1. Tootmise automatiseerimine
Tootmise automatiseerimise mõte

2. Ideede teostumine
Püsivale tahtele rajatud mõtetele on omane materialiseerumine
Inimene on tootmises aktiivne pool, kõike liikuma panev
Inimese mõte on kõige võimsam, see elustab ka raha
Arendajad peavad oma ideed kirja panema
Toote ideed
Toote tehniline dokumentatsioon
Valmistamise seadmete tehniline dokumentatsioon

3. Ideede teostumine (2)
Valmistamisel seotakse ideed teostuseks vajalike ressurssidega
Ressursside näiteid:
Tööjõud
(omab kujutlusvõimet, tal on oskusi, füüsilist jõudu jne )
Tootmisseadmed, masinad, hooned
Materjalid, tooraine
Energia,
(võimsus, pinge, vool jne)

4. Valmistamine ja väärtusahel
Toote valmistamisel lisatakse lähtematerjalidele väärtust võimalikult tõhusalt
Oluline on tulemuslikkus, tootmise efektiivsus
Valmivale tootele lisatakse väärtust sammhaaval
Väärtuse loomisel (ahelas) osalevad mitmed firmad kes tegelevad
komponentide valmistamine tsehhis,
Logistika ja laod
Muud teenused

5. Näide: Poojuhtide valmistmise tööstuse väärtusahel (Semiconductor Industry Value Chain)
Source: Gartner

6. Tulevikuperspektiive (1)
Mikroelektroonika edulugu jätkub veel vähemalt järgmised 20 aastat
Arengus domineerivad suunad, mis on seotud
süsteemide integreerimisega
projekteerimise tehnoloogilisusega,
juba projekteerimisel käigus tuleb pidada silmas toodete tõhusat valmistatavust
Toimub kohanemine kiirete muutustega pooljuhtide tööstuse väärtusahelas
Uued ideed ja valmistamise tehnoloogiad muudavad väärtusahelat
Adapt to Rapid Changes of Semiconductor Industry Value Chain

7. Tulevikuperspektiive (2)
Avanevad uued võimalused väikestele ja keskmise suurusega ettevõtetele:
Uued projekteerimise meetodid ja (integreeritavad) arhitektuurid võimaldavad ka neil luua tooteid rahvusvahelisele turule
Ülemaailmne konkurents üleminekul nanoelektroonikale
Worldwide competition for the transition to Nanoelectronics
Süveneb haridusprobleem:
Euroopa ettevõtetes jääb puudu teadlastest ja kvalifitseeritud inseneridest

8. Toote valmistamise kulud
Valmistajatevahelises tihedas konkurentsis määrab toote hinna klient
Toote müüja üritab saada võimalikku maksimumi
Oletame et toote müügihind on 100%
Valmistamise otsekulud moodustavad toote müügihinnast 5 kuni 40%
ülejäänud 60% kuludest on valmistamisvälise päritoluga (tehasevälised) (Siin on ka investorite kasum)
Normaalse kasumi saamine sõltub põhiliselt valmistuskulude vähendamise võimalustest võrreldes teistega, konkurentidega
Ettevõtte ellujäämise üks põhiprintsiipe – range kulude kontrollimine
Ettevõtte sotsiaalne vastutus ja sidusus ühiskonnas

9. Valmistuskulude vähendamise võimalused
Samasuguste toodete valmistuskulusid on võimalik vähendada:
tehnoloogiliste protsesside täiustamisega
Nüüdisaegsete valmistusmeetodite kasutamisega
Valmistamiseks vajaliku energia ja materjalikulu vähendamisega
Äripartnerite optimaalne valik, sobiv materjal, logistika ja laokorraldus
tööjõukulude vähendamisega
valmistamisseadmete automatiseerimisega

10. Tootmisetevõte
koosneb mitmest autonoomsest osast ehk moodulist ehk (omavahel seotud) ärisüsteemist
Ettevõtte tavalised ärisüsteemid on:
Turustus ja varustus
Planeerimine
Tootearendus
Valmistustehnoloogia ja -tehnika
Valmistamine (tsehhides)
Finantsarvestus
Kvaliteedijuhtimine
jne

11. Iga ärisüsteemi inimesed teevad midagi toote valmimise heaks
Töölised kes otseselt valmistavad tooteid töötavad valmistamise ärisüsteemis
Toote valmistamisega vahetult seotud tööliste palgakulud moodustavad toote valmistukuludest vaid 10-12%
Valmistamise tehnoloogiliste protsesside täiustamisel on automatiseerimise objektiks tööliste rutiine töö (igapäevatöö)
Valmistustööliste tootlikkuse tõstmine võib anda ettevõttele küllaltki suurt majanduslikku tulu

12. Tehnoloogiliste protsesside täiustamisel valmistustööliste tööviljakus tõuseb
Valmistustöölised põhiliselt kopeerivad varem loodud (vaimseid) väärtusi
Viljakas ja kiire valmistamine võimaldab saada rohkem tellimusi ja suurendada ettevõtte käivet
Kui kopeerimine toimub kiiremini - saab teha rohkem tooteeksemplare ja neid maha müüa
Ettevõtte teiste ärisüsteemide tööst põhjustatud kulud jagunevad pärast automatiseerimist suurema arvu toodete vahel.
Koopia omahind alaneb
Toote müügihinda saab alandada mis annab konkurentsieelise

13. Automaatseadmed võivad tsehhis asendada vaid osa töölisi
Toote kõiki valmistustöid ei ole majanduslikult mõistlik automatiseerida
Automaatseadmed võivad tsehhis asendada vaid osa töölisi
Tegelikkuses moodustavadki suure osa (kuni 26%) toote valmistuskuludest valmistamisega kaudselt seotud tsehhide kulud ja nende tööliste palgad
Toote valmistuskuludest moodustavad tavaliselt ligi poole (50%) kasutatavate materjalide ja komponentide kulud

14. Toote valmistamiskulud moodustavad selle müügihinnast suure osa (~40%)

15. Toote kogukulud (investori vaatenurgast)
toote kogukulud = toote müügihind – kasum
Toote kogukuludest on inimestega seotud ligikaudu 68%
need ~68% jagunevad ettevõtte kõigi inimeste vahel
kogukuludest ~32% moodustavad toote valmistamisega seotud muud kulud,
mis viitab sellele, et lisaks igasugustele tööjõukulude kokkuhoiule tuleb suurt tähelepanu pöörata ka näiteks toote komponentide ja materjalide maksumusele ja vedude maksumusele
valmistamisega on otseselt setud ka töömasinate ja hoonete kulud

16. sest toomasinaid läheb inimeste asendamiseks vaja rohkem.
Kui tehase tootmist automatiseerides hoitakse inimeste pealt kulusid kokku, siis töömasinate ostmise ja nende hoolduse kulud reeglina kasvavad
sest toomasinaid läheb inimeste asendamiseks vaja rohkem.
Kui automaatseadmed ainult (lihtsalt) asendavad inimest siis on automatiseerimise piirid kohe näha
Masinate maksimaalne maksumus < tööjõukulud
Tihti ongi kasulikum kasutada inimtööjõudu
Automatiseerimine peaks sisaldama siiski midagi enamat kui ainult inimtööjõu asendamist
automatiseerimine peaks andma uut lisaväärtust

17. Lõpptarbijale nähtavas toote müügihinnas peegelduvad
ka ettevõttevälised ehk ettevõttest sõltumatud kulud
näiteks riiklike maksude (näit. sotsiaalmaks) ja
kapitalikulude näol
ettevõttevälised kulud kaetakse toote müügist saadud tuludest (suurendavad ainult müügihinda)

18. Ettevõttesisesed kliendid
Valmistamistööliste tööd tsehhides võib ettevõtte seisukohalt pidada kriitiliseks. Nende töö asub toote valmistamisprotsessi lõpus (toode teostub, ehk saab müügikõlbulikuks alles väärtuse loomise ahela lõpufaasis)
Töölisi, kes vahetult valmistavad tooteid, kutsutakse mõnikord ka ettevõttesisesteks klientideks,
kuna ettevõtte kõikide teiste ärisüsteemide töötajate töö ning teenused on suunatud vahetute valmistamistööliste töö toetamiseks

19. Valmistoodangu tagamine
Ettevõtte kui terviku jätkusuutliku arengu alus on valmistoodangu tagamine.
Kui vahetud valmistustööga seotud inimesed (põhitöölised) ei saa tooteid valmis, siis pole midagi välisklientidele müüa.
Kui pole müüki, pole ka müügitulusid, millest palka maksta, dividende jagada, osta toodete komponente, materjale, energiat jne.

20. Strateegiline säästlikkus …
Ettevõttes on olulinem kõigi selle ärisüsteemide kulude kompleksne säästmine,
eriti juhul kui kliendid taotlevad avatud konkurentsis toimivatelt valmistajatelt kõrgekvaliteetseid ja defektivabu tooteid.
Toode tuleb kohe (esimesel katsel) valmistada nõutud kvaliteediga.
Toote defektide hilisemaks kõrvaldamiseks ei jää ettevõttele tiheda konkurentsi tõttu enam piisavalt vahendeid.
Mittekvaliteetseid tooteid valmistavad ettevõtted peavad oma töö lõpetama

21. Komponentide standardimine on oluline trend tööstuses.
Komponentide standardimise ja sellega kaasneva spetsialiseerumise tõttu on väga levinud
allhanketöö terviktoote valmistajale
Allhange kui selline eeldab ja põhjustab terviktoote valmistamisprotsessi jaotamist piiritletud mooduliteks juba toote projekteerimise algetapil.
Protsessimoodulite moodustamine toote projekteerimise käigus võimaldab toote valmistamisperioodil anda osa töid (moodulhaaval) ettevõttest välja.

22. Allhange
Ettevõttest välja antakse tavaliselt need toote valmistamisega seotud tööd, mida teised teevad paremini või odavamalt
Allhanketöö eeldab tegelikult valmistajalt kõrget efektiivsust
Ainult kulude suurem kokkuhoid võrreldes oma konkurentidega tagab allhankijale piisava kasumi

23. Lõpptarbijale on oluline ka toote kaubamärk
Inimeste harjumused ja ostumugavus on kaubamärkide säilimisel määrav.
Üldiselt ostab klient oma probleemi lahendamiseks usaldusväärse terviktoote,
tal on usaldusväärset infot selle toote omaduste kohta
mille kinnituseks võib sellel olla ka kaubamärk
Samas kui lõpptarbija põhivajaduste rahuldamiseks pakutavate standardsetel komponentidel põhinevate toodete valik kasvab ja nende hinnad langevad, on ainukordsed ja innovatiivsed tooted tavakliendile endiselt kättesaamatud või kallid

24. Kuidas teenida suuremat kasumit?
Terviktoote valmistamine eeldab nii tootearendusel kui ka valmistamisel kõrget tehnilist ja organisatsioonilist taset ehk tootmisvõimekust
Kliendi erivajadustele täpselt ja kiiresti vastata suutev firma võib pääseda standardse alltöövõtu tasemelt (allhankeringist) piiratud konkurentsi tingimustesse ja teenida suuremat kasumit

25. Koostöö ja õppimine
Koostöö arendamine ja tõhustamine suhteliselt väikeste Eesti firmade vahel võib neidki tõsta terviktoote valmistajate hulka.
Koostöövorme on mitmeid: kontsern, ühistu
Koostöövõrgustike loomine ja arendamine firmade vahel eeldab:
juhtidelt tahet ja initsiatiivi
inseneridelt akadeemilist ettevalmistust ning nüüdisaegseid teadmisi
töölistelt praktilisi oskusi (oma ameti tundmist)

26. Tootmise arengusuunad (1)
teaduse saavutused ja uued tehnoloogiad annavad hulgaliselt võimalusi äritegevuse elavdamiseks ja uute töökohtade loomiseks
Uued tehnoloogiad on sageli kallid sest
Uusima protsessoripõlvkonna juurutamine maksab näiteks miljardeid $
Valmivasse tootesse integreeritakse (moodulina) ka intellektuaalomand (IP)
võimaldavad tootmistegevuses minimeerida (mõttetute) jääkide teket

27. Eilse päeva mikroskeem on täna ainult üks süsteemi funktsiooni plokk
Vajatakse uusi projekteerimismetoodikaid Näiteks Ühte mikroskeemi pakitud süsteem (SoC - System-on-Chip)
Eilse päeva mikroskeem on täna ainult üks süsteemi funktsiooni plokk
3.0
1.0
0.5
0.2
20K gates
Schematics
& simulation
50K gates
& Synthesis
500k gates
Simulation,
Emulation,
Synthesis,
Formal equivalence
2.5 million gates
New Design Paradigm
Source: ICE

28. Näide: SoCs andmeside valdkonnas Digibox (Set-Top Box Design)
Towards Massive integration of diverse IP‘s
Peripheral Control
Customer IP
Cable TV
Transceiver
Irvine, CA
DMA
250 MHz 60
clocks
San Diego, CA
2 40MSps 10
bit
ADC‘s
1 125MHz 10
bit
DAC
DAVIC MAC
Atlanta, CA
Graphics
Processor
San Jose, CA
MIPS
Processor
81 MHz
Irvine, CA 3
clocks
Quadruple
DAC
Audio DAC
Irvine, CA
External vendor IP
MPEG Transport &
Decoder
Single Chip Cable-TV Set-Top Box
Customer IP
Source: Samueli, BROADCOM
81 MHz 3
clocks

29. Spetsialiseerumise tulemus: Vertikaalne desintegratsioon
Electronic
Company
Foundry
1960
200X IP
Semicon-
ductor
company
Fabless
System
New business models driven by extremely high fab costs
Europe’s independent fabless companies grow faster than the traditional semiconductor industry (51% vs. 32% in 2000)

30. Tootmise arengusuunad (2)
Konstrueerimise ja turunduse tsükkel –
idee, inventsioon, innovatsioon, imitatsioon – on pidevalt lühenenud.
Uus toode peab turu vallutama kiiresti, enne kui võistleja selle teilt kopeerib.
Kui aastatel oli toote elutsükli pikkus 30–40 aastat, siis praegusel ajal kestab see harva kauem kui 30–40 nädalat.
Arengu põhisuunad avalduvad järgnevates väidetes:

31. Tootmise arengusuunad (3)
Tööstus kohandub uue tootmistehnoloogiaga nii kiiresti kui võimalik. (mobiiltelefonide valmistamine)
Arvutil toote konstrueerimine ja selle pilkupüüdev disain lühendab veelgi aega väärtusliku idee tekkimise ja selle teostamise vahel.
Arvatakse, et tänane tehnoloogiavaldkonna teadmiste kogum on umbes 1% sellest, mis on inimkonna kasutuses aastal.
Teadmisi üldistatakse ja
Inimeste õpetamist täiustatakse

32. Ettevõtetel võib tekkida kohustus vanad, kasutatud tooted tagasi osta
Tööstuses seisab ees uuel tehnikal ja tehnoloogial põhinev tihe konkurents
Toote kavandamisel kasvab toote "kõigi elutsükli etappide" läbimängimise (modelleerimise ja simuleerimise) osatähtsus.
See peegeldub ka uudistoodete hinnas. Seejuures arvestatakse, et toote-teenuse tarbimise lõppemisel kasvavad oluliselt tema jääkmaterjalide ning jääknähtude likvideerimise kulud.
Ettevõtetel võib tekkida kohustus vanad, kasutatud tooted tagasi osta

33. Kaks teed tootearenduse töös
1. Tehnilise seadme kokkupanek vahetult, saadavatest valmisosadest
2. Seadme mõttelise lahenduse loomine, seejärel selle esitamine füüsilise mudeli kujul, mudeli kooskõlastamine ja häälestamine ning alles selle põhjal tehnilise seadme ehitamine

34. Esimene tee (tehnilise seadme kokkupanek vahetult saadavatest valmisosadest )
Esimese arendustee valikul on teostamisele eelneva mõttetöö osa suhteliselt väikese tähtsusega.
Tööplaan on lihtne ja tehnoloogilised protsessid selguvad kokkupanemise töö käigus.
Esimest meetodit saab kasutada lihtsate ja odavate seadmete tegemisel. Kui seadme lahendus ei sobi, võib osad üksteisest lahutada ja proovida uut varianti.
Näiteks võib tuua lihtsa koerakuudi ehitamise või matkal telgi püstitamise või kulla sõelumisel liivast

35. Teine tee arendusel (seadme mõttelise lahenduse loomine, seejärel selle esitamine füüsilise mudeli kujul, mudeli kooskõlastamine ja häälestamine ning alles selle põhjal tehnilise seadme ehitamine)
Igasugune arendus on lihtsam, kui seda teeb inimene üksi.
Üksi töötamisel ei pea insener oma mõttelise lahenduse variante ja mudeleid teistega jagama. (töötan oma äranägemisel, olen iseseisev väikeettevõtja, kõigist parim spetsialist)
Tavaliselt on tänapäeval tootmise automatiseerimise projektid nii suure ulatusega ja komplekssed, et arendustöö tuleb kindlasti välja jagada suurele asjatundjate rühmale (ajutrust)
Teine arendustee on mõtlevale ja kogenud insenerile loomulik.
Mõnikord ta isegi ei märka, millal ja kus ta loodava seadme mõttelise lahenduse ja selle mudeli on loonud.

36. Teine tee arendusel
Teist põhimõttelist arendusteed kasutav insener peab tellija nõudmiste kirjeldamisel ja automatiseeritud valmistussüsteemi loomisel olema väga tähelepanelik,
sest mängus on suured materiaalsed ja rahalised väärtused, mis tavaliselt kuuluvad paljudele inimestele
See eeldab tehtud tegevuste tõendamisel suurt töömahtu
Inseneridel tuleb arendusel arvestada , et
konkreetsete tehnoloogiliste seadmete juhtimisel osalevad ühel ajal
inimesed, kelle peas on lahenduse mõttelised osad, ja ka
masinad, automaadid, milles on salvestatud andmed ja juhtimisprogrammid

37. Mõtted ja tegelikud seadmed ei ole üks ja seesama
Mõnikord (kui sageli?) tekib arendusinseneridel loometöös mõtteliste ülesehituse osade ja tegelike tehnilise osade segiajamise oht
Seadme lihtsustatud mudel meie peas ja tegelik juhtimisseade on kaks täiesti ise asja
Nad erinevad oma teostuse määralt
Seadme koostise ja teostuse ülesehitus on erinevad mõisted
Täieliku kirjelduse saamiseks on meil vaja mõlemat

38. Tootmise automatiseerimise metoodika sisuks
on soovituste andmine selle kohta
miks on vaja tootmist automatiseerida ?
mis või kes on tootmise automatiseerimisel alus ehk subjekt?
kes või mis on tootmise automatiseerimisel sihitis ehk konkreetne objekt?
mida saab üldse toota (poliitika)?
mida on vaja teha tellija soovitud lahenduseni jõudmiseks?
kuidas on vaja arendus- ja valmistustööd teha (protseduurid)?

39. Automatiseerimise Metoodika
Automatiseerimisel antakse suhteliselt üldisi vastuseid küsimustele, näiteks
kes (on), mis (on), mille oma, kuhu kuulub või kuhu ei kuulu, missugune, millal, kui kaua, kuhu, kus, kust, kuidas, kui palju, miks, mis põhjusel, millises seisundis, millises olukorras, kes mida millal ja kuidas tegi, teeb või kavatseb teha jne
Täpsemate juhiste ja meetodite saamiseks on vaja tunda konkreetset tootmisvaldkonda

40. Põhimõte
Selleks et mõista arendust, esitatakse automatiseerimise metoodikas kõige tähtsamad põhimõtted ja võetakse need siis konkreetses tootearendus- või automatiseerimistöös kasutusele
Sõna “põhimõte” ütleb, et tegemist on kellegi loodud mõttelise alusega,
alusele saab üles ehitada või luua konkreetsema mõtte
Tootmise automatiseerimise kursuses tuuakse esile tootmise automatiseerimise põhimõtteid
Neid rakendatakse harjutuste ja praktikumide ajal

41. Tootmise automatiseerimise metoodika kohaselt
toimub tehnilise seadme arendamine põhiliselt inimese mõttes
Mõttetöö kandjaks on ja jääb inimene
Masin lihtsalt ei suuda veel mõelda,
Igasugune masin saab olla ainult abivahend inimese käes
Miks toimub loomeprotsess inimese peas, aga mitte näiteks tehase tsehhi töömasinas, sulatusahjus või arvutis?

42. Tuleb täiustada oma mõtlemist
Tuleb osata tervikut (osadest) koostada (koostamine – ingl. termin organisation)
Tuleb osata tervikut üles ehitada
(ülesehitamine – ingl architecture)
Oma mõtteid tuleb osata analüüsida ja kirjeldada,
näiteks paberile panna

43. Koostamine ja teostamine
Terviku kirjelduses tuleb süsteemi koostis ja süsteemi teostus kuidagi ühte siduda.
Terviku kirjeldamisel on meile abiks
Koordinaattelgede süsteemid
Analüüsi ja sünteesi meetodid
Matemaatilised kirjeldamise meetodid
Klassikaline ja konstruktiivne loogika
Loogikat peab saama arvutitega realiseerida

44. Mõistetega on kergem uusi lahendusvariante kombineerida
Reaalse seadme variantide tegelikule ehitamisele ja proovimisele kulub liiga palju aega, energiat ja raha. (meenutame arenduse esimest meetodit)
Samas inimene oma peas ei töötle, ei pane kokku ega lõhu osadeks massiivseid asju, vaid ainult mõttelisi asju - materiaalseid mõisteid

45. Mõistetega on kergem uusi lahendusvariante kombineerida (2)
mõttelise lahenduse loomiseks kasutatavate mõistete (nimede) taga peituv tähendus võib olla väga keerulise sisemise ülesehitusega
konkreetsel teostamisel on mõistel sisuline väärtus
dokumendid tõendavad sisuliste väärtuste olemasolu
Suurte, keeruliste seadmete loomisel kulub ainelisi ressursse vähem, kui
masinate ehitamisel kasutatakse ka inimese peas loodud mõisteid

46. Teostuse ülesehituse näide 1

47. Näide 2. Teostatava (juhitava) protsessi loogika koostis ja ülesehitus

48. Lahenduste hajutamine
Tootmise automatiseerimise metoodika kohaselt jääb tervikrakenduse lahendusest loomisel alati mingi osa ka inseneri pähe,
seda ka pärast kõigi arendustööde lõppu ja seadme valmimist
Insener ei saa kõike (talle teadaolevat) õpetada rakenduse tulevastele kasutajatele (töölistele)

49. Automatiseerimine hõlmab

50. Osa lahendusest jääb inimese mällu
Kui tootearendajate loodud automatiseeritud valmistusseadmeid hakkavad ettevõttes kasutama ja juhtima uued inimesed, näiteks töölised, siis
on neid vaja enne koolitada ehk
Inseneri loodud mõtteline osa tuleb viia automatiseeritud terviklahendusest nende töötajate mällu
Mida rohkem uusi automatiseeritud lahendusi (rakendusi, seadmeid ) luuakse, seda sagedamini tuleb õpetada töölistele nende kasutamist.
Peab teadma, mida suudab ja teeb automaat, kõik ülejäänud tööd jäävad ikka edasi inimese teha

51. Terminid: metoodika ja meetod
Terminite võrdluseks toome näite kokakunstist:
Kokakunst (metoodika mille valdamiseks tuleb koolis või töökohal õppida)
Toidu retsept (meetod, mille teadasaamiseks võtate kätte kokaraamatu)

52. Seadmete integreerimisel (1)
Tellijale vajalike automatiseeritud seadmete integreerimisel saab kasutada kolme põhimetoodikat
Esiteks luuakse palju väiksemaid seadmeid (nn automatiseeritud saarekesi) mille projekteerijad seovad siis kokku suuremaks süsteemiks
Selliste mitme erineva arendusmetoodika põhjal loodud seadmete (saarekeste) tundmaõppimine ja integreerimine ning hilisem täiustamine ei ole kerge ülesanne

53. Seadmete integreerimisel (2)
Teiseks ehk teise automatiseerimise tee aluseks on kindel oletus, et on olemas
üks ühine arendusmetoodika, mida saab rakendada ja kohandada kõigi konkreetsete rakenduste (tehniliste lahenduste) loomiseks.
Meid ümbritsevas tegelikkuses ei ole sellist
ühtset, kõikehaaravat arendusmetoodikat kusagilt võtta
Seda metoodikat ei tule ka tulevikus
Eri metoodikate ühisosa võib suurenda
(insenerierialade horisontaalne integratsioon)

54. Seadmete integreerimine tulevikus
Kolmanda automatiseerimise metoodika kohaselt luuakse ja võetakse kasutusele suured arendusprotsessi moodulid,
mis on omavahel küll vähe seotud, kuid vajadusel siiski jõupingutustega seotavad.
Neid mooduleid nimetatakse ka arenduskomponentideks

55. Arenduskomponentide sidumine
Komponentide sidumiseks luuakse sideplokid. Selliseid teenindavaid plokke (funktsionaalsete plokkide vahelisi sideplokke) nimetatakse ka adapteriteks
Erinevad arendusfunktsioonid ja seadmete juhtimisprotsessid seob üheks tervikuks juht või insener,
kes on saanud teoreetilise ettevalmistuse kõrgkoolis
millele lisandub praktiline kogemus laboris või ettevõttes
See insener peab olema loomingulise mõtlemisega

56. Inimese teadmised ja oskused tootmise automtiseerimisel
Teadmised on igaühel unikaalsed
unikaalse koostisega
unikaalse ülesehitusega
Eri inimeste teadmisi on vaja kooskõlastada ja ühise eesmärgi saavutamiseks kasutada, näiteks
Programmide koostamisel
Projektide ülesehitamisel
Töö tegemisel
Püsikindlaid teadmisi pole võimalik leida

57. Oskused Praktilise kogemuse saamine on oluline Treeningud
kaasaarvatud käeline meetod
mõte teostatakse kohe käe kaudu (töötavad koos)
Mõtte mitmekordne teostamine, kasutamine
Mõtte meie alateadvusse viimine
Jalgrattasõit
Tarkvarapaketi kasutusoskus,
Kasutajaliidese tundmine (kus on käsud, nupud)
Funktsioonide tundmine,
kasutamine (programmi süntaks)
Tantsuoskus tuleb läbitantsitud kilomeetritega
(Ants Tael)

58. Arendustöö tulemused valmistamise automatiseerimisel
Valmistamise automatiseeriminel loob inseneridest ja töölistest koosnev (loominguline) kollektiiv tellijale vajaliku rakenduse
arendustulemust nimetatakse ka lahenduseks
rakendamisel tekivad tulemused
on komplekssed
riistvara jaguneb otsesteks valmistusseadmeteks ja juhtimisseadmeteks
riistvara realiseeritakse täielikult materjalis
rakendamise tulemuseks on ka
valmistusseadmete dokumentatsioon ja
koolitatud inimesed nende seadmetega töötamiseks

59. Insenerimõtte rakendamise tulemusi ei teostata vahetult (kohe)
Siia kuuluvad rakenduses (lahenduses) teostatavad tehnoloogilised protsessid
tehnoloogiliste protsesside ülesanded seotakse tarkvaraliselt
ärireeglid, aksioomid, protseduurid
Tarkvara jaguneb kaheks
Üks osa inseneri loomingulise mõtte tulemustest jääb inseneri enda ja pärast koolitust ka seadme tulevaste operaatorite pähe (on ikka tarkpea?)
Teine osa insenerimõtte (töö) tulemustest teostatakse (modelleeritakse) valmistusseadme juhtimissüsteemis

60. Inseneritöö käigus
analüüsitakse regulaarselt mõttelisi, modelleeritud ja lõplike (füüsiliste) seadmete lahendusi
analüüsi teemad ja nende teemade stsenaariumid on seotud:
lahenduste vastavusega kasutuse eesmärgile, otstarbele
lahenduste tehnilise teostatavusega ja edasiarendatavusega
seadmete hoolduse ja remondi mugavusega
kasutajate ergonoomiliste nõudmistega
majandusliku tasuvusega
Sünteesitakse (rakendatakse) uusi lahendusi
Sünteesi meetodid (intuitsioon, loogiline koostamine, heureka!)
mündi või kanepikõrte viskamine (vana hiina meetod: Jijing)
ning võrreldakse neid tellijate püstitatud tehniliste ja majanduslike nõudmistega

61. töövõime
Teostatud lahenduse töövõimet testitakse proovimise teel (ingl. verification)
Lahendus võib igati töötada, kuid ei pruugi täpselt vastata tellija soovitud otstarbele

62. Otstarbekohasus Lahenduse otstarbekohasust (vastavust)
hinnatakse tegelike tulemuste mõõtmise ning
mõõtetulemuste ning tellija poolt kirjeldatud kvaliteedinõuete /Pt. 21/ omavahelise võrdlemise teel (ingl. validation)

63. Praktiline näide
Oletame, et tellija ostab masinatehaselt oma elektrijaama renoveerimiseks, mille olemasolev generaatoriplokk on võimsusega kW, uue aurukatla.
Pärast katla paigaldamist ja katsetamist osutub see igati töökõlbulikuks, kuid
suudab anda auru vaid generaatori koormuseni kuni kW.
Järeldus: aurukatel on proovimisel (verification) töövõimeline, kuid ei vasta tulemuste mõõtmisel ja hindamisel (validation) tellija püstitatud nõudmistele, s.t kasutuse otstarbele

64. Arendustulemuste kirjeldamiseks on vaja mitu erinevat vaadet
Arenduse ajal tuleb inseneridel automatiseeritavast süsteemist (tervikust) luua ja esitada mitmeid vaateid
Ühe vaatega ja ühe metoodikaga ei saa terviku kõiki tahke kirjeldada
Vaatamise nurki ja vaateliike on mitu

65. Süsteemi ehk piiritletud terviku esitamiseks vajalikud vaated
Tavaliselt esitatakse arenduse tulemused graafiliste skeemidena ja tekstidena
Skeem näitab tervikus piiritletud elemente ja nende omadusi, jättes üleliigse info kõrvale
Koostise ja ülesehituse loogika (ontoloogia)
Mõni skeem kirjeldab toimimist (protsesse)
Mõni skeem on topoloogiline
Mõni skeem kajastab füüsikalisi struktuure ja nähtusi
Tuleb endale aru anda, et kõiki vajalikke ja võimalikke vaateid süsteemile ei saa näidata ühe metoodikaga ja ühe diagrammi abil

66. Kõike ei saa ühekorraga !
Paljud süsteemi loomise raskused ja arusaamatud probleemid tulenevad soovist esitada kirjeldus liiga napilt ja liig väheste esitlusvahendite abil
Elektriskeem kirjeldab hästi energia edastust seadme komponentide vahel, kuid ei suuda kirjeldada selle seadme geomeetrilisi omadusi

67. Süsteemi esitamiseks vajalikud vaated
Keeruliste tarkvaraliste lahenduste loomiseks ja kirjeldamiseks on vaja vähemalt nelja vaadet ja lisaks stsenaariume (erinevaid lugusid)
Arenduse ajal koostatavat dokumentatsiooni tuleb vajadusel täiendada veel lisadega
Kui süsteem on loodud, siis võib kasutaja mõne vaate peita või selle vaatamisvõimalusest täielikult loobuda
Mõne osa eraldamist võib arendusel vaadelda ka kui “süsteemi pooldumist”

68. Vaatetüübid süsteemile (ehk tervikule)

69. Nüüdisloogika (Gottlob Frege) 20.s
Loogika on objektiivne
Loogilised seosed on inimmõistusest sõltumatud
Miski kas järeldub või ei järeldu millestki eelnevast
Ja see tegelik järeldumine ei saa sõltuda millestki, millel on pistmist inimese psühholoogiaga

70. Matemaatika on loogika
Matemaatiline tõestus algab eeldusest
Neil peab olema kasvõi mingisugune protseduurireegel
Reegleid järgides saame järelduse
Loogika on nüüdseks arenenud väga tehniliseks teadusharuks
Vaata Wikipedia entsüklopeedia artikleid
loogika on seotud teostatavusega arvutustehnikaga
Intuitiivne loogika, konstruktiivne loogika

71. Mõtteline (loogiline) vaade
Aritmeetika on tuletatav loogika alusprintsiipidest (Bertrand Russell)
Meie teadmised välismaailmast kui teadusliku meetodiga uuritav (kogetud) valdkond filosoofias
Teadusteooriad pole lõplikud tõed
Me saavutame edu mitte vanadele tõdedele uute lisamisega, vaid olemasolevate teooriate pideva vahetamisega paremate vastu
Terve mõistus ja reaalsustaju on loogikas oluline
Analüüsigem oma sõnakasutust
Maailma saab keele kaudu kirjeldada, keeleanalüüsi abil

72. Keele ja tegelikkuse suhe
Ludwig Wittgenstein
Äratuntava pildi “loogiline vorm” on lähedane tegelikult olemasoleva objekti loogilise vormiga
Me oleme võimelised asju märkivaid sõnu ühendama lauseteks, mille loogiline vorm vastab kirjeldatava tegelikkuse omale (vormile)
Ja seetõttu oleme võimelised keele kaudu täpselt (või ebatäpselt) reaalsust kirjeldama

73. Keele ja tegelikkuse suhe
Loogiline vorm lubab meil kõnelda tegelikust maailmast
Keel võib peale objekti koostise kujutamise kirjeldada ka selle tegevust (asjade teostumist) näit. käsklusi
Keel on kui tööriist, mida võib kasutada lõpmatul moel
Kui võtta üksik sõna või mõiste siis selle tähendus avaldub selle kasutusviiside summas

74. Mõtteline vaade tervikule
näitab ka nõudeid süsteemi funktsionaalsetele osadele
Mõttelised osad on sõnalised
Mõttelises vaates näidatakse koostise alg- ja lõppseis (kasutades mõisteid: sisend-väljund)
Sõnastatud sisend = kirjapandud eesmärk
Topoloogiline vaade näitab keerulisema süsteemi koostisosi (näit. elemente) ja nende seoseid
Kasutaja peab saama oma konkreetsele probleemile loogilise lahenduse (mõttelise tulemuse)
püsiva tegevusega saavutatakse eesmärgi realiseerumine

75. Loogika meetod
Loodav süsteem jagatakse mõtteliselt funktsionaalseteks koostisosadeks (funktsiooniplokkideks)
Näiteks tehnoloogiline protsess jagatakse ülesanneteks
Funktsiooniplokke võib vaadelda kui musti kaste
mille sisemist käitumist esitatakse matemaatilise mudeli või sõltuvuse abil
Funktsiooniplokil võib olla mitu sisendit-väljundit

76. funktsiooniploki liik: Ülesandeplokid
Ülesandeplokid näitavad mida protsessis tehakse
Asjaolu, kuidas kasutajale vajalik funktsionaalsus (teostus) ruumiliselt hajutatakse, pole (loogilises vaates) veel oluline
Hajutatud süsteemis näidatakse plokkide vahelisi liideseid

77. Loogiline protsess
Funktsiooniplokid on mõiste, mida arendajad kasutavad selleks, et esitada mõttelise terviku (näit. rakenduse) piiritletud osi
Loogilise protsessi sisusse tungiva vaate tegemiseks ja esitamiseks kasutatakse standardis IEC defineeritud keeli
funktsiooniplokkide diagrammi keelt
Kontaktaseskeemi keelt (nn ladder)
Käsulisti

78. Loogiline vaade: Elektriskeemid (1)
Loogilise vaate näiteks on:
seadme elektrilised põhimõtteskeemid ehk elektriskeemid ehk elektrilised vaated
Elektriskeemil kasutatakse protsessiosade kirjeldamiseks funktsiooniplokke mis on esitatud elektriliste tingmärkidega
(standard IEC60617)

79. Loogiline vaade: Elektriskeemid (2)
Elektrilised seosed esitatakse joonistel ühendusjoontega
Kas jooned on funktsiooniplokid ? Jah.
Funktsiooni plokist väljuv signaal edastatakse kohe (hetkeliselt) järgmise ploki sisendisse
Joon näitab kuhu signaal edastatakse.
Loogilise seose põhifunktsioon on liikumise kirjeldamine
edastuse kirjeldamine
Ülekandmise kirjeldamine

80. Protsessi vaade
Valmistusseadme (rakenduse) loomise ning hiljem selle juhtimise protsesse tuleb kirjeldada
Vajatakse erinevaid vaateid (piisaval arvul)
Kokkulepitud (tunnustatud) tingmärgid
Tulevase süsteemi protsesside kirjeldused peaksid demonstreerima (tellijale ja kasutajale)
sisulisi väärtusi (mis on teostusel mõõdetavad)
toimimise kvantiteeti ehk väärtuste dünaamikat

81. Arendusprotsessid Vaatluse alla võetakse
Arendusinseneride teostatavad ülesanded ja tööd
1. automatiseeritud tootmissüsteemi loomine
2. valmistatava toote loomine
Inseneri (arendaja) rolle vaadeldakse kõigis elukaare etappides.
Inseneri rollideks on näiteks
tellija, projektijuht, analüütik, projekteerija, programmeerija jne

82. Toote valmistamise juhtimisprotsessid
Kirjeldatakse toote valmistusseadmete koosseisu kuuluvates automaatjuhtimisseadmetes teostatavad protsessid
Juhtimisprotsessid teostab lõplik automaat
näiteks tööstuskontroller

83. Füüsikalised protsessid
Toote valmistamise füüsikalised protsessid toimuvad protsessiseadmes
mitte selle juhtimisseadmes
Konkreetsete toodete valmistamise (füüsikaliste protsesside) vaated
Elektriinsener peab tundma ja oskama lugeda ka füüsikalisi kirjeldusi

84. Tausta kirjeldus
Toote valmistamisprotsessi vaade (kirjeldus) peab sisaldama ka teatud hulka valmistamisväliseid üksikasju
mittefunktsionaalsed nõudmised kirjeldavad valmistussüsteemi täiendavaid parameetreid ja nende väärtusi
Täiend on seotud süsteemi struktuursete osadega
Täiend ei moodusta süsteemis uut iseseisvat struktuuri
Lauses on täiendi jaoks kasutusel kaasaütlev kääne
Põhitegevuse kirjeldamisel on vaja osastavat käänet

85. Juhtimisprotsessi vaade
Juhtimisprotsessi võib kirjeldada
võrguna mille punktid (node) on ruumis hajutatud riistvaralistesse ressurssidesse
võrgu punktid vahetavad omavahel
andmeid,
Infot
Andmed on sisulised

86. IEC 61499
Hajutatud süsteemide ülesehituse kirjeldamiseks loodud standard IEC annab mudeli protsessi vaate koostamiseks, võimaldades koostada eriti hästi just hajutatud juhtimisprotsesside vaateid
IEC Function block standard which provides an architecture for depicting the implementation view of a distributed system as networks of interconnected function blocks
IEC61499 pakub vaid üheainsa olulise süsteemi vaate, s.o protsessi vaate, kus on näha olulised hajutatuse aspektid

87. Arenduse vaade Arenduse vaade kirjeldab loodud mudelite kasutamist,
näiteks tarkvaramoodulite komponentide hoidmist ja haldamist
Nende komponentide ja moodulite jaoks koostatakse arvutites “raamatukogud”, mida ettevõttes hallatakse erinevate dokumendisüsteemidega

88. Arenduse dokumendisüsteemid
dokumendisüsteemid pakuvad haldusteenuseid,
mille käigus edastatakse, suunatakse, salvestatakse ja arhiveeritakse erinevaid komponente

89. Füüsiline vaade kirjeldab materialiseerimisega seotud omadusi,
kirjeldab näiteks automatiseeritud süsteemi protsessiseadmeid ja kontrollerite sisendite-väljundite vahelisi juhtmete ühendusi (andmeside)
näitab diagrammidel seadmete ruumilisi omadusi ja geograafilisi asukohti
näiteks kaablite paigutust (asukohta) kaabliriiulitel
Topoloogilise ja geomeetrilise vaate erinevus

90. Stsenaariumid Stsenaariumi teostamisel näeb klient äriprotsessi tööd
Stsenaarium kasutab kirjeldamisel üksikosi (nimega näitlejaid)
Stsenaarium lõpetab iga süsteemi (ka juhtimissüsteemi) projekteerimise
Stsenaarium kirjeldab ja kujutab
funktsioonide teostamiseks vajalikke koostisosi dünaamilises seoses
seostes toimuvaid (erinevaid) liikumisi

91. Stsenaariumid
Hajutatud juhtimissüsteemis saab piiritleda järgmised stsenaariumid (režiimid)
süsteemi käivitamine
vea avastamine ja kõrvaldamine
häire andmine
valmistamise juhtimine
seadmete väljalülitamine
Stsenaarium tõendab lahenduse töövõimet ja tulemuse saavutatavust

92. Stsenaariumid stsenaariumis võidakse näidata üheskoos
loogilise vaate nimelisi osi
protsessi vaate vajalikke tahke (ka muutujate ja parameetrite väärtusi)
Stsenaariumi koostamisel ja simuleerimisel saab testida süsteemi toimimist ja kõrvaldada vigu
Loodav (juhtimis)süsteem on alles poolik,
kuni pole koostatud põhilisi (tulevaseks tööks vajalikke) stsenaariume
Stsenaariumi kutsutakse mõnikord ka arenduse, projekteerimise või katsetuste kavaks
Kõige tuntum stsenaariumi kasutamise valdkond on kino, teater

93. Inimese rollid automatiseeritud süsteemis
Põhiliselt jääb inimeste kanda
toote valmistamisel tekkivate keeruliste probleemide lahendamine
Ülejäänud toote valmistamise juhtimistegevused teostatakse automaatselt
Stsenaariumi koostamisel tuleb kirjeldada vähemalt kolme rolli (süsteemi kolme põhiosa tööd)
inimese tehtav juhtimistöö
automaatjuhtimisseadmetega teostatav juhtimistöö
tehnoloogiliste seadmetega teostatavad otsesed füüsilised valmistustööd

94. Automatiseeritud süsteemi põhiosad Mõttelise lahenduse teostamine

95. Automatiseeritud süsteemi põhiosad Automatiseeritud rakenduse skeem

96. Inimesed suhtlevad mudeli vahendusel kasutades mõisteid ja mõistemärke