2 По характеру производства различают асуп предприятий непрерывного и дискретного типа производства.
Дискретный тип производства характеризуется:
- большим количеством изделий (десятки и сотни) и деталей (сотни и тысячи), которые отличаются трудоемкостью изготовления, технологическими маршрутами, длительностью производственного цикла;
- широким использованием на рабочих местах универсального оборудования и закрепление за каждым рабочим местом множества операций, требующих переналадки оборудования;
Классификация АСУ.
Наиболее сложные вопросы возникают на этапе проектирования АСУ. В настоящее время еще не разработана в достаточной степени совокупность параметров АСУ на основании которых можно было бы осуществлять их срав- нение. Однако на основании опыта их проектирования определен ряд признаков по которым ведется классификация АСУ.
Классификация АСУ
Классификация АСУ ведется по следующим признакам:
По уровню управления: ОГАС - автоматизированные системы сбора и обработ- ки информации для учета, планирования и управления н/х на базе ГСВЦ и единой автоматизирован - производственные процессы характеризуются в основном дискретными параметрами: количеством деталей, узлов, изделий на операциях, складах, числом годных, а также бракованных деталей по операциям и пр.
Информация об этих параметрах имеет дискретную форму. Она формируется в большинстве случаев вручную с помощью документов (накладные, наряды) или с помощью различных устройств ручного ввода цифровой и алфавитно-цифровой информации. Часть информации может вводиться от автоматических датчиков, например, автоматических весов для мелких деталей, от автоматических датчиков число-импульсных сигналов, установленных на процессах, поточных линиях.
Управляющие воздействия обычно передаются оперативно- производственному персоналу в виде графиков запуска-выпуска деталей узлов, изделий, команд и распоряжений. К этому типу относятся предприятия приборостроения, машиностроения.
По своему характеру дискретное производство может быть индивидуальным, мелкосерийным и массовым. К производствам непрерывно-дискретного типа относятся производства металлургической, цементной, пищевой и других отраслей промышленности. В них сочетаются особенности первых двух типов производства.
3 По иерархичности структуры системы бывают одно-, двух-, трех- и четырехступенчатые. Поскольку иерархии структуры производства в значительной мере соответствует иерархия структуры АСУ, то здесь возникает вопрос о включении системы низшего уровня в системы управления более высокого уровня. Так, для крупных химических комбинатов принимается обычно один из двух вариантов структуры:
- агрегат (технологическая установка), цех, завод, комбинат;
- агрегат, производство, комбинат.
Этим вариантам соответствует четырех- и трехступенчатая структура системы управления.
4 Состав автоматизированных подсистем АСУ
В настоящее время распространен термин "подсистема" АСУ.
Говоря о подсистеме, подразумевают комплекс задач (функций) системы, объединенные в большинстве случаев по принципу использования результатов определенным структурным подразделением аппарата управления. Подсистема охватывает определенную область в управлении производством, предприятием. Состав подсистем в АСУ характеризует степень охвата автоматизированной системой функций управления или степень механизации и автоматизации процессов управления, так как на любом предприятии эти подсистемы в том или ином виде функционируют и без использования АСУ.
Для проектируемых АСУ возможны следующие подсистемы:
а) технико - экономического планирования, в которой решают задачи по разработке оптимальных годовых и квартальных производственных программ, расчеты по труду и заработной плате, производственной мощности и плановой себестоимости, прибыли и др.; б) оперативного учета, планирования и управления, (включая задачи по расчетам оперативных планов запуска-выпуска продукции на различные плановые периоды, графиков загрузки оборудования, задачи оперативного учета выпуска продукции, расходованию сырья, материалов в натуральном выражении);
в) управление материально-техническим снабжением (включая задачи по расчету потребности материалов в специфицированном виде на различные плановые периоды, расчеты лимитов отпуска материалов цехам, учет движения материалов на складах);
г) бухгалтерского учета (включая задачи учета материальных ресурсов, труда и заработной платы, производства, использования основных и оборотных средств, реализованной продукции);
д) управление подготовкой производства (конструкторской, технологической);
е) управление обслуживанием (инструментом, ремонтно- энергетическими работами, транспортом, техническим контролем).
Характеристики задач, решаемых подсистемами, будут рассмотрены в следующих лекциях. Разбивка функций, реализуемых АСУ, на подсистемы удобна тем, что упрощает сопоставление и согласование работ, выполныемых функциональными подразделениями предприятия, и работ, выполняемых АСУ. Однако такая классификация задач весьма условна.
Подсистемы АСУ связаны тем, что в них в качестве исходной информации используется одна и та же первичная учетно-производственная или нормативная информация.
5 АСУ может быть охарактеризована степенью автоматизации процесса сбора, передачи, обработки и выдачи информации. Эти процессы далее объединены в понятие информационного процесса, протекающего в АСУ. Для АСУ выделяют три возможных нарастающих уровня автоматизации процесса (см. табл.): автоматизирована только обработка информации на ЭВМ, автоматизирован также сбор информации, автоматизированы обработка, сбор и выдача команд и управляющих воздействий.
Автоматизация этих процессов выполняется в АСУ с использованием следующих основных групп технических средств:
- обработка информации (процессов);
- формирования и сбора первичной производственной информации.
КЛАССИФИКАЦИЯ СТРУКТУР И МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ
Многоуровневые АСУ обладают рядом сложностей (например, способность к адаптации, самоорганизации и т.д.) и закономерностей (целостность, иерархическая упорядоченность, необходимое разнообразие, функциональная специализация и т.д.). В понимании этих сложностей, закономерностей, принципов построения АСУ важная роль отводится классификации структур АСУ.
При проектировании АСУ различают следующие виды структуры систем: организационную, функциональную, обеспечивающую.
Важными характеристиками организационной структуры АСУ является степень централизации. Степень централизации служит мерой разделения полномочий между уровнями системы.
Организационная структура СУ определяет наличие подразделений различного уровня - отделов, участков, цехов и т.п. и их взаимное административное деление.
Функциональная структура АСУ - структура, элементами которой являются подсистемы, функции автоматизированной системы управления или их части, а связи между ними - это потоки информации, циркулирующие между ними при функционировании АСУ. В системах организационного управления функциональная и организационная структуры часто во многом совпадают. Структура систем организационного управления строятся по отраслевому или территориальному принципу. Он позволяет осуществить единую техническую и экономическую политику.
Блок-схема функциональной и обеспечивающей части АСУ представлена на рис.2. Термины "функциональная" и "обеспечивающая" части являются условиями, обобщающими понятия , которые помогают охарактеризовать АСУ как единое целое. При этом разработка ФЧ предусматривает проведение анализа и описания цели системы, а проектирование ОЧ предполагает определение общей структуры средств реализации цели. Структура ФЧ разрабатывается, исходя из анализа целей и функций существующей системы управления объектом, и состоит из набора функциональных подсистем и задач автоматизирующих функций управления АСУ, т.е. ФЧ определяет ее цели.
АСУ
Функциональная Обеспечивающая
Функции 1.ИО 5.ТО
Подсистемы 2.ПрО 6.ОО
3.МО 7.ПО
Комплексы 4.ПО 8.ЭрО
задач 9.МтО
Задачи
часть
часть
Объект
управления
Рис.2 Блок-схема АСУ
Структура ОЧ состоит из различных видов обеспечений: организационного (ОО), технического (ТО), информационного (ИО), лингвистического (ЛО), правового (ПрО), эргономического (ЭрО), метрологического (МтО), математического (МО), программного (ПО), которые реализуют задачи и функции подсистем ФЧ, т.е. ОЧ является средством реализации целей ФЧ, а следовательно и АСУ в целом.
Деление АСУ на ФЧ и ОЧ осуществляется на основании системного подхода, учитывающего как внутренние так и внешние связи между этими составляющими. Проектирование ФЧ и ОЧ взаимосвязано, т.к. структура ОЧ зависит от структуры ФЧ, а выбор структуры ФЧ зависит от потенциальных возможностей создания соответствующих обеспечений. Кроме того эффективность функционирования АСУ определяется организационной деятельностью различных структурных подразделений ОУ. В связи с этим возникают следующие проблемы:
формирование организационной структуры АСУ;
формирование структуры ФЧ (функциональной структуры);
Формирование структуры ОЧ (структуры обеспечений).
Организационная структура отражает организационную структуру объекта управления (ОС). Поскольку АСУ, как правило, привязывается к организационной структуре объекта, то естественно, что последняя накладывает особый отпечаток на построение ее структуры. При этом в ней отражаются взаимодействия отдельных подсистем между собой и окружающей средой. Таким образом, организационная структура СУ определяет наличие подразделений различного уровня ( отделов и цехов, участков и т.п.) и их взаимное административное подчинение.
Организационная структура АСУ состоит из оргструктур, входящих в нее АСУП, АСНИ, САПР, АСТПП и т.д.
Наибольшее распостранение получила иерархическая структура АСУ. Под иерархичностью структуры системы управления понимается многоступенчатый, пирамидальный принцип ее построения с подчинением низших ступеней высшим. Функции контроля и управления при этом распределяются на несколько уровней с приоритетом управляющих сигналов старших уровней. Иерархическое строение сложной системы обеспечивает: повышенную устойчивость к внешним возмущениям - позволяет локализовать конфликты, возникающие внутри системы - является основным условием согласования локальных элементов системы с ее глобальными целями. В реально действующих управляющих системах делить и организовывать подсистемы можно по функциональному и организационному признаку или по составу ситемных элементов.
Деление по функциональному признаку ведется в соответствии с имеющимися функциями системы, а по организационным - с учетом специфических особенностей структуры системы. Взаимосвязь между отдельными подсистемами часто проявляется в том, что результаты решения задач в одной из подсистем служат исходными данными для выполнения функций, возложенных на другие подсистемы. В большинстве случаев АСУ представляет собой сложный комплекс параллельно действующих подсистем.
Пример иерархической структуры управления отраслью промышленности (рис.3).
ОАСУ Т у1
АСУП АСУП Ту2
АСУ ц. АСУ ц.
Так как период обмена информации на каждом уровне неодинаков, то вводится шаг управления Тy. Существует примерно такое соотношение между шагами управления
Ty1 < Ty2 < Ty3 Ty4
несколько часов смена-сутки неделя месяц
Число уровней системы существенно влияет на эффективность управления. Чем меньше уровней, тем меньше задержек и ошибок в передаче информации от нижних уровней к верхним и обратно, тем выше оперативность принятия решения, скорость и точность реакции на возмущение. С увеличением числа уровней растет общее количество элементов системы, увеличение числа связей. С другой стороны, чем меньше число уровней, тем большая нагрузка приходится на каждый элемент системы, тем труднее осуществлять управления. Т.е. сущестуют факторы, определяющие стремление как к увеличению, так и снижению чичла уровней.
Поскольку многоступенчатые системы управления сложными объектами имеют разветленную структуру связей как внутри отдельных подсистем, так и между ними, то каждую функцию управления можно представить как ряд последовательно связанных между собой задач.
Синтез структуры АСУ
Разработка методов синтеза структуры АСУ предполагает создание формализованных процедур выбора оптимальных вариантов построения систем. Эти процедуры включают в себя: выбор задач управления, распределение задач между подсистемами АСУ, выбор технических средств.
Эффективность выбранной структуры должна базироваться на соотношении величины затрат и сроков их реализации. Оптимальную структуру АСУ получают при учете ограничений на ресурсы, на загрузку технических средств, на своевременность решения задач и т.д.
Проблема структурного синтеза состоит в определении количества уровней структуры, количества элементов на каждом уровне иерархии, назначения ограничений. Реализация структурного синтеза возможна при использовании технологии имитационного моделирования. Целью моделирования является выбор оптимального варианта структуры путем перебора некоторого множества вариантов.
При этом возникает задача распределения функций между подсистемами, имеющими собственные цели нетождественные интересам верхних уровней. Поэтому необходимо решить задачу определения оптимальной меры децентрализации; т.е. оптимального распределения функций принятия решений центром и звеньями системы.
C=<P, N, L, W, AB, A>
__
C >opt
Функции управления
Процесс управления в сложного объекта можно представить совокупностью функций и фаз управления. В условиях АСУП выделение элементов функциональной структуры позволяет определить взаимосвязь автоматизированного управления с традиционным. Для этого АСУП расчленяют на отдельные функциональные подсистемы, объединенные общей целью функционирования. Подсистемы автоматизируют функции управления, выполняемые отдельными структурными подразделениями предприятий (ТЭП ПЭО, МТС ОМТС, ОУ диспетчерское бюро, кадры ОК и .тд.). В то же время подсистемы делят на мелкие элементы.
ACУП
Деление по функциям
Фазы управления
. . .
Подсистемы
П ланирование Комплекс задач
Р аспределение Задача
П араметризация Алгоритм
У чет и измерения Блок алгоритма
Контроль и анализ команды ЭВМ
Под термином задача понимают совокупность алгоритмов. Соответственно задачи могут быть организованны в какие-либо группы, т.е. комплексы.
С позиции структурирования АСУП алгоритм может рассматриваться как определенный уровень детализации этой системы. Алгоритм разбивают на отдельные блоки, при этом элементарной структурной частью является отдельная команда (операция) ЭВМ.
Типизация АСУ
Объекты, для которых разрабатывается АСУ отличаются между собой масштабностью, объемом и номенклатурой выпускаемой продукции, сложностью технологического процесса и т.д., поэтому АСУ для одного предприятия без значительных изменений и переделок не может использоваться на другом предприятии АСУ Львов, АСУ Камаз и т.д. В этом случае важным является типизация проектных решений, позволяющая снизить индивидуальность АСУ, т.к. необходимо разработать десятки тысяч АСУ предприятий, организаций и т.д. Типизация АСУ - это создание оригинальных проектов на базе типовых проектных решений на единой методологической основе. Чем ниже уровень управления, тем больше типовых элементов для решения задач, тем выше уровень типизации.
Важность начального этапа проектирования АСУ
Процесс создания АСУ существенно отличается от проектирования технической системы, для которой можно создать опытный образец, на котором можно выявить и устранить ошибки, допущенные при проектировании. Для АСУ невозможно создать физическую модель СУ практически до завершения всех работ по проектированию системы.
Поэтому при разработке АСУ особенно важным является первый этап создания определяющий основное содержание проекта. Недостаточная поспешность реализации этого этапа приводит к многократным переделкам различных элементов разработок, потерям материальных и трудовых ресурсов, удлинению сроков разработки системы в целом м ввода в эксплуатацию. Этапы внедрения АСУ
В зависимости от готовности объекта к внедрению АСУ, наличие опыта у разработчиков, соответствующего информационного и программного обеспечения, разработка и внедрение различных частей АСУ может осуществляться по этапам. При этом обязательно должны соблюдаться принципы наращивания ее элементов при целостности всей системы. Кроме того, структура АСУ, ее обеспечения, при необходимости расширения круга решаемых задач должны обладать определенной адаптивностью, обеспечивающей перестройку отдельных элементов АСУ с минимальными материальными и трудовыми ресурсами.