Transcript Tootmise automatiseerimine SÜSTEEMIDE KIRJELDAMINE JA MUDELID Elmo Pettai

Tootmise automatiseerimine
SÜSTEEMIDE KIRJELDAMINE JA
MUDELID
Elmo Pettai
Mõiste.
Keel kui kollektiivse suhtlemise vahend



Inimeste üksteisest arusaamise teeb võimalikuks
nende sümboliseerimise võime, s.t võime anda
üksikutele kokkuleppelistele märkidele kindel
tähendus
Sama võib öelda ka teises järjekorras: mingi
konkreetse tähendusega seotakse kindel märk
Inimesed kasutavad suhtlemisel keelt,


vahetades omavahel kindla tähendusega märke
Põhilised keelemärgid on sõna ja pilt

Sõna äratundmisel ei vaata inimene tähti vaid

ühekorraga tervet sõna
Keel




Keel on arenenud keerukaks märgisüsteemiks
Keeles antakse sõnale või pildile tähendus
Keel on ka modelleerimisreeglite kogum
Keelereeglite keskkonnas defineeritakse kõik
olulised mõisted,


mida igapäevaelus korduvalt kasutatakse
Keelel on täita tähtis roll ka tootmise
automatiseerimise metoodikas,
kui arendustöös puutuvad inimesed omavahel kokku
 Teostatakse automatiseeritud ülesandeid
Keele koostises (koostise ülesehituses) eristub mitu


erinevat taset, näiteks sõna, fras, lause ja kirjeldus
Inimesed suhtlevad keele abil
Mõistete kasutus

Mõisted on kasutusel põhiliselt inimese peas





(concept)
toimuval arendus- ja juhtimisprotsessil ning need on
aluseks mõtlemise tulemuste sõnastamisel,
Mõtete dokumenteerimisel ja esitamisel
aktiivsel suhtlemisel teiste subjektidega (dünaamika)
Näiteks mõisteid: objekt, tervik (süsteem), mudel, tüüp,
vorm, sisu, mõiste, tähendus, väärtus, automaatseade,
tehniline lahendus, tulemus, automatiseeritud
juhtimissüsteem, seade, tehnoloogiline seade, tükk
Masinatevahelisel info- ja andmeedastusel
kasutatakse selliseid mõisteid nagu: suurus, andmed,
info, teadmusüksus, sõnum, dokument jne
Dokumenteerimine on hädavajalik


Kollektiivi (hajutatud töögrupi)
arendustulemuste kooskõlastamisel
mõtteliste ja tegelike protsesside,
ülesannete, tööde, tegevuste ning
toimingute esitamisel ja töö vahetulemuste
salvestamisel
Mõtteline tervik ehk mõiste



Üldiselt nimetatakse inimese peas tekkinud
mõttelist tervikut mõisteks (ingl. termin concept).
Mõisteid loob inimene ja need eksisteerivad
inimese peas reaalselt
Tootmise automatiseerimisel on mõiste kasulik
seetõttu, et sellel võib tekkida seos ümbritseva
tegelikkusega ehk ümbritseva keskkonnaga


Reaalselt toimiva seose kaudu saab midagi edastada
Mõiste ja tegelikkuse seos avaldub erilise liikumise
(abstraktselt öeldes mõju) kaudu
Inimesest väljuva mõju juhtimine on
tema enda kontrolli all

Mõiste mõju võib avalduda tegelikkuses
inimese hääldatud sõnade või tema käe
liikumise kaudu


Seda, kuidas mingi vastuvõetud mõiste paneb teisi inimesi
tegutsema ja milliste tegelike tulemusteni see viia võib, me siinkohal
ei vaatle
Ühe mõiste (mõtte) ja sellele vastava välise
tegeliku osa (reaalse objekti) seost
illustreerib järgnev joonis
Seose mõisteeksemplari ja sellele
vastava reaalse objekti vahel
Mõiste inimese peas
(ehk mõtteline tervik
ehk mõtteline süsteem)
Inimene näeb või tunnetab
muul viisil reaalseid asju ja
paneb oma mõtted teistele
esitamiseks paberile kirja
Tegelik asi või nähtus
(reaalne objekt)
Tüüpmõiste

Ettekujutus tegelikust asjast esineb meie peas
salvestatud mõiste kujul



(koostisel on ülesehitus)
Mõttelise või reaalse olukorra (mitmekordsel)
kogemisel tekib inimese mälus püsiv jälg, püsiv
mõtteline tervik, mida võib nimetada
tüüpmõisteks (salvestub alateadvuses)



Keerukam mõiste on koostatud osadest,
Mõiste teostusel on samuti ülesehitus
Püsivalt salvestunud mõiste (tüüpmõiste struktuuri)
põhjal saab luua mõiste üksikuid eksemplare ehk
teostada koopiaid (luua derivaate)
Mõttelisi toiminguid ja lahendusi näidatakse teistele
inimestele dokumentides
Algoritmis on elementaarsed
mõisteeksemplarid (teostuse sammud)
tavaliselt omavahel seotud järjestikku
Tüüptegevust näidatakse tihti algoritmi abil
 Algoritmis esitatakse mõisteeksemplarid ja
nendevahelised sidemed (connections)
 Algoritmil on üks algus ja üks lõpp (ta on objekt)
 Algoritm kirjeldab (koostab) tegevuste ahela
 Iga järgnev tegevuse samm (sequence) teostab
väikese ülesandeosa
 Mõnes algoritmis esineb hargnemisi, kus
järjekindlaks edasiminekuks tuleb teha valikuid
(choise)
 Käsku Go to pole ilus kasutada
Mõiste lahutamatud osad



Lihtsa iseseisva mõiste kui terviku
moodustumiseks ja esitamiseks on vaja
kahte koostisosa tähistust ja tähendust
Tähistus on mõiste ainukordne silt
Tähistus piiritleb mõisteeksemplarile
konkreetse nime, (positsiooni numbri),


mille väärtus saadakse mõistet ümbritsevast
taustsüsteemist, nn nimeruumist
Mõiste nimetamisel ei tungi me nime sisusse
Data schema of the 5D-axis system
X
Origin of the
5D axis system
Organization
Y
Z
Object
Merit
Realization
Time
Content
Matter
X
Organization
Y
Z
Subject
Merit
Realization
Time
Content
Geographic axis group and logistic
content of a concept
Z
Inital point for the content
Source of the concept
The geographic
reference item
Origin of the
coordinate axis
system
Y
Resource of the concept
Final point for the content
Z-coordinate
Y-coordinate
X-coordinate
X
Tähistus on geniaalne leiutis

Kuna loodavale mõisteeksemplarile antakse



siis peavad need mõlemad pooled olema eelnevalt
kuskil valmis tehtud




nimi (nimeruumist) ja siis veel ka
konkreetne tähendus (sisuline väärtus),
Nimed mingis (mälu)registris salvestatud
Väärtused mingi mõõtemeetodi abil väärtused määratud
See on vajalik soovitud tähenduse lahutamiseks
meie teadmiste koguhulgast ja esitamiseks teistele
inimestele (või ka masinatele)
See on vajalik materiaalse ja vaimse (objektide)
maailma eristamiseks üksteisest
Mõtlemise tulemus

Mõisteid on võimalik esitada vaatamiseks



Esitamise võimalus on automatiseerimisel oluline
Esitamine on millegi teostamine,
modelleerimine (paljundamine)
Mõttelise lahenduse sõnastamise tulemuseks
on näiteks

dokument või kirjeldus

Kirjeldus on mõttelise lahenduse staatiline,
salvestatud tulemus
Hajutatud süsteemide kirjeldamine

Control systems engineering processes using the
IEC 61499-based MVC framework



should take maximum advantage of its highly visual
nature.
The operation of the controlled machine or process, and
the associated control algorithms, should be visualized
(preferably in an animated representation) as early as
possible as in the systems engineering activity.
This visual orientation should be maintained throughout
the systems engineering process. The process illustrated
above has been found effective in achieving these goals
Süsteemi arendusetapid
(üldine metoodika) ja selle üksiketapid
Kirjeldamisest, kujutamisest ja
esitamisest

kirjeldus on justkui ilmutatud foto mõttelisest
lahendusest


Teine näide: pilt, mille maalib kunstnik


mis on võetud kindlal ajahetkel ja mõtte kindlast
suunast
Maalil olev kujutis on keeruline graafiline tähis
Pildil oleva kujutise tähenduse määrab
konkreetne vaataja.

Ta võib oma (konkreetse vaatamise) muljeid
jagada teistele
Tähistus võimaldab vahetada
mõisteid suhtlevate inimeste vahel



Tähiseid saab edastada
Tähiseid saab üle kanda
Kommunikatsioonis osalevatele subjektidele

eelnevast praktikast teadaoleva mõiste nime
(tüübinime) kasutamine vähendab tohutult
pooltevahelise andmeside mahtu.
Tegeliku kogemuse vajalikkus



Hästi koolitatud ja keelt tundvad inimesed teavad
tüübinimega varustatud mõiste tähendust (tüüpväärtust)
Koolitatud (ettevalmistatud) inimesele piisab ainult
mõiste tüübinime vastuvõtmisest andmesidekanali
kaudu
Selle nime ja oma peas oleva konteksti (omandatud
teadmiste) põhjal suudab ta ise taasluua
mõisteeksemplari koos kogu sisulise tähendusega,
mis on talle varem õpitust teada

Väljaõpetatud vastuvõtja korral puudub vajadus
tähenduse detailse struktuuri ja sisu edastamiseks
Tüüpmõiste


Mõistet, mille tüübitähist ja tähendust
saab kopeerida, edastada ja esitada,
nimetatakse tüüpmõisteks või klassiks
Tüübi põhjal loodava mõisteeksemplari
(mõttelise objekti) tähenduse vorm (definitsioon)


leitakse üles nimeruumi kaudu
Süsteemi konkreetsele mõisteeksemplarile
antakse alati ainukordne nimi
Mõisteeksemplari loomine (jätk)


Mõisteeksemplari ainunimi kantakse skeemil kõige
vasakpoolsemasse kasti nimega mõiste
Mõisteeksemplari lähtevormi leidmise aluseks olev
tüüp(mõiste)nimi kantakse skeemil kasti nimega
tähistus

Eksemplari kogu tähendus (teise sõnaga sisuline
väärtus) kantakse kasti nimega tähendus.
Kust saadakse tüüpmõiste
sisulised väärtused?

1. Kui loodava mõisteeksemplari jaoks pole
tüüptähendust võtta, siis sisu (väärtused)





saadakse,
antakse,
leitakse,
mõeldakse ise välja
2. Tähenduse kontsentreeritud sisu võib
saada ka selle mõistega kirjeldatava tegeliku
objekti tegeliku mõõtmise teel
Loodava mõiste tähistamine ja
tähendus
Mõiste loomisel protsessis paneb insener



oma mõttetöös loodud tulemile
antud tulemile (mis on kuskilt eemalt antud) või
füüsikalise suuruse mõõtmisel saadud
(mõõtmisel leitud) mõõtetulemile
vastavusse kokkulepitud sõna või sümboli ja
moodustab nendest elementidest ühe terviku
ehk elementaarse mõttelise süsteemi
Tähistamiseks


Enne algust peaks olema konkreetne tulem
Tähistamiseks nimetatakse piiritletud mõtte
või mõõtetulemi (tähenduse, väärtuse)
seostamist ümbritsevast keskkonnast pärit
lisaandmetega (tähistega)


Tähise andmed on kuskilt saadud (lihtsalt antud)
Kokkulepitud juhul antakse need nimeruumist
Tähistamise protsess (toiming)



Tulem ja selle tähis on algselt eraldi tervikud
(eraldi elemendid, millel on oma väärtus)
Sidumise tulemusena (sidumise hetkel)
moodustub mõõtetulemist ja täiendavatest
andmetest uus suurem tervik ehk mõiste
Pärast kokkusidumist ei ole tähis enam lisand
(ehk lipik),

vaid see kuulub kindlalt uue mõiste enda
koosseisu
Mõiste tekkeprotsess
a) Elemendid mõiste loomisel
ajal
Tähise väärtus
Tulemi väärtus
b) Elemendid pärast mõiste loomist
Tähise väärtus
Tulemi väärtus
Tulemit, mis on tähistatud, nimetatakse ka infoks
Tootmise automatiseerimisel on vaja
tihti edastada infot

Infol



(konkreetsel mõistel)
on praktikas siis mõte
kui seda saab edastada ühest kohast teise
Teda saab töödelda (kasutades mingeid
seadmeid)
Infot edastatakse tavaliselt andmete kujul

Seejuures edastatakse üheskoos andmepaar:


1. tähis ja
2. tulemi SISULINE väärtus
Info edastus automatiseeritud
tootmisel


Tootmise automatiseerimisel on vaja
edastada andmeid erinevate inimeste vahel
Seadmete töötamise ajal on vaja edastada
andmeid funktsiooniplokkide vahel (ehk teostuse
plokkide vahel)



näiteks tehnoloogilise protsessi üksikplokkide
vahel (kõrgetasemelised)
Näiteks (natuke madalama tasemeliste) ülesandeplokkide vahel
Näiteks (erinevatasemeliste) ülesande ja tööplokkide vahel
Mõisteeksemplar ja selle
atribuut


Loodud mõisteeksemplarile võib lisada veel
täiendavaid andmeid ehk atribuute
Lisatav atribuut ainult täiendab olemasolevat
mõistet, selle lisamine ei muuda mõiste
põhistruktuuri


Kui me jälgime (mõõdame) näiteks mingi tegelikult
stabiilse täiesti muutumatu füüsikalise suuruse
mõõtetulemit (tulemi väärtust), siis on nii, et seda
mõõtetulemit kirjeldava mõiste ainuke pidevalt muutuv
väärtus on aja atribuudi väärtus, mis saadakse näiteks
kellalt
Kui me poleks mõistele aja atribuuti lisanud, siis oleks
olnud võimatu eristada kahte vaatlust (kahte järjestikust
mõisteeksemplari)
Vajadus aja järele


Äsja toodud näites ilmnes sügavam
tunnetuslik põhjus, miks meie teadvuses
tekib vajadus aja järele
Ilma aja atribuudita ei suudaks me
mõõtetulemusi (nt erinevaid vaatlustulemusi)
üksteisest eristada


Kuidas saab eristada mootori võlli eri pöördeid
Mõiste enda loomiseks ja salvestamiseks
pole ajaatribuut kohustuslik
The realization axis group
Merit
axis, L
The name of
source of the action
(merital value)
Z
X
Y
Time
axis, T
Y
X Z
Time value of
source of the action
Content value of
resource of the action
The name of
resource of the action
(merital value)
Content
axis, V
Content value of
source of the action
View of the current values of a
loaded motor of a robot
V
Name value:
i - current of
motor
Attribute value:
Permissible current
of motor
Action value:
Content value of
current of motor
i
L
T
a)
b)
Aja atribuudid tegelikkuses

Näide. Raadiolokaator




Väljasaadetud elektromagnetlaine impulss
indutseerib konkreetse lennuki keres elektrivoolu
(pöörisvoolud)
Pöörisvoolude liikumise tõttu tekib lennuki ümber
uus raadiolaine, mis liigub tagasi ja mille võtab
lokaatori antenn vastu
Peegeldumisel lennukilt ei saabu tagasi sama
laine (objekt) mis teele saadeti
Vastuvõtja eristab aja atribuutide abil kaks
erinevat impulsi (objekti) eksemplari
Ruumi atribuudid mõisteeksemplaris


Selleks et ühesuguse koostise ja ülesehitusega
mõisteeksemplare omavahel eristada, on vaja ka
ruumi atribuute
Vastasel korral ei suudaks me eristada mõiste
keerulise tähenduse vähimate elementide väärtuste
päritolu


Oletagem, et tööstuskontrolleri ühte konkreetse
aadressiga mälupessa on salvestatud mingist andurist
saadud füüsikalise suuruse väärtus
Kui me nüüd sellel konkreetsel aadressil asuvast
mälupesast loeme (sisuliselt mõõdame) mingil ajahetkel
välja suuruse väärtuse, siis loome sisuliselt uue
mõisteeksemplari ja lisame sellele lugemise ajahetke ja
väärtuse päritolu aadressi
Two views of the same molecule: the
merit dimension is only predictable
Geometry of the concept and
logistic links are visualized,
merital (logic) and temporal
links and matter for all
connections is not visualized
Organization and architecture of the
merit axis concept
Trust
Dream
Source side
of merit axis
concept
Merit
axis, L
Aggregated line
for merit axis
Life
Programme
Project
Line of motion
of etalon
application
Time
axis, T
Resource
side of merit
axis concept
Game
Application
Process
Task
Work
Point
P1xyz
Content
Activity axis, V
Action
Link
Links
Actions
Point
Activities
P2xyz
Works
Line of motion
Tasks
of measurable
Processes
application
Applications
Games
Beliefs
Projects
Programmes
Lives
Dreams
Mõõdetava suuruse väärtus

Suuruse sisuline väärtus on saanud mõistes
atribuudi lisamise teel täiendava tähistuse,
konkreetsemalt



aja ja
ruumilise (geograafilise) aadressi lisamise kaudu
Värskelt salvestunud mõisteeksemplari
väärtusele saab lisada veel muidki andmeid,
näiteks


mõõtühiku
liikumise suuna väärtuse
Mõistete edastus automatiseeritud
juhtimissüsteemides



Juhtimisseadmes toimuva andmetöötluse
tulemusena peab avalduma mingi mõju juhitavale
tehnoloogilisele (füüsilisele) seadmele
Juhtimisseadmest väljastatud mõju peab toimima
tehnoloogilises seadmes (täpsemini füüsilises
seadmes) täpselt etteantud kohas, etteantud ajal ja
etteantud ulatuses
Selleks et tehnoloogilist seadet mõtestatult juhtida,
tuleb suunata juhtmõju (filosoofiliselt öeldes –
liikumine) kindlale aadressile
Koht

Et soovitud kohta üles leida, selleks tuleb
anda tähistus (lisaandmete sidumise teel) ka

tehnoloogilistele masinatele,




täpsemalt nende üksikosadele, näiteks konkreetsele
täiturmehhanismile ja ka
selle mehhanismi juhtimissisendile (klemmile)
Iga tähisega on nimeregistri abil (kaudu)
seotav ka uue tähistuskoha kirjeldus
Seda kirjeldust võib nimetada koha
tähenduseks
Inimkeele sõnade tähendused
on tihti laialivalguvad

Loomuliku inimkeele kirjeldused on pikad,
keerulised ja sageli ebamäärased

Kui palju vaeva näevad telesaate režissöörid




Et jutu mõte oleks selge ja arusaadav
Loomuliku keele kirjelduste analüüs vajab palju
arvutiressurssi (kontekstiinfot)
Samas on tootmise automatiseerimise
juhtimistehnika mälu maht ja protsessorite jõudlus
piiratud
Seega tuleb tähenduse (kirjelduste) loomisel olla
täpne ja säästlik . See on eduka inseneritöö alus
Tegelikult on maailmas palju
keeli


kus samasuguste asjade, nähtuste või mõistete
tähistamiseks kasutatakse täiesti erinevaid tähiseid
Kuidas on siis võimalik üksteisest aru saada, kui
räägitakse erinevates keeltes ?


Appi tulebki selline juba eelpool kirjeldatud mõiste nagu
(asja kui terviku) tähendus
Iga asja, nähtuse või mõttemudeli nimega saab
siduda ehk vastavusse seada ühe püsikindla
tähenduse

Ütle üks hea poisslapse nimi!
Tähendus võib olla oma sisu ülesehituselt
mõnikord väga keeruline, kompleksne

Tähenduse sisu kirjeldatakse kas




sõnadega või
mõnikord ka graafilise skeemi (joonise) abil
Joonise tähendus haarab põhilise osa paberi
pinnast, millel näidatakse kõik tähenduse koosseisu
kuuluvad elemendid, nendevahelised sidemed ning
sidemete kaudu edasi kanduvad mõjud
Tehnilise joonise tähistus (konkreetse
jooniseeksemplari nimi) esitatakse kirjanurgas
Tähendus - sisuline reaalsus

Tähenduse ülesehitust näitava skeemi
ühendusahelate lõpus paiknevad kõige
üksikasjalikumad elemendid, mis ei tohi olla
tähenduseta ehk sisutühjad, ehk väärtusetud


Skeemi sisuliste elementide loomisel eeldatakse,
et neile saab anda (nendega siduda) ka väärtuse
Võib väita, et ühes mõistes on tähistus
ja tähendus üksteisest lahutamatud.

Kui tähistus lahutada tähendusest, ehk sisust,
siis mõiste kaob
Tähendus - sisuline reaalsus (Järg)

Mingit asja kirjeldav mõiste on
täistähenduslik,



kui selle asja kõik tähenduse varjundid on
kirjeldatud
Kõik täistähenduslikud sõnad on nimed
(nimisõnad)
Edastatud sõna tähendus kui selline jõuab
meie teadvusse nime abil,

täpsemini nime kaudu
Tagajärg