Файл: Фгбоу во росбиотех практические работы.pdf

11
- развитие дерева целей идет вглубь, то есть количество вершин на каждом следующем уровне не должно быть меньше количества вершин на предыдущем уровне;
- декомпозиция целей на подцели осуществляется таким образом, чтобы можно было оценить вклад каждой подцели в достижение родительской цели, при этом сами подцели выступают как цели по отношению к следующей, более низкой ступени иерархии;
- построение дерева целей завершается по достижении уровня, на котором, начальная цель не станет простой и возможной для исполнения.
Возможны различные принципы детализации «дерева целей»:
- предметный принцип (цели разбиваются на подцели той же природы, только более дробные);
- функциональный принцип (выявляются отдельные функции, совокупность которых определяет содержание детализируемой цели);
- принцип детализации по этапам производственного цикла (производство, потребление, распределение, обмен и проч.);
- принцип детализации по этапам принятия решения;
- принцип адресности;
- принцип детализации по составным элементам процесса производства
(подцели конкретизируются по месту исполнения).
Графически принципиальная схема «дерева целей» отображается в виде иерархической диаграммы (рис. 1).
Рис. 1. Фрагмент дерева целей
При построении «дерева целей» необходимо обеспечить [2]:
- конкретность формулировок;
- сопоставимость целей каждого уровня по масштабу и значению;
- измеримость целей;
- конъюнктивность (объединение понятий подцелей полностью определяет понятие соответствующей цели).
К каждой из определяемых на нижнем уровне детализации целей, насколько это возможно, применяются требования SMART (Specific - конкретная; Measurable - измеримая; Achievable - достижимая; Realistic - реалистичная; Timed - ограниченная по времени).

12
«Дерево целей» используется, прежде всего для описательных, а не нормативных целей.
Достоинства метода «дерева целей»:
1. Легкость восприятия (наглядная графическая схема воспринимается проще, чем текст).
2. Иерархичность и взаимосвязь (все этапы логично переходят из одного в другой, и реализация одного шага ведет к достижению другого).
3. Структурированность (определены исполнители, последовательность выполнения и необходимые ресурсы для каждой подцели).
4. Персонализация (технология подстраивается под специфику организации и личностные особенности).
5. Простота контроля (заранее известны сроки и этапы исполнения).
Недостатки метода «дерева целей»:
1. Неправильно выделенные шаги не приведут к должному результату, поэтому так важно правильно формулировать и определять критерии измерения достижения результата.
2. Невозможность вносить изменения. Если в процессе оказывается, что какой-то этап не реализовать, придется менять строение всего дерева и начинать заново.
3. Невозможность заменить одну стадию на другую или пропустить какой- то шаг поскольку все ветки тесно связаны между собой.
Задание на практическую работу
В соответствии с вариантом выполнить составление «дерева целей» для процесса, которые можно достичь за счет разработки системы автоматизации.
Варианты 1, 16 – Система автоматизации непрерывного дозирования материалов [1, с. 89-90 (рис. 7.1)].
Варианты 2, 17 – Система автоматизации смешения [1, с. 90-91 (рис. 7.2)].
Варианты 3, 18 – Система автоматизации сушки [1, с. 92-94 (рис. 7.3)].
Варианты 4, 19 – Система автоматизации химико-технологических процессов [1, с. 94-95 (рис. 7.4)].
Варианты 5, 20 – Процесс тестоприготовления. Регулирование расходов сыпучих и жидких компонентов, подаваемых дозаторами [1, с. 115-121 (рис.
9.3)].
Варианты 6, 21 – Процесс тестоприготовления. Регулирование
(стабилизации) влажности теста (опары) [1, с. 115-121 (рис. 9.2, а)].
Варианты 7, 22 – Процесс выпечка хлеба. Управление запальными устройствами для розжига печи [1, с. 121-124 (рис. 9.4)].
Варианты 8, 23 – Процесс выпечка хлеба. Регулирование температуры среды в пекарной камере [1, с. 121-124 (рис. 9.4)].
Варианты 9, 24 – Процесс выпечка хлеба. Стабилизация паровлажностного режима в пекарной камере [1, с. 121-124 (рис. 9.4)].
Варианты 10, 25 – Процесс макаронного производства. Регулирование температуры и окончательной влажности воздуха по зонам сушилок [1, с. 124-

13 127 (рис. 9.5)].
Варианты 11, 26 – Система автоматизации периодического процесса приготовления питательной среды в производстве хлебопекарных дрожжей [1, с.
130-131 (рис. 10.2)].
Варианты 12, 27 – Система автоматизации приемки винограда на заводах первичной переработки сырья [1, с. 198-200 (рис. 13.4)].
Варианты 13, 28 – Система автоматизации мойки в бутыломоечной машине [1, с. 201-203 (рис. 13.6)].
Варианты 14, 29 – Система автоматизации отделения очистки сиропа [1, с. 166-167 (рис. 11.7)].
Варианты 15, 30 – Система автоматизации роспускного отделения [1, с.
164-167 (рис. 11.6)].
Методические указания по выполнению работы
Каждый студент выполняет свой вариант. По результатам работы формируется отчет, содержащий подробное решение задачи.
Работа выполняется на компьютере, с применением программ MS Word.
В результате проведенных исследований должен быть составлен аналитический отчет, который должен содержать следующую информацию:
1. Обоснование необходимости создания (совершенствования) системы автоматического или автоматизированного управления.
2. Сформулирована общая цель (производственно-хозяйственная, научно- техническая или экономическая) создания системы автоматического или автоматизированного управления.
3. Построено «дерево целей».
Пример выполнения задания
Развитие автоматизации идет по пути усложнения моделей управляющих систем с целью полного и адекватного описания процессов взаимодействия систем автоматического (автоматизированного) управления и реального мира, что позволило эффективно построить процесс управления и максимально разгрузить участвующего в этом процессе человека, взяв на себя определенные функции по управлению объектом.
Перед руководителем пищевого предприятия стоит цель увеличения прибыли от реализации своей продукции за счет разработки системы автоматизированного управления бизнес процессами
Для начала рассмотрим, какие существуют пути достижения поставленной цели, то есть увеличения прибыли. Прибыль можно увеличить путем выполнения следующих условий:
- расширить ассортимент;
- внедрить методы стимулирования рынка;
- провести рекламную кампанию.

14
В итоге проведенного анализа, получено дерево целей, которое представлено на рисунке 2.
Реализация каждого из этих направлений подразумевает ряд задач. Для расширения ассортимента необходимо выявить, какие именно ассортиментные позиции добавлять, потому необходимо провести опрос и анкетирование покупателей, а затем внедрить в производство новый товар.
Методы стимулирования рынка, как правило, подразумевают проведение конкурсов, розыгрышей, лотерей и оказание дополнительных услуг.
Для рекламной кампании необходимо сделать рекламу и осуществить бесплатную дегустацию продукции в супермаркетах.
Рис. 2. Дерево целей пищевого предприятия
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое «дерево целей»?
2. Каков порядок построения дерева целей?
3. Что представляет собой фундамент дерева целей?
4. В чем основной смысл построения дерева целей?
5. На какое количество элементов рекомендуется делить цель по горизонтали и по вертикали при построении дерева?
Рекомендуемая литература
1. Автоматика и автоматизация пищевых производств [Текст] : учеб. пособие для вузов / М. М. Благовещенская и др. - Москва : Агропромиздат, 1991.
- 239 с.
2. Мишин В.М. Исследование систем управления: Учебник для вузов. -М.:
ЮНИТИ-ДАНА. 2003. - 527 с.

15
Практическая работа №3 на тему «Формирование функций и требований к системе управления»
Цель работы – приобретение практических навыков анализа объекта управления и его особенностей функционирования, существенных для построения разрабатываемой системы управления.
Краткие теоретические сведения
Структура процесса проектирования любой технической системы, в том числе и систем автоматического или автоматизированного управления представляет собой последовательность стадий, описывающих общий ход проектирования, в рамках которого возможно логическое развитие разработки.
В соответствии с ГОСТ 34.601-90 первой стадией выступает «Формирование требований к системе» включающая следующие этапы:
1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания системы управления:
- сбор данных об объекте автоматизации и осуществляемых видах деятельности;
- оценку качества функционирования объекта и осуществляемых видах деятельности, выявление проблем, решение которых возможно средствами автоматизации;
- оценку (технико-экономической, социальной и т.д.) целесообразности создания системы управления.
2. Формирование требований пользователя к системе управления:
- подготовку исходных данных для формирования требований системе управления (характеристика объекта автоматизации, описание требований к системе, ограничения допустимых затрат на разработку, ввод в действие и эксплуатацию, эффект, ожидаемый от системы, условия создания и функционирования системы);
- формулировку и оформление требований пользователя к системе управления.
Функции системы автоматического (автоматизированного) управления подразделяются на:
1. Защитные функции реализуют защиту оборудования и человека во внештатных ситуациях. Они включают в себя: технологическую защиту и аварийную защиту.
2. Управляющие функции - результатом работы этих функций является выработка и реализация управляющих воздействий на объект управления. К управляющим функциям относятся: регулирование и стабилизация отдельных параметров; логическое управление; программное логическое управление; оптимальное управление режимами; адаптивное управление.
3. Информационные функции реализуют сбор, обработку и представление информации о состоянии автоматизированного объекта оперативному персоналу или передача этой информации для последующей обработки. К

16 информационным функциям относятся: измерение параметров; контроль параметров; вычисление параметров; формирование и выдача данных оперативному персоналу; подготовка и передача информации в смежные системы управления; обобщённая оценка и прогноз состояния автоматизированного комплекса и оборудования.
4. Вспомогательные функции.
Требование - это условие или возможность, которой должна соответствовать система. Изложение требований к системе управления преследует следующие цели [2]:
- добиться одинакового понимания заказчиком, пользователем и разработчиком того, что должна делать система;
- предоставить разработчикам системы наилучшее понимание требований к системе;
- определить граничные условия системы;
- определить интерфейс пользователей и объекта управления с системой;
- обеспечить базу для планирования работ по созданию системы.
Категории главных требований к системе управления определяются по системе FURPS+ (разработана Робертом Грэйди из Hewlett-Packard в 1992 году).
Сокращение FURPS расшифровывается на рис. 1.
Рис. 1. Классификация требований FURPS+
В общем требования пользователя можно выразить следующим образом:
1. Наименование и область применения устройства (системы).
1.1 Полное наименование объекта проектирования (в соответствии с темой дипломного проекта), условное обозначение (может отсутствовать).
1.2 Область применения (в соответствии с темой проекта, возможные области применения).
1.3. Общая характеристика объекта, в котором используется изделие.

17 2. Цель и назначение разработки.
2.1 Цель разработки – формулируется тот технико-экономический либо социальный эффект, который должен быть обеспечен данной разработкой.
2.2 Назначение разработки – приводится перечень основных и вспомогательных функций объекта проектирования (разработки).
3. Технические требования.
3.1 Состав изделия и требования к его конструкции:
3.1.1 Наименование, количество и назначение составных частей – приводится перечень конструктивных единиц на уровне функциональных блоков, субблоков, плат, указывается их назначение.
3.1.2 Конструктивные требования к изделию и составным частям
(размеры, крепление, разъемы и т.д.)
3.1.3 Масса и ограничения по массе.
3.1.4 Требования по устойчивости к внешним воздействиям, помехам, взаимозаменяемости.
3.2 Показатели назначения – основные технические параметры, изделия
(коэффициент передачи, чувствительность, статическая и динамическая ошибки, число каналов или функций, глубина диагностирования и т.п.).
3.3 Требования к надежности: критерий отказа, показатели безотказности и ремонтопригодности. Оба показателя должны быть не ниже нормативных.
3.4 Требования к технологичности, унификации и стандартизации.
3.5 Требования безопасности.
3.6 Эстетические и эргономические требования.
3.7 Условия эксплуатации, при которых должна обеспечиваться работа изделия с заданными показателями:
- допустимые воздействия климатических факторов и механических воздействий;
- условия взаимодействия данного изделия с другими при эксплуатации.
4.
Экономические показатели
(ориентировочная экономическая эффективность и срок окупаемости затрат на разработку и освоение производства изделия, лимитная цена, предполагаемая годовая потребность в изделии, экономические преимущества по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными образцами).
Задание на практическую работу
В соответствии с вариантом сформулировать требования к системе управления для рассматриваемого процесса.
Варианты 1, 16 – Система автоматизации непрерывного дозирования материалов [1, с. 89-90 (рис. 7.1)].
Варианты 2, 17 – Система автоматизации смешения [1, с. 90-91 (рис. 7.2)].
Варианты 3, 18 – Система автоматизации сушки [1, с. 92-94 (рис. 7.3)].
Варианты 4, 19 – Система автоматизации химико-технологических процессов [1, с. 94-95 (рис. 7.4)].

18
Варианты 5, 20 – Процесс тестоприготовления. Регулирование расходов сыпучих и жидких компонентов, подаваемых дозаторами [1, с. 115-121 (рис.
9.3)].
Варианты 6, 21 – Процесс тестоприготовления. Регулирование
(стабилизации) влажности теста (опары) [1, с. 115-121 (рис. 9.2, а)].
Варианты 7, 22 – Процесс выпечка хлеба. Управление запальными устройствами для розжига печи [1, с. 121-124 (рис. 9.4)].
Варианты 8, 23 – Процесс выпечка хлеба. Регулирование температуры среды в пекарной камере [1, с. 121-124 (рис. 9.4)].
Варианты 9, 24 – Процесс выпечка хлеба. Стабилизация паровлажностного режима в пекарной камере [1, с. 121-124 (рис. 9.4)].
Варианты 10, 25 – Процесс макаронного производства. Регулирование температуры и окончательной влажности воздуха по зонам сушилок [1, с. 124-
127 (рис. 9.5)].
Варианты 11, 26 – Система автоматизации периодического процесса приготовления питательной среды в производстве хлебопекарных дрожжей [1, с.
130-131 (рис. 10.2)].
Варианты 12, 27 – Система автоматизации приемки винограда на заводах первичной переработки сырья [1, с. 198-200 (рис. 13.4)].
Варианты 13, 28 – Система автоматизации мойки в бутыломоечной машине [1, с. 201-203 (рис. 13.6)].
Варианты 14, 29 – Система автоматизации отделения очистки сиропа [1, с. 166-167 (рис. 11.7)].
Варианты 15, 30 – Система автоматизации роспускного отделения [1, с.
164-167 (рис. 11.6)].
Методические указания по выполнению работы
Каждый студент выполняет свой вариант. По результатам работы формируется отчет, содержащий подробное решение задачи.
Работа выполняется на компьютере, с применением программ MS Word. В результате проведенных исследований должен быть составлен аналитический отчет, который должен содержать следующую информацию:
1.
Функции создаваемой системы автоматического или автоматизированного управления.
2. Основные требования пользователя к системе автоматического или автоматизированного управления.
Пример выполнения задания
Функции системы автоматического управления
Система управления приготовления теста обеспечивает выполнение нижеследующих функций:
- регулирование расхода муки, подаваемых дозатором;
- регулирование продолжительности брожения теста;

19
- регулирование степени интенсивности механической обработки теста при замесе в тестомесильной машине;
- световая и звуковая сигнализацию об отклонениях от заданного режима работы оборудования;
- контроль и сигнализация наличия уровня компонентов в расходных емкостях и дозаторе;
- контроль потребляемой мощности при замесе;
- ручной и автоматический режим управления механизмами агрегата;
- автоматическая блокировка для отключения механизмов при возникновении аварийных режимов.
Сформулируем требования пользователя к системе управления процессом производства теста.
1. Наименование и область применения системы.
1.1 Наименование – система автоматического управления процессом производства теста.
1.2 Область применения – хлебопекарное и кондитерское производство.
2. Цель и назначения разработки.
2.1 Цель – повышение качества готового теста за счет разработки системы автоматического управления процессом приготовления теста с соблюдением норм технологического регламента.
2.2
Назначение
– программное управление технологическим оборудованием приготовления теста. Организация взаимодействия с оперативным и обслуживающим персоналом, протоколирование событий и накопления статистических данных.
3. Технические требования.
3.1 Состав системы и требования к ее конструкции:
3.1.1 Наименование, количество и назначения составных частей:
- датчик для измерения температуры в весовом дозаторе муки, бункере опары и в тестомесильной машине – 3 шт;
- датчик для измерения уровня в бункере весового дозатора муки и опары –
2 шт;
- датчик для измерения влажности теста – 1 шт;
- датчик для измерения количества приготовленного теста – 1 шт;
- дозатор муки – 1 шт;
- промышленный контроллер реализует логику управления – 1 шт;
- компьютер оператора для дистанционного управления – 1 шт;
- исполнительный механизм – 1шт.
3.1.2 Конструктивные ограничения.
Элементы приборов, которые не расположенные непосредственно на объекте управления должны обеспечивать монтаж на DIN-рейке.
3.1.3 Ограничений по массе не накладывается.
3.1.4 Требования устойчивости к внешним влияниям, взаимозаменяемости на устройство не накладываются.
3.2. Показатели качества: