleb esmalt omandada sõnad,
konkreetsemalt terminid ja nende sisuline tähendus
XML-keel on tehiskeel, mida kasutatakse põhiliselt
masinatevahelisel infoedastusel



XML-keel on andmete modelleerimise keel, mis ei ole
otseselt mõeldud tehnoloogiliste protsesside, toimingute
või protseduuride modelleerimiseks
XML-keeles kasutatakse andmete nimede ja sisulise
tähenduse esitamisel kirjakeeles tuntud sümboleid ja
numbreid.
XML-keeles infot suudab lugeda ja täpselt aru saada ka
inimene
Sõnalise mudeli loomine

algab objektide (terminite) nime ja sisu tähenduse
loomisega ning kirjeldamisega



Nimede kirjutamiseks peab tundma tähti ja numbreid.
Inimene näeb nimes tähti kuid mõistab tervikut
Graafilise mudeli loomisel algab töö tingmärkide
kirjeldamisega


tingmärk joonestatakse, nimetatakse ja antakse sellele
kvalitatiivne tähendus (sisu vormi kirjeldus)
Konkreetses tingmärgis (objektis) lisandub tähenduse
vormi veel sisu kvantitatiivne väärtus
Protsesse kirjeldatakse
programmeerimiskeelte abil


Kindlasti tuleb eristada andmete modelleerimise
keele tüüpi ja funktsioonide (protsesside
protseduuride) modelleerimise keele tüüpe
Protsessi terviklikku kirjeldust nimetatakse tavaliselt
programmiks



Protsesside, protseduuride ja toimingute modelleerimisel
kasutatakse automatiseerimisel protseduur-orienteeritud
keeli nagu näiteks C++ , Java või tööstuskontrollerite
programmeerimise keeli (Step 7 , RSLogix 5000).
Programmis kirjeldatakse tegevuste ja toimingute
järjestust ja ajalisi seoseid.
Programmi saab teostada ehk konkreetsemalt
öeldes rakendada

näiteks tegeliku seadme automaatjuhtimiseks
XML-keeles nimetatakse andmemudeli
struktuurskeemi XML-skeemiks

Vaatleme mingi raamatu XML-skeem (esmalt teksti kujul)
<xs:element name="raamat">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
<xs:element name="pealkiri"/>
<xs:element name="autor"/>
<xs:element name="annotatsioon"/>
<xs:element name="peatykk_1"/>
<xs:element name="peatykk_2"/>
<xs:element name="peatykk_3"/>
<xs:element name="Lisa_1"/>
</xs:sequence>
<xs:attribute name="keel" default="eesti"/>
</xs:complexType>
</xs:element>
Raamatu struktuuri kirjeldavat XMLskeemi saab näidata ka graafiliselt
- graafiline skeem hõlbustab arusaamist andmete seostest ja ülesehitusest
XML-keel



XML (Extensible Markup Language) on defineerinud
standardimisorganisatsioon World Wide Web
Consortiumi (WWW) ja seda arendatakse edasi
Selle keele teeb tähtsaks asjaolu, et selles on
andmeid ja nendevahelisi seoseid võimeline
täpselt lugema nii inimene kui ka nüüdisaegne
masin
XML-keele tähtsamaid ja võimsamaid omadusi on
võimalus anda igasugustele andmetele (ka
nimedele) tähendus (to give it meaning).
XML-keel (2)


Väidame, et kõik täistähenduslikud sõnad on
nimed ehk iga nimega saab siduda (sisulise)
tähenduse
Iseasi on muidugi see, kas meie saame nime
taga peituvast tähendusest aru


Nime tähendus võib olla defineeritud korralikult,
kuid esineb ka sisutühje ja mõttetuid
deklaratsioone
Tähenduste väljaselgitamiseks tuleb kirjeldusi
teaduslike meetoditega põhjalikult analüüsida
XML-keel ja selle süntaks


Tähenduse andmiseks XML-keeles varustatakse
(märgistatakse ehk seotakse) andmeelementide
(konkreetne) sisu kahelt poolt nimedega
XML-elemendi süntaksist



Iga ülesmärgitava andmeelemendi (sisu) väärtus algab
XML-keeles nimega ja lõpeb nimega (nn alustava ja
sulgeva nimelipikuga)
Iga nimelipiku ees on märk (<) ja selle järel on märk (>)
Sulgeva nimelipiku alustusmärgi (<) järel on vahetult (/)
märk
XML-keele piltlikult öeldes ehituskivid on
elemendid, atribuudid ja nendes
sisalduvad väärtused

Seega on XML-element (või lihtsalt
element) XML-dokumendi põhiline
konstruktsiooniplokk



Element võib olla lihtne või kompleksne
Kompleksses elemendis (elemendi sees) võib olla
konstruktsioon, mis sisaldab veel ühte või mitut
elementi
Vahetult XML-skeemi juurelemendiga seotud
elemente nimetatakse globaalseteks
XML-elementide kokkusidumine


Skeemi elemendid seotakse omavahel ainult
kolme liiki ühenduslülidega
(komposiitoritega), mida nimetatakse
järjestus (sequence), valik (choise) ja kõik
(all)
XML-skeemi põhistruktuuri moodustavad
elemendid, mitte atribuudid

Iga andmeelemendiga, mis on loomulikult
nimeline, saab täiendina siduda ka nn XMLatribuudid või lihtsalt atribuudid
Keele atribuudid



Keele atribuudid on nimelised, täiendavad
andmeportsjonid, mis on seotud kirjeldatud
elementidega
Seega on igal atribuudil kindel koht ja nimi
XML-atribuutide abil seotakse konkreetse
XML-elemendiga lisaandmeid, mida (mille
väärtusi) kasutatakse hiljem andmetöötluse
protsessis

Atribuut ei kirjelda XML-elementi ennast ega
elemendi sisu väärtusi, vaid pigem selle
elemendi konteksti ehk tausta
Keele atribuudid



(2)
Atribuudi sisus esitatud andmed on saadud
väljastpoolt XML-elementi, selle elemendi
taustsüsteemist ehk kontekstist
Selle, kas ja milliseid atribuute XMLandmeelementidega seotakse, otsustab juba
elemendi looja (näiteks insener)
Andmete põhistruktuur moodustatakse
elementidest, atribuudid ainult lisavad
elementidele midagi juurde ehk täiendavad
neid
Atribuudi süntaksist



Atribuut algab nimega, millele järgneb
vahetult (=) ja seejärel jutumärkides ” … “
atribuudi enda sisu (sümbolkujul)
Atribuut(did) esitatakse XML-keeles elemendi
alustava nimelipiku sees
Elemendid ja atribuudid võimaldavad
kodeerida ja dekodeerida kõiki teie
saladusi!
XML-dokument

XML-dokument on tervik, mis koosneb
teatud hulgast XML-keeles kirjeldatud
elementidest,


kirjeldus on tekstis vormis
Kirjeldus on XML-keele reeglite kohaselt kokku
paigutatud ja omavahel seotud
Konkreetne XML-dokument
kirjeldab (modelleerib tegelikult)
kas



mingi konkreetse mõttemudeli koosseisu kuuluvaid
andmeid (mõttelise lahenduse eksemplari
andmeelemente, nende nimesid ja sisu väärtusi)
või
mingi asja mudelieksemplaris esitatud omadusi
(tegeliku mudelieksemplari parameetreid ja nende
sisu väärtusi) või
mingi tegeliku asja (seadme) füüsikalisi omadusi
(tegeliku seadmeeksemplari parameetreid ja nende
mõõdetud väärtusi)
XML-dokument
XML-keeles loodud kirjeldust (XML-dokumenti) võib
olla vaja
-
-
näiteks ettevõtte äriprotsessis vajalike andmete või info
edastamiseks ühest ärisüsteemist teise
protsessi juhtimisel tekkivate andmete edastamiseks
tööstuskontrollerist visuaalsesse lahendusse (operaatori
töökohale)
Nüüdisaegsete juhtimisseadmete
infotöötlusvõime on juba suur

Nüüdisaegsed juhtimisseadmed, mis on varustatud
universaalsete andmesidekanalitega, on võimelised



edastama, vastu võtma ja töötlema kogu dokumendi
korraga
seejuures on nad suutelised vastu võtma ja töötlema
erineva pikkusega ja sisuga XML-dokumente
Eelnevalt (projekteerimise perioodil) on insenerid
paika pannud


loodud andmeskeemide nime (ja asukoha arvutis)
andmeskeemi andmeelementide nimed ja loetelu

mida dokumendi eksemplarid võivad sisaldada
Ennevanasti ja vahel ka veel nüüdki

Varem, kui juhtimisseadmed ja protsessorid olid
kallid ega olnud piisavalt võimsad, edastati
masinate (automaatide) vahel vaid üksikute
andmeelementide väärtusi




Iga nimelise andmeelemendi edastamise jaoks on lihtsas
automaadis eriväljund ja vastuvõtukohas erisisend
Tööstuskontrollerites nimetatakse neid
andmeedastuspunkte kontrolleri väljunditeks ja
sisenditeks
Lihtsate seadmete vaheline andmeedastus on rangelt
piiratud
Lihtsate seadmete puhul otsustavad neid loovad
insenerid,



millised andmeid, kust ja kuhu need edastatakse
juba seadme elektriskeemi ja
juhtimisprogrammi koostamisel
Vaatleme nüüd
XML-dokumendi süntaksit


Kõik XML-dokumendid peavad sisaldama
ühte nn juurelementi
Juurelemendi koosseisus on kõik teised
elemendid, mis XML-dokumendi sees
esinevad

Koosseisu kõigil elementidel on ka väärtused
Järgneval joonisel on esitatud XML-dokument,
mis kirjeldab ühe raamatu ülesehitust
XML-dokumendi süntaks
<raamat xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:noNamespaceSchemaLocation="C:\WINDOWS\Desktop\TA sisu 20032004\Raamat.xsd" keel="eesti">
<pealkiri>Tootmise automatiseerimine</pealkiri>
<autor>Elmo Pettai</autor>
<annotatsioon>See on metoodiline abivahend</annotatsioon>
<peatykk_1>Tootmise automatiseerimise mõte</peatykk_1>
<peatykk_2>Süsteemide kirjeldamine ja mudelid</peatykk_2>
<peatykk_3>Automatiseeritud seadmete juhtimine</peatykk_3>
<Lisa_1>Laboratoorsed tööd</Lisa_1>
</raamat>
Selgitame (õpiku joonisel 2.20) toodud
XML-dokumendi ülesehitust ja sisu


Dokumendi juurelement on <raamat>.
Elemendi <raamat> koosseisus on mitu elementi





Elemendiga <raamat> on seotud kolm atribuuti
Üks kolmest atribuudist on nimega keel
Atribuudi keel sisu (väärtus) on eesti
Raamatu koosseisus on esimene element nimega
<pealkiri>
Elemendi <pealkiri> sisu (content) väärtus on
Tootmise automatiseerimine.
Selgitame (õpiku joonisel 2.20) toodud
XML-dokumendi ülesehitust ja sisu (2)



Edasi järgnevad (järjestikku) elemendid
nimega <autor>, <annotatsioon>,
<peatykk_1>, <peatykk_2> ja <peatykk_3>
Igal nimega elemendil on konkreetne sisu
ehk väärtus
Viimane raamatu element on nimega
<Lisa_1>, mille sisu ehk väärtus on
Laboratoorsed tööd

Elemendi sisu on sümbolkujul
XML-keele kõiki kehtivad reeglid

XML-keele kõiki kehtivaid reegleid on
üksikasjalikult kirjeldatud


WWW konsortsiumi ametlikus dokumendis, mille
maht on ligikaudu 200 lehekülge. Selle leiab
Internetist
/www.w3c.org/
XML nimeruumid




XML nimeruumid on mõeldud ainuliste (universumi
piires) nimede andmiseks eri süsteemide
kirjeldustes kasutatavatele elementidele ja nende
atribuutidele
(XML namespaces are designed to provide universally
unique names for elements and attributes.)
XML nimeruumide kasutamise soovitus pakub
võimaluse elemendi nimede tüübi ja atribuutide
nimede duplikaatide eristamiseks konkreetsetes
dokumentides terve universumi ulatuses
(The XML namespaces recommendation defines a way to
distinguish between duplicate element type and attribute
names.)
Eeltoodud näidisdokumendi sisu esitus ka
struktureeritud teksti kujul

Struktureeritud teksti kujul esitatud
dokument ei ole XML-dokument
raamat
xmlns:xsi
http://www.w3.org/2001/XMLSchemainstance
xsi:noNamespaceSchemaLocation
C:\WINDOWS\Desktop\TA sisu 2003-2004\Raamat.xsd
keel
eesti
pealkiri Tootmise automatiseerimine
autor Elmo Pettai
annotatsioon See on metoodiline abivahend
peatykk_1
Tootmise automatiseerimise mõte
peatykk_2
Süsteemide kirjeldamine ja mudelid
peatykk_3
Automatiseeritud seadmete juhtimine
Lisa_1 Laboratoorsed tööd
Terminid



Termin on (mingi tehnikavaldkonna)
asjatundjate piiritletud oskusmõiste. Termin
saadakse defineerimisega (ehk määramisega)
Tähtis nõue terminile on mõistetavus – see
peab olema hõlpsasti arusaadav.
Termini omaksvõtmine võtab palju aega.
Termini tähistus ja tähendus on ajaliselt
püsiv


Termin koosneb nimisõnast või sõnaühendist,
tähendusest ja kasutusvaldkonna atribuudist
Kasutusvaldkonna atribuudi kaudu saame teada,
millise eluvaldkonna terminiga on tegu
Konkreetne termin võib esineda
üksiksõnana ja sõnaühendina

Näiteks

üksiksõnad:





lihtsõnad (leht, kaas),
tuletised (hoidel, päring),
liitsõnad (raamatukogu, vanaisa);
sõnaühendid: lugejate klubi, aku klemm.
Terminil on ainult üks nimi ja üks
tähendus
Termini tüüpstruktuur
Kirjeldamine

Kirjeldamine on modelleerimine,

mille käigus koostatakse sõnadest suuremaid terviklikke
sõnagruppe ehk kirjeid





Näiteks: fraase ja lauseid
Lause lõppu tähistab sõnatüüp, mida nimetatakse
kirjavahemärgiks.
Näiteks “.” on ühest sümbolist koosnev
kirjavahemärk
Lausetest moodustatakse veel suuremaid
sõnagruppe ehk kirjeldusi
Kirjeldamise lõpptulemuseks on siis kirjeldus
Kirjeldamise vajadus


Kirjelduste loomise üldine ja põhiline mõte on
tõendamise vajadus
Kirjeldusi luuakse üldiselt mingite konkreetsete
süsteemide, mudelite või tegelike asjadega seotud
toimingute, tegevuste või protsesside tõendamiseks


Näiteks tekib kirjeldamise vajadus tihti tootmise
automatiseerimisel (koostajad: projekteerijad, insenerid)
Kui juhid on vajalikud automatiseerimistööd laiali
jaganud mitme (arendustöös) osaleva inimese vahel,


siis aitavad loodavad kirjeldused kooskõlastada nende inimeste
töid ja toiminguid
Ühest kirjelduse tekstist võib teha viiteid ka teistesse
(välistesse) tekstidesse
Sõna sünd



Sõna tähistus koosneb sümbolitest
Sõnadega saame tähistada ja seejärel kirjeldada
mõttemudeleid ehk mõttelisi süsteeme, mis tekivad
või on olemas ainult meie peas
Sõna kirjeldab objekti


Sõna kirjeldab ka midagi subjektiivset



Kirjeldab objektiivset reaalsust
Magister dixit (Õpetaja on nii ütelnud)
Keskajal viide Aristotelesele kui vääramatule autoriteedile
Sõna sisu aitab kindlaks teha katse

Experimentia est optima rerum magistra
Eksperiment (katse) on parim õpetaja
Kirjeldamisel

Konkreetse kirjelduse



tähistuslik sisu, näiteks nimetuste sümbolid, tingmärgid,
pildid, ja
tähenduslik sisu, näiteks komponentide seosed, suuruste
mõõtetulemuste väärtused ja aadressid, komponentide
funktsionaalne käitumine, komponentide elementide
parameetrite väärtused, komponendi mäluelementides
salvestatud andmete väärtused jne
seotakse sama kirjelduse koosseisu viidud väliste,
täiendavate nn kirjelduse vormi kujundavate ehk
vormiliste andmetega, mida nimetatakse metaandmeteks
Eesliide meta
räägib põhimõttelise (mõistelise) seose olemasolust
süsteemi, mudeli ja tegelike seadmete vahel

Põhimõttelised (loogilised) seosed on inimmõtlemisest
sõltumatud (Gottlob Frege)


Metaandmed võimaldavad vaadelda üheskoos




Seega on loogilised seosed mingil moel ikkagi ka reaalsed
mõttelist süsteemi,
mudelit ja
tegelikke seadmeid.
Metaandmed aitavad objekte koostada ja teostust
üles ehitada (struktureerida)

Näiteks võivad kataloogis olla toote koostude kirjeldused,


Toote koostud omakorda koosnevad mitmest detailist
Igal detailile on ette nähtud oma teostus ehk funktsioon
Metaandmed on andmed
andmete kohta
Näiteks kujutavad andmetabelis veergude ehk tulpade päised
metaandmeid (jutt käib tabelis kontrolleri töökiirusest)
Simple
Comparison
IF A<B Then…
Compound
Comparisons
If A<B+1
Then…
Simple
Assignment
A:=B;
Compound
Assignment
A:=B+1;
Logix5555 V12
4.0 μsec
4.7 μsec
4.0 μsec
4.7 μsec
Logix5555 V13
0.4 μsec
4.7 μsec
0.6 μsec
4.7 μsec
Logix556x V12
1.6 μsec
1.9 μsec
1.6 μsec
1.9 μsec
Logix556x V13
0.2 μsec
1.9 μsec
0.3 μsec
1.9 μsec



“Simple” conditional expressions using >, >=, <, <=, =, <> operators will execute faster

Ex: "X > Y", is simple

Ex: "X > Y + 1" and "X > -Y" are not simple

Improves operation for IF and Loop operations
Non-boolean assignments will also execute faster

Ex: "x := y;" is simple

Ex: "x := sin(y);" and "x := -y" are not simple
5x up to a 10x performance gain over earlier versions
Tulpade päised on nimed


Metaandmed võidakse koondada metafaili ja
salvestada andmemassiivist eraldi
Metaandmed on vajalikud tabeli sisuliste kirjete (ja
tekstide sisuliste kirjelduste) hõlpsamaks
kasutamiseks, näiteks sisu otsimiseks ja
kompaktseks säilitamiseks



Näit. fotode kataloog mälukettal
Metaandmed võimaldavad kirjelduse struktuuri
loomist, vormi ülesehitamist (näit. koostise ja teostuse)
Metaandmed on ka konkreetse tekstilise või
graafilise faili sisu elementide (sisu, väärtuste)
üksteisest eraldamiseks, üksteisest lahutamiseks
Tüüpiliseks väärtuste eraldajaks
on koma (,).



Metaandmed on piltlikult öeldes nagu lahusti, mida
tarvitatakse aineelementide (ainuosade)
eraldamiseks keemilise reaktsiooni astumise eel
Metaandmeid kasutatakse sisuliste andmete
paigutamisel andmekandjale
Metaandmete abil näidatakse näiteks kirjaplangil
kätte koht, kuhu sisestada meid huvitavad sisulised
andmed


Lühemat tüüpkujul esitatud kirjeldust võidakse nimetada
ka andmeleheks
Andmelehti võivad luua nii inimesed kui ka genereerida
automaatmasinad (näit. tööstuskontrollerid)
Dokument

Dokumendiks nimetatakse kirjelduse eksemplari,
mis on allkirjastatud ja ettevõtte
dokumendisüsteemis registreeritud



Allkirjastamisega seotakse dokument inimese peas oleva
mõttelise registriga. Inimene teab dokumenti, mille ta on
allkirjastanud
Dokumendi saamiseks tuleb loodud andmelehele anda
(kirjutada) nimi ja see uus tervik dokumendisüsteemis
registreerida
Dokumendisüsteem on kasutusel juriidiliste isikute
(nt ettevõtete) tegevuse korraldamisel
Registreerimise toiminguga

haaratakse loodud andmeleht (allkirjastatud
dokument) dokumendisüsteemi, seejuures



luuakse side dokumendi looja ja loomise
tegevuskonteksti vahel,
antakse dokumendile koht dokumendisüsteemis,
seostatakse registreeritav dokument teiste
olemasolevate dokumentidega
Registreerimine (jätk)

Registreerimist kasutavas dokumendisüsteemis
seotakse allkirjastatud andmeleht
dokumendiregistri ainuidentifikaatoriga


Ainuidentifikaatoriks on dokumendile antav ainuline nimi
või mõni ainukood
See ainunimi saadakse dokumendiregistri nimeregistrist
ehk nimeruumist


Nimeregister on konkreetsetest dokumentidest eraldatud ja
täiesti dokumendiväline. Dokumendisüsteemide juhtimiseks on
dokumendihaldussüsteemid
Registreerimisega kinnitatakse dokumendi kui
mingi mõttelise lahenduse või tegeliku seadme
mudeli seost loodud dokumendisüsteemiga ja
ettevõtte tegelike infotehnoloogiaseadmetega
Dokumentide haldamine

Dokumentide haldamine on administratiivne
tegevus, mille läbi organisatsioon süstemaatiliselt
loob, organiseerib, säilitab, taastab, kasutab,
kaitseb ja hävitab temale kuuluvaid dokumente


Dokumendihaldusprotsess sisaldab ülesandeid, mis on
seotud dokumentide süsteemi võtmisega, hoiustamisega,
säilitamisega, käsitsemisega, juurdepääsu korra
sisseseadmisega ja jälgimisega
Dokumendi elukäiku ja haldust kirjeldatakse standardis
ISO 15489
dokumendisüsteem


Ettevõtte dokumendisüsteem on ettevõtte
vajadusi rahuldav tervik, mis koosneb
tehnilistest, tarkvaralistest ja
organisatsioonilistest vahenditest
Organisatsioonilised vahendid on kirjeldatud
nn kordades.

Ettevõtte kord määrab kindlaks


poliitika ehk mida tuleb teha ja
protseduurid, kuidas tuleb teha
Dokumendisüsteem (2)

Ettevõtte dokumendisüsteemi nõuete kohaselt
loodud mudelid,


mis vormilt on kõik dokumendieksemplarid ja neid
toetavad tegelikud infotehnoloogiaseadmed, võimaldavad
hallata vajalikke teadmisi (väärtusi), mis ettevõttes on
dokumenteeritud
Dokumendisüsteemi ülesehitamisel kasutatakse
mõisteid, mille abil saab luua kõik ettevõttes
vajalikud andme- ja protsessimudelid dokumentide
kujul ning valida seadmed nende töötlemiseks,
edastamiseks, säilitamiseks ja hävitamiseks
Tootmise automatiseerimise käigus
luuakse ettevõttes hulganisti dokumente


Need on vajalikud inimeste mõtteliste ja
modelleerimistegevuste ning
valmistusseadmete reaalse tegevuse
tõendamiseks
Dokumente võivad luua toodete tellijad,
projektijuhid, analüütikud, projekteerijad,
varustajad, valmistajad,
kvaliteedispetsialistid ja paljud teised
protsessis osalejad.
Inseneritöö tulemus



Inseneride loodud automatiseeritud
süsteemi tõenduseks on
projektdokumentatsioon
Projekteerija tehtud töö tõenduseks on tehniline või
tööprojekt
Automaatikainsener peab oskama luua ja kasutada
dokumente ettevõtte dokumendisüsteemi ja
konkreetsemalt kvaliteedisüsteemi nõuete kohaselt


Algajal inseneril võib ettevõtte asjaajamisega tutvumiseks kuluda
rohkem kui üks aasta
Asjaajamine on eesti keeles vanem termin kui dokumendihaldus.
Asjaajamine osutab keeleliselt nii toimingule kui ka selle tegelikule
tulemile – toimikule (salvesti, mis sisaldab dokumente).