Зяпаев А.А. Лекции - Теоретические основы автоматизации управления

Подождите немного. Документ загружается.

ПО делят на комплекс программ регулярного пользования, управляющие

работой технических средств, функционированием информационной базы,

обеспечивающие взаимодействие человека с вычислительной системой.

Кроме того программное обеспечение – это система программирования,

операционная система, общесистемный комплекс, пакеты типовых модулей и

ППП общего и функционального назначения.

ОС обеспечивает функционирование устройств ЭВМ в требуемых

режимах и выполнение заданий по реализации различных процедур

управления в заданной последовательности. ОС является неотъемлемой

частью вычислительных систем, входящих в АСУ. Во многих случаях в АСУ

появляется необходимость расширения ОС. Это делается для обеспечения

специфических требований: подключения регистраторов управляемого

процесса, системы отображения, организация диалоговых режимов между

терминалами и центральным вычислительным комплексом. В АСУ важной

частью этой системы является генератор системы. Это программа, не

входящая в состав УП и не связанная с процессом вычислений

непосредственно. С её помощью можно автоматически генерировать

комплект программ управления для систем любой конфигурации. Такой

подход особенно применим при использовании ЭВМ в широком диапазоне

АСУ. На различных уровнях, и различных объектах (район, предприятие,

регион и т. п.), когда состав ЭВМ состав решаемых задач существенно

различается.

В составе ПО необходимо выделить МОНИТОР. Эта система относится

к классу проблемно-ориентированных систем программирования и

предназначена для управления вычислительным процессом. Её можно

рассматривать как программу, расширяющую возможности ОС и

ПО

Системное

(общее)

Пробл. ориент.

сист.

ОС

С жесткой

эк. моделью

С формиру-

емой эк. мод.

Специальное

ППП

Прог. задач

АСУ

Управляя-

ющая часть

Обрабатыва-

ющая часть

Супервизор – УП

Для орг. мультирежима

Загрузка, задержка,

передача управления,

упр. задачами

упр. заданиями

языки и

трансляторы

сервисные

программы

регулирующие

программы

Общего

назначения

Функцион.

назначения

- стат. анализ

- мат. методы

- ИПС

- БНД

- БЗ

- типовые

алгоритмы

обработки

- оригин.

функции

управления

- орг. и ввод

инф. базы

- упр. выч.

процессом

- ф-ии упр.

объектами

содержащую языки настройки над языками описания знаний, программы

распределения памяти, трансляторы, метатрансляторы, редакторы,

метаредакторы, обрабатывающие программы.

Общесистемный комплекс кроме управления работой вычислительных

систем охватывает набор программ управления периферийными

устройствами, работой нескольких ЭВМ, комплексируемых по различным

уровням ВУ, программы обслуживания каналов связи, удалённых

периферийных устройств, дистанционного решения задач, в режиме

разделения времени доступа к информационным массивам и другие. К ним

так же относят ИПС – поиск требуемых массивов, их редактирование и

выдача в требуемой форме, отображении, реальных масштабах времени,

обслуживание удалённых периферийных устройств и абонентских пунктов и

т. д.

Пакеты типовых прикладных программных модулей могут

использоваться в различных комбинациях при решении той или иной

функциональной задачи (типовые модули – сортировки, стат. обработки,

обработки сетевых графиков планирования и управления, моделирования

различных процессов …).

4.4. Организационное обеспечение

Разработка и внедрение АСУ требует выполнения большого объёма

работ. Одним из важнейших является организационное обеспечение, т.е.

обеспечение её разработки и функционирования.

Основными направлениями организационных мероприятий и работ

можно считать:

- определение и исследование перечня решаемых задач;

- определение методов исследования, прогнозирования, принятия

решений;

- определение перечня программных систем, очерёдности разработки;

- определение структуры системы и исследование путей эффективного

решения и общей методологии постановки решений задач;

- выбор и обоснование технических средств, оптимальных для решения

поставленных задач;

- выбор организационной структуры управления, оптимальной для

АСУ организацией, предприятием;

- совершенствование методологических принципов управления;

- унификация документации и создание автоматизированной системы

документооборота;

- создание справочно-нормативной базы;

- разработка системы классификации и кодирования информации.

Разработка приведённых направлений по существу является базой для

проектирования АСУ. После их решения и завершения разработки основных

подсистем АСУ организационная подсистема служит только для решения

координационных и регламентирующих вопросов. В процессе эксплуатации

организационное обеспечение теряет свою роль, так как вопросы

эксплуатации системы регламентируется целым рядом инструкций,

разрабатываемых в ходе создания подсистем и в целом системы.

4.5. Информационное обеспечение (ИО)

Роль информационного обеспечения в управлении организацией.

Управление – это информационный процесс, требующий наличия

информации определённого качества, содержания, количества,

достоверности и направленности. Она содержит двоякую информацию –

управленческую и о состоянии объекта управления. Информация является

основой для принятия управленческих решений, обеспечивает

функциональную связь подсистем АСУ. Совокупность экономической,

проектной и другой информации является частью АСУ.

Информационная система (ИС) – это совокупность систем

классификации, кодирования, технико-экономической информации,

унифицированной системы документирования, системы документации,

составления массивов информации, используемой в АСУ (ГОСТ 19.675).

Требования к ИО:

- выдавать информацию о состоянии объекта по всем управляемым

параметрам;

- информация должна быть достоверной, информативной и

своевременной;

- своевременный сбор, обработка и передача информации;

- своевременная периодичность поступления в соответствии с режимом

управления;

- использование современных технических средств передачи и

обработки информации;

- интегрирование информации;

- обеспечение сжатия информации при передаче от низших к высшим

уровням управления;

В соответствии с требованиями к ИО можно выделить задачи ИО:

- классификация, формирование оптимального перечня информации;

- создание информационных массивов;

- комплексное использование;

- организация своевременной выдачи достоверной информации;

- и др.

Об информационном обеспечении, а это главное в любой системе

управления, мы ещё будем говорить отдельно, т.к. этому посвящён раздел

моих лекций.

Рассмотрим структуру информации, функционирующей в системе

управления.

Структура ИО

1. Функции управления: конструкторская, технологическая,

производственная, экономическая, маркетинговая. Стадии:

плановая, отчётная, оперативная, учетная.

2. Уровни управления: организация, внутренняя организация,

цеховая, внутрицеховая. Объекты управления: ресурсы,

кадры, материально-технические, финансовые,

экономические.

3. Назначение информации: директивная, нормативная,

справочная, научно-техническая. Постоянная, условно-

постоянная, разовая.

4. Характер информации: внешняя, внутренняя организационно-

оперативная, внутренняя производственная. Направление:

входящая, исходящая.

Приведенный вид информации не является всеобъемлющим, т.к. она

может быть ещё и внешней - государственной, отраслевой и т.д. Я привёл

только типовую.

4.6. Технические средства АСУ

Комплекс технических средств (КТС) АСУ базируется на средствах

сбора, обработки, передачи и отображения информации, т.е. средствах,

обеспечивающих приведённые функции.

Если раньше, до 90-х годов основным средством были машины серии

ЕС, то сейчас они в основном ориентированы на машины класса IBM.

Причём целесообразно устанавливать АСУ на крупные машины

сопряжённые с персональными, т.е. на сети, ЛВС, или корпоративных

(региональных). Считается, что системы, состоящие из нескольких

специализирующихся на сетевых операциях персональных компьютерах,

обслуживать сложнее, чем несколько больших ЭВМ.

ЭВМ являются основным средством обработки информации.

Первичная информация регистрируется соответствующими

устройствами регистрации (например, УРП-2М, УРП-4М, РП-654 и другие

устройства регистрации производства) информации: о запуске и выпуске

деталей, о работе оборудования, качестве продукции, о подразделениях и т.д.

Результаты функционирования этих устройств вводятся в запоминающие

устройства (МД, МЛ и др.).

Средства сбора информации обеспечивают сбор информации с

периферийных пунктов, чаще всего автоматически. Это устройства типа Р-

901, Р-902 – регистраторы, к ним можно подключать устройства вывода на

ПЛ или МЛ и др.

Средства передачи – это устройства обмена информацией между

объектами и ЭВМ. Для этого используются различные дистанционные

устройства, передающие информацию по каналам связи (типа АПД-50, -3, -

12). Эти устройства должны обеспечивать одновременную и качественную

работу с несколькими удалёнными пунктами, одновременную работу в

режиме приёма и передачи данных.

Для хранения, выдачи и отображения результирующей информации

используются различные средства накопления и поиска данных: печатающие

устройства отображения (графопостроители, видеотерминалы), стеллажи и

другие устройства. Для ввода информации, особенно для сигналов СУЧПУ,

используется перфолента.

Для контроля за работой оборудования уже много лет используется и

функционирует система централизованного контроля: выясняет причины

простоев рабочих и оборудования и ряд других показателей

производственного характера («Сигма», «Экспорт», «Ритм», УПИ-1, АРП-4 и

др.).

В целом структуру технических средств, применяемых в АСУ, можно

представить в виде схемы (стр. 35).

КТС базируется на использовании одной большой ЭВМ и ряда

персональных компьютеров (ПК) и периферийных устройств по

предварительной обработке и отображению информации. Все средства

связаны между собой единством поставленных задач: автоматизированная

регистрация, передача, обработка и отображение информации, агрегирование

в единую технологическую цепочку. Если АСУ в 70-80-х годах ХХ века

базировались на ЭВМ серии ЕС, когда быстродействие и память ПК была не

достаточной точка, то в настоящие время автоматизированные системы

управления создаются на основе ЛВС (LAN – Local Area Networks) ,

городской (региональной) сети, т.е. сети мегаполисов ( MAN – Metropolitan

Area Networks), корпоративной сети, близкой к глобальным сетям (Wilde

Area Networks - WAN)

и т.д.

Абонентская система 1 (АС)

Сервер – управляет

распределением ресурсов,

дисковыми накопителями,

печатью связь с другими АС и

сетями.

ТС АСУ

Сетевой

сервер

Средства

обработки

данных ЭВМ

Телекому

-никации

Устройства

вывода,

входа

Абонентская

система 3

Абонентская

система 2

Устройства

приема, передачи

защиты, сбор

предварительной

обработки

данных

Абонентские

пункты

модем

телефон

телегра

Рис 1 Звездообразная сеть с центральным компьютером.

АС

Рис 2 Звездообразная сеть с распределенным управлением

Древовидная топология сети

Рис.4

Как известно, локальные сети рассредоточиваются на небольшой

территории в радиусе нескольких километров, а это обычно пределы одной

организации, предприятия. Назначение – сбор, передача и обработка

информации в рамках организации. Их структура – это множество

абонентских систем АС (рабочих мест или станций) связанных, в рамках

производственных предприятий с пунктами сбора информации (станок,

рабочее место и т.п.) т.е. с АП. Информация с АП поступает

непосредственно в АС. АС объединены высокоскоростными каналами

передачи данных. Подключение их осуществляется с помощью сетевых

адаптеров, обеспечивающих взаимодействие АС. (Адаптеры – для

преобразования последовательных кодов в параллельные, согласования

уровней сигналов, скоростей обмена, возможно, кодирования информации,

организации доступа к передающей среде и т.д. Он встраивается в ПК в виде

автономной платы). (скорость передачи от 1 до 100 и более Мбит/сек).

Сетевой сервер – узел коммутации, через который посылаются все

сообщения, управляет работой сети. Для удешевления и увеличения числа

Концентратор – ЭВМ для объединения входных сигналов, уплотнения, управления

линией связи, обработки сигналов в виде блоков, пакетов; реализует протокол связи,

алгоритм обнаружения ошибок, метод буферизации и др.

АС АС

АС

Кольцевая топология

Рис 3

Концентратор

(связной процессор)

Сетевой сервер

АС .. АС ..АС

Концентратор

АС .. АС ..АС

Концентратор

АС АС

АС

Кольцевая топология

Рис 3

коммутатор

Сетевой сервер

АС управление сетью разделяют между коммутатором и сервером (звезда с

распределенным управлением Рис.2 )

Коммутатор – хаб (англ. Hub) (сеть 100 V C AnyLan). Наибольшей

живучестью при выходе из строя какого-либо узла обладает древовидная

топология сети.

Рассмотренные топологии являются базовыми, на основе которых

формируются конкретные сети. Чаще из различных базовых элементов. (Вам

уже говорили о сетях?).

В заключении коротко об интранет, получивший большое

распространение в последние 5-6 лет. Интранет – это частная

внутрифирменная, как межфирменная (корпоративная) компьютерная сеть,

отличаются расширенными возможностями благодаря использованию в ней

технологий Интернета. Она имеет доступ в сеть ИНТЕРНЕТ, но защищена

от доступа к своим ресурсам со стороны внешних пользователей. Это по

существу система хранения, передачи и обработки межфирменной и

внутрифирменной информации с применением средств локальной сети и

сети ИНТЕРНЕТ.

Мiп технологии обеспечивающие ИНТРАНЕТ:

 сетевое управление,

 сетевой каталог, отражающий все службы и ресурсы,

 сетевая файловая система,

 интегрированная передача сообщений (электронная почта, факс,

телеконференция и др.),

 работа в World Wide Web,

 сетевая печать,

 защита информации от несанкционированного доступа,

ИНТРАНЕТ может быть изолирован от внешних пользователей Интернета с

помощью средств сетевой защиты брандмауэров (проверка полномочий,

знание пароля). ПО брандмауэров располагаются на маршрутных заторах или

выделенных серверах. [Она позволяет использовать наследованную из

Интернета простоту объединения в общую инфраструктуру разнообразные

технические средства и ОС. ( Изучите сами!)].

Техническое обеспечение ограничим этим.

Режимы работы АСУ:

индивидуальный – одна задача;

пакетная обработка – нет прямого диалога (ввод, решение, вывод);

мультипрограммный – несколько задач по различным программам с

прерываниями, затем продолжением, во время прерывания решается другая

задача;

разделение времени – одновременное решение нескольких задач с

нескольких терминалов (ресурсы предоставляются УП в определённые

интервалы времени);

диалоговый (интерактивный).

4.7. Функциональные подсистемы.

Кроме приведенных в структурной схеме АСУ на практике может

быть еще целый ряд подсистем. Их разновидности, число, характер

решаемых задач зависит от вида деятельности организации, для которой

создается система управления.

Для организации, занятой производственной деятельностью,

характерны, точнее являются необходимыми подсистемы приведенные на

схеме: ТПП, Технико-экономическое планирование и управление,

оперативное планирование, управление качеством, МТС, бухучет и др. Для

организации проектной, исследовательской - необходимы подсистемы

САПР, АСНИ, поддержки принятия решений (ППР) и т.д. Для любой

организации, независимо от вида деятельности необходима подсистема

принятия решений, т.к. любой вид деятельности связан с принятием

технических или иных решений.

Вопросами изучения приведенных подсистем посвящены специальные

дисциплины часть из которых Вы еще будете изучать. Поэтому в данной

дисциплине я дам только краткую их характеристику и основные задачи,

решаемые этими подсистемами.

4.7.1. Управление ТПП и АС ТПП

Управление технической подготовкой нового производства и действующим

производством относится к наиболее сложным и требующим

первоочередного совершенствования на базе применяемых средств ВТ. Это

прежде всего связано с частой сменой и модернизацией выпускаемых

изделий, повышением уровня выпуска изделий мелкими сериями в связи с их

непрерывным совершенствованием и увеличением числа модификаций

однотипных изделий, повышением сложности и уровня новизны и т.д.,

огромным количеством конструктивно-технологических изменений и т.д.

Кроме того, ТПП являются самой информационной подсистемой, что

обуславливает необходимость ее автоматизации средствами ВТ. В связи с

этим в последнее десятилетие ведутся интенсивные работы по ее

автоматизации, т.е. созданию АС ТПП. Создание АС ТПП как правило

рассматривают в 2-х аспектах – технической и технологической ПП (Пуртов

СГ АСУП 1980 ), однако такое деление получается чисто условными, т.к.

задачи технической и технологической подготовки настолько тесно

переплетаются, что в чистом виде их выделить весьма трудно. Задачи

технической подготовки напрямую зависят от технологического процесса,

т.е. технологической подготовки. ТП определяет все необходимое оснащение

производства, включая технологические машины, испытательные, зачастую

и строительство и архитектурные решения, производственно-

технологических зданий и сооружений.

Для простоты восприятия задач, решаемых при помощи АС ТПП и в

целом, ТПП удобнее эти задачи и направления работ по автоматизации

представить в виде структурной схемы (стр.37)

В приведенной схеме задачи по функциям распределены условно, т.к. в

зависимости от организационной структуры организации задачи могут быть

перераспределены. Однако необходимо учесть, что в условиях

автоматизации и четкого разделения число функций может быть иным, т.к.

многие вопросы – принятия решений, планирование, расчеты могут

компилироваться в зависимости от решаемых организацией задач в каждом

конкретном случае.

Основной задачей по сокращению цикла «наука-проект-производство»

является совершенствование планирования и управления. На каждом из

звеньев этого цикла требуется своя система планирования и управления,

однако, при этом необходим системный логистический подход к решению

этой задачи. Это решается логистической системой планирования и

управления, которая предусматривает разработку планов и систем

управления всем циклом и только после этого и на ее основе

разрабатываются (увязывая с генеральной системой), системы управления

звеньями цикла.

Следующей группой задач является создание САПР проектирования

ТП, оснастки и инструмента, материально-технического обеспечения,

оперативного и текущего планирования и управления, связанные с

разработкой объемно-календарных план-графиков производства,

распределения и реализации продукции.

Основой для последних трех последних трех видов план-графиков, а

также оперативного и текущего планирования являются маркетинговые

исследования.

Маркетинговые исследования проводятся постоянно. Объектами их являются

спрос, потребительские рынки, производители аналогичной продукции и

услуг, конкуренты и т.д.