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 XML-skeemi 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 XML- atribuudid 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 XML-andmeelementidega 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 2003-2004\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 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.

Igal nimega elemendil on konkreetne sisu ehk väärtus 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/XMLSchema-instance 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 Kirjeldab objektiivset reaalsust Sõna kirjeldab ka midagi subjektiivset 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) Seega on loogilised seosed mingil moel ikkagi ka reaalsed Metaandmed võimaldavad vaadelda üheskoos 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 Logix5555 V13 0.4 μsec 0.6 μsec Logix556x V12 1.6 μsec 1.9 μsec Logix556x V13 0.2 μsec 0.3 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).