Тема 4 Теоретические основы построения АСУ

4. Теоретические основы построения АСУ
Структура автоматизированных систем управления
В составе большинства АСУ (а для АСУП это обязательно) принято выделять функциональную и обеспечивающую части.

Функциональная часть подразделяется на подсистемы, выполняющие основные функции управления объектом автоматизации (например, предприятия). Необходимость выделения функциональных подсистем определяется сложностью управления современными производственными системами.
Обеспечивающая часть представляет собой комплекс методов, объединенных в соответствии с их спецификой и обеспечивающих решение задач во всех функциональных подсистемах АСУ.
Программное обеспечение АСУ совокупность системных и прикладных программ, реализующих нормальное функционирование АСУ.
Информационное обеспечение АСУ совокупность системно-ориентированных данных, описывающих принятый в системе словарь базовых описаний (классификаторы, типовые модели, элементы автоматизации и т.д.), и актуализируемых данных о состоянии информационной модели объекта автоматизации (объекта управления) на всех этапах его жизненного цикла (ЖЦ).
Техническое обеспечение АСУ совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств получения, ввода, отображения, использования и передачи данных.
Математическое обеспечение АСУ совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при функционировании системы.
Лингвистическое обеспечение АСУ совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц, используемых в АС при функционировании системы для общения с комплексом средств автоматизации.
Организационное и методическое обеспечение АСУ совокупность документов, определяющих организационную структуру объекта и системы автоматизации, необходимые для выполнения конкретных автоматизируемых функций, деятельность в условиях функционирования системы, а также формы представления результатов деятельности.
Правовое обеспечение АСУ совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании АС и юридический статус результатов ее функционирования.
Эргономическое обеспечение АСУ совокупность взаимосвязанных требований, направленных на согласование технических характеристик КСА, параметров рабочей среды на рабочем месте с психологическими, психофизиологическими, антропометрическими, физиологическими характеристиками и возможностями человека-оператора.
Внутреннее строение АСУ характеризуют при помощи структур, описывающих устойчивые связи между их элементами. При этом используют следующие виды структур, отличающиеся типами элементов и связей между ними:
функциональные (элементы функции, задачи, процедуры; связи информационные);
технические (элементы устройства, компоненты и комплексы; связи линии и каналы связи);
организационные (элементы коллективы людей и отдельные исполнители; связи информационные, соподчинения и взаимодействия);
документальные (элементы неделимые составные части и документы АС; связи взаимодействия);
алгоритмические (элементы алгоритмы; связи информационные);
программные (элементы программные модули и изделия; связи управляющие);
информационные (элементы формы существования и представления информации в системе; связи операции преобразования информации в системе).
Классификация АСУ по их функциональной принадлежности
Параметры и особенности АСУ весьма индивидуальны для каждого предприятия. На них накладываются достаточно жесткие ограничения, диктуемые характером технологических процессов, нормативными актами, инструкциями и приказами вышестоящих органов, установленными формами документации и документооборота на предприятии.
Следовательно, создание каждой конкретной ИС управления должно рассматриваться и решаться комплексно, в нескольких аспектах:
организационном (принципы организации ИС и взаимодействия ее элементов);
технологическом (методы обработки информации и технология реализации этих методов);
техническом (возможности современных средств вычислительной и организационной техники).
Особый интерес представляет классификация ИПС, конкретизирующая различные аспекты их назначения и использования. Такая классификация может быть осуществлена по режиму работы (методу информационного обеспечения пользователей системы, виду обрабатываемой и выдаваемой информации), по степени автоматизации информационных процессов (процедур обработки информации), по типу информационно-поискового языка, способам организации информационных процессов (процедур обработки информации), информационных массивов и поискового массива.
По виду работы ИПС можно подразделять на системы справочно-информационного обслуживания и справочно-библиографические, по режиму работы на системы избирательного распространения информации и ретроспективного ее поиска. С точки зрения накопления и обработки информационных массивов, классифицируемые системы можно представить схемой, показанной на рисунке.



Принципы и этапы проектирование АСУ

Исследования практики создания АСУП различного класса и назначения подтвердили эффективность использования ряда методологических принципов создания АСУП, сформулированных академиком В. М. Глушковым. К основным из них относятся следующие.
Суть принципа новых задач состоит в том, чтобы не просто перекладывать на ЭВМ традиционно сложившиеся на предприятии методы и приемы управления, а перестраивать их в соответствии с теми новыми огромными возможностями, которые обеспечивают ЭВМ и формальные экономико-математические методы и модели. Реализация таких ранее не решавшихся задач или не использовавшихся методов решения традиционных задач должна обеспечить оптимальное функционирование и развитие предприятия.
Поэтому внедрение АСУ не следует рассматривать как законченную работу по автоматизации управления. Система должна обладать свойствами адаптивности, т.е. способностью приспосабливаться к изменению внешних условий и соответственно к решению новых задач. Без этого функционирование АСУ не может быть максимально эффективным.
Принцип комплексного, или системного, подхода при разработке АСУП состоит в том, что следует решать вопросы не только технического, но и экономического, организационного характеров и другие.
При разработке видов обеспечения АСУ следует учитывать также их взаимосвязь и направленность на достижение конечной цели разрабатываемой системы, а также способность практической реализации на единых технических средствах.
Принцип первого руководителя состоит в том, что разработка и внедрение АСУП должны вестись при непосредственном участии и под руководством первого руководителя предприятия, внедряющего АСУП. Отечественная и зарубежная практика показывают, что всякая попытка передоверить создание АСУП второстепенным лицам приводит к тому, что система ориентируется на решение рутинных задач и не дает желаемого эффекта. В рамках реализации данного принципа должно быть организовано эффективное взаимодействие между разработчиками АСУП и сотрудниками предприятия, внедряющего эту систему.
Принцип непрерывного развития системы заключается в том, что по мере развития АСУП непрерывно расширяется круг решаемых задач, причем новые задачи не заменяют уже внедренные.
Принцип автоматизации документооборота и единой информационной базы означает, что следует автоматизировать не только процессы обработки данных, но и оформление выходных документов, и сбор исходных данных. При этом необходимо стремиться к однократному вводу данных в систему и многократному их использованию.
Принцип модульности и типизации сводится к выделению максимально независимых частей системы (или модулей) и максимальному их использованию в различных подсистемах.
Принцип согласованности пропускных способностей отдельных частей системы устанавливает, что требуется примерное равенство пропускных способностей последовательных звеньев АСУП, что обеспечивает их равномерное использование и максимальную производительность системы в целом.
Опыт создания АСУ убеждает, что внедрение отдельных подсистем без предварительного совершенствования организационной структуры управления, не дает желаемых результатов. Игнорирование последовательного подхода к решению этой важной проблемы, как правило, приводит к некачественным разработкам и нарушению этапности внедрения АСУ на всех уровнях автотранспортных подразделений. Из этого вытекает еще один принцип принцип этапности (стадийности) создания АСУ.
Использование перечисленных принципов разработки АСУ и учет особенностей их проектирования позволяют создавать эффективные АСУ. Таким образом, исходя из этих и других принципов, в процессе формирования АСУ на автомобильном транспорте выделяются четыре основных направления, которые по существу и предопределяют содержание АС:
комплексность функционально-организационных подсистем АСУ;
комплексность всех видов обеспечения АСУ;
автоматизация обработки, накопления и движения информации;
этапность разработки АСУ.
Ниже перечислены основные особенности разработки АСУП по сравнению с техническими системами.
1. Создаваемая техническая система обычно предназначена для широкого применения. Разрабатываемая АСУП, подобно разработке уникальной технической системы, предназначена для конкретного предприятия и должна отражать его конкретные особенности. Это, естественно, не препятствует широкому использованию принципа типизации при разработке, однако и при применении типовых проектных решений специфичность влияет на структуру проектируемой АСУП, и использование типовых проектных решений в АСУП существенно отличается, например, от привязки типового проекта жилого дома к местности.
2. Так как каждая АСУ является уникальной системой, ее испытание, монтаж, доводка возможны только после полного завершения проектных работ, отладки программ и монтажа технических устройств. Многие недостатки, нерациональные проектные решения проявляются лишь при попытках ввести АСУ в действие. Поэтому при разработке АСУ, в отличие от разработки технических систем, большое внимание уделяется начальным этапам, когда принимаются стратегические проектные решения (определение подсистем и задач, подлежащих автоматизации, выбор алгоритмов их решения, распределение задач по уровням и узлам системы и т.п.).
3. Новые технические системы выпускаются без значительных изменений на протяжении сравнительно долгого времени. Развитие АСУП планируется заранее, начиная с самых ранних этапов ее разработки. Постепенное плановое развитие АСУП требует тщательного исследования вопросов взаимосвязи вводимых в разное время задач; основа эффективного их взаимодействия закладывается также на ранних стадиях разработки.
4. В технических системах решающую роль играет оборудование. В АСУП главная роль принадлежит человеку, поэтому при ее разработке следует учитывать факторы, не играющие особой роли при проектировании технических систем (психологические факторы, методы морального и материального стимулирования и т. п.). При разработке АСУП доля затрат на оборудование значительно ниже, чем в технических системах, однако больше затраты на разработку, и эта разница в будущем увеличится.
АСУП должна обеспечить решение задач всех уровней с максимальной интеграцией основных этапов обработки данных. Эффективность функционирования такой системы обеспечивается соблюдением принципов организационной, технической, информационной и программной совместимости решения задач каждого уровня управления.
С точки зрения технологии обработки данных АСУП определяется как совокупность процессов сбора, регистрации и передачи необходимого минимума первичных сообщений, их преобразования, формирования отбора и выдачи нужной информации пользователям всех рангов управления. Исходя из этого, процесс проектирования АСУП можно рассматривать на трех взаимно обусловленных структурных уровнях: базовом, процедурном, функциональном. Выделение этих уровней позволяет детализировать весь процесс автоматизации обработки информации.
Базовый уровень характеризует процессы образования первичных данных, их регистрации, сбора и передачи. На этом уровне определяются характеристики движения первичных данных, формируются количественные оценки потоков, маршруты следования документов, временные характеристики источников информации, характеристики ее качества (оценки актуальности, полноты, достоверности методов получения необходимой совокупности данных (регистрации, сбора формирования) на базе средств периферийной техники).
Методическое информационное единство на базовом уровне достигается:
совместимостью различных задач управления;
интеграцией обработки данных с учетом принципа однократности их ввода на базовом уровне при многократном их использовании на процедурном и функциональном уровнях;
учетом требований технологии последующей машинной обработки информации и обеспечения взаимосвязи различных знаковых систем идентификации информации.
Процедурный уровень реализует процессы преобразования данных и сообщений, поступающих с базового уровня системы. Он обусловливается методами накопления, хранения и обработки данных, обеспечивающими:
оптимизацию процесса реализации заданных алгоритмов;
независимость логической организации массивов информации;
программную организацию, модульную структуру ПО;
максимальную эффективность при удовлетворении запросов пользователей.
Связь между базовыми и процедурными уровнями осуществляется посредством взаимодействия соответствующих баз данных и используемым комплексом технических средств. Именно на процедурном уровне осуществляется селекция и отбор информации. Из всей совокупности преобразуемых данных такой отбор реализуется в зависимости от назначения соответствующей информации, определяемого функциональным уровнем.
Если определяющим условием организации информационных процессов на базовом и процедурном уровнях является оперативность многократной комплексной обработки данных, то для функционального уровня существенным является минимизация объемов используемой информации с четким разграничением ее между пользователями.
Функциональный уровень отражает реализацию результатов преобразования данных и передачу информации в функциональные подразделения управляемого объекта. Структура и состав информации на этом уровне полностью определяются требованиями пользователя и методами формирования и выдачи конечных результатов.
На функциональном уровне обеспечивается возможность удовлетворить информационные потребности пользователей всех рангов в следующих направлениях:
регламентная плановая информация (параметры и характеристики объектов производственного процесса на планируемый период);
регламентная учетная информация, отражающая основные показатели производственной деятельности объекта управления;
информация об отклонении хода производственного процесса от планируемых параметров и временных характеристик;
информация для принятия управленческих решений при изменении ситуаций, зависящих от внешних и внутренних факторов;
конкретизация отдельных элементов состояния производственного процесса в реальном масштабе (диалоговый режим получения информации).
Исследование ИС на трех уровнях отражает, по существу, разработку моделей объектов и процессов управления. Определяющим уровнем, задающим последовательность преобразований данных и получения необходимой информации является функциональный уровень. Он может трактоваться, как уровень пользователя.
Четкая регламентация получения соответствующей информации в нужное время и в необходимом виде определяет ее структуру и состав на базовом уровне, а также последовательность выполнения процедур преобразования данных на процедурном уровне. Функциональный уровень, обусловливающий технологию управления, является определяющим при проектировании всей информационной системы.
Основные этапы разработки ИС представлены на рисунке.


15

Приложенные файлы

  • doc 25615975
    Размер файла: 92 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий