Пьявченко Т.А., Финаев В.И. Автоматизированные информационно-управляющие системы
Подождите немного. Документ загружается.
51
- характеристика данной очереди системы в целом и отдельно
по каждой подсистеме
. Характеристика функциональной
подсистемы, содержащая перечень подразделений, охваченных
подсистемой; укрупненное описание распределения функций между
подразделениями и схему информационных связей между ними;
увязку задач в подсистеме. Характеристика системы в целом также
содержит перечень функциональных подсистем; укрупненную схему
их внешних связей; перечень и характеристики документов и
сообщений, образующих эти связи; схему увязки подсистем
по
входам и выходам;
- постановка задачи, определяющая круг объектов, для которых
предназначена данная задача:
а) краткое содержание постановки задачи;
б) периодичность решения и временные ограничения;
в) связь с другими задачами;
г) необходимую оперативную, нормативно-справочную и
выходную информацию;
д) алгоритм решения и контрольный пример;
- подготовка объекта к внедрению системы - документ,
содержащий перечень необходимых мероприятий, исполнителей,
сроки и формы завершения работ;
- организация фонда нормативно-справочной информации. В
документе приводится состав справочников нормативно-справочной
информации с указанием задач, для которых они используются,
описание организации их создания, поддержания в рабочем
состоянии и методик внесения изменений;
- система шифровки документов и отдельных параметров
системы (реквизитов);
-
выбор комплекса технических средств (КТС), содержащий
выбор типа и расчет количества основного и вспомогательного
оборудования, структуру и назначение подразделений отдела АСУ,
расчет численности персонала, решения по периферийным
техническим средствам, спецификации для размещения заказа на
оборудование;
- технические задания на проект монтажа периферийного КТС,
содержащие чертежи размещения технологического оборудования
и технические условия на монтаж;
52
- характеристика выбранной системы математического
обеспечения, содержащая описание системы и ее состав,
преимущества и недостатки, технические требования на новые
программы.
2.4.3. Рабочий проект. Он представляет собой утвержденную
в установленном порядке техническую документацию, содержащую
уточненные и детализированные общесистемные проектные решения,
программы и инструкции по решению задач, а также уточненную
оценку экономической эффективности автоматизированной системы
управления и уточненный перечень мероприятий по подготовке
объекта к внедрению (ГОСТ 19675-74).
Рабочий проект АСУ содержит следующие документы:
- ведомость документов рабочего проекта;
- обоснование дополнительных проектных решений, принятых
после утверждения технического проекта и утвержденных в
установленном порядке;
- уточненный расчет экономической эффективности системы
по официальной методике;
-
технология ввода и регистрации информации;
- формы первичных и промежуточных документов, заполняемых
вручную и используемых для решения задач, с указанием
маршрутов движения документов отдельно для каждой задачи;
- должностные инструкции, составляемые персонально для
каждого должностного лица, участвующего в функционировании
системы, с указанием действий в случае отказа технических средств
АИУС;
- формы нормативно-справочной информации, инструкции по
их заполнению и внесению изменений;
- альбом шифров, содержащий систему шифровки и альбом
шифров;
- программы организации и ведения массивов нормативно-
справочной информации, включая тип ЭВМ и необходимый
комплект внешних устройств, особенности организации и ведения
массивов информации, описание программ, инструкции по вводу
входных документов и по эксплуатации программ, исходные тексты
программ;
- рабочие программы и инструкции. По каждой задаче
производится описание алгоритмов и рабочих программ,
53
инструкции по вводу входных данных и по эксплуатации
программ, а также программы и контрольный пример;
- характеристика комплекса технических средств, содержащая
спецификацию оборудования, описание и техническую
характеристику всех устройств, перечень стандартных процедур
работы с ними, схему функциональных связей устройств, схему и
чертежи их размещения, принципиальные электрические схемы связи
и питания. Характеристика охватывает как оборудование
вычислительного центра, диспетчерских пунктов, так и
периферийные технические средства, располагаемые в
производственных помещениях.
В случае необходимости в рабочий проект включается также
эксплуатационная документация на новые, нестандартные
устройства, разработка которых выполнялась для данной системы, а
также чертежи строительной части проекта и монтажа технических
средств.
54
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-
УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
3.1. Структуризация работ проектирования
Разработка АИУС – это выполнение большого комплекса научно-
исследовательских, проектных, инженерно-технических и
организационных работ, связанных с совершенствованием методов
управления на базе внедрения вычислительной техники, что приводит
к столь глубоким и принципиальным изменениям, что можно говорить
о качественно новой ступени развития предприятия или организации.
Структура работ по созданию АИУС показана на рис
. 8 [31].
Структура работ по созданию АИУС
Создание
информационно-
вычислительной
системы
Информационное
обеспечение
Математическое
обеспечение
Программное
обеспечение
Техническое
обеспечение
Разработка
организационно-
правового обеспечения
Подготовка
персонала
Организационное
обеспечение
Правовое
обеспечение
Лингвистическое
обеспечение
Рис. 8
Создание АИУС осуществляется алгоритмически последовательно
и включает в себя следующее:
- разработку информационного обеспечения (исследование с целью
совершенствования потоков информации, установление
55
информационных связей между задачами, создание нормативной базы
и др.);
- создание математического и программного обеспечения АИУС
(разработку методов, моделей, алгоритмов и программ);
- осуществление технического обеспечения АИУС (приобретение,
установку и наладку ЭВМ, периферийного оборудования,
оборудования передачи данных и т. д.).
Под
проектированием понимается процесс создания проекта -
прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта. При
проектировании, как показано на рис. 9, решаются задачи управления
процессами проектирования и его составными частями.
КРИТЕРИИ
эффективности
процессов
проектирования
Проверка
качества
проектных
решений
ПЛАН
(целевая
программа)
проектировщиков
СРЕДСТВА
воздействия на процесс
проектирования с
целью достижения
желаемых
характеристик
Процесс
проектирования
АИУС
Проектные
решения
Рис. 9
Задачу управления процессом проектирования представим как
задачу оптимизации. Процесс проектирования следует рассматривать,
как цикл управления [32], показанный на рис. 10. Условия цикла
управления процессами проектирования назовем спецификациями.
56
Цель
проектирования
Процесс
высшего уровня
Результат
Спецификация
проекта
Представление
Отклонение
Оценка
Результат
Синтез
Знания
Анализ
Другие процессы
Процесс производства
Другие аспекты
Аспекты
Аспекты производства
Концептуальная модель объекта
Рис. 10
Проектные спецификации отражают все изменения цели
проектирования, т.к. выделены внутренний и внешний циклы
проектирования. Во внутреннем цикле осуществляют операции
(синтез, анализ и оценка) с фиксированными проектными
спецификациями (цели). Данные об отклонении предварительного
проекта от спецификаций являются исходными для выполнения операций
синтеза. Второй цикл замыкается не внутри самого процесса
проектирования, а только в процессе высшего уровня.
Для обеспечения экономической эффективности АИУС в процессах
проектирования применяют спецификации, минимизирующие затраты,
связанные с изменением цели. В работе [33] предлагается система
моделей процессов, протекающих в среде проектирования в
соответствии с формулой системного подхода:
57
Цели→Задачи-работы→Задания→Ресурсы→Алгоритмы-планы.
Система моделей позволяет содержательно описать решение задач
синтеза и анализа, а также применения решений при проектировании и
отобразить процессы проектирования в виде сетевых моделей
выполнения работ и достижения целей [34-36]. В работе [37] предлагается
математическая модель процесса достижения цели на каждом m-ом этапе
в виде И/ИЛИ-сети. В работе [38] предлагается рассматривать задачу
оптимального управления процессами проектирования как задачу
определения вектора параметров управления проектированием П
У
, при
которых вектор выходных параметров (векторный критерий
качества) П
В
имеет наилучшие характеристики.
Применительно к задачам проектирования АИУС задача
системного подхода сводится к нахождению подобных структур,
свойств и явлений. По мнению Ф.Е.Эмери, не следует преждевременно
стремится к созданию «общей концептуальной основы» [39], хотя
Р.Л.Акофф стремится ввести понятие системы систем [40]. Поиск
общности в проектировании и функционировании АИУС можно
достичь нахождением областей, в которых одни и те же модели
описывают то, что внешне представляется не связанными между собой
явлениями. Однако стремление к использованию общих методов не
позволяет учесть отличительных особенностей реальной АИУС.
3.2. Информационно-управляющие аспекты проектирования
АИУС
Решение задач проектирования определяется как деятельность,
которая сохраняет или улучшает характеристики АИУС, что
достигается введением изменений, повышающих эффективность
использования ресурсов (люди, материалы, оборудование, устройства,
капитал и время). Эффективность использования ресурсов измеряется:
- увеличением или уменьшением потребности в ресурсах без
соответствующего изменения в объеме стоимости и прибыли;
- увеличением или уменьшением подверженности риску
;
- изменением некоторой относительной величины, измеряемой
критериями.
Общность теории состоит в определении функций, общих для
процессов проектирования АИУС и показанных на рис. 11.
58
Принятие
решения
Количественное
определение
Формулирование
проблемы
Иерархическая
организация
Оценка
Управление
Оптимизация
Планирование
Субоптимизация
Регулирование
Функции процесса
проектирования
Рис. 11
Эти функции присущи любому процессу проектирования. Анализ
каждой функции показывает, что они разбиваются на более «мелкие»
функции, эффективная реализация каждой из которых будет влиять на
принимаемые решения и оценку их последствий. Функция принятия
решения, присуща любому процессу проектирования системы.
Дж. Гиг дает определение принятия решения: это термин, который
употребляется для обозначения
действия, состоящего в выборе одного
из нескольких возможных вариантов. Принятие решения - итеративная
процедура, каждый цикл которой включает несколько
последовательных шагов [41].
Реализовать функцию принятия решения требуется в том случае,
когда либо имеется задача, ожидающая своего решения, либо должны
быть удовлетворены какие-то потребности (цели). Шаг, стоящий в
определении задачи, можно рассматривать
как подзадачу основной
задачи проектирования АИУС.
3.3. Этапы проектирования АИУС
Методологию проектирования АИУС, основанную на принципах
системного анализа можно рассматривать в следующей
последовательности (по этапам) [42]:
- этап постановки задачи, включающий определение АИУС,
структурирование целей и задание критериев;
- этап выделения исследуемой АИУС из среды и осуществление ее
первичной структуризации, которая состоит в ориентировочном
членении АИУС на составные части (подсистемы и элементы);
59
- этап составления математической модели АИУС, на котором
элементы АИУС, воздействие на АИУС описывают с помощью
параметров, в том числе и качественных, определяют связи между
ними, учитывают изменение значений параметров во времени;
- этап исследования построенных моделей и прогнозирования
развития АИУС, для чего на построенных моделях «проигрывают» с
помощью ЭВМ варианты
тех или иных воздействий внешней среды и
выявляют возможные результаты;
- этап анализа результатов прогнозирования, полученных на
предыдущем этапе, проверка их соответствия целям и критериям,
разработка рекомендаций по необходимому совершенствованию.
Четвертый и пятый этапы итерационно повторяются до получения
приемлемого результата.
3.3.1. Начальные этапы разработки и диагностический анализ.
Метод проектирования АИУС учитывает особенности тех объектов,
для которых они создаются, а также введенные выше принципы,
важнейшим из которых является принцип системности. Содержание и
организация работ на каждом этапе во многом предопределяются
выбранной методологией создания АИУС. В практике построения
АИУС наиболее известны локальный подход в проектировании и
внедрении, комплексный подход
в проектировании и локальный во
внедрении, системный подход в разработке и внедрении [23].
При локальном подходе предпроектная стадия практически
игнорируется, производится лишь общее ознакомление с объектом
автоматизации и намечаются задачи, которые будут решаться на ЭВМ.
На стадиях проектирования и внедрения осуществляется постановка
этих задач, их программирование и внедрение. При таком подходе
АИУС
строится путем последовательного наращивания задач,
решаемых на ЭВМ.
При удачном выборе первоочередных задач локальный подход
создает впечатление быстрой отдачи и подкупает обозримостью
проблемы построения АИУС и легкостью управления разработкой.
При этом нарушается один из важнейших принципов создания АИУС -
принцип новых задач. Основные недостатки локального подхода:
невозможность рациональной организации взаимосвязанного решения
задач, дублирование массивов информации, постоянная перестройка
системы при наращивании новых задач.
60
Комплексный подход в проектировании и локальный во внедрении
предполагает автоматизацию функций управления, обследование
объекта автоматизации, проектирование АИУС и внедрение ее по
частям. Приоритет в очередности внедрения отдается
обеспечивающим подсистемам, на базе которых проектируются и
внедряются функциональные подсистемы и задачи. Комплексный
подход лишен недостатков локального подхода, но требует затрат
времени и
средств и не гарантирует достижения целей, поскольку он
основное внимание акцентирует на полноте проектируемой системы, а
не на решении задач функционирования и проектирования АИУС.
Основными чертами системного подхода в разработке и внедрении
АИУС являются [42]:
- целенаправленность и проблемная ориентация процесса
разработки и внедрения АИУС; многоаспектное моделирование
структуры создаваемой системы;
- комплексность охвата
автоматизацией функций управления и
требуемая «полнота» проектируемой АИУС;
- наличие вариантов представления проектных моделей элементов
АИУС, ее подсистем, системы в целом, что позволяет из нескольких
вариантов проектных решений выбирать наилучший.
Первые два свойства системного подхода обеспечивают ему
универсальность, необходимую при проектировании и позволяющую
применять его в процессе разработки АИУС в целом
, обеспечивающих
и функциональных подсистем и задач.
3.3.2. Внешнее и внутреннее проектирование. Одной из
важнейших специфических особенностей АИУС является тесная связь
с внешней средой. Поэтому при разработке АИУС полезно выделить
как самостоятельные логические этапы разработки внешнее и
внутреннее проектирование [23].
При внешнем проектировании формулируют цель и критерий
эффективности будущей АИУС, выявляют ограничения и создают
модель системы. Определяются границы АИУС, факторы внешней
среды, определяются существенные
связи, виды входных сигналов, на
которые должна реагировать АИУС.
Внутреннее проектирование определяет содержание самой АИУС,
какими способами и средствами она будет выполнять свои функции.
Внешнее и внутреннее проектирование пересекаются и требуют
взаимного согласования. Вначале проводится внешнее проектирование