Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел 5

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ

СТРОИТЕЛЬНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ

5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОПРОСОВ

УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ

5.1. Роль АСУП в управлении предприятием

Строительное предприятие – сложная система, эффективность

которой зависит от слаженной работы всех структурных подразделений и

функциональных служб. Важную роль в его деятельности играет

управление производством. При переходе строительных предприятий на

работу в условиях рыночной экономики неизбежно возрастает значение

управлением производством, в частности автоматизированных систем

управления (АСУП). [95]

Работа предприятий в условиях рыночной экономики поставила новые

задачи и цели в области совершенствования управления с применением

АСУП на основе комплексной автоматизации управления всеми

процессами предприятия – от функционально-экономических и

технологических до проектирования изделий, конструкций, технологий и

их изготовления. При этом АСУП является составной частью механизма

реализации экономических, хозяйственных, технических и других задач на

предприятии.

Функционирование АСУП на предприятии позволяет повысить

степень информированности руководителей и управленческого персонала

о ходе и результатах производственно-хозяйственной деятельности, а

также обеспечивать их необходимыми данными, плановыми и

аналитическими расчетами, информацией для принятия эффективных,

оперативных управленческих решений. При этом повышается научная

обоснованность и объективность принятых решений за счет повышения

достоверности поступающей информации о состоянии производства, о его

ресурсах, узких местах, изменения состояния производства. Это приводит

к увеличению времени для творческой работы работников аппарата

управления за счет освобождения от работ рутинного характера.

Таким образом, АСУП позволяет повышать степень обоснованности

принимаемых решений и за счет быстрого сбора и обработки информации

обеспечить своевременность принятия решений по управлению

производством в условиях действия рыночной экономики.

Своевременность представления всей необходимой информации

руководителям и всем работникам на различных уровнях управления на

предприятии из единого информационного фонда позволяет значительно

повысить эффективность управления, обеспечивать четкую

согласованность решений, принимаемых на различных уровнях

управления и в различных структурах предприятия. Информированность

рабочего состава, ИТР и руководителей о текущем состоянии

производства является важным рычагом обеспечения роста

производительности труда, сокращения непроизводительных потерь.

Автоматизированная система управления (АСУ) – это система

«человек–машины», обеспечивающая эффективное функционирование

объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для

реализации функций управления, осуществляются с применением средств

автоматизации и вычислительной техники.

Создание и функционирование АСУ должно базироваться на общих

организационно-экономических принципах. К ним относятся: единство

управления на всех уровнях народного хозяйства в сочетании с

разнообразными формами и методами управления в зависимости от

особенностей производства; обеспечение пропорциональности и

оптимальности на всех уровнях системы; достижение непрерывности и

ритмичности использования и качественного обновления

производственных фондов; разумное сочетание централизации и

децентрализации в управлении; оптимальное число звеньев

производственной структуры предприятия, объединения отрасли,

народного хозяйства в целом; системная адаптация, обеспечивающая

способность АСУ автоматически приспосабливаться к изменяющимся

внешним и внутренним условиям, а также наиболее эффективный режим

ее функционирования.

5.1.1. Классификация АСУ по основным признакам

Классификация АСУ представлена на рис. 5.1. Ниже рассмотрим

несколько подробнее АСУ по уровню управления предприятием. АСУП

состоит из коллектива работников аппарата управления, комплекса

технических средств, различных методик и инструкций по управлению

предприятием, носителей данных (информации).

5.1.2. Научно-технический уровень АСУП

Научно-технический уровень (НТУ) АСУП представляет собой

совокупность показателей, характеризующих степень соответствия

технико-экономических характеристик АСУП современным достижениям

научно-технического прогресса и требованиям конкретного предприятия.

Таким образом, научно-технический уровень АСУП (Уасуп) можно

рассчитать по формуле

PУфУасуп

где Уф – обобщенный показатель, характеризующий НТУ

функционального назначения АСУП; Pi – единичные показатели,

характеризующие надежность, технологичность, уровень унификации и

стандартизации эргономического обеспечения АСУП; k – количество

единичных показателей, учитываемых при определении НТУ АСУП. [95]

5.1.3. Экономическая эффективность АСУП

Различают экономическую эффективность АСУП в

народнохозяйственном масштабе и локальную, в масштабе предприятия

(объединения). Необходимо, чтобы внедрение АСУП обеспечивало

эффективность в обоих случаях. Современная вычислительная техника

позволяет на одних и тех же аппаратных средствах выполнять задачи

АСУП и АСУТП посредством построения интегрированных систем

ИАСУ.

5.1.4. Автоматизация проектирования АСУП

Для автоматизации работ по проектированию АСУ предприятиями в

последние годы стали использоваться различные автоматизированные

системы (АРИУС, САПР, РПАСУП и др.).

Автоматизированная система проектирования АРИУС (автоматизиро-

ванная разработка информационно-управляющих систем) разработана

коллективом под руководством академика В.А. Трапезникова и В.Л. Эп-

штейна. Цель этой системы – создать самообразующие средства для

ИАСУ.

В основу АРИУС положены два принципа: архитектурная концепция

и информационное управление.

Архитектурная концепция сводится к тому, что при разработке ИАСУ

разграничивается деятельность человека и машины. Человек в ИАСУ

обязан сам определять свои потребности. Задача архитектора системы –

выявить требования будущего пользователя и сформулировать их в таком

виде, чтобы конструктор системы мог ее разработать с требуемыми

свойствами. Исходя из этого, задачами выбора архитектуры ИАСУ

являются анализ объекта и разработка на этой основе структуры новой

системы управления и подробных спецификаций на сопряжение абонентов

с машинной частью ИАСУ.

Информационное управление сводится к выявлению потоков

информации с их количественными и качественными характеристиками,

отражающими функции ИАСУ и технологию согласованного управления.

Рис. 5.1. Классификация автоматизированных систем управления

Использование средств АРИУС позволяет: исключить необходимость

разработки алгоритмов и программирования большого числа задач учета и

отчетности; устранить этап разработки системных алгоритмов и программ,

образующих процесс обработки данных; автоматизировать формирование

интегрированной базы данных на основе системных описаний отдельных

задач; преодолеть языковый барьер между разработчиками и

пользователями. Для управленческого персонала появляется возможность

читать формальные описания задач на языке АРИУС, что помогает

пользователям активно и эффективно участвовать в разработке системы, а

также снижать затраты на её внедрение, освоение и совершенствование.

При использовании средств АРИУС отпадает необходимость

разработчикам тратить время и силы на изучение операционных систем,

систем управления базами данных, рутинную работу, появляется

возможность сосредоточить внимание на архитектуре ИАСУ и достижении

конечной цели, постепенно расширить функции системы в процессе её

эксплуатации за счет включения оптимизационных модулей и аппарата

таблиц решений задач планирования и управления.

Автоматизация проектирования АСУП с помощью АРИУС и др.

систем позволяет широко применять прогрессивные, типовые и

стандартные проектные решения, методы, расчеты, различные

нормативные и справочные данные, четкую организацию проектных работ,

эффективные математические модели, методы моделирования и

оптимизации на всех основных стадиях проектирования; средства

автоматизации трудоемких и рутинных проектных работ; замену

макетирования математическим моделированием; метод многовариантного

проектирования и оптимизации.

5.1.5. Современные направления развития АСУП [96]

Переход всех предприятий строительной индустрии на условия

рыночной экономики, полный хозрасчёт и самофинансирование,

расширение хозяйственной самостоятельности требуют качественно

нового уровня управления производством. Здесь первостепенное значение

имеет дальнейшее развитие и повышение эффективности

автоматизированных систем управления.

Современное направление развития АСУП определяется

совершенствованием в первую очередь технического, информационного,

программного и математического обеспечения. К главным направлениям в

настоящее время относятся: создание многоуровневых интегрированных

АСУ, реализация концепции баз данных, широкое применение

персональных компьютеров и создание на их основе микропроцессорных

систем, внедрение терминальных устройств и систем телеобработки

данных, максимальная автоматизация функций пользователя путем

создания высокоэффективных АРМ на базе персональных компьютеров

(ПК), повышение экономической эффективности действующей АСУП.

Развитие вычислительной техники и программных средств, создание

гибких производственных систем (ГПС), автоматизация и роботизация

производства создали предпосылки для появления АСУ нового типа –

многоуровневых интегрированных АСУ (ИАСУ). Многоуровневые

(ИАСУ) включают системы организационного типа (АСУП) и

управления технологическими процессами (АСУТП), системы

автоматизированного проектирования (САПР) различных типов, АСУ

ГПС, автоматизированные системы научных исследований (АСНИ).

5.2. Разработка специального ПО АСУ строительным

предприятием (АСУ СП) [95]

Современное строительное предприятие характеризует существенная

территориальная распределенность и необходимость совместной работы

множества сотрудников, часть из которых могут не иметь постоянного

рабочего места, т. е. быть мобильными. Решение проблемы координации

совместной работы невозможно без применения компьютерных

технологий, в т. ч. без объединения рабочих мест пользователей в

вычислительную сеть. АСУ СП обеспечивает ведение оперативного, бух-

галтерского и управленческого учета и строится на основе единого

информационного пространства, охватывая и координируя всю

совокупность управленческих процессов предприятия.

Для формализации моделируемой системы опишем объект

строительства, средства его возведения и правила их взаимодействия и

управления в ходе строительства.

Объект строительства:

n,m,V={V

}; G={G

j1,j2

}; D={D

i,j

}; Tдир,

где п – число пространственных участков (захваток); m – число работ; V

–

объем j-й работы на i-м участке (элемент матрицы V); G

j1,j2

–

технологическая последовательность выполнения работ на i-м участке

(элемент матрицы G); D

i,j

– максимальное технологически допустимое

количество ресурсов j-го типа на i-м участке (элемент матрицы D); Tдир –

срок возведения объекта.

Строительный объект разбивается на подсистемы с учетом

особенностей объемно-планировочных и конструктивных решений на п

пространственных участков, на каждом из которых должен быть выполнен

определенный комплекс строительно-монтажных работ, состав которых на

участках может быть различным. Для возведения объекта необходимо

выполнить т видов работ. Отсутствие любой из работ на участке ха-

рактеризуется в модели нулевым объемом работ (V

=0). Таким образом,

матрица объемов работ V содержит информацию о составе работ и

распределении их объемов по участкам.

Требования к технологической последовательности выполнения

работ, отражающие особенности строительного объекта и технологии

возведения, отображаются для каждого участка в виде технологического

графа. В то же время технологический граф может быть единым для всех

участков объекта, если составы работ на участках и условия их

выполнения одинаковы. В модели технологическая последовательность

производства работ представляется матрицей G, элементы которой

определяются из соотношения

Деление всего комплекса строительно-монтажных работ на отдельные

виды работ производится в соответствии со специализацией

производственных бригад (звеньев). При этом предполагается, что каждая

специализированная бригада может выполнять только один вид работ и

бригады разных специальностей не взаимозаменяемы. Для выполнения

каждого вида работ устанавливается с учетом специфики возводимого

объекта минимальный состав бригады (звена) рабочих, который принима-

ется за единицу ресурса типа мощности и уменьшен быть не может.

Полагаем, что специализированная бригада или звено (единица ресурса)

оснащена необходимыми механизмами и инструментом для выполнения

соответствующих работ.

Каждый участок имеет предел насыщения фронта работ ресурсами,

обеспечивающий их производительную работу, т. е. на каждом конкретном

участке при выполнении любого вида работ существует фронт работ для

одновременного включения в работу определенного числа бригад

(звеньев). Этот предел будем называть максимальным технологически

допустимым количеством ресурсов и представим его в модели матрицей D,

в которой тип ресурса соответствует виду работ.

Известно, что для каждого промышленного объекта или комплекса

существует нормативная продолжительность строительства, на основе

1, если j

- ю работу на i-м участке можно выполнять

только после завершения на нем j

- й работы ;

0, если j

- ю работу можно производить на i-м

участке до или после выполнения на нем j

- й работы.

которой планируются сроки ввода. При строительстве нетиповых объектов

или уникальных сооружений, а также при специфических (сложных)

условиях возведения объектов устанавливаются директивные сроки

строительства. В любом случае организация возведения объектов

предусматривает задание сроков (продолжительности) строительства для

их обоснования или контроля. Поэтому важной характеристикой

строительного объекта является продолжительность его возведения Tдир.

Средства возведения объекта:

}

{

};

где r – матрица-вектор наличного количества ресурсов типа мощности

(каждого типа) на стройплощадке; r

– наличное количество ресурсов j-го

типа на стройплощадке; L

– матрица-вектор нормативных

интенсивностей работы ресурса каждого типа за смену; L

– нормативная

интенсивность работы (выработка) единицы ресурса j-го типа за смену

(элемент матрицы L

Строительные организации располагают ограниченным числом бригад

(звеньев) разной специализации, которые могут привлекаться для

выполнения строительно-монтажных работ на объекте. В модели число

бригад разного типа (специализации) представляется в форме матрицы L

Оперативное управление строительством:

)t(

{

j,i

654321

j,i

где t

– матрица относительных сроков прибытия бригады на объект

строительства; t

i,j

– относительный срок прибытия на объект бригад для

выполнения j-й работы; R

– число бригад, используемых в период

строительства объекта T для выполнения j-й работы; П

– правила

проверки наличия подготовленных фронтов работ (участков) для

включения в работу бригад; П

, П

– правила назначения бригад на

участки; П

, П

– правила освобождения бригад с участков;

(t)

i,j

–

продолжительность выполнения j-й работы на i-м участке.

Основная задача организации возведения строительных объектов и

комплексов заключается в обеспечении запланированных сроков

строительства за счет выбора рационального движения бригад по мере

подготовки фронтов для выполнения соответствующих строительно-

монтажных работ. Продолжительность выполнения работ и сроки их

окончания на участках есть величины случайные. В модели

продолжительности работ задаются по каждому виду работ

соответствующими функциями распределения, построенными на основе

статистических данных. При получении статистических данных по

интенсивностям работ (фактическим выработкам) функции их

распределения предварительно трансформируются в функции

распределения продолжительностей работ.

При случайном характере освобождения бригад и подготовки фронтов

работ возможны простои бригад и участков. Суммарные величины этих

простоев за весь период строительства объекта являются показателем

уровня организации его возведения. Число бригад, используемых из

наличного состава r

за период возведения объекта Т, принимается за

переменную величину R

, которая в разные отрезки времени может быть

меньше или равна r

, в зависимости от величины их простоя. В качестве

основных параметров функционирования моделируемой системы приняты

продолжительность работ

(t)

i,j

, сроки их окончания R

i,j

, величина исполь-

зуемых ресурсов R

, время простоев ресурсов F

и фронтов работ F

за

весь период строительства Т, математическое ожидание общего срока

возведения объекта M

и средневзвешенный квадрат отклонения значений

общего срока возведения от его математического ожидания

Оперативное управление ресурсами осуществляется дискретно в

моменты прибытия бригад на объект или их освобождения с очередного

участка объекта, т. е. характеризуется изменением состояния ресурсов

типа мощности. При этом предполагается, что в периодах между

моментами прибытия и освобождения бригад с участков величина

ресурсов постоянная, а состояние объема работ (накопление

подготовленных фронтов работ) изменяется.

Управление перемещением бригад по участкам объекта в процессе

выполнения строительно-монтажных работ представлено в модели

совокупностью управляющих правил: П= П

– П

Правила П

и П

являются ограничениями для назначения бригад на

участки объекта. По правилу П

бригада может начать работу на участке

только в том случае, если на этом участке выполнены все работы, техноло-

гически предшествующие предстоящей. По правилу П

бригада может

начать работу на участке только тогда, когда участок либо свободен, либо

занят бригадами того же типа и их работу можно интенсифицировать, т. е.

довести число работающих бригад на участке до максимального

технологически допустимого количества Di,j.

Правилами П

и П

назначаются бригады на участки объекта. По

правилу П

бригады направляются для работы на тот участок, на котором

аналогичные работы уже выполняются и которые можно интенсифициро-

вать. Назначение бригад должно производиться так, чтобы суммарное

число бригад, работающих на участке, не превысило их максимальной

технологически допустимой величины. Если имеется несколько участков,

на которые можно будет назначить бригады данного типа, то в первую

очередь они направляются на участок, где средняя суммарная

продолжительность всех оставшихся работ наибольшая. Средняя

продолжительность всех оставшихся работ вычисляется при условии

максимального насыщения фронта работ ресурсами. Эта процедура

повторяется до тех пор, пока с учетом указанного приоритета все

имеющиеся бригады не будут распределены по соответствующим

участкам.

По правилу П

бригады направляются на свободный (незанятый в

рассматриваемый момент) участок объекта. Если имеется несколько

свободных участков с подготовленным фронтом работ для бригад одного

типа, бригады распределяются по участкам в соответствии со средними

суммарными продолжительностями оставшихся работ. Если на один

свободный участок могут быть назначены бригады разных типов (есть

возможность выбора), то правило предусматривает назначение бригад на

участок с учетом следующих условий:

при d

i,j1

≤ R

(t) и d

i,j2

> R

(t) на участок направляются j

-е бригады;

при d

i,j1

> R

(t) и d

i,j2

≤ R

(t) на участок направляются j

-е бригады;

при d

i,j1

³ R

(t) и d

i,j2

³ R

(t) или при d

i,j1

< R

(t) и d

i,j2

< R

(t) на

участок направляются первые по номеру бригады (например, j

-е бригады

для j

< j

Если имеется несколько типов незанятых специализированных

бригад, несколько свободных участков и для одного из участков есть

возможность выбора, т. е. на этом участке подготовлен фронт работ для

двух и более типов бригад из числа имеющихся, то назначение на участок

бригад того или иного типа производится следующим образом:

1) свободные участки без возможности выбора группируются по

признаку (типу) бригад, для которых на участках подготовлен фронт работ

(признак однородности подготовленных фронтов работ);

2) участок с возможностью выбора относится к той или иной группе

участков в соответствии со следующими условиями:

при åd

i,j1

≤ åR

(t) и åd

i,j2

> åR

(t) участок относится к j

-й группе

участков;

при åd

i,j1

> åR

(t) и åd

i,j2

≤ åR

(t) участок относится к j

-й группе

участков;

при åd

i,j1

³ åR

(t) и åd

i,j2

³ åR

(t) или åd

i,j1

< åR

(t) и

åd

i,j2

< åR

(t) участок относится к той группе, в которой число

участников меньше; при равенстве числа участников в группах участок с

возможностью выбора относится к первой по номеру группе

(например, j

-е бригады для j

< j

);

3) бригады каждого типа распределяются по участкам

соответствующих групп согласно средним суммарным

продолжительностям оставшихся работ.