Автоматизированные системы: понятие, состав, виды в результате изучения темы студент должен:
иметь представление:
об автоматизированной
системе и автоматизированном рабочем
месте специалиста;
знать:
-
виды профессиональных
автоматизированных систем; -
назначение, состав
и принципы организации типовых
профессиональных автоматизированных
систем.
План
1. Понятие
автоматизированной системы
2. Назначение
и виды автоматизированных рабочих мест
(АРМ)
3. Обеспечение
АРМ
4. Программное
обеспечение АРМ
5. Проблемно–ориентированное прикладное по
1. Понятие автоматизированной системы
Под
системой понимают любой объект, который
одновременно рассматривается и как
единое целое, и как объединенная в
интересах достижения поставленных
целей совокупность разнородных элементов.
Системы значительно отличаются между
собой как по составу, так и по главным
целям.
Пример
1. Приведем
несколько систем, состоящих из разных
элементов и направленных на реализацию
разных целей.
Таблица.
| Система | Элементы | Главная |
| Фирма | Люди, | Производство |
| Компьютер | Электронные | Обработка |
| Телекоммуникационная | Компьютеры, | Передача |
| Информационная | Компьютеры, | Производство |
В
информатике понятие “система”
широко распространено и имеет множество
смысловых значений. Чаще всего оно
используется применительно к набору
технических средств и программ. Системой
может называться аппаратная часть
компьютера. Системой может также
считаться множество программ для решения
конкретных прикладных задач, дополненных
процедурами ведения документации и
управления расчетами.
Добавление
к понятию “система” слова
“информационная” отражает цель ее
создания и функционирования. Информационные
системы обеспечивают сбор, хранение,
обработку, поиск, выдачу информации,
необходимой в процессе принятия решений
задач из любой области. Они помогают
анализировать проблемы и создавать
новые продукты.
Информационная
система – взаимосвязанная совокупность
средств, методов и персонала, используемых
для хранения, обработки и выдачи
информации в интересах достижения
поставленной цели.
Современное
понимание информационной системы
предполагает использование в качестве
основного технического средства
переработки информации персонального
компьютера. В крупных организациях
наряду с персональным компьютером в
состав технической базы информационной
системы может входить суперЭВМ. Кроме
того, техническое воплощение информационной
системы само по себе ничего не будет
значить, если не учтена роль человека,
для которого предназначена производимая
информация и без которого невозможно
ее получение и представление, поэтому
Автоматизированная
информационная система –
это человеко-машинная система,
обеспечивающая автоматизированную
подготовку, поиск и обработку информации
в рамках интегрированных сетевых,
компьютерных и коммуникационных
технологий для оптимизации экономической
и другой деятельности в различных сферах
управления.
На
этой основе создаются различные
автоматические и автоматизированные
системы управления технологическими
процессами. Типичным примером таких
систем может служить в связи – автоматическая
коммутационная станция. В этой системе
управление осуществляется с помощью
технических устройств типа процессоров
или других более простых приборов.
Человек-оператор не входит в контур
управления, замыкающий связи объекта
и органа управления, а лишь следит за
ходом технологического процесса и по
мере необходимости (например, в случае
сбоя) вмешивается. Иначе обстоит дело
с автоматизированной системой управления
производственным процессом. В АС
производственными процессами и объект
и орган управления представляет собой
единую человеко-машинную систему,
человек обязательно входит в контур
управления. По определению АС – это
человеко-машинная система, предназначенная
для сбора и обработки информации,
необходимой для управления производственным
процессом, то есть управления коллективами
людей. Иначе говоря, успех функционирования
таких систем во многом зависит от свойств
и особенностей жизнедеятельности
человеческого фактора. Без человека
система АС производством самостоятельно
не может работать, так как человек
формирует задачи, разрабатывает все
виды обеспечивающих подсистем, выбирает
из выданных ЭВМ вариантов решений
наиболее рациональный. И, разумеется,
человек, что очень важно, в конечном
счете юридически отвечает за результаты
реализации принятых им решений. Как
видим, роль человека огромна и не
заменима. Человек организует программу
подготовительных мероприятий перед
созданием АС, следовательно, требуется
помимо всего прочего специальное
организационное и правовое обеспечение.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Автоматизированные информационные системы
Содержание
Введение
.
Понятие автоматизированной информационной системы и ее структурные компоненты
.
Классификация автоматизированных информационных систем
.
Основные функции автоматизированных информационных систем
Заключение
Список
литературы
Введение
Автоматизация и создание информационных систем
являются на данный момент одной из самых ресурсоемких областей деятельности
техногенного общества. Одной из причин активного развития данной области
является то, что автоматизация служит основой коренного изменения процессов
управления, играющих важную роль в деятельности человека и общества. Возникают
системы управления, действие которых направлено на поддержание или улучшение
работы объекта с помощью устройства управления (комплекс средств сбора, обработки,
передачи информации и формирования управляющих сигналов или команд).
Информационная система – это система,
обеспечивающая уполномоченный персонал данными или информацией, имеющими
отношение к организации. Информационная система управления, в общем случае,
состоит из четырех подсистем: системы обработки транзакций, системы
управленческих отчетов, офисной информационной системы и системы поддержки
принятия решений, включая информационную систему руководителя, экспертную
систему и искусственный интеллект.
Автоматизированная информационная система –
взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для
хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной
цели.
Таким образом, автоматизированная информационная
система (АИС) представляет собой совокупность информации,
экономико-математических методов и моделей, технических, программных,
технологических средств и специалистов, предназначенная для обработки
информации и принятия управленческих решений.
Целью данной работы является рассмотрение
сущности автоматизированных информационных систем.
1. Понятие автоматизированной информационной
системы и ее структурные компоненты
Под системой понимают любой объект, который
одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах
достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы
значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.
В информатике понятие «система» широко
распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно
используется применительно к набору технических средств и программ. Системой
может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться
множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами
ведения документации и управления расчетами.
Добавление к понятию «система» слова
«информационная» отражает цель ее создания и функционирования. Информационные
системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации,
необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают
анализировать проблемы и создавать новые продукты.
Информационная система – взаимосвязанная
совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки
и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Современное понимание информационной системы
предполагает использование в качестве основного технического средства
переработки информации персонального компьютера. В крупных организациях наряду
с персональным компьютером в состав технической базы информационной системы
может входить суперЭВМ. Кроме того, техническое воплощение информационной
системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для
которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее
получение и представление, поэтому
Автоматизированная информационная система (АИС)
– это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированную подготовку,
поиск и обработку информации в рамках интегрированных сетевых, компьютерных и
коммуникационных технологий для оптимизации экономической и другой деятельности
в различных сферах управления.
На этой основе создаются различные
автоматические и автоматизированные системы управления технологическими
процессами. Типичным примером таких систем может служить в связи –
автоматическая коммутационная станция. В этой системе управление осуществляется
с помощью технических устройств типа процессоров или других более простых
приборов. Человек-оператор не входит в контур управления, замыкающий связи
объекта и органа управления, а лишь следит за ходом технологического процесса и
по мере необходимости (например, в случае сбоя) вмешивается. Иначе обстоит дело
с автоматизированной системой управления производственным процессом. В АС производственными
процессами и объект и орган управления представляет собой единую
человеко-машинную систему, человек обязательно входит в контур управления. По
определению АС – это человеко-машинная система, предназначенная для сбора и
обработки информации, необходимой для управления производственным процессом, то
есть управления коллективами людей. Иначе говоря, успех функционирования таких
систем во многом зависит от свойств и особенностей жизнедеятельности
человеческого фактора. Без человека система АС производством самостоятельно не
может работать, так как человек формирует задачи, разрабатывает все виды
обеспечивающих подсистем, выбирает из выданных ЭВМ вариантов решений наиболее
рациональный. И, разумеется, человек, что очень важно, в конечном счете юридически
отвечает за результаты реализации принятых им решений. Как видим, роль человека
огромна и не заменима. Человек организует программу подготовительных
мероприятий перед созданием АС, следовательно, требуется помимо всего прочего
специальное организационное и правовое обеспечение.
Структуру АИС составляет совокупность отдельных
ее частей, называемых подсистемами. Подсистема – это часть системы, выделенная
по какому-либо признаку.
АС состоит из двух подсистем: функциональной и
обеспечивающей. Функциональная часть АС включает в себя ряд подсистем,
охватывающих решение конкретных задач планирования, контроля, учета, анализа и
регулирования деятельности управляемых объектов. В ходе аналитического
обследования могут быть выделены различные подсистемы, набор которых зависит от
вида предприятия, его специфики, уровня управления и других факторов. Для
нормальной деятельности функциональной части АС в ее состав входят подсистемы
обеспечивающей части АС (так называемые обеспечивающие подсистемы).
. Классификация автоматизированных
информационных систем
Системы, применительно к АС, могут быть
проклассифицированы по ряду признаков. Например:
по уровням иерархии (суперсистема, система,
подсистема, элемент системы);
по степени замкнутости (замкнутые, открытые,
условно-замкнутые);
по характеру протекаемых процессов в
динамических системах (детерминированные, стохастические и вероятностные);
по типу связей и элементов (простые, сложные).
Системы делятся на примитивные элементарные (для
них строятся автоматические системы управления) и большие сложные. Так как
большие и сложные системы обладают свойством необозримости, то их можно
рассматривать с нескольких точек зрения. Следовательно, классификационных
признаков тоже много.
Классифицировать АС можно:
. По уровню:
ОГАС;
АСУ Отрасли;
АСУ Производства;
АСУ Цеха;
АСУ Участка;
АСУ ТП (технологического процесса).
При этом в зависимости от уровня обслуживания
производственных процессов на предприятии сама КИС или его составная часть
(подсистемы) могут быть отнесены к различным классам:
Класс A: системы (подсистемы) управления
технологическими объектами и/или процессами.
Класс B: системы (подсистемы) подготовки и учета
производственной деятельности предприятия.
Класс C: системы (подсистемы) планирования и
анализа производственной деятельности предприятия.
Системы (подсистемы) класса A – системы
(подсистемы) контроля и управления технологическими объектами и/или процессами.
Эти системы, как правило, характеризуются следующими свойствами:
достаточно высоким уровнем автоматизации выполняемых
функций;
наличием явно выраженной функции контроля за
текущим состоянием объекта управления;
наличием контура обратной связи;
объектами контроля и управления такой системы
выступают: технологическое оборудования; датчики; исполнительные устройства и
механизмы.
малым временным интервалом обработки данных
(т.е. интервалом времени между получением данных о текущем состоянии объекта
управления и выдачей управляющего воздействия на него);
слабой (несущественной) временной зависимостью
(корреляцией) между динамически изменяющимися состояниями объектов управления и
системы (подсистемы) управления.
В качестве классических примеров систем класса A
можно считать:
SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition
(диспетчерский контроль и накопление данных);
DCS – Distributed Control Systems
(распределенные системы управления);
Batch Control – системы последовательного
управления;
АСУ ТП – Автоматизированные Системы Управления
Технологическими Процессами.
Системы класса B – это системы (подсистемы) подготовки
и учета производственной деятельности предприятия. Системы класса B
предназначены для выполнения класса задач, требующих непосредственного участия
человека для принятия оперативных (тактических) решений, оказывающих влияние на
ограниченный круг видов деятельности или небольшой период работы предприятия.
В некотором смысле к таким системам принято
относить те, которые находятся на уровне технологического процесса, но с
технологией напрямую не связаны. В перечень основных функций систем (подсистем)
данного класса можно включить:
выполнение учетных задач, возникающих в
деятельности предприятия;
сбор, предварительную подготовку данных,
поступающих в КИС из систем класса A, и их передачу в системы класса C;
подготовку данных и заданий для автоматического
исполнения задач системами класса A.
С учетом прикладных функций этот список можно
продолжить следующими пунктами:
управление производственными и человеческими
ресурсами в рамках принятого технологического процесса;
планирование и контроль последовательности
операций единого технологического процесса;
управление качеством продукции;
управление хранением исходных материалов и
произведенной продукции по технологическим подразделениям;
управление техническим обслуживанием и ремонтом.
Эти системы, как правило, имеют следующие
характерные признаки и свойства:
наличие взаимодействия с управляющим субъектом
(персоналом), при выполнении стоящих перед ними задач;
интерактивность обработки информации;
небольшой длительностью обработки данных,
колеблющейся от нескольких минут до несколько часов или суток;
наличием существенных временной и
параметрической зависимостей (корреляций) между обрабатываемыми данными;
система оказывает влияние на небольшой период
работы предприятия (в пределах от месяца до полугода);
наличием сопряжения с системами класса A и/или
C.
Классическими примерами систем класса B можно
считать:
MES – Manufacturing Execution Systems (системы
управления производством);
MRP – Material Requirements Planning (системы
планирования потребностей в материалах);
MRP II – Manufacturing Resource Planning
(системы планирования ресурсов производства);
CRP – C Resource Planning (система планирования
производственных мощностей);
CAD – Computing Aided Design (автоматизированные
системы проектирования – САПР);
CAM – Computing Aided Manufacturing
(автоматизированные системы поддержки производства);
CAE – Computing Aided Engineering
(автоматизированные системы инженерного проектирования – САПР);
PDM – Product Data Management
(автоматизированные системы управления данными);
SRM – Customer Relationship Management (системы
управления взаимоотношениями с клиентами);
всевозможные учетные системы и т.п.
Одна из причин возникновения подобных систем –
необходимость выделить отдельные задачи управления на уровне технологического
подразделения предприятия.
Системы класса C – это системы (подсистемы)
планирования и анализа производственной деятельности предприятия. Системы
класса C предназначены для выполнения класса задач, требующих непосредственного
участия человека для принятия стратегических решений, оказывающих влияние на
деятельность предприятия в целом. В круг задач решаемых системами
(подсистемами) данного класса можно включить:
анализ деятельности предприятия на основе данных
и информации, поступающей из систем класса B;
планирование деятельности предприятия;
регулирование глобальных параметров работы
предприятия;
планирование и распределение ресурсов предприятия;
подготовку производственных заданий и контроль
их исполнения.
наличие взаимодействия с управляющим субъектом
(персоналом), при выполнении стоящих перед ними задач;
интерактивность обработки информации;
повышенной длительностью обработки данных, колеблющейся
от нескольких минут до несколько часов или суток;
длительным периодом принятия управляющего
решения;
наличием существенных временной и
параметрической зависимостей (корреляций) между обрабатываемыми данными;
система оказывает влияние на деятельность
предприятия в целом;
система оказывает влияние на значительный период
работы предприятия (от полугода до нескольких лет);
наличием непосредственного сопряжения с
системами класса B.
Классическими названиями системы класса B можно
считать:
ERP – Enterprise Resource Planning (Планирование
Ресурсов Предприятия);
IRP – Intelligent Resource Planning (системами
интеллектуального планирования);
АСУП;
EIS.
. По типу принимаемого решения:
Информационно-справочные системы, которые просто
сообщают информацию («экспресс», «сирена», «09»);
Информационно-советующая (справочная) система,
представляет варианты и оценки по различным критериям этих вариантов;
Информационно-управляющая система, выходной
результат не совет, а управляющее воздействие на объект.
. По типу производства:
АСУ с дискретно-непрерывным производством;
АСУс дискретным производством;
АСУс непрерывным производством.
По назначению:
Военные АСУ;
Экономические системы (предприятия, конторы,
управляющие властные структуры);
Информационно-поисковые системы.
. По областям человеческой деятельности:
Медицинские системы;
Экологические системы;
Системы телефонной связи.
По типу применяемых вычислительных машин:
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ);
БВМ;
Средние;
Миниэвм, др.
Далее рассмотрим основные функции
автоматизированных информационных систем.
3. Основные функции автоматизированных
информационных систем
Система управления процессом обычно выполняет
много различных функций, которые можно разделить на три большие группы (рис.
1):
сбор и оценка данных технического процесса –
мониторинг;
управление некоторыми параметрами технического
процесса;
связь входных и выходных данных – обратная
связь, автоматическое управление.
Рис. 1. Основные функции системы управления
Мониторинг процесса или сбор информации о
процессе – это основная функция, присущая всем системам управления. Мониторинг
– это сбор значений переменных процесса, их хранение и отображение в подходящей
для человека-оператора форме. Мониторинг является фундаментальным свойством
всех систем обработки данных.
Мониторинг может быть ограничен лишь выводом
первичных или обработанных данных на экран монитора или на бумагу, а может
включать более сложные функции анализа и отображения. Например, переменные,
которые нельзя непосредственно измерить, должны рассчитываться или оцениваться
на основе имеющихся измерений. Другой классической чертой мониторинга является
проверка, что измеренные или рассчитанные значения находятся в допустимых
пределах.
Когда функции системы управления процессом
ограничены сбором и отображением данных, все решения об управляющих действиях
принимаются оператором. Этот вид управления, называемый супервизорным или
дистанционным управлением (supervisory control), был очень распространен в
первых системах компьютерного управления процессами. Он до сих пор применяется,
особенно для очень сложных и относительно медленных процессов, где важно
вмешательство человека. Примером являются биологические процессы, где
определенную часть наблюдений нельзя выполнить с помощью автоматики.
При поступлении новых данных их значение
оценивается относительно допустимых границ. В более развитой системе контроля
несколько результатов могут комбинироваться на основе более или менее сложных
правил для проверки, находится ли процесс в нормальном состоянии или вышел за
какие-либо допустимые пределы. В еще более современных решениях, в особенности
построенных на экспертных системах или базах знаний, комбинированная
оперативная информация от датчиков объединяется с оценками, сделанными
операторами.
Управление – это функция, обратная мониторингу.
В прямом смысле управление означает, что команды ЭВМ поступают к исполнительным
механизмам для воздействия на физический процесс. Во многих случаях на
параметры процесса можно воздействовать только опосредованно через другие
параметры управления.
Система, которая действует автономно и без
прямого вмешательства оператора, называется автоматической. Система
автоматического управления может состоять из простых контуров управления
(одного для каждой пары входных и выходных переменных процесса) или из более
сложных регуляторов со многими входами и выходами.
Существуют два основных подхода к реализации
обратной связи в вычислительных системах. При традиционном прямом цифровом управлении
(ПЦУ, Direct Digital Control – DDC) центральная ЭВМ рассчитывает управляющие
сигналы для исполнительных устройств. Все данные наблюдения передаются в полном
объеме от датчиков к центру управления, а управляющие сигналы – обратно к
исполнительным устройствам.
В системах распределенного прямого цифрового
управления {Distributed Direct Digital Control – DDDC) вычислительная система
имеет распределенную архитектуру, а цифровые регуляторы реализованы на основе
локальных процессоров, т.е. расположены вблизи технического процесса. ЭВМ
верхних уровней управления рассчитывают опорные значения, а локальные
процессоры ответственны главным образом за непосредственное управление
техническим процессом, т.е. выработку управляющих сигналов для исполнительных
механизмов на основе данных локального мониторинга. Эти локальные ЭВМ включают
в себя цифровые контуры управления.
Более простая и архаичная форма
автоматизированного управления – это так называемое управление опорными
значениями (setpoint control). ЭВМ рассчитывает опорные значения, которые затем
передаются обычным аналоговым регуляторам. В этом случае ЭВМ применяется только
для вычислений, а не для измерений или генерации управляющих воздействий.
Системы дистанционного мониторинга и управления
обычно определяют общим названием SCADA (от Supervisory Control And Data
Acquisition – Дистанционное управление и сбор данных). SCADA – это очень
широкое понятие и может относиться как к достаточно простому устройству,
реализованному на одном компьютере, так и к сложной, распределенной системе,
включающей центр управления, периферийные устройства и систему связи. Идея
SCADA включает применение совершенных средств отобра¬жения, накопления данных и
дистанционного управления, чаще всего понимаемого как диспетчерское, т.е.
«ручное» управление, но не включает процедур регулирования или управления;
последние, однако, очень часто входят в поставляемые системы SCADA в качестве
основных функций или в качестве функций по выбору заказчика.
Применение базы данных процесса для мониторинга
и управления
Система управления среднего или большого размера
имеет несколько сотен или тысяч точек взаимодействия с техническим процессом.
Практически невозможно обработать всю соответствующую информацию с помощью
программных модулей, написанных специально для каждой из этих точек. Вместо
этого необходим систематический подход к обработке всех входных данных. Простое
структурирование параметров процесса можно выполнить на основе записей, а для
более сложных случаев необходимо применение аппарата полноценной базы данных с
соответствующими методами доступа.
Для систематизации и уменьшения объема данных о
процессе нужно рассмотреть природу соответствующей информации. Обычно это
измеряемые величины или бинарные входные/выходные данные типа «включено/выключено»
или «норма/авария». Благодаря регулярности такого представления входные данные
можно обрабатывать универсальной программой сбора и интерпретации данных,
которая работает на основе определенных параметров для каждого объекта.
Параметры описания объектов хранятся в базе данных процесса, которая
представляет собой центральный элемент программного обеспечения управляющей
системы. Пример структуры базы данных процесса показан на рис. 2.
Программы для доступа к информации, хранящейся в
базе данных, включают в числе прочего следующие подсистемы:
ввод данных и интерфейс с базой данных;
вывод данных, т.е. интерфейс между базой данных
и выходом управляющей ЭВМ или исполнительных механизмов;
отображение данных;
интерфейс для ввода команд.
Развитые базы данных могут включать до двадцати
параметров-описателей для каждого объекта ввода/вывода. Некоторые из этих
описателей обязательны и встречаются в каждой реализации базы данных; остальные
применяются только при определенных обстоятельствах.
База данных процесса придает однородность и
структуру хранимым данным. Датчики и исполнительные механизмы в системе
управления процессом могут быть самых разнообразных типов. Температуры могут
измеряться резистором с положительным температурным коэффициентом, термопарой и
цифровым устройством. Соответственно, информация от датчиков может поступать к
центральному процессору как в исходном формате, так и в виде пакетов данных,
возможно, уже преобразованных к ASCII кодам. С помощью базы данных процесса
каждое измеренное значение обрабатывается независимо и преобразуется к единой
форме. Модули прикладных программ должны лишь обращаться к базе данных и не
нуждаются в информации об особенностях датчиков и исполнительных механизмов.
Замена одного датчика другим или же новой моделью не потребует
перепрограммирования каких-либо модулей – достаточно введения новых управляющих
параметров в базу данных. Обновление базы данных можно выполнять в оперативном
режиме без отключения системы управления.
Рис. 2. Структура базы данных процесса реального
времени и модули для доступа к данным
Абстрактное описание и отделения результатов
измерений от методов, с помощью которых они получены, полезно, если некоторые
характеристики этих величин могут меняться. При этом нет необходимости
модифицировать программы или останавливать систему управления – достаточно
всего лишь переопределить параметры преобразования, хранящиеся в базе данных.
Доступ к базе данных процесса, запросы и
протоколы
Доступ к информации, содержащейся в базе данных,
выполняется с помощью трех основных операций, которые могут комбинироваться, –
выбора, проекции и сортировки. Строго говоря, эти операции формально определены
лишь для реляционных баз данных, тем не менее, их можно использовать и для баз
данных другой структуры.
Выбор (selection) определяет операцию для
извлечения из базы данных только записей, удовлетворяющих заданным критериям.
Проекция (projection) -. это список интересующих
полей записи базы данных.
Сортировка (sorting) означает упорядочение
выбранных записей в соответствии с каким-нибудь критерием.
Сочетание трех основных операций порождает
большое число вариантов обработки и анализа данных. Обычно база данных содержит
слишком много информации, воспринимать и анализировать которую целиком
невозможно, однако при наличии соответствующих инструментов можно извлечь любую
необходимую проблемно-ориентированную информацию. Операции доступа к базе
данных и есть эти инструменты.
Операция по извлечению информации из базы данных
называется запросом (query).
Для эффективного использования программ доступа
к базе данных необходимо заранее выбрать подмножество интересующих данных.
Обычно для каждой конкретной ситуации интерес может представлять лишь очень
ограниченное число выборок из базы данных, поэтому заранее можно определить
небольшой набор стандартных запросов. Такие запросы называются протоколами.
Протоколы – это обычно запросы, в которых предопределены операции проекции и
сортировки (какую информацию вывести и в каком порядке), а перед их запуском
требуется указать только конкретные параметры.
. Протоколы аварийной сигнализации.
Важнейшей функцией системы управления является
быстрое выявление недопустимых режимов и оповещение об этом оператора. Каждое
изменение состояния, классифицированное как аварийное, должно быть
зафиксировано в специальном файле – журнале аварий – с указанием времени
события.
Специальный запрос – аварийный протокол –
используется для поиска и вывода всех объектов базы данных, которые находятся в
данный момент времени в аварийном состоянии. Этот протокол чрезвычайно важен
для обслуживания и ремонта.
. Протоколы обслуживания.
Еще одной важной составляющей работы
производственного предприятия является техническое обслуживание приборов и
оборудования. Примеры обслуживания – замена изношенных инструментов, калибровка
датчиков, контроль уровней горючего и смазки. Операции по обслуживанию могут
быть еще сложнее, вплоть до разборки целых агрегатов для проверки состояния и
очистки их узлов. Этот тип обслуживания называется предупредительным ремонтом
(preventive maintenance) и выполняется для поддержания оборудования в
оптимальном рабочем состоянии. Ремонт дефектных или вышедших из строя устройств
называется восстановительным ремонтом (corrective maintenance).
. Анализ данных и тренды.
Важной задачей в промышленном производстве
является учет производительности и статистических показателей. Информация,
содержащаяся в базе данных, может служить первичным источником для процедур
статистической обработки. Основной статистической операцией является
суммирование показателей по времени, т.е. вычисление нарастающих итоговых
величин для заданных интервалов времени – день, неделя, месяц. Суммарные
показатели можно выводить в виде статистических таблиц, содержащих и другие
величины, рассчитанные на их основе, – показатели эффективности и качества.
Операции управления, выполняемые с
использованием базы данных
В некоторых системах управления в базе данных
хранятся указания на автоматические действия, которые выполняются в
определенных ситуациях. Специальная таблица базы данных указывает, при каком
значении некоторого параметра вызывается исполнительная команда. Эта таблица
работает подобно ПЛК, хотя данные, которые она использует, находятся на более
высоком уровне абстракции и могут включать производные величины.
Существует важное практическое различие в
автоматизированных функциях и управлении процессом с использованием базы данных
и системами на основе ПЛК или местных регуляторов. Последние установлены
непосредственно возле входов и выходов процесса и могут быстро реагировать на
изменения во входных данных. База данных иерархической системы управления,
напротив, имеет большое время реакции, поскольку информация должна проследовать
по коммуникационным каналам вверх и вниз и пройти через несколько этапов
обработки. Поэтому целесообразно программировать автоматические реакции на
уровне центральной ЭВМ только в том случае, когда нужно сравнить несколько
параметров и эту операцию нельзя выполнить локально. Связанные контуры
управления нельзя реализовать в виде системы распределенного прямого цифрового
управления. В этом случае нужно принимать во внимание вероятность значительной
перегрузки каналов связи.
Заключение
автоматизированная информационная
система
В результате выполнения данной работы были
сделаны следующие выводы.
Под системой понимают любой объект, который
одновременно рассматривается и как единое целое.
Информационная система – это взаимосвязанная
совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки
и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
АИС – это человеко-машинная система,
обеспечивающая автоматизированную подготовку, поиск и обработку информации в
рамках интегрированных сетевых, компьютерных и коммуникационных технологий для
оптимизации экономической и другой деятельности в различных сферах управления.
Подсистема – это часть системы, выделенная по
какому-либо признаку. При этом АИС состоит из двух подсистем: функциональной и
обеспечивающей.
Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное,
техническое, математическое, программное, организационное и правовое
обеспечение.
Системы, применительно к АСУ, могут быть
проклассифицированы по ряду признаков. Системы делятся на примитивные
элементарные (для них строятся автоматические системы управления) и большие
сложные.
Список литературы
Гейтс
Б. Бизнес со скоростью мысли. – М.: ЭКСМО-Пресс, 2005. – 73 с.
Густав
О., Джангуидо П. Цифровые системы автоматизации и управления. – СПб.: Невский
Диалект, 2005. – 557 с.
Друкер
П. Задачи менеджмента в ХХI веке. – М.: Вильямс, 2006. – 153 с.
Информатика.
Базовый курс / Симонович С.В. и др. – СПб: Питер, 2005. – 640 с.
Симонович
С., Евсеев Г., Алексеев А. Общая информатика. – М.: АСТ-Пресс, 2006. – 592 с.
Уилсон
С., Мэйплс Б., Лэндгрейв Т. Принципы проектирования и разработки программного
обеспечения. – М.: Русская Редакция, 2005. – 249 с.
Устинова
Г.М. Информационные системы менеджмента / Учебное пособие. – СПб: ДиаСофт ЮП,
2004. – 368 с.
1.
Содержание:
Введение
Современное промышленное производство в любых областях промышленности объединяет в себе сложный комплекс инженерно-технических средств, коммуникаций, технологических цепочек, состоящих из механического оборудования с различными типами приводов (например: электропривод, пневмопривод). Одновременно один технологический процесс могут обеспечивать до нескольких десятков различных устройств, механизмов и систем, выполняющих каждая свою функцию. Задача системы управления — обеспечить наиболее рациональное (оптимальное) взаимодействие всего оборудования, входящего в технологическую цепь производственного процесса.
Наиболее успешно с этой задачей справляются автоматизированные и автоматические системы управления. Каждая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Иными словами, это определение целей работы предприятия или организации, наблюдение за ходом производства, контроль качества продукции, составление производственной документации, размножение, рассылка, регистрация и сортировка документов, организация связи между отделами производства, взаимодействие с биржевыми и банковскими организациями и т.д.
Современное производство отличается сложностью, многообразием связей, форм и методов. Чтобы производство было эффективным, потоки информации — плановые и отчетные документы, производственную документацию, информацию о банковских операциях — необходимо обрабатывать безошибочно и в самые сжатые сроки. Своевременно и правильно обработанная информация становится важным производственным ресурсом. Использование компьютеров и информационных технологий на всех этапах управления способно повысить его эффективность и качество.
Глава 1. Основные понятия системы управления
Автоматизированная система управления (АСУ) и система автоматического управления (САУ) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.
АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР), являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений. Создателем первых АСУ в СССР является доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент Национальной академии наук Белоруссии, основоположник научной школы стратегического планирования Николай Иванович Ведута (1913—1998). В 1962—1967 гг. в должности директора Центрального научно-исследовательского института технического управления (ЦНИИТУ), являясь также членом коллегии Министерства приборостроения СССР, он руководил внедрением первых в стране автоматизированных систем управления производством на машиностроительных предприятиях. Активно боролся против идеологических PR-акций по внедрению дорогостоящих ЭВМ, вместо создания настоящих АСУ для повышения эффективности управления производством. Важнейшая задача АСУ – повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления. Различают АСУ объекты (технологическими процессами-АСУТП, предприятием-АСУП, отраслью-ОАСУ) и функциональные автоматизированные системы, например, проектирование плановых расчётов, материально-технического снабжения и т.д.
Состав АСУ:
В состав АСУ входят следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое
Основные классификационные признаки:
Основными классификационными признаками, определяющими вид АСУ, являются:
1)сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и т.д.)
2) вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т.д.);
3) уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).
Функции АСУ:
Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):
1) планирование и (или) прогнозирование;
2) учет, контроль, анализ;
3) координацию и (или) регулирование.
Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ. Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.
Функции при формировании управляющих воздействий:
1)Функции обработки информации (вычислительные функции) – осуществляют учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации;
2)Функции обмена (передачи) информации – связаны с доведением выработанных управляющих воздействий до ОУ и обменом информацией с ЛПР;
3)Группа функций принятия решения (преобразование содержания информации) – создание новой информации в ходе анализа, прогнозирования или оперативного управления объектом
Автоматические системы управления уже давно широко применяют, особенно в военном деле, например, для управления огнем, полетом ракет и самолетов (автопилот), наведения орудий, движения подводных лодок; а также в атомной энергетике при управлении режимами работы атомных котлов; в отраслях промышленности с непрерывными процессами производства; например, для управления процессами производства аммиака, метанола, главки металла.
В процессе внедрения автоматическая система управления технологическим процессом обычно используется вначале как автоматизированная система, работающая в информационном режиме, а после накопления опыта, проверки надежности системы и т. п. переводится в автоматический режим.
Автоматические системы управления подразделяются на:
- непрерывные системы (аналоговые) – системы, в которых входные сигналы действуют непрерывно в течение всего времени работы системы;
- дискретные системы (импульсные) – с прерывистым воздействием сигнала на входе.
Для управления должен существовать некоторый орган, который систематически или по мере необходимости вырабатывает управляющие воздействия. Такой управляющий орган принято называть системой управления.
Система управления — систематизированный (строго определённый) набор средств сбора сведений о подконтрольном объекте и средств воздействия на его поведение, предназначенный для достижения определённых целей. Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей. Система управления делится на две подсистемы: управляемую и управляющую.
Управление обычно осуществляется через исполнительные органы, которые изменяют действительный ход процесса, это управляющая подсистема. Управление должно быть целенаправленным, т. е. управляющие воздействия необходимо скоординировать между собой, чтобы исключить возможность воздействий, противоположных друг другу.
Управление предполагает наличие управляемого объекта или группы объектов, т. е управляемую подсистему. Управляющий орган вырабатывает управляющие воздействия, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемой системы в соответствии с имеющейся программой или целью управления.
Таким образом, процесс управления – это целенаправленное воздействие управляющей системы на управляемую, ориентированное на достижение определенной цели и использующее главным образом информационный поток.
Оптимальное управление заключается в выборе наилучших управляющих воздействий из множества возможных с учетом ограничений и на основе информации о состоянии управляемого объекта и внешней среды.
В производственных системах человек с помощью технических средств, которыми он манипулирует, непосредственно управляет технологическим или производственным процессом. Человека, осуществляющего такое управление, называют оператором, а систему, составным элементом которой является оператор, – эргатической (от греч. эргатес – действующее лицо, деятель).
Правила действия с использованием каких-либо средств называется технологией. Реализацию технологий, направленных на выработку управляющего воздействия, называют технологией управления.
Определим понятие «система». Оно широко используется в науке, технике и повседневной жизни, когда говорят об упорядоченной совокупности каких-либо элементов. Система – это объективное единство закономерно связанных предметов, явлений, сведений, а также знаний о природе, обществе и т.п. Каждый объект считается системой, если обладает четырьмя основными свойствами или признаками: целостностью и делимостью, наличием устойчивых связей, организацией и эмерджентностью. Система – это прежде всего целостная совокупность элементов.
Это означает, что, с одной стороны, система – целостное образование, а с другой – в ее составе отчетливо могут быть выделены отдельные объекты (элементы). Для системы первичным является признак целостности, т. е. она рассматривается как единое целое, состоящее из совместимых взаимодействующих частей, часто разнокачественных.
Наличие устойчивых связей между элементами или их свойствами, более прочными, чем связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему также является важным атрибутом системы.
Организация характеризуется упорядоченностью элементов системы и определяет ее структуру.
Эмерджентность предполагает наличие таких качеств, которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности.
Наличие интегрированных качеств показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Отсюда можно сделать выводы:
- система не сводится к простой совокупности элементов;
- расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.
Уровень управления производственным процессом является важнейшим фактором, определяющим уровень эффективности производства. В системе, где происходят материальные процессы, связанные с переработкой сырья, движением финансов, использованием механизмов и машин и так далее, они реализуются лишь через деятельность людей, входящих в данную систему, и находятся в прямой зависимости от их поведения. Особую актуальность проблема внедрения в производство совершенной организационной системы управления приобрела в условиях рыночной экономики.
Глава 2. Виды систем управления и характеристики
По уровню автоматизации системы управления подразделяются на следующие виды:
- Системы неавтоматического (ручного) управления
- Системы автоматического управления (САУ)
- Автоматизированные системы управления (АСУ)
2.1 Системы неавтоматического (ручного) управления
Системы неавтоматического или же ручного управления — такие СУ, в которых все функции контроля и управления выполняют люди (без ЭВМ и средств диспетчеризации). В процессе подготовки к управлению технологическим оборудованием технолог разрабатывает последовательность выполнения операций, определяет их параметры и характеристики, продолжительность операций и записывает в технологической карте. По существу технология является алгоритмом управления. Оператор вручную управляет технологическим оборудованием в соответствии с разработанной технологией. Т.е. он посредством сигналов образует цепь управления технологическим оборудованием. Фактическое выполнение команд управления фиксирует оператор, образуя тем самым цепь обратной связи.
В простейшей системе управления рабочими станками, пользуясь чертежом детали, преобразуют информацию в определенные движения рук и воздействуют на органы управления станком, обрабатывая деталь. Человек управляет циклом станка и величинами перемещения исполнительных органов. Преимуществом этой системы управления является гибкость. Любое изменение чертежа или переход к другим деталям реализуется быстро и без дополнительных затрат. Но в таких системах нет резервов роста производительности из-за ограниченных физиологических возможностей человека. При ручном управлении для выполнения каждой вновь возникающей операции требуется привлекать новых рабочих, затрачивать значительное время на освоение новой продукции. Эта система характерна для универсальных станков в условиях единичного, мелкосерийного и опытного производства.
2.2 Системы автоматического управления (САУ)
В системах автоматического управления все процессы, связанные с получением информации о состоянии управляемого объекта, обработкой этой информации, формированием управляющих сигналов и пр., осуществляются автоматически. В подобных системах не требуется непосредственное участие человека. Системы автоматического управления используются на космических спутниках, на опасном для здоровья человека производстве, в ткацкой и литейной промышленности, в хлебопекарнях, при поточном производстве, при изготовлении микросхем, и пр.
Система автоматического управления, как правило, состоит из двух основных элементов — объекта управления и управляющего устройства.
САУ можно разделить:
1. По цели управления, где изменение состояния объекта управления происходит в соответствии с заданным законом управления. Такое изменение происходит в результате внешних факторов, например, вследствие управляющих или возмущающих воздействий. По цели управления САУ можно разделить на:
А) Системы автоматического регулирования:
- Системы автоматической стабилизации. Выходное значение поддерживается на постоянном уровне (заданное значение — константа). Могут возникать отклонения за счёт возмущений и при включении.
- Системы программного регулирования. Заданное значение изменяется по заранее заданному программному закону f. Наряду с ошибками, встречающимися в системах автоматического регулирования, здесь также имеют место ошибки от инерционности регулятора.
- Следящие системы. Входное воздействие неизвестно. Оно определяется только в процессе функционирования системы. Ошибки очень сильно зависят от вида функции f(t).
Б) Системы экстремального регулирования
Эти системы способны поддерживать экстремальное значение некоторого критерия (например: минимальное или максимальное), характеризующего качество функционирования объекта. Критерием качества, который обычно называют целевой функцией, показателем экстремума или экстремальной характеристикой, может быть либо непосредственно измеряемая физическая величина (например: температура, ток, напряжение, влажность, давление), либо КПД, производительность и др.
В данных системах выделяют:
- Системы с экстремальным регулятором релейного действия. Универсальный экстремальный регулятор должен быть хорошо масштабируемым устройством, способным исполнять большое количество вычислений в соответствии с различными методами.
- Сигнум-регулятор используется как аналоговый анализатор качества, однозначно характеризующий лишь один подстраиваемый параметр систем. Он состоит из двух последовательно включенных устройств: Сигнум-реле (D-триггер) и исполнительный двигатель (интегратор).
- Экстремальные системы с безинерционным объектом
- Экстремальные системы с инерционным объектом
- Экстремальные системы с плавающей характеристикой. Используется в случае, когда экстремум меняется непредсказуемым или сложно идентифицируемым образом.
- Системы с синхронным детектором (экстремальные системы непрерывного действия). В прямом канале имеется дифференцирующее звено, не пропускающее постоянную составляющую. Удалить или зашунтировать по каким-либо причинам это звено невозможно или неприменимо. Для обеспечения работоспособности системы используется модуляция задающего воздействия и кодирование сигнала в прямом канале, а после дифференцирующего звена устанавливают синхронный детектор фазы.
В) Адаптивные системы автоматического управления
Эти системы служат для обеспечения желаемого качества процесса при широком диапазоне изменения характеристик объектов управления и возмущений.
2. По виду информации в управляющем устройстве САУ различают на:
А) Замкнутые САУ
В замкнутых системах автоматического регулирования управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины. Связь входа системы с его выходом называется обратной связью. Сигнал обратной связи вычитается из задающего воздействия. Такая обратная связь называется отрицательной.
Б) Разомкнутые САУ
Сущность принципа разомкнутого управления заключается в жестко заданной программе управления. То есть управление осуществляется «вслепую», без контроля результата, основываясь лишь на заложенной в САУ модели управляемого объекта. Примеры таких систем: таймер, блок управления светофора, автоматическая система полива газона, автоматическая стиральная машина и т. п.
В свою очередь различают:
- Разомкнутые по задающему воздействию
- Разомкнутые по возмущающему воздействию
В зависимости от описания переменных системы делятся на линейные и нелинейные. К линейным относятся системы, состоящие из элементов описания, которые задаются линейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями.
Если все параметры уравнения движения системы не меняются во времени, то такая система называется стационарной. Если хотя бы один параметр уравнения движения системы меняется во времени, то система называется нестационарной или с переменными параметрами.
Системы, в которых определены внешние (задающие) воздействия и описываются непрерывными или дискретными функциями во времени относятся к классу детерминированных систем.
Системы, в которых имеет место случайные сигнальные или параметрические воздействия и описываются стохастическими дифференциальными или разностными уравнениями относятся к классу стохастических систем.
Если в системе есть хотя бы один элемент, описание которого задается уравнением частных производных, то система относится к классу систем с распределенными переменными.
Системы, в которых непрерывная динамика, порождаемая в каждый момент времени, перемежается с дискретными командами, посылаемыми извне, называются гибридными системами.
В зависимости от природы управляемых объектов можно выделить биологический, экологический, экономические и технические системы управления. В качестве примеров технического управления можно привести:
Системы дискретного действия или автоматы (торговые, игровые, музыкальные) и системы стабилизации уровня звука, изображения или магнитной записи. Это могут быть управляемые комплексы летательных аппаратов, включающие в свой состав системы автоматического управления двигателя, рулевыми механизмами, автопилоты и навигационные системы.
2.3 Автоматизированные системы управления (АСУ)
Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п.
Создателем первых АСУ в СССР является доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент Национальной академии наук Белоруссии, основоположник научной школы стратегического планирования Николай Иванович Ведута (1913–1998). В 1962–1967 гг. в должности директора Центрального научно-исследовательского института технического управления (ЦНИИТУ), являясь также членом коллегии Министерства приборостроения СССР, он руководил внедрением первых в стране автоматизированных систем управления производством на машиностроительных предприятиях. Активно боролся против идеологических PR-акций по внедрению дорогостоящих ЭВМ, вместо создания настоящих АСУ для повышения эффективности управления производством.
Самая важная задача АСУ – повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления. По виду объекта АСУ различают: АСУТП (технологическими процессами), АСУП (предприятием), ОАСУ (отраслью) и функциональные автоматизированные системы, например, проектирование плановых расчётов, материально-технического снабжения и т.д.
В общем случае, систему управления можно рассматривать в виде совокупности взаимосвязанных управленческих процессов и объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Таким образом, можно выделить ряд целей:
1. Предоставление лицу, принимающему решение (ЛПР) релевантных данных для принятия решений
2. Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке данных
3. Снижение количества решений, которые должно принимать ЛПР
4. Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины
5. Повышение оперативности управления
6. Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов
7. Повышение степени обоснованности принимаемых решений
В состав АСУ входят следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое.
Основными классификационными признаками, определяющими вид АСУ, являются:
- сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и т.д.)
- вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т.д.);
- уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).
Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):
- планирование и (или) прогнозирование;
- учет, контроль, анализ;
- координацию и (или) регулирование.
Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ. Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.
В функции при формировании управляющих воздействий входят:
- Функции обработки информации (вычислительные функции) – осуществляют учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации;
- Функции обмена (передачи) информации – связаны с доведением выработанных управляющих воздействий до ОУ и обменом информацией с ЛПР;
- Группа функций принятия решения (преобразование содержания информации) – создание новой информации в ходе анализа, прогнозирования или оперативного управления объектом
В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы структур систем управления: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую.
1. Децентрализованная структура
Построение системы с такой структурой эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая система представляет собой совокупность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой.
Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта.
2. Централизованная структура
Централизованная структура осуществляет реализацию всех процессов управления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы. Появление этого класса структур связано с увеличением числа контролируемых, регулируемых и управляемых параметров и, как правило, с территориальной рассредоточенностью объекта управления.
Достоинствами централизованной структуры являются достаточно простая реализация процессов информационного взаимодействия; принципиальная возможность оптимального управления системой в целом; достаточно легкая коррекция оперативно изменяемых входных параметров; возможность достижения максимальной эксплуатационной эффективности при минимальной избыточности технических средств управления.
Недостатки централизованной структуры следующие: необходимость высокой надежности и производительности технических средств управления для достижения приемлемого качества управления; высокая суммарная протяженность каналов связи при наличии территориальной рассредоточенности объектов управления.
3. Централизованная рассредоточенная структура
Основная особенность данной структуры — сохранение принципа централизованного управления, т.е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состояниях всей совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства системы управления являются общими для всех каналов системы и с помощью коммутаторов подключаются к индивидуальным устройствам канала, образуя замкнутый контур управления.
Алгоритм управления в этом случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами, которые реализуются совокупностью взаимно связанных органов управления. В процессе функционирования каждый управляющий орган производит прием и обработку соответствующей информации, а также выдачу управляющих сигналов на подчиненные объекты. Для реализации функций управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления. Достоинства такой структуры: снижение требований к производительности и надежности каждого центра обработки и управления без ущерба для качества управления; снижение суммарной протяженности каналов связи.
Недостатки системы в следующем: усложнение информационных процессов в системе управления из-за необходимости обмена данными между центрами обработки и управления, а также корректировка хранимой информации; избыточность технических средств, предназначенных для обработки информации; сложность синхронизации процессов обмена информацией.
4. Иерархическая структура
С ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. В результате осуществлять управление централизованно невозможно, так как имеет место несоответствие между сложностью управляемого объекта и способностью любого управляющего органа получать и перерабатывать информацию.
Кроме того, в таких системах можно выделить, следующие, группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требованиями по времени реакции на события, происходящие в управляемом процессе:
- задачи сбора данных с объекта управления и прямого цифрового управления (время реакции, секунды, доли секунды);
- задачи экстремального управления, связанные с расчётами желаемых параметров управляемого процесса и требуемых значений установок регуляторов, с логическими задачами пуска и остановки агрегатов и др. (время реакции — секунды, минуты);
- задачи оптимизации и адаптивного управления процессами, технико-экономические задачи (время реакции — несколько секунд);
- информационные задачи для административного управления, задачи диспетчеризации и координации в масштабах цеха, предприятия, задачи планирования и др. (время реакции — часы).
Очевидно, что иерархия задач управления приводит к необходимости создания иерархической системы средств управления. Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает необходимость согласования принимаемых этими органами решений, т. е. создания над ними нового управляющего органа. На каждом уровне должно быть обеспечено максимальное соответствие характеристик технических средств заданному классу задач.
Кроме того, многие производственные системы имеют собственную иерархию, возникающую под влиянием объективных тенденций научно-технического прогресса, концентрации и специализации производства, способствующих повышению эффективности общественного производства. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерархией системы управления. Следовательно, по мере роста сложности систем выстраивается иерархическая пирамида управления. Управляемые процессы в сложном объекте управления требуют своевременного формирования правильных решений, которые приводили бы к поставленным целям, принимались бы своевременно, были бы взаимно согласованы. Каждое такое решение требует постановки соответствующей задачи управления. Их совокупность образует иерархию задач управления, которая в ряде случаев значительно сложнее иерархии объекта управления.
Виды АСУ
- Автоматизированная система управления технологическим процессом или АСУ ТП — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте.
- Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.
Примеры:
- Автоматизированная система управления уличным освещением («АСУ УО») — предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением.
- Автоматизированная система управления наружного освещения («АСУНО») — предназначена для организации автоматизации централизованного управления наружным освещением.
- Автоматизированная система управления дорожным движением или АСУ ДД — предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали
- Автоматизированная система управления предприятием или АСУП — для решения этих задач применяются MRP, MRP II и ERP-системы. В случае, если предприятием является учебное заведение, применяются системы управления обучением.
Примеры:
- «Система управления гостиницей». Наряду с этим названием употребляется PMS Property Management System
- «Автоматизированная система управления операционным риском» – это программное обеспечение, содержащее комплекс средств, необходимых для решения задач управления операционными рисками предприятий: от сбора данных до предоставления отчетности и построения прогнозов.
Заключение
Проектирование систем управления играет важную роль в современных технологических системах. Выгоды от совершенствования систем управления в промышленности и других сферах могут быть огромны. Они включают улучшение качества изделия, уменьшение потребления энергии, минимизацию максимальных затрат, повышение уровней безопасности и сокращение загрязнения окружающей среды. Проектирование и функционирование автоматического процесса, предназначенного для обеспечения технических характеристик, таких, например, как прибыльность, качество, безопасность и воздействие на окружающую среду, требуют тесного воздействия специалистов различных дисциплин.
Создание АСУ и САУ на действующем экономическом объекте (в фирме, на предприятии, в банке и т. д.) — обычно длительный процесс. Отдельные подсистемы АСУ и САУ проектируются и вводятся в действие последовательными очередями, в состав функций включаются также все новые и новые задачи, но при этом АСУ и САУ органически “вписывается” в систему управления.
Интенсивное усложнение и увеличение масштабов промышленного производства, развитие экономико-математических методов управления, внедрение ЭВМ во все сферы производственной деятельности человека, обладающих большим быстродействием, гибкостью логики, значительным объёмом памяти, послужили основой для разработки автоматизированных систем управления и автоматических систем управления, которые качественно изменили формулу управления, значительно повысили его эффективность. Достоинства компьютерной техники проявляются в наиболее яркой форме при сборе и обработке большого количества информации, реализации сложных законов управления.
Список литературы
- https://tpnikishina.ucoz.ru/it/page26.html
- https://zdamsam.ru/a61532.html
- https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D1%83%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F
- http://mc-plc.ru/asu/avtomaticheskoe-i-avtomatizirovannoe-upravlenie.htm
- https://revolution.allbest.ru/management/01179193_0.html
- https://helpiks.org/6-18016.html
- http://arprime.ru/avtomatizacia/klassifikaciya-i-urovni-avtomatizirovannyh-sistem
- http://refleader.ru/bewpoljgejge.html
- Свобода слова и права граждан на информацию
- Принцип светского государства и право на свободу вероисповедания (Статус религиозных объединений)
- Сравнительно-правовой анализ Конституции Российской Федерации и Конституции США.
- Принцип светского государства и право на свободу вероисповедания
- Организационно-правовые формы предприятий гостиничного и ресторанного бизнеса
- Значение Петра I в развитии русского искусства
- Источники международного права, их классификация (Понятие и виды источников международного права)
- Право социального обеспечения (Понятие и виды пособий по временной нетрудоспособности)
- Международные правовые акты, регулирующие отношения в сфере труда (Понятие международно-правового регулирования труда.)
- Гарантии конституционных прав и свобод в РФ
- Основные положения теории информационной безопасности. Общие проблемы безопасности IP-телефонии.
- Что такое нейронная сеть? (История развития нейронных сетей)
У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!
В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.
Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:
- Реферат на тему: Память
- Реферат на тему: Математика вокруг нас
- Реферат на тему: Безопасность дорожного движения
- Реферат на тему: История создания вооруженных сил РФ
Введение
В
основных направлениях экономического и социального развития будет поставлена
задача развития производства электронных блоков управления и телемеханики,
приводов, приборов и датчиков комплексных систем автоматизации сложных
технологических процессов, агрегатов, машин и оборудования. Во всем этом могут
помочь автоматизированные системы управления.
Автоматизированная
система управления или САУ — комплекс аппаратно-программных средств для
управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства,
предприятия. Автоматизированные системы управления используются в различных
отраслях промышленности, в энергетике, на транспорте и т.д. Термин
«автоматизированный», в отличие от термина
«автоматический», подчеркивает, что за человеком-оператором
сохраняются или не сохраняются некоторые функции или наиболее общий,
устанавливающий цели характер.
Опыт
создания автоматизированных и автоматизированных систем управления показывает,
что управление различными процессами основано на наборе правил и законов,
некоторые из которых являются общими для технического оборудования, живых
организмов и социальных явлений.
Классификация и типы СКУД
В
зависимости от роли человека в процессе управления, форм коммуникации и
функционирования связи человек-машина, распределения информации и функций
управления между оператором и компьютером, между компьютером и средствами
контроля и управления, все системы можно разделить на два класса.
1)
Информационные системы, обеспечивающие сбор и вывод легко просматриваемой
измерительной информации о процессе или производственном потоке. Расчеты
определяют, какие контрольные действия должны быть предприняты для обеспечения
того, чтобы контролируемый процесс работал в оптимальном режиме. Генерируемая
управляющая информация используется в качестве рекомендации оператору, при этом
основная роль человека и машины играет вспомогательную роль и предоставляет
необходимую информацию.
Целью
таких систем является предоставление оператору высоконадежной информации для
принятия эффективных решений. Характерной особенностью информационных систем
является то, что компьютер работает в разомкнутом контуре. А информационные
системы возможны на разных уровнях: от простых, в которых данные о состоянии
производственного процесса записываются вручную, до встроенных диалоговых
систем высокого уровня.
Информационные
системы должны, с одной стороны, сообщать о нормальном производственном процессе,
а с другой — предоставлять информацию о ситуациях, вызванных отклонениями от
нормального процесса.
Существует
два типа информационных систем: информационно-справочные системы (пассивные),
которые предоставляют информацию оператору по запросу после связи с системой,
информационно-справочные системы (активные), которые, в свою очередь,
предоставляют абоненту информацию, предназначенную для него периодически или с
определенной периодичностью.
Системы управления, которые, помимо сбора информации, обеспечивают выдачу команд субъектам или исполнительным механизмам Системы управления обычно работают в режиме реального времени, т.е. в ритме технологического или производственного процесса. В системах управления наиболее важную роль играет машина, а человек контролирует и решает самые сложные задачи, которые по тем или иным причинам компьютерная система не может решить.
Принято
рассматривать каждую СКУД одновременно в двух аспектах: с точки зрения ее
функций (что и как она делает) и с точки зрения ее схемы, т.е. средств и
методов, используемых для реализации этих функций. Соответственно, СКУД
разделена на две группы подсистем — функциональную и систему доставки.
Типы
систем управления
Автоматизированная
система управления технологическим процессом или САУ ТП — решает задачи
оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности,
энергетике, на транспорте
Автоматизированная
система управления производством (АСУП П) — решает задачи организации
производства, включая основные производственные процессы, входную и выходную
логистику. Осуществляет краткосрочное планирование производства с учетом
производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование
производственного процесса.
Автоматизированная система управления процессом
Система
автоматизированного управления технологическим процессом или САУ ТП — решает
задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в
промышленности, энергетике, на транспорте и др.
Под
ACS TP обычно понимают комплексное решение, позволяющее автоматизировать
основные технологические процессы на производстве в целом или в деталях, в
результате чего получается относительно целостный продукт. В отличие от термина
автоматизация, этот термин автоматически подчеркивает возможность участия
человека в отдельных операциях, как для поддержания человеческого контроля над
процессом, так и в связи со сложностью или неуместностью автоматизации
отдельных операций. Компонентами системы автоматического управления могут быть
отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматические устройства,
объединенные в единый комплекс. Как правило, автоматизированная система
управления имеет единую систему управления технологическим процессом оператором
в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и
архивирования информации о протекании технологического процесса, типичные
элементы автоматизации: измерительные приборы, контроллеры, исполнительные
механизмы. Промышленные сети служат для передачи информации всех подсистем.
Преимущества системы управления включают в себя:
- быстрый и качественный сбор информации о технологических процессах.
- Наличие в системе локальных коммуникационных модулей для обеспечения непрерывной передачи информации для обработки в центральном компьютере.
- локальные микропроцессоры в каждом звене цепи, которые позволяют управлять оборудованием даже в случае временного выхода из строя центрального пульта управления.
Коды
и символы, используемые в системе управления, должны быть близки к терминам и
понятиям, используемым техническим персоналом контролируемого объекта, и не
должны вызывать затруднений в их восприятии.
Предварительные
испытания функций системы управления, которые необходимы для пуска и запуска
технологических установок, могут быть проведены на месте с помощью тренажеров.
Фактические
значения показателей технико-экономической эффективности и надежности систем
управления будут определены после их ввода в эксплуатацию. Продолжительность
рабочего времени СКД ТП, необходимого для определения фактических значений его
показателей, рассчитывается по соответствующим методикам, которые будут
подтверждены в установленном порядке.
Автоматизированная система управления производством
Автоматизированная
система управления производством (АСУП П) — решает задачи организации производства,
включая основные производственные процессы, входную и выходную логистику.
Осуществляет краткосрочное планирование производства с учетом производственных
мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса.
САУ П
предназначена для повышения эффективности производственно-хозяйственной
деятельности предприятия, производственного или научно-производственного
объединения (далее — Общества).
САУ П
должна обеспечивать автоматический сбор и обработку информации, используя,
насколько это возможно, методы оптимизации для основных задач и подсистем
управления на общезаводском и цеховом уровне, при необходимости в режиме
удаленной обработки и диалога в реальном времени.
САУ П
должна быть реализована в виде набора совместно функционирующих подсистем,
взаимодействие между которыми должно осуществляться через общую (единую или
распределенную) БД.
Организационное
обеспечение АСУ П должно обеспечить совершенствование методов управления и
структуры системы управления предприятием при создании и развитии АСУ П.
Некоторые требования к АСУ по ГОСТу
Стандарт
распространяется на автоматизированные системы управления (АСУ) всех типов
(кроме национальных) и определяет общие требования к АСУ в целом, функции АСУ,
обучение персонала и виды предоставления АСУ, безопасность и эргономику, типы и
процедуры испытаний при вводе АСУ в эксплуатацию, полноту АСУ, гарантии.
СКУД
любого типа должны соответствовать требованиям настоящего стандарта, требованиям
технической спецификации на ее создание или разработку (далее — ТЗ на СКУД), а
также требованиям нормативных и технических документов, применяемых в СКУД
отдела заказчика.
Внедрение АКС должно, например, привести к полезным техническим, экономическим, социальным или другим результатам:
- Сокращение числа менеджеров;
- для улучшения качества эксплуатации объекта инспекции
- Повышение качества управления и т.д.
Он
должен обеспечивать совместимость между своими частями и автоматизированными
системами (АМС), подключенными к соответствующему АМС.
В
случаях, когда СКДУ или набор СКДУ создается на базе компьютерной сети, для
обеспечения совместимости элементов такой сети должны использоваться системы с
многоуровневыми протоколами взаимодействия.
Надежность
СКДУ в целом и каждой из ее автоматизированных функций должна быть достаточной
для достижения поставленных целей системы в заданных условиях эксплуатации.
Приспосабливаемость
СКДУ должна быть достаточной для достижения заданных целей ее функционирования
в заданном диапазоне изменений условий эксплуатации.
Система
управления должна позволять проверять правильность выполнения
автоматизированных функций и диагностики, указывая место, характер и причину
любого несоответствия правильному функционированию системы управления.
В
СКУД с измерительными каналами должна быть предусмотрена возможность проверки
метрологических характеристик измерительных каналов.
СКУД
предназначена для обеспечения защиты от неправомерных действий персонала,
приводящих к аварийному состоянию установки или системы управления, от
непреднамеренных изменений и уничтожения информации и программ, а также от
несанкционированного вмешательства.
Вся
информация, поступающая в СКДУ, вводится в систему один раз по входному каналу,
если это не приводит к несоблюдению требований СКДУ (надежность, безотказность
и т.д.), указанных в ТЗ.
Выходная
информация с одним и тем же семантическим содержанием должна быть сгенерирована
в ACS один раз, независимо от количества адресатов.
Информация,
содержащаяся в базах данных СКДУ, должна обновляться в соответствии с
периодичностью, с которой она используется для выполнения функций системы.
ACS
должна быть защищена от потери информации.
Название
налоговой системы должно содержать название типа налоговой системы и объекта
налогообложения.
АСУ должен автоматически выполнить требуемый объем:
- Сбор, обработка и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т.д.) о состоянии контролируемого объекта;
- развитие управления воздействием (программы, планы и т.д.);
- Передача управляющих воздействий (сигналов, инструкций, документов) на исполнение и их контроль
- Осуществление и мониторинг управленческого воздействия;
- Обмен информацией (документами, сообщениями и т.д.) с взаимосвязанными автоматизированными системами.
Состав
автоматизированных функций (задачи, комплексы задач — другие функции) СКДУ
должен обеспечивать возможность управления соответствующим объектом в
соответствии с одной из целей, определенных в ТЗ на СКДУ.
Состав
автоматизированных САУ функций и степень их автоматизации должны быть
технически, экономически и (или) социально обоснованными, с учетом
необходимости освобождения сотрудников от повторяющихся действий и создания
условий для использования их творческих способностей в процессе работы.
Комплект
технических средств системы управления должен быть достаточным для выполнения
всех автоматизированных функций системы управления.
В
комплексе технических средств САУ, в основном, должны использоваться
технические средства массового производства. При необходимости допускается
использование технических средств изготовления под заказ.
Технические
средства системы управления должны быть устроены в соответствии с требованиями,
содержащимися в технической документации, в том числе в эксплуатационной
документации, таким образом, чтобы их можно было удобно использовать при
эксплуатации системы управления и ее обслуживании.
В
СКУД должны использоваться технические средства со сроком службы не менее
десяти лет. Применение технических средств с более коротким сроком службы
разрешается только в обоснованных случаях и по согласованию с клиентом ACS.
Защита
технических средств управления воздушным движением от внешних электрических и
магнитных полей, а также от помех в цепи питания должна быть достаточной для
того, чтобы технические средства управления воздушным движением могли
эффективно выполнять свое назначение во время эксплуатации системы управления
воздушным движением.
Программное обеспечение системы управления должно обладать следующими характеристиками:
- функциональная адекватность (полнота);
- Надежность (включая возможность восстановления, наличие средств обнаружения ошибок);
- Приспосабливаемость;
- Модифицируемость;
- Модульность конструкции и удобство в использовании.
Информационная
поддержка системы управления должна быть достаточной для выполнения всех
автоматизированных функций системы управления.
Классификаторы,
принятые клиентом, должны использоваться для шифрования информации,
используемой только в этой системе управления.
Для
кодирования выходной информации, используемой на более высоком уровне в системе
управления, должны использоваться классификаторы систем управления более
высокого уровня, если это не указано в явном виде.
Информационное
обеспечение СКДД должно быть совместимо с информационным обеспечением
взаимодействующих с ней систем с точки зрения содержания, системы кодирования,
методов адресации, форматов данных и формы представления информации, получаемой
и выводимой СКДД.
Формы
документов, создаваемые ACS, должны соответствовать требованиям стандартов ACS
или нормативно-техническим документам отдела ACS заказчика.
Формы
документов и видеоизображений, вводимых, выводимых или корректируемых через
терминалы системы управления, должны соответствовать соответствующим
спецификациям терминалов.
Комплексные
информационные мероприятия системы управления должны быть организованы в виде
баз данных по носителям машин.
Форма
представления выходной информации СКДУ согласовывается с заказчиком
(пользователем) системы.
Условия
и сокращения, применяемые в выходных документах ACS, должны быть общеприняты в
соответствующей области компетенции и согласованы с клиентом системы.
СКДД
обеспечивает необходимые меры по контролю и обновлению данных в информационных
массивах СКДД, восстановлению массивов после выхода из строя технических
средств СКДД и контролю идентичности одноименной информации в базах данных.
Организационное
обеспечение СКДД должно быть достаточным для того, чтобы сотрудники СКДД могли
эффективно выполнять возложенные на них задачи по выполнению автоматизированных
и связанных с ними неавтоматизированных функций системы.
Организационная
структура СКДУ должна позволять выполнять все функции СКДУ с учетом их
распределения между уровнями управления.
Для
каждой автоматизированной функции, выполняемой при взаимодействии данной СКДУ с
другими системами, инструкции для персонала СКДУ и этих систем должны быть
связаны по всем видам выполнения данной функции и включать в себя указания по
действиям, которые должен предпринять персонал в случае выхода из строя
технических средств СКДУ.
Лингвистическая
поддержка СКДД должна быть достаточной для общения различных категорий
пользователей в соответствующей форме со средствами автоматизации СКДД и для
реализации процедур трансформации и машинного представления информации, обрабатываемой
в СКДД.
В языковой поддержке должна быть ACS:
- Для описания всей информации, используемой в системе управления, доступны языковые функции;
- используемые языковые инструменты были стандартизированы;
- Стандартизированы описания однотипных информационных элементов и записи синтаксических конструкций;
- Обеспечивается удобство, четкость и стабильность связи пользователей со средствами автоматизации системы управления;
- предусмотрены средства для исправления ошибок, возникающих при общении пользователей с техническими средствами системы управления.
Лингвистическая
поддержка АСУ должна быть отражена в документации (инструкциях, описаниях)
организационной поддержки АСУ в виде правил диалога между пользователями и
техническими средствами АСУ во всех функциональных возможностях системы.
Юридическое сопровождение ACS должно включать в себя набор правовых норм:
- которые определяют юридическую силу информации о носителях данных и документах, используемых в работе СКД и созданных системой;
- регулирование правовых отношений между лицами, входящими в состав работников системы контроля (права, обязанности и ответственность), и между работниками системы контроля и работниками системы, взаимодействующими с системой контроля
Разработчик
СКУД гарантирует, что СКУД соответствует требованиям настоящего стандарта и ТЗ
СКУД, при условии, что пользователь соблюдает условия и правила эксплуатации.
Соответствие
аппаратных, программных и комплексных средств автоматизации, используемых в САУ
и как продукция производственно-технического назначения поставляется,
требованиям стандартов и ТУ на них гарантируется производителями этих видов
продукции при соблюдении пользователем условий и правил эксплуатации.
Гарантийный
срок эксплуатации СКД рассчитывается со дня ввода СКД в эксплуатацию.
Гарантийный
срок эксплуатации СКД должен быть указан в ТЗ СКД и не менее 18 месяцев.
Заключение
Проектирование
систем управления играет важную роль в современных технологических системах.
Преимущества совершенствования систем управления в промышленности могут быть
огромными. К ним относятся улучшение качества продукции, снижение
энергопотребления, минимизация максимальных затрат, повышение уровня
безопасности и уменьшение загрязнения окружающей среды. Сложность заключается в
том, что некоторые из самых передовых идей имеют сложный математический
аппарат. Теория математических систем может быть одним из самых значительных
достижений науки ХХ века, но ее практическая ценность определяется теми выгодами,
которые она может принести.
Проектирование
и эксплуатация автоматизированного процесса, который должен обладать такими
техническими характеристиками, как экономичность, качество, безопасность и
экологическая совместимость, требует тесного привлечения специалистов из
различных дисциплин.
Создание
СКУД на существующей коммерческой недвижимости (в компании, бизнесе, банке и
т.д.), как правило, является длительным процессом. Отдельные подсистемы СКУД
проектируются и вводятся в эксплуатацию последовательными очередями, функции
включают в себя все новые и возникающие задачи, поэтому СКУД органично
«вводится» в систему управления. Обычно первые линии СКУД
ограничиваются решением чисто информационно-технических задач. Кроме того,
усложняются их функции, в том числе использование оптимизационных вычислений,
элементов оптимального управления. Степень вовлеченности СКУД в процессы
управления может варьироваться в широких пределах, вплоть до самостоятельной
выдачи операционных команд компьютером (на основе полученных им данных). Так
как внедрение СКД требует адаптации документации для обработки, то создаются
унифицированные системы документации, а также классификаторы
технико-экономической информации и т.п.
Список литературы
- Анхимюк В.Л., Олейко О.Ф., Михеев Н.Н. «Теория автоматического управления». — Москва: Проект ПРО, 2005.
- Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория автоматических систем управления». — Четвертое издание, Перерабо. Я пошла. — СПб.: профессия, 2004.
- Джимерин Ди. Г. Мясников В.А., Автоматизированные и автоматизированные системы управления, Москва, 2003.
- Мазур И.И., Шапиро В.Д. и другие. Реструктуризация компаний и предприятий. -M. Средняя школа, 2003 год.
- Шилов, К.Ю. Автоматизированная система управления муниципальными закупками в СПб: Политехника, 2006.
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Содержание
Введение 2
1.
Классификация АСУ 3
1.1.
Информационные системы 3
1.2.
Управляющие системы 4
2.
Признаки классификации АСУ 6
2.1.
Критерии классификации 6
2.2.
Классификация систем и автоматизация
управления сложными системами 8
Заключение 15
Список
литературы 16
Введение
АСУ
– это, как правило, система «человек-машина»,
призванная обеспечивать автоматизированный
сбор и обработку информации, необходимый
для оптимизации процесса управления.
В отличие от автоматических систем, где
человек полностью исключён из контура
управления, АСУ предполагает активное
участие человека в контуре управления,
который обеспечивает необходимую
гибкость и адаптивность АСУ.
В
зависимости от роли человека в процессе
управления, форм связи и функционирования
звена «человек-машина», оператором и
ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и
управления все системы можно разделить
на два класса:
1.
Информационные системы, обеспечивающие
сбор и выдачу в удобном виде информацию
о ходе технологического или производственного
процесса. В результате соответствующих
расчётов определяют, какие управляющие
воздействия следует произвести, чтобы
управляемый процесс протекал наилучшим
образом. Основная роль принадлежит
человеку, а машина играет вспомогательную
роль, выдавая для него необходимую
информацию.
2.
Управляющие системы, которые обеспечивают
наряду со сбором информации выдачу
непосредственно команд исполнителям
или исполнительным механизмам. Управляющие
системы работают обычно в реальном
масштабе времени, т.е. в темпе технологических
или производственных операций. В
управляющих системах важнейшая роль
принадлежит машине, а человек контролирует
и решает наиболее сложные вопросы,
которые по тем или иным причинам не
могут решить вычислительные средства
системы.
1.
Классификация АСУ
1.1.
Информационные системы
Цель
таких систем – получение оператором
информации с высокой достоверностью
для эффективного принятия решений.
Характерной особенностью для информационных
систем является работа ЭВМ в разомкнутой
схеме управления. Причём возможны
информационные системы различного
уровня.
Информационные
системы должны, с одной стороны,
представлять отчёты о нормальном ходе
производственного процесса и, с другой
стороны, информацию о ситуациях, вызванных
любыми отклонениями от нормального
процесса.
Различают
два вида информационных систем:
информационно-справочные (пассивные),
которые поставляют информацию оператору
после его связи с системой по
соответствующему запросу, и
информационно-советующие (активные),
которые сами периодически выдают
абоненту предназначенную для него
информацию.
В
информационно справочных системах ЭВМ
необходима только для сбора и обработки
информации об управляемом объекте. На
основе информации, переработанной в
ЭВМ и предоставленной в удобной для
восприятия форме, оператор принимает
решения относительно способа управления
объектом.
Системы
сбора и обработки данных выполняют в
основном те же функции, что и системы
централизованного контроля и являются
более высокой ступенью их организации.
Отличия носят преимущественно качественный
характер.
В
информационно-советующих системах
наряду со сбором и обработкой информации
выполняются следующие функции:
определение
рационального технологического режима
функционирования по отдельным
технологическим параметрам процесса;
определение
управляющих воздействий по всем или
отдельным параметрам процесса;
определение
значений (величин) установок локальных
регуляторов.
Данные
о технологических режимах и управляющих
воздействиях поступают через средства
отображения информации в форме
рекомендаций оператору. Принятие решений
оператором основывается на собственном
понимании хода технологического процесса
и опыта управления им. Схема системы
советчика совпадает со схемой системы
сбора и обработки информации.
1.2.
Управляющие системы
Управляющая
система осуществляет функции управления
по определённым программам, заранее
предусматривающим действия, которые
должны быть предприняты в той или иной
производственной ситуации. За человеком
остаётся общий контроль и вмешательство
в тех случаях, когда возникают
непредвиденные алгоритмами управления
обстоятельства. Управляющие системы
имеют несколько разновидностей.
Супервизорные
системы управления. АСУ, функционирующая
в режиме супервизорного управления,
предназначена для организации
многопрограммного режима работы ЭВМ и
представляет собой двухуровневую
иерархическую систему, обладающую
широкими возможностями и повышенной
надёжностью. Управляющая программа
определяет очевидность выполнения
программ и подпрограмм и руководит
загрузкой устройств ЭВМ.
Системы
прямого цифрового управления. ЭВМ
непосредственно вырабатывает оптимальные
управляющие воздействия и с помощью
соответствующих преобразователей
передаёт команды управления на
исполнительные механизмы. Режим прямого
цифрового управления позволяет применять
более эффективные принципы регулирования
и управления и выбирать их оптимальный
вариант; реализовать оптимизирующие
функции и адаптацию к изменению внешней
среды и переменным параметрам объекта
управления; снизить расходы на техническое
обслуживание и унифицировать средства
контроля и управления.
2.
Признаки классификации АСУ
2.1.
Критерии классификации
Классификация
АСУ существенным образом зависит от
критериев классификации.
По
виду используемой управляющим устройством
информации различают разомкнутые и
замкнутые АСУ: в разомкнутых системах
отсутствует обратная связь между выходом
объекта управления и входом управляющего
устройства. В таких системах управляемая
величина не контролируется. При наличии
обратной связи объект управления и
управляющее устройство образуют
замкнутый контур, обеспечивающий
автоматический контроль за состоянием
объекта управления.
По
характеру изменения задающего воздействия
АСУ можно отнести к следующим видам:
–
автоматической стабилизации, задающее
воздействие в которых постоянно; эти
системы предназначены для поддержания
постоянства некоторого физического
параметра (температуры, давления,
скорости вращения и т.д.);
–
программного управления, задающее
воздействие в которых изменяется по
какому–либо заранее известному закону
(например, по определенной программе
может осуществляться изменение скорости
вращения электропривода, изменение
температуры изделия при термической
обработке и т.д.);
–
следящие, задающее воздействие в которых
изменяется по произвольному, заранее
неизвестному закону (используются для
управления параметрами объектов
управления при изменении внешних
условий).
В
последние годы все большее значение
приобретают адаптивные АСУ, характеризующиеся
действием на объект управления каких–либо
абсолютно неизвестных факторов. В
результате возникает необходимость
решения задачи управления в условиях
неопределенности исходных данных для
принятия решения об управляющих
воздействиях. Эти системы могут
приспосабливаться к изменениям внешней
среды и самого объекта управления, а
также улучшать свою работу по мере
накопления опыта, т.е. информации о
результатах управления.
В
свою очередь адаптивные АСУ делятся
на:
–
оптимальные, которые обеспечивают
автоматическое поддержание в объекте
управления наивыгоднейшего режима;
–
самонастраивающиеся, параметры объекта
управления у которых не остаются
неизменными, а преобразуются при
изменении внешних условий;
–
самоорганизующиеся, алгоритм работы у
которых не остается неизменным, а
совершенствуется при изменении параметров
объекта управления и внешних условий;
–
самообучающиеся, которые анализируют
накопленный опыт управления объектом
и на основании этого автоматически
совершенствуют свою структуру и способ
управления.
По
характеру действия АСУ подразделяют
на непрерывные и дискретного действия.
В непрерывных АСУ при плавном изменении
входного сигнала также плавно изменяется
и выходной сигнал. В дискретных АСУ при
плавном изменении входного сигнала
выходной сигнал изменяется скачкообразно.
Методы управления, основанные на
применении цифровой техники, всегда
приводят к дискретным АСУ.
По
характеру изменения параметров сигналов
АСУ можно разделить на линейные и
нелинейные, стационарные и нестационарные.
По количеству самих параметров АСУ
являются одномерными или многомерными
(многопараметрическими).
Необходимо
отметить, что классификацию АСУ можно
построить и на основе других критериев,
например, можно классифицировать АСУ
по физической сущности системы или ее
основных звеньев, по мощности
исполнительного устройства и т.д. Каждый
из упомянутых способов классификации
АСУ чаще всего является независимым от
остальных. Это означает, что каждый из
них можно представить как шкалу в
многомерном фазовом пространстве, тогда
конкретным АСУ в этом пространстве
будут соответствовать точки или
определенные области.
2.2.
Классификация систем и автоматизация
управления сложными системами
Прежде
всего система – это целостная совокупность
некоторых элементов, не сводящаяся к
простой сумме своих частей, т.е.
представляющая собой нечто большее,
чем просто сумму частей. Это нечто,
отсутствующее в частях системы, взятых
самих по себе, и совершенно необходимое,
чтобы элементы образовали систему,
представляет собой интегрирующее
начало.
Интегрирующее
начало может быть как объективным, так
и субъективным, а системы, соответственно,
естественными и искусственными.
Искусственная система есть средство
достижения цели. Но и естественные,
например, экологические системы, человек,
как правило, рассматривает с точки
зрения того, что они могут ему дать или
какими они должны быть, чтобы обеспечить
человеку определенные желательные
условия, т.е. опять же с точки зрения
соответствия определенным целям.
Различные
модели систем отличаются тем, насколько
полно в этих моделях отражены знания
разработчиков модели о внутреннем
строении моделируемых систем, и насколько
эти модели являются подходящими для
применения с точки зрения достижения
целей АСУ.
Простейшей
(полностью феноменологической) моделью
системы является модель “черного
ящика” [273]. Так называют систему, о
которой внешнему наблюдателю доступны
только лишь входные и выходные параметры,
а внутренняя структура системы и процессы
в ней неизвестны. Входные параметры
можно рассматривать как управляющие
воздействия, а желательные значения
выходных – как цель управления. Ряд
важных выводов о поведении системы
можно сделать, наблюдая только ее реакцию
на воздействия, т.е. наблюдая зависимости
между изменениями входных и выходных
параметров. Такой подход открывает
возможности изучения систем, устройство
которых либо совершенно неизвестно,
либо слишком сложно для того, чтобы
можно было по свойствам составных частей
и связям между ними сделать выводы о
поведении системы в целом. Поэтому
понятие “черный ящик” широко
применяется при решении задач идентификации
и моделировании реакции на управляющее
воздействие в АСУ сложными объектами
управления.
Важно
понимать, что “черный ящик”
представляет собой именно систему,
причем в общем случае, сложную систему.
Из этого следует очень важный вывод:
оптимизировать какой–либо отдельно
взятый выходной параметр нельзя, так
как это может привести к уничтожению
всей системы, т.е. выходные параметры
необходимо рассматривать системно,
т.е. в единстве, комплексе.
Несмотря
на свою кажущуюся простоту, построение
модели “черного ящика” не является
тривиальной задачей. Дело в том, что
любая реальная система взаимодействует
со средой бесчисленным множеством
способов. Строя модель системы, из этого
бесчисленного множества связей отбирают
конечное их число и включают их в список
входов и выходов. Критерием отбора при
этом является целевое назначение модели,
существенность той или иной связи для
достижения цели. То, что существенно и
важно, включается в модель, а то, что не
существенно и не важно – не включается.
Но
проблема как раз и заключается в том,
что в действительности заранее никому
не может быть точно известно, какие
входные параметры оказывают существенное
влияние на выходные целевые параметры,
а какие нет. Это можно узнать, статистически
исследовав эволюцию некоторого объекта
в течение длительного времени, что
проблематично, либо изучив достаточное
количество аналогичных объектов,
находящихся на различных стадиях своей
эволюции, т.е. вариабельных конкретных
“мгновенных” реализаций аналогичных
объектов управления.
Но
даже если такая информация имеется, то
математически ее обработать, например
с применением факторного анализа, также
далеко не просто, так как обычно
размерность реальных задач намного (на
несколько порядков) превосходит
возможности стандартных статистических
методов и пакетов.
Более
развитой, чем “черный ящик” является
модель состава системы, в которой
перечисляются составляющие ее элементы
и подсистемы. Совокупность необходимых
и достаточных для достижения целей
управления элементов и подсистем с
определенными отношениями между ними
называется структурой системы.
Суммируя
модели “черного ящика”, состава и
структуры, по мнению авторов, можно дать
следующее синтетическое определение
системы: “Система есть совокупность
взаимосвязанных элементов, обособленная
от среды и взаимодействующая с ней как
единое целое для достижения определенной
объективной или субъективной цели”.
Существуют
различные подходы к классификации
систем:
–
по происхождению: искусственные,
смешанные и естественные;
–
по степени изученности структуры
(наличию информации): “черный ящик”,
непараметризованный класс, параметризованный
класс, “белый ящик”;
–
по способу управления: управляемые
извне, самоуправляемые, с комбинированным
управлением;
–
по ресурсной обеспеченности управления:
энергетические ресурсы (обычные и
энергокритичные), материальные ресурсы
(малые и большие), информационные ресурсы
(простые и сложные).
При
недостатке априорной информации о
сложном объекте управления построение
его содержательной модели затруднительно.
В этих условиях, по мнению авторов,
возможно применить модель “черного
ящика”, которая предполагает минимум
знаний о структуре и связях входных и
выходных параметров моделируемого
объекта.
При
построении этой модели выходные параметры
определяются исходя из целей управления,
а проблема выбора входных параметров,
значимо влияющих на выходные, в принципе
может решаться различными методами,
например, такими как: многофакторный
анализ, дискриминантный анализ, методы
проверки статистических гипотез, методы
теории информации.
В
данной работе предлагаются различные
варианты классификации параметров, в
зависимости от того, какие состояния
объекта управления и среды они
характеризуют и в какой степени они
зависят от человека.
Например,
параметры могут быть разделены на четыре
группы, характеризующие:
1.
Предысторию объекта управления и
окружающей среды.
2.
Характеристику актуального состояния
объекта управления (которое рассматривается
как исходное состояние СОУ) и среды.
3.
Не зависящие от человека факторы.
4.
Зависящие от человека факторы (управляющие
воздействия на объект управления).
Эта
классификация позволяет изучить влияние
на достижение целей управления каждой
из перечисленных групп факторов и
выделить наиболее существенные факторы
как в каждой группе, так и по всем группам
в целом. Для этой цели в данном исследовании
предлагается применить итерационные
методы снижения размерности пространства
признаков с переменным шагом, основанные
на максимизации среднего количества
информации, которое система получает
при предъявлении ей признаков объектов
обучающей и распознаваемой выборки
[196].
Рассмотрим
соотношение понятия “фактор”,
широко применяющегося в настоящем
исследовании, и понятия “управляющее
воздействие”, традиционного для
теории АСУ. В данном исследовании с
единых позиций рассматриваются все
причины, влияющие на переход СОУ в
различные состояния, в том числе целевые.
Конечно, это прежде всего управляющие
воздействия. Но это и факторы среды,
причем не только актуальные, но и будущие
(прогнозируемые). Это и состояния самого
СОУ, как прошедшие (СОУ рассматривается
как автомат с памятью), так и актуальные,
а также прогнозируемые. Среди всех этих
факторов есть и зависящие от человека,
которые он может использовать в качестве
управляющих воздействий, а также и не
зависимые от него, без учета которых,
однако, управление СОУ станет менее
надежным. Все эти факторы и рассматриваются
в предлагаемой модели. Поэтому естественно,
что в данном исследовании понятие фактор
толкуется более широко, чем термин
“управляющее воздействие”.
Более
пристального внимания заслуживает
также классификация систем по ресурсной
обеспеченности управления. Для того,
чтобы модель реально заработала, или,
как говорят была актуализирована,
необходимы затраты различных ресурсов,
прежде всего энергетических, материальных,
информационных, финансовых, а также
других.
Конечно,
ресурсная обеспеченность меняется с
течением времени, что связано прежде
всего с совершенствованием компьютерной
техники и информационных систем, а также
зависит от возможностей конкретных
исследователей и разработчиков. Поэтому
классификация этого типа, безусловно,
является относительной. Несмотря на
это, подобная классификация имеет
практическую ценность.
Большой
называется система, поведение которой
определяется всей совокупностью ее
элементов, взаимодействующих между
собой, ни один из которых не является
определяющим [112, 273]. В рассматриваемом
контексте термин “большая” означает
не пространственные размеры системы,
а большое количество ее элементов. При
моделировании больших систем возникает
проблема высокой размерности описания.
Например, если применяется многофакторная
модель, то вычислительные и понятийные
(связанные с интерпретацией) трудности
возникают уже при количестве факторов
от семи до десяти. В то же время многие
реальные задачи требуют учета многих
сотен и даже тысяч различных факторов.
Известны
два способа перевода больших систем в
разряд малых: использование более мощных
вычислительных средств (компьютеров и
программных систем) либо осуществление
декомпозиции многомерной задачи на
совокупность слабо связанных задач
меньшей размерности (если характер
задачи это позволяет). Если существует
возможность сгруппировать элементы
системы в незначительное количество
подсистем, каждая из которых оказывает
вполне определенное существенное
влияние на поведение системы в целом,
а с другими подсистемами мало
взаимодействует, то этим самым описание
функциональной структуры системы
существенно упрощается.
На
практике чаще всего исследователь
самостоятельно решает неформализуемым
путем, какие факторы он будет исследовать,
а какие нет.
Напомним
ключевое для нашего изложения определение
сложной системы. Сложной называется
система, адекватное моделирование
которой требует учета отсутствующей
или недоступной информации [273]. Необходимо
специально отметить, что данное
определение сложной системы считается
классическим. Сложный объект управления
(СОУ) – это объект управления, являющийся
сложной системой. В контексте данного
исследования несущественно, является
ли СОУ динамическим, статическим,
стохастическим и т.д. Но эти варианты
порождают частные случаи, некоторые из
которых конкретизируются в исследовании.
Если
управление приводит к неожиданным,
непредвиденным или нежелательным
результатам, т.е. отличающимся от
ожидаемых (прогнозируемых) в соответствии
с моделью, то это объясняется недостатком
существенной информации, что порождает
неадекватность модели и интерпретируется
как сложность системы. Таким образом,
простота или сложность системы
относительна и указывает на достаточность
или недостаточность информации о системе
в действующей модели этой системы, т.е.
связана с возможностью построения
адекватной модели.
Между
большими и сложными системами имеется
много общего: очень часто большие системы
одновременно являются и сложными. Но
есть и существенное различие между
ними: адекватное моделирование больших
систем оказывается возможным при
удовлетворении высоких требований к
инструментам обработки (компьютерам и
программным системам), тогда как при
моделировании сложных систем возникают
более фундаментальные проблемы, связанные
с недостатком значимой информации.
Заключение
Проектирование
систем управления играет важную роль
в современных технологических системах.
Выгоды от её совершенствования систем
управления в промышленности могут быть
огромны. Они включают улучшение качества
изделия, уменьшение потребления энергии,
минимизацию максимальных затрат,
повышение уровней безопасности и
сокращение загрязнения окружающей
среды. Трудность здесь состоит в том,
что ряд наиболее передовых идей имеет
сложный математический аппарат. Возможно,
математическая теория систем – одно
из наиболее существенных достижений
науки ХХ века, но её практическая ценность
определяется выгодами, которые она
может приносить. Проектирование и
функционирование автоматического
процесса, предназначенного для обеспечения
технических характеристик, таких,
например, как прибыльность, качество,
безопасность и воздействие на окружающую
среду, требуют тесного воздействия
специалистов различных дисциплин.
Интенсивное
усложнение и увеличение масштабов
промышленного производства, развитие
экономико-математических методов
управления, внедрение ЭВМ во все сферы
производственной деятельности человека,
обладающих большим быстродействием,
гибкостью логики, значительным объёмом
памяти, послужили основой для разработки
автоматизированных систем управления
(АСУ), которые качественно изменили
формулу управления, значительно повысили
его эффективность. Достоинства
компьютерной техники проявляются в
наиболее яркой форме при сборе и обработке
большого количества информации,
реализации сложных законов управления.
Список
литературы
-
Анхимюк
В.Л., Олейко О.Ф., Михеев Н.Н. «Теория
автоматического управления». – М.:
Дизайн ПРО, 2002. – 352 с.: ил. -
Бесекерский
В.А., Попов Е.П. «Теория систем
автоматического управления. – 4-е изд.,
перераб. и доп. – СПб.: Профессия, 2003. –
747 с. -
Гудвин
Г.К., С.Ф. Гребе, М.Э. Сальдаго «Проектирование
систем управления»; пер. с англ. – М.:
БИНОМ, Лаборатория знаний, 2004. – 911 с. -
Теория
автоматического управления: Учеб. для
машиностроит. спец. вузов / В.Н. Брюханов,
М.Г. Косов, С.П. Протопопов и др.; Под ред.
Ю.М. Соломенцева. – 3-е изд., стер. – М.:
Высш. шк.; 2000. – 268 с.: ил.