Зяпаев А.А. Лекции - Теоретические основы автоматизации управления

Подождите немного. Документ загружается.

ситуация возникает в том случае, если первичные информационные массивы

создаются для каждой задачи отдельно. Генеральные (основные) массивы

образуют информационную модель управления. Например на уровне

предприятия основные массивы должны содержать подробную информацию

обо всех элементах производства: подробные данные обо всех работающих;

сведения об основных фондах (земле, помещениях, оборудовании и их

характеристик и т.п.); данные о запасах, в том числе и на промежуточных

складах, о незавершённом производстве; информация о состоянии

оборудования; нормативы (трудовые и материальные); технологические

процессы (маршруты, операции и их технологическое оснащение,

оборудование, планирование технологических линий и т.п.); планы, заявки,

цены и расценки; сведения о текущем состоянии банковских счетов

предприятия и др.

Система первичной обработки информации и документов, а также

система автоматических датчиков, в том числе и удалённых абонентских

пунктов, должна быть организована таким образом, чтобы данные о любых

изменениях, происходящих как внутри предприятия и его подсистемах, так и

на удалённых объектах, связанных с ним, в минимально короткие сроки

вводились в ЭВМ. Эта информация автоматически, или по указанию

оператора (администратора), распределялась по соответствующим массивам

и могла быть использована для адекватного воздействия на ту или иную

подсистему, объект или его элементы. В случаи необходимости из основного

массива оперативно формируются производные массивы, ориентированные

на оперативное решение тех или иных задач, воздействующие на те или иные

производства, изделия и решение комплекса задач. Производные массивы

существуют краткосрочно, только в период оперативного воздействия на

элементы системы.

6. Комплексность задач и рабочих программ

Большинство процессов управления взаимосвязаны и поэтому не могут

быть сведены к простому набору отдельных задач. Например, задачи МТС

органически связаны со всем комплексом задач оперативно-календарного и

объёмно-календарного планирования. Задания на МТС составляются из задач

планирования производства, а при срывах в снабжении (по срокам,

номенклатуре) возникает необходимость изменения планов. Раздельное

решение задач планирования и материально-технического снабжения может

значительно снизить эффективность АСУ. Этот принцип характерен почти

для всех классов автоматизированных систем обработки данных.

7. Согласование пропускной способности различных звеньев системы

Скорость обработки данных в различных сопряжённых контурах

системы должна быть согласована во избежание информационных заторов

или больших информационных пробелов. Например, не имеет смысла

увеличивать скорость выполнения арифметических операций ЭВМ, если при

решении конкретных задач АСУ узким местом является ввод данных или

обмен информацией между внешней памятью и центральным процессором.

8. Типизация в АСУ

Проектирование процесс трудоёмкий. Только в строительстве

занимается более 30 академических и ведомственных НИИ, 120 проектных

институтов, 50 ИВЦ, 30 ВУЗов, а также ряд КБ, ПКБ и специальных групп

строительных организаций. Общее число разработчиков АСУ в этой отрасли

составляет 15-20 тыс. человек, в том числе 900 программистов. Длительность

программирования АСУ главков, министерств составляет 7-10 лет, стоимость

– от 5 до 20 млн. рублей, трудоёмкость – от 500 до 1000 чел./лет. //Гуськов

А.А. Автоматизация проектирования, как комплексная проблема

совершенствования проектного дела в строительстве. М : ЦНИИПИАСС,

1973, 256.//

Типизация – основа снижения стоимости и трудоёмкости

проектирования.

Первый уровень – разработка типовых инструкций, методик по

организации проектирования.

Второй уровень – типизация представления результатов работ, т.е.

проектов.

Третий уровень – формализация и типизация самих задач

проектирования на различных этапах, т.е. выделение типовых задач для

каждого этапа. Он позволяет выделить набор типовых задач, синтеза

основных элементов и частей.

Под типизацией АСУ понимается единство принципов и унификации

элементов построения системы управления, элементов и структуры

построения информационного, математического, программного и

технического обеспечения, единства принципов и методов подготовки

систем к внедрению.

В настоящее время имеются следующие уровни:

общегосударственные АСУ, отраслевые, республиканские, АСУ

предприятия, фирм, объединений, АСУ технологическими процессами,

производствами.

Основные типовые подсистемы АСУП:

 Управление объектом и реализация продукции

 Технико-экономическое планирование

 Управление МТС

 Бух. учёт

 Оперативное управление производством

 Управление ТПП

 Кадровое обеспечение.

Все они построены по модульному принципу. Исполнение типовых

проектных решений возможно в случае информационного единства: входных

и выходных типовых документов; алгоритмов обработки, системы

классификации, кодирования и т.д. Если этого нет, то нужна их увязка

(трансляторы, идентификация, введение единой терминологии, условных

обозначений и т.д.).

Разрабатывая технические комплексы, системы материального

обеспечения, рабочие программы и связанные с ними формы и состав

информационных массивов, исполнитель обязан стремиться к тому, чтобы

предлагаемые им решения подходили, возможно, более широкому кругу

потребителей, чтобы был минимум разнообразных подходов к реализации

однотипных задач.

Однако, в каждом случае, необходимо определять различную степень

типизации. Стремление к широкому охвату потребителей приведёт к

существенному усложнению типовых решений. Типизация решений

способствует снижению трудоёмкости и ускорению внедрения АСУ.

4.2. Классы АСУ и их состав

Научно обоснованной классификации АСУ в настоящее время нет.

Однако во всех приведённых в литературных источниках просматриваются

однотипные подходы. В соответствии с этим все существующие АСУ можно

представить в виде структурной схемы:

По решаемым

задачам:

 Информационные

 Операционные

 Тактические

 Стратегические

АСУ

По уровню управления:

 Межгосударственные

 Государственные

 Отраслевые

 Объединения

 Предприятия

 Процесса

 Подразделения

предприятия

По выполняемым

функциям:

 Административно-

организационные

 Управление тех.

процессами

 Интегральные

 Техническими

системами

По выходным результатам:

 Информационная

 Информационно-

советующая

 Управляющая

 Самонастраивающаяся

 Самообучающаяся

По назначению и

характеру управления:

 Административная

 Общеполитическая

 Оборонная

 Коммерческая

 Финансово-

экономическая

 Производственно-

техническая

 Социальная

 Транспортная

 Связи

 Территориально-

комплексная

АСУ – система человеко-машинная, обеспечивающая автоматический

сбор, обработку информации и на основе её результатов оптимизирует

управление. Однако ЭВМ и обеспечивающие её системы не могут подменить

человека–руководителя, т.к. не возможно учесть все возможные нюансы и

вариации изменения и поведения среды (социальные, экономические и т.п.).

Поэтому окончательное решение остаётся за человеком-руководителем.

Рассмотрим структурную схему АСУ (см. стр. 24) на примере АСУП

производственной организации (завод, фабрика и т.п.). АСУП состоит из

двух основных подсистем – обеспечивающих и функциональных. Что

касается подсистемы организационного обеспечения, то она разрабатывается

на проектной стадии, в функционирующей АСУП прямого участия не

принимает. Эта система регламентирует порядок разработки АСУП:

определяет руководителей, ответственных и ведущих разработчиков

подсистем, порядок запуска, внедрения и функционирования подсистем и

системы в целом. В дальнейшем, после внедрения она своё назначение

утрачивает. Необходимо отметить, что в структуру АСУП могут быть

введены автоматизированные системы АСУТП и АСТПП или могут

функционировать параллельно, но во взаимосвязи. Причём системы АСУТП

и АСТПП должны иметь единую с АСУП информационную базу или иметь

единую языковую и семантическую основу, с тем чтобы эти системы были

совместимы, и при необходимости, позволяли системы АСУТП и АСТПП

вводить в конфигурацию АСУП. Организациям или их подразделениям

нижнего уровня, имеющих комплексно-автоматизированные производства,

ГАП, ГАЛ, целесообразно иметь единую систему АСУТП и АСТПП на

основе АСУП.

Рассмотрим назначение приведённых на схеме подсистем.

Организационно-экономическое обоснование состоит из совокупности

экономических принципов, методов организации производства и управления,

схем взаимодействия задач управления на основе правовых документов. К

ней относятся организационные и экономические способы управления и

методы обеспечения экономических показателей управляемого объекта.

Важное значение имеют принципы управления на основе экономических

законов, обеспечивающих эффективность функционирования и место АСУ в

общей системе планирования, учёта и регулирования. Организация труда,

производства и управления, определяющая рациональную структуру объекта,

эффективность её функционирования путём создания наряду с материально-

техническим обеспечением производства, наиболее благоприятных условий

работы, обеспечение высокой работоспособности рабочих и служащих. С

этой целью в составе организационно-экономического обеспечения следует

иметь процедуры принятия обоснованной системы управления на основе

научных и экономических категорий (математико-экономические методы,

методы оптимизации, задачи экстремизации показателей и т.д.),

обеспечивающих максимально высокое технико-экономические показатели

управляемого объекта.

Эта же система обеспечения регламентирует положения о всех

подразделениях объекта, их заказчиках, особенности и права сотрудников, их

ИВЦ

АСУП

Функциональная

часть

Базовая часть

Организационно

-экономическая

Информ.

база

Техн.

Мат.

обеспеч.

Обосновали, обеспечили орг.-эк. концепция

Орг. пр-ва и управл.

Обосновали,обеспечили орг.-эк. модель

Орг.-правовое обесп.

Генеральный массив

Производств. массив

Оперативный массив

Ср-ва

обработки

данных

Ср-ва сбора и

регистрации

данных

Аппаратура

передачи

данных

Ср-ва

отображения

информации

Перифер.

устр-ва

ЭВМ

Системы

программи-

рования

Програм-

мные

системы

ОС

Упр .

системы

Типовые

модули,

пакеты

Мониторное

расширение

ОС

Менеджмент

П/с технической подготовки

П/с управления качеством

П/с техн.-экон. планирования

П/с оперативно-произв. планир-ия

П/с МТ обеспечения

П/с фин.-бухралт. деятельн.

П/с техн.-экон. планирования

П/с маркетинга

П/с кооперации

П/с сбыта

П/с транспортного обеспеч.

П/с кадров

П/с вспомогательных служб

Менеджмент среднего звена (нач. цехов, отделов)

Менеджмент

высшего звена

(директор,

зам.директора ... )

Линейный менеджмент: мастера, нач. бюро, групп …

ответственность.

Система должна обеспечивать выбор организационно-экономических

моделей функционирования объекта в соответствии с решаемыми задачами,

схемы взаимодействия основных задач АСУ в ходе её эксплуатации. Важное

значение имеет наличие в её составе процедур методического обеспечения

порядка реализации задач и использования результатов их решения в

зависимости от характера и назначения АСУ (например, бухучет, расчет

зарплаты, МТС, ОПУ и т.д.).

Организационно-экономическое обеспечение включает так же методы и

инструменты модернизации, определяющие АСУ на основе показателей

функционирования объекта, оценку эффективности и пути дальнейшего

развития АСУ.

Организационно-правовое обеспечение обеспечивает правовые основы и

нормативы создания и использования АСУ, правовое обоснование

принимаемых решений по управлению, организации и оценке экономической

деятельности и результатов, получаемых на основе использования

функциональных процедур (подсистем) АСУ.

Кроме того, необходимые процедуры по правовой оценке статуса

циркулирующей в АСУ информации и нормативы по правам и

ответственности должностных лиц.

К той же категории (правовой) можно отнести методические и

инструктивные материалы, определяющие влияние АСУ на основные

показатели функционирования объекта, оценку эффективности и пути

дальнейшего развития АСУ.

4.3. Программно-математическое обеспечение АСУ.

ПМО – комплекс программ и совокупность математических методов и

алгоритмов, на которых базируется АСУ.

МО

Методы выбора

МО

Средства МО

1) Определение типа задач

2) Оценка вычислительной

сложности алгоритма

3) Оценка допустимого

откл. рез-ов от оптимальных

Ср-ва моделирования

процесса управления

Типы задач

управления

Математические

методы

календарное

планирование

мат. прогнозирование

модели:

упр. запасами

мат. статистика

управления,

упр. ресурсами

теория массового обсл.

производственные,

упр. оборуд.

теория графов и др.

МТС,

систем контроля

упр. подготовкой

производства

методы Дельфи, прогностика

экспертных систем и др.

и ОТК

и др.

размещение

ресурсов

Эконом.- математические

методы

и др.

Прежде чем перейти к программному обеспечению (ПО) рассмотрим

укрупненную схему ПО АСУ.

ПО АСУ

Программные

системы

Системы про -

граммирования

Пакеты информаци-

онного

взаимодействия

с жесткой

схемой

решения

методо-

ориен-

тированные

программная с-ма

– программная с-

ма

формируемой

схемой

решения

процедурные

Оператор –

программная с-ма

Данная конфигурация программ позволяет работать как в одно- так и в

многомашинном режиме и может дублироваться для разнородных ЭВМ.

Каждая программная система – это комплекс взаимосвязанных программ

и инструкций по их эксплуатации. Она реализует функцию или отдельную

задачу АСУ (проектирование ТП или др.). Её отличает высокая степень

автоматизации, от пользователя требуется только знание языка программной

системы, т.е. языка описания заданий, исходных данных, иначе знание общих

принципов использования ВТ (технологи, конструкторы и др.). Это группа

программ с жесткой схемой решения повседневных задач. Задачи, решаемые

эпизодически – с формируемой схемой решения: прогнозирование,

организация ТПП, анализ, группирование, проектирование приспособлений и

т.д.

Состав пакетов программной системы имеет сложную организацию. В

него входят: управляющая программа пакета, которая совместно с

мониторной и операционной системами управляет обработкой данных;

трансляторы и редакторы данных, принимающие задания и данные и

передающие их для обработки; тело пакета – набор программ обработки

данных и настройки на конкретные производственные условия;

обслуживающие – сервисные для облегчения работы специалистов с

программной системой. Возможна генерация пакета для конкретных

производственных условий. В ходе генерации происходит настройка

программной системы на конкретную конфигурацию технических средств.

Для создания, корректировки и развития программной системы

применяют системы программирования.

Система программирования обеспечивает трансляцию программ

решения задач на удобном для человека языке, на машинном языке, её

отладку, редактирование и включение в пакет программ для обработки. В неё

входят: описание языка программирования, комплекс трансляторов,

библиотека стандартных подпрограмм, редактирования связей.

Кроме того, в систему программирования могут входить набор

программ, обеспечивающих взаимодействие пользователя с машиной и АСУ

в зависимости от характера задачи (для составления конфигурации программ

и т.п.).

С помощью языков системы программирования описываются схемы

решения задач, правила выбора и синтеза решений. Описания, которые

можно накапливать в БЗ, являются исходными данными для

обрабатывающих инвариантных программ. По этим данным система

настраивается на реализацию конкретной схемы или алгоритма решения

задачи из БЗ или вновь описанные. Это по сути проблемно ориентированные

системы высокого уровня.

Выделяют два подкласса:

- методо-ориентированные, - на конкретный метод решения задачи

(метод синтеза, моделирования и др.)

- процедурные, - принятие решений, прогнозирования, группирование

информационных объектов, анализ, обучение и другие. Кроме них, есть

вспомогательные процедуры: организация вычислительного процесса, в

диалоговых системах – это ввод – вывод информации, обеспечение диалога с

пользователем, соответствующего сценарию. Каждая процедура требует

создания системы программирования, накапливаемых в БЗ.

Информационное взаимодействие. Пакет служит для организации

информационной связи между программными системами АСУ – АСУП,

АСУ – АСТПП, АСУ – АСУТП и другими, а также “человек – программная

система”.

Данная схема ПО – упрощенная, составляющая основу ПО и

обеспечивающая её функционирование при решении задач АСУ. Она

функционирует, используя пакеты системного и специального обеспечения,

включающие и сервисное обеспечение задач АСУ.