Файл: Белоногов Г.Г. Автоматизированные информационные системы.pdf

ку бухгалтерской отчетности предприятий и получение сводных показателей их финансовой и хозяйственной деятельности, а также проведение финансовых расчетов;

—учета и распределения кадров, включающие ана­ лиз профессионально-квалификационного состава кад­ ров, анализ текучести кадров и т. п. вопросы;

—планирования развития и размещения отрасли, обеспечивающие оптимальное размещение новых пред­ приятий и о£ганизаций, включая обоснование планов ка­ питального строительства, ввода мощностей и баланса капитальных вложений, а также учет конъюнктурных из­ менений в спросе на продукцию и перспективную ориен­ тацию в развитии отрасли производства.

Обобщенная структурная схема АСУ

Исходя из особенностей функционирования и назна­ чения АСУ, удобно разделить их на два основных типа: организационно-административные системы и производ­ ственно-технологические системы. Первый тип АСУ предназначен для автоматизации процессов в админи­ стративно-хозяйственной сфере управления, второй тип— для непосредственного управления технологическим обо­ рудованием на производстве.

АСУ, как правило, строятся по многоуровневому иерархическому принципу, поэтому деление элементов АСУ на управляющие и управляемые является относи­ тельным. Для характеристики основных процессов, про­ исходящих в АСУ, в общем случае целесообразно выде­ лить в них следующие три элемента (рис. 2.1):

— управляющий орган;

объект управления (орган непосредственного управления некоторым процессом);

— управляемый процесс.

Первые два элемента обычно образуют АСУ организа­ ционно-административного типа. Последние два — произ­ водственно-технологические АСУ. В ряде случаев второп элемент объект управления — может выполнять

как функции организационно-административного управ­ ления, так и функции непосредственного управления тех­ нологическим оборудованием.

Центральную часть АСУ образует управляющий ор­ ган, оснащенный электронной вычислительной машиной или комплексом ЭВМ. Процесс его функционирования

18

о

о; cs

сг.

ь.

«

Ci.

0?

а

а;

а: QJ

S'

'O

о

io

О

CN

CJ as

0-,

о*

19

определяется некоторым законом (алгоритмом) управ­ ления.

В составе алгоритма управления можно выделить два основных функциональных элемента: систему подготовки данных для принятия решений и собственно систему принятия решений. Эти элементы в различных ситуациях могут быть в разной степени автоматизированы. Чаще всего функции принятия решений в силу сложности их формализации остаются за человеком.

Важной составной частью управляющего органа является информационная система. Информационная си­ стема может быть упрощенно представлена как упоря­ доченное хранилище информации о состоянии объектов управления. На основе этой информации осуществляет­ ся решение задач, связанных с подготовкой данных для принятия решений. На начальном этапе развития АСУ могут быть автоматизированы лишь процессы информа­ ционного обеспечения, а наиболее сложные операции по подготовке данных для принятия решений оставлены за человеком.

Объект управления подчинен управляющему органу. В его состав входят функциональные части, аналогичные функциональным частям управляющего органа: инфор­ мационная система, система подготовки данных для при­ нятия решений, система принятия решений. Отличие это­ го объекта АСУ от управляющего органа заключается

вхарактере обрабатываемой информации и характере алгоритмов управления, которые обусловлены особенно­ стями процессов управления на данном уровне иерар­ хии.

Объект управления, в свою очередь, может выступать

вкачестве управляющего органа для одного или не­ скольких процессов, образуя вместе с ними замкнутую

систему управления производственно-технологического типа.

Как и в предыдущем случае, основные функции объ­ екта управления (информационное обеспечение, алго­ ритм управления) могут быть автоматизированы в раз­ личной степени в зависимости от этапности разработки и внедрения АСУ, а также от сложности формализации процесса управления. Здесь также, как правило, процесс автоматизации начинается с создания АИС, собираю­ щей, хранящей, обновляющей и обрабатывающей инфор­ мацию от подчиненных объектов управления организа­

20

ционно-административного типа и управляемых произ­ водственно-технологических процессов.

Управляемый производственно-технологический про­ цесс реализуется с использованием производственно-тех­ нологического оборудования датчиков информации об этом процессе. Управляемый процесс потребляет мате­ риалы и энергию, выдавая выходную продукцию. Как правило, управление в производствено-технологическом замкнутом контуре осуществляется при минимальном участии человека и реализуется с минимальными за­ держками во времени — практически в реальном мас­ штабе времени.

Рассмотрим кратко процесс управления в динамике, обратив особое внимание на информацию, которой обме­ ниваются основные элементы АСУ (см. структурную схе­ му АСУ на рис. 2.1).

На выходе объекта С в процессе его функционирова­ ния появляется информация (сообщение) хв. В состав этой информации входят параметры, характеризующие состояние управляемого процесса С. В общем случае информация об объекте С представляет собой совокуп­ ность параметров хви ..., хвп, которые можно рассма­

Информация выходного вектора хв с помощью соот­ ветствующих измерительных элементов (датчиков ин­ формации) и линий связи формируется в некоторой за­ ранее определенной стандартной форме и передается в информационную систему объекта В. Эта информация может формироваться в непрерывной или дискретной форме и преобразовываться либо на объекте В, либо непосредственно на объекте С. Интервал времени между последовательными посылками информации об управ­ ляемом объекте определяется исходя из особенностей управляемого процесса, требуемой точности, времени ре­ гулирования и конкретных особенностей технического решения.

На вход объекта С поступает управляющая инфор­ мация (управляющее воздействие) хс от управляющего органа В. В общем случае управляющая информация хс также представляет собой некоторое сообщение, имею­ щее в своем составе совокупность упорядоченных харак­ теристик управления процессом С, которые могут быть

21

объединены в вектор х с с координатами x cj (7=1, . . г):

ными с производственно-технологическим оборудова­

нием.

На вход объекта В от объекта А поступает управляю­ щая информация х в*. По аналогии с терминологией тео­ рии систем автоматического управления эту информа­ цию можно назвать з а д а ю щ и м в о з д е й с т в и е м . Она представляет собой инструкцию о том, каким должен быть выход объекта С. В классических системах авто­ матического регулирования управляющая информация конкретизирует цель управления в виде задающего воз­ действия x B*=(x*h ..., х*п), включающего все п коор­ динат, характеризующих состояние управляемого про­ цесса. В АСУ из-за исключительной сложности процес­ сов цель управления формулируется в более общем виде. Здесь в качестве задающего воздействия, определяюще­ го цель управления объектом С, обычно используется вектор хв** = (хв**и . .., хв**і), включающий не все пока­ затели производственного процесса, а лишь основные обобщенные показатели выходной продукции объекта С (номенклатура, качество, производительность) и ограни­ чения по ресурсам (материалы, сырье, энергетические и финансовые расходы, используемое оборудование). Все остальные операции по преобразованию вектора х в** в вектор хв*, а также по преобразованию трансформи­ рованного управляющего воздействия хв* в управляю­ щую информацию х с осуществляются алгоритмом управ­ ления объекта В на основе использования данных о те­ кущем состоянии объекта С, хранящихся в информаци­ онной системе объекта В.

АСУ, как правило, являются системами замкнутыми, т. е. системами с обратной связью. Поэтому в них пре­ дусматривается обмен осведомительной информацией между соответствующими АИС, а также между инфор­ мационными системами и управляемыми процессами. Объем осведомительной информацией должен обеспечи­ вать реализацию алгоритма управления в соответствую­ щем вышестоящем органе управления, т. е. обеспечивать выработку управляющего воздействия.

При анализе АСУ нельзя не учитывать наличие не­ контролируемых и заранее непредвиденных возмущаю­

22

щих воздействий (помех). Эти возмущающие воздейст­ вия (z), как правило, являются следствием отсутствия,

управления. Решение вопроса о целях управления и со­ ответствующих критериях оптимальности является слож­ нейшей творческой задачей. В качестве критериев опти­ мальности работы АСУ используются технические или экономические показатели, например: производитель­ ность объектов, качество продукции, затраты сырья, элек­ троэнергии и т. п. Выбор критерия оптимальности опре­ деляется конкретными технико-экономическими усло­ виями.

АСУ являются системами с неполной информацией об управляемых объектах и процессах управления. Как правило, алгоритм управления формализуется лишь ча­ стично. Основные функции по принятию решений и под­ готовке данных для принятия решений осуществляются человеком на основе опыта.

Как указывалось ранее, в системе управления имеют место возмущения, охватывающие всю совокупность при­ чин, приводящих к погрешностям вследствие неадекват­ ного отображения информации о реальном состоянии управляемых объектов и процессов. На работе системы сказывается также субъективность в определении целей управления и критериев оптимальности управления. Имеет значение и правильность выбора показателей, определяющих задающее воздействие.

Наличие всех этих погрешностей в АСУ порождает необходимость привлечения сложных методов управле­ ния. Влияние погрешностей может быть значительно уменьшено с помощью АИС, способных быстро воспри­ нимать и упорядочивать информацию о реальном со­ стоянии управляемых объектов и тем самым реализо­ вать основной принцип управления — принцип обратной связи.

23

Г л а в а 3 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Математическое обеспечение автоматизированных систем управления

Прежде чем перейти к рассмотрению автоматизиро­ ванных информационных систем, остановимся кратко на структуре и основных понятиях системы математическо­ го обеспечения (МО) АСУ в целом. АСУ включает две

нимается совокупность специальных программ, описаний и инструкций, обеспечивающих функционирование АСУ в соответствии с ее целевым назначением. При этом подразумевается, что обеспечивается алгоритмическая и программная совместимость всех элементов, входящих в состав математического обеспечения АСУ. Наряду со специализированными программными системами в со­ став математического обеспечения АСУ включаются от­ дельные элементы так называемого общего математиче­ ского обеспечения тех ЭВМ, на базе которых построена данная АСУ, например, некоторые блоки операционных (обслуживающих) систем, программные, средства кон­ троля работы машин (тесты), машинно-ориентирован­ ные системы программирования и др. На рис. 3.1 пред­ ставлен вариант структурной схемы системы математиче­ ского обеспечения АСУ.

Система МО АСУ подразделяется на две части: об­ щую и специальную. О б щ а я ч а с т ь системы математи­ ческого обеспечения создается в предположении много­ целевого использования вычислительной техники и не­ посредственно не ориентирована на использование в кон­ кретной АСУ.

В состав общей части МО могут включаться следую­ щие основные элементы:

— операционная система (ОС): диспетчер операцион­ ной системы (ДОС), программное управление выпол­ нением заказов к внешним устройствам ввода — вывода (УВЗ УВВ), система повышения вычислительной устой-

24