ЛекцияАИУС2011

21

Структуры сложных систем управления, как правило, строятся с использованием иерархического и функционального признаков выделения подсистем.

Рассмотрим иерархию строения производственной системы управления.

Условимся считать простейшим элементом управляемой подсистемы отдельный станок, механизм или агрегат. Каждый простейший элемент – элементарный объект управления, а его совокупность с управляющим органом – как элементарная система управления. Объединения простейших элементов, образуют более крупные объекты и т.д.

Первый (нижний) уровень иерархии состоит из множества систем управления отдельными технологическими операциями. Целью управления на этом уровне обычно является выбор и поддержание заданных режимов выполнения технологических операций. Здесь управление сводится к контролю параметров технологических режимов и к воздействию непосредственно на технологическую операцию.

Второй (следующий) уровень иерархии включает система управления производственными участками и технологическими линиями. Основная цель управления такими объектами состоит в выборе и поддержании режима совместного функционирования агрегатов, станков и оборудования, на которых выполняются взаимосвязанные технологические операции, образующие технологический процесс. На этом уровне производится корректировка параметров каждой операции техпроцесса в зависимости от случайного или вынужденного изменения режимов, связанных с этой операцией.

Совокупность систем первого и второго уровней будем называть системой управления технологическими процессами (СУТП).

Третий уровень иерархии – система управления цехами. Цель – организация выпуска заданного количества изделий конкретной номенклатуры в заданные сроки с требуемым качеством и наименьшими затратами. Для реализации такой цели в процессе управления необходимо выполнить функции организационного и экономического характера. Эта особенность качественно отличает критерии и алгоритмы управления, используемые на данном уровне от применяемых в управлении технологическими процессами.

Объектом управления на четвертом уровне иерархии является предприятие в целом. Цель управления – организация совместного функционирования цехов для вы-

Декомпозиция по временному принципу

2.2. Взаимодействие автоматизированных систем АСУП, АСУТП, САПР, АСНИ и СУ ГПС. Понятие об интегрированных производственных комплексах и интегрированных системах управления

Наряду с широким внедрением автоматизированного управления происходит совершенствование производственных процессов: внедряются новые методы и организа-

24

ционные формы управления, современные технологии. В связи с этим в сфере производства преобладают две противоречивые тенденции: необходимость обеспечения непрерывного роста производительности труда, что связано с созданием эффективного специализированного автоматического оборудования и возрастание номенклатуры выпускаемых изделий, частая смена моделей, уменьшение серийности, вызывающая необходимость в универсальном оборудовании.

Решить эти и другие проблемы призваны комплексные интегрированные автоматизированные системы управления (ИАСУ)

Б Д

В этой системе на базе единого банка данных БД и под управлением автоматизированной системы управления производством (АСУП) в непрерывном потоке функционирует комплекс превращения технического задания (ТЗ) в готовое изделие. Вся система реализуется материально-техническим обеспечением (МТО). Информация о ТЗ обрабатывается автоматизированной системой научных исследований (АСНИ), превращается в комплекс документации, осуществленной в виде подпрограмм обработки, сборки, транспортировки отдельных деталей и узлов изготовляемой продукции.

Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) обеспечивает подготовку технологического оборудования, оснастки, выбор режимов обработки, т.е. создание ТП для ГАП. Подсистема ГАП выполняет непосредственно обработку, измерение, транспортировку готовых изделий, контроль функционирования технологического оборудования, смену инструмента, удаление стружки, упаковку и складирование продукции.

Автоматизированная система испытаний (АСИ) обеспечивает требуемый объем испытаний готовых изделий, например, на вибрацию, механические толчки, удары, воздействия внешней среды и т.п.

2.3. Основные принципы автоматизированного управления в технических системах.

Автоматизированная система управления (АСУ) представляет собой человекомашинную систему управления, основанную на применении электронновычислительной техники, экономико-математических методов, баз данных и обеспечивающих эффективное управление сложным объектом. Основными особенностями автоматизированного управления рассматриваемыми ниже, является информационный, вероятностный и системный подходы к процессу управления; включение человека в контур управления; наличие функций самоуправления.

Информационный подход к процессу управления.

Ресурсное обеспечение любого предприятия составляют финансы, материаль-

26

Внешне возмущающие воздействия являются наряду с целевой функцией одним из важных факторов, оказывающих влияние на объект управления.

При анализе управляемого процесса и построении его модели обязательно учитываются случайные факторы. А АСУ проектируется с учетом адаптации к их изменениям.

Возмущающие воздействия

Объект управления

Система управления

Целевая функция

Для промышленного предприятия наиболее характерно случайное воздействие следующих факторов: потерь ресурса оборудования; потерь ресурса рабочей силы; технологического брака; брака комплектующих изделий и материалов.

Случайные факторы могут быть разделены на две группы: статистически устойчивые и неустойчивые. Характеристики статистически устойчивых случайных величин отличаются постоянством своих средних значений на конечном временном интервале и могут быть получены с помощью адаптивной части системы. При адаптации осуществляются накопление, обработка, формирование параметров случайных воздействий и ввод в

алгоритмы решаемых задач управления. Воздействие статистически неустойчивых факторов неопределенности компенсируется при оперативном управлении.

Системный подход к разработке и внедрению АСУ.

Системный подход получил применение в системотехнике в связи с необходимостью исследования сложных систем, когда сказалась недостаточность, а иногда и ошибочность принятия каких-либо частных решений. На возникновение системного подхода повлияли увеличивающееся количество исходных данных при разработке, стохастичность воздействия внешней среды на объект, сложность производственных связей на предприятии, необходимость учета социально-экономических факторов.

При использовании системного подхода разработчик должен быть поставлен на уровень более высокий, чем уровень разрабатываемой системы. Он должен рассматривать создаваемую систему как подсистему некоторой системы более высокого ранга. Если создается АСУП, то разработчик должен рассматривать ее как составную часть отраслевой АСУ либо АСУ объединением. Кроме того, исследователь должен изучать проектируемую систему не изолированно от внешней среды, а в совокупности с другими окружающими системами.

27

Основной чертой системного подхода является изучение проблемы управления как процесса, учитывающего взаимосвязь частей или отдельных подсистем. При таком подходе свойства АСУ определяются не просто как арифметическое сложение свойств отдельных составляющих, а возникает системный эффект, проявляются дополнительные качества системы как следствие взаимодействия отдельных подсистем.

Включение человека в контур управления.

При автоматизированном управлении функции распределены между человеком и техническими устройствами. Принятие решения осуществляется руководителем, ответственным за него, а АСУ вырабатывает обоснованные рекомендации и передает их человеку для выработки решения.

При анализе деятельности человека в условиях автоматизированного управления наибольшее значение имеют эргономические (инженерно-технологические) и психологические (социально-психологические) факторы.

Эргономические факторы позволяют, во-первых, определить рациональный набор функций человека в контуре управления, во-вторых, обеспечить рациональное сопряжение человека с техническими средствами.

Психологические факторы имеют важное значение, так как внедрение новых методов и средств управления в корне изменяет деятельность человека. Чтобы избежать указанных недостатков, следует на стадии проектирования учитывать психологические свойства человека, иначе говоря, обеспечить ему требуемый комфорт при общении с ЭВМ.

При автоматизированном управлении человек воспринимает не сам объект, а некоторую обобщенную информационную модель, на основе которой он принимает решения и формирует управляющие воздействия. Отсюда следует, что эффект управления во многом зависит от информационной совместимости человека и АСУ. Поэтому при разработке АСУ осуществляют согласование с психологическими характеристиками человека программного, информационного, лингвистического, математического и технического обеспечения.

Наличие функций самоуправления.

Разработка и внедрение АСУ требует больших затрат материальных и трудовых ресурсов и, естественно, при их проектировании необходимо использовать функции саморегулирования, самообучения, самоорганизации для адаптации к изменению условий их функционирования. В противном случае затраты на реорганизацию и модификацию АСУ, связаны с появлением новых задач, совершенствованием структуры управления, развитием технических средств, могут быть сопоставимы с первоначальными. Адаптация касается всех видов обеспечения, но в большей степени информационного, программного, математического и технического обеспечения

2.4Классификация АСУ.

1.По принципу управления (территориальные, отраслевые, центральные).

2.Выходной результат. В зависимости от вида выходной информации: информационно – справочные, информационно – советующие, информационноуправляющие.

3.По функциональному назначению (организационно – экономические, технологические, интегрированные).

4.Характер объектов управления(непрерывный, дискретный, непрерывно - дискретный)

28

Хотя задача упорядочения типов и классов создаваемых АСУ представляет определенные трудности ( не всегда удается провести четкую грань между областями применения ), однако можно выделить следующие важнейшие сферы применения АСУ:

-экономико-организационную;

-технологическую;

-проектно-конструкторскую;

Эти три сферы применения АСУ составляют высший уровень - классы АСУ (см. Табл..

4.1).

Экономико-организационные АСУ.

Экономико-организационные АСУ создаются как человеко-машинные многоуровневые интегрированные системы, в которых окончательное принятие решения и ответственность за их выполнение возлагается на человека.

Практика управления народным хозяйством предопределила разделение экономикоорганизационных систем управления на три подкласса :

-общегосударственные;

-производственные;

-территориально-административные;

К общегосударственным АСУ (ОГАС) относятся АСУ общегосударственных органов управления :

-ГОСПЛАНА - автоматизированная система плановых работ (АСПР) ; -УСУ - автоматизированная система государственной статистики (АСГС) ;

-Автоматизированная система управления научно-техническим прогрессом (АСУНТ) ; -Государственного комитета по стандартизации автоматизирования информационноуправляющая система (АИУС) ; -Министерства финансов - автоматизированная система финансовых процессов

30

Рис. 4.5 Вне контурное использование ЭВМ.

Автоматизированная система управления предприятием (АСУП) предназначена для управления предприятием.

АСУП на производственном и цеховом уровнях управления по характеру производства делится на системы :

-с непрерывным процессом производства (металлургические и химические заводы, электростанции и др.);

-с дискретным производством (машиностроительные и приборостроительные заводы, фабрики готовой одежды и др.).

По мере перехода к более высоким уровням управления влияние характера производства на функции управления уменьшается.

Территориально-административная АСУ предназначена для управления административнотерриториальными регионами как автономно, так и в составе ОАСУ и (или) ОГАС. К административнотерриториальным регионам относятся республика, край, область, район, город и т. д.

Практика создания территориальных АСУ привела делению их на :

-территориальныеАСУ автономных республик, краев, областей ;

-АСУ городов ;

-АСУ административных районов .

Территориальные АСУ автономных республик, краев и областей предназначаются для решения задач планирования развития промышленности, сельского хозяйства и водопользования, строительства, землепользования, жилищного, коммунального хозяйства и благоустройства, транспорта и связи, торговли, общественного питания, бытового обслуживания, народного образования и культурно-просветительской работы, здравоохранения, физической культуры, спорта и использования трудовых ресурсов, подготовки кадров, бюджетно-финансовой работы, а так же реализации этих планов.

На высшем уровне управления городским хозяйством можно выделить следующие автоматизированные подсистемы :

-управления директивных органов;

-государственной статистики;

-управления финансовых органов, плановых органов и др.

Эффективность АСУ городов зависит от степени охвата иерархических уровней управления от высших ( управление городом как системой в целом ) до низших ( локальных подсистем городского хозяйства и производственного комплекса). Городские АСУ являются частью ОГАС.

Цель создания АСУ административных районовсовершенствование управления предприятиями и организациями района, а также административным районом в целом. Кроме того система должна обеспечивать необходимыми данными областной, терри-