Принцип системного подхода к проектированию АСУ

Классификация АСУ

 

Существуют признаки:

1) направление длеятельности

2) область и специфика применения АСУ

3) Охватываемая территория

4) организация инф массивов в АСУ

5) назначение асу

6) структура асу

 

Укрупненная схема АСУ:

Представляет соьбой декомпозицию любой системы:

  I) Функциональная часть АСУ (На примере АСУ предприятия - каждая автоматизированная система создается с определенной целью, например указана следующая цель - автоматизированная система должна обеспечить макс. эффективность объекта управления. Эта цель может быть разбита на множество подцелей, например поставка высококачественного оборудования, поставка высококачественных материалов, обеспечение энергией производства и тд. Часто эти цели и подцели связаны между собой, оказывают влияние друг на друга. Например достижение одной подцели способствует достижению другой. Иначе говоря, декомпозиция основного критерия системы предполагает декомпозицию основной функции системы на отдельные функциональные подсистемы.

Таким образом функциональная часть системы представляет собой набор отдельных функций, реализуемых в соответствующих подсистемах.

Можно представить след картинку (1)

 Внешняя среда оказывает "вредное" воздействие на остальные. Обратная связь необходима для получения осведомительной инф-ции о состоянии объекта управления(управляемого процесса)

Управляющая часть выдает команды управляемому объекту. Управляемый объект выдает по обратной связи осведомительную инф-цию. В обоих случаях наблюдается взаимодействие внешней среды, как с объектом управления, так и с управляющей частью.

 

Для АСУ предприятия можно выделить след. задачи, которые характеризуют функциональные подсистемы, эти задачи определяются видом деятельности предприятия:

           1) Техническая подготовка производства

           2) Технико эконом. планирование

           3) Оперативное управление производством

           4) Материально-техническое управление

           5) Управление кадрами

           6) Управление качеством выпускаемой продукции

           7) Бухгалтерия

Для АСУ воздушным движением (ВД) страны:

те же задачи, но иногда другие

           1) разработка оптимального маршрута полетов на год вперед

           2) Разработка плана полетов на сутки вперед

           3) Оперативное управление полета самолета по запланированой траектории

           4) Качество самолетов и лет. персонала

Для каждой АСУ свой список задач.

 АСУ ВУЗа:

           1) Подсистема абитуриент

           2) Разработка расписания занятий

           3) Подсистема оценки текущей успеваемости студента

           4) Составление переводных приказов на обучение на след. период

 

В любой АСУ есть общие задачи, например

           1) Планирование (разработка расписания работ на некоторый период времени)

           2) Контроль деятельности объекта управления (сбор первичной инф-ции о состоянии управляемого объекта и внешней среды)

           3) Регулирование (сопоставление фактического состояния объекта управления с запланированным, выработка управляющих команд на ликвидацию возможного их рассогласования)

Управляющие воздействия

Для АСУ предприятия:

           1) экономические воздействия (примии, зарплаты, штрафы)

           2) Технологические воздействия (изменения технологий производства)

           3) Административные (благодарности, награда, почетный знак, выговоры, взыскания)

II) Обеспечивающая - включающие следующие виды обеспечения

           1) математическое (набор математических формул, соотношений, алгаритмов, математических моделей методик, предназначенных для решения задач управления и обработки инф-ции)

           2) инф-ционное (совокупность единой системы классификаторов, кодов, технико-экономической инф-ции для АСУ, унифицированные системы документации, а так же массивов инф-ции используемых в АСУ. Другими словами инф-ционное обеспечение - вся инф-ция, используемая, необходимая, для выработки управляющих воздействий и обработки инф-ции)

Необходимая инф-ция - предполагает, необходимый объем инф-ции для принятия оптимального решения. Если этот объем меньше, то принятое решение может быть ошибочным, неправильным. Если этот объем больше необходимого, опять же принимаемое решение может быть не эффективным (неправильным).

           3)програмное (набор рабочих программ, пакетов прикладных программ, програмных комплексов и тд. Другими словами, все программы, необходимые для выработки управляющих воздействий и обработки первичной инф-ции)

           4) техническое (включает в себя все технические средства, используемые в процессе функционирования систем, а именно ЭВМ, мониторы, каналы передачи данных, датчики первичной инф-ции, устройства хранения и записи)

           5) лингвистическое (понимается набор языковых средств реализизующих дружественный интерфейс между ЭВМ и ЛПР (лицо принимающее решеня) с целью повышения эффективности процесса общения человека и ЭВМ)

           6) юридические (определяет набор правил, которыми должен руководствоваться каждый специалист в процессе своей деятельности в рамках данной системы. В случае нарушения указываются меры административной и уголовной ответственности)

и некоторые другие.

Классификация АСУ по виду деятельности:

(2)

 

АСУ 27.9

АСУ спец. назначения – военные системы (АСУ ПВО, АСУ ракетной обороны, АСУ космической обороны, АСУ ВКО)

Системный подход – и объект управление, и управляющий орган, и внешняя среда рассматривается, как единое целое.

 

Классификация АСУ по инф-ционным процессам:

1) Информационные системы (АИС) – отсутствует управление. Задача – подготовка инф-ции в удобном для ЛПР виде в заданном объеме. Пример, АС НИИ (объект – процесс научного исследования различных вариантов решения научной проблемы), САПР (объект – процесс проектирования и изделия любой природы), инф-ционно поисковые систем (ИПС). 

2) Автоматизированные системы управления (АСУ) – отличаются тем, что в АСУ обязательно присутствует управление и оптимизация.

Под САПР может пониматься и САПР АСУ. Т.е. САПР порождает АСУ.

Классификация АСУ по назначению:

(3) – для АСУ предприятием

По территориальному признаку:

(4)

Принципы построения АСУ:

АСУ, как объект проектирования и внедрения (особенности):

1) АСУ создается для одного конкретного предприятия. Любая техническая система является универсальной и может использоваться не одним заказчиком.

2) АСУ создается в единственном экземпляре, что исключает проведение натурных испытаний системы. Поэтому для АСУ резко повышается роль математических методов исследования. Предполагается математическое моделирование.

3) При разработке любой АСУ должна закладываться возможность дальнейшего развития. Тем самым предусматривается постепенное добавление новых функций (задач), которые должна решать система. Тем самым должно быть предусмотрено сопряжение результатов на первых этапах исследования с последующими этапами.

4) Из практики ввода в эксплуатацию АСУ. Ввод происходит поэтапно. Начиная от решения отдельных задач (задачи первой очереди). Часто эти задачи незначительны, дублируют задачи, решаемые в существующей СУ, в дальнейшем производится наращивание функциональных возможностей системы в течение ряда лет эксплуатации.

5) Как правило, в АСУ значительное кол-во решений производится человеком (ЛПР). Поэтому необходимо разрабатывать методы организации взаимодействия человек – тех. средство.

6) Объект управления в АСУ является элементом многоуровневой иерархической системой управления. Объект всегда функционирует в стохастических (случайных) условиях воздействий внешней среды.

7) Затраты на разработку алгоритмического программного и информационного обеспечения АСУ могут в несколько раз превысить стоимость технических средств АСУ.

 

Особенности организации и проведения работ по созданию и внедрению АСУ определяются след. условиями:

1) АСУ создается для действующего предприятия без проведения его серьезной реконструкции, без наращивания мощностей по выпуску продукции и расширения номенклатуры выпускаемых изделий.

2) АСУ создается одновременно с глубокой реконструкцией предприятия и расширением производственных мощностей.

3) АСУ создается для вновь образованного предприятия.

 

Принципы построения АСУ.

Накопленный опыт позволил выявить плюсы и минусы принципиального характера, которые были выявлены на длительном пути внедрения АСУ.

1)Новизна и необычность

2) Огромная масштабность и сложность

3) Большая стоимость

4) Огромная трудоемкость и продолжительность работ

5) Многоплановость решаемых задач

Все это требует регламентации и упорядочивания процесса разработки АСУ в соответствии с определенной системой принципов построения АСУ. Все эти принципы можно рассматривать, как наиболее общие требования к АСУ. Для организационных АСУ эти принципы предложил и разработал Виктор Михайлович Лужков.

 

В первое время разработки АСУ разработчики не представляли этот объект (объекта проектирования). Возникли резкие ошибки. Первые образцы АСУ обладали существенными недостатками. Эти недостатки не позволяли достигать высокой эффективности всех АСУ. Поэтому первые образцы АСУ дискредитировали необходимость внедрения автоматизированных систем. Это привело к замедлению темпов разработки и внедрения АСУ в народное хоз-во. Однако области, не относящиеся к народному хоз-ву заставили руководство страны внедрять эти системы в этих областях (ВПК).

Принцип «новых задач»

- означает, что в условиях АСУ не следует автоматизировать сложившиеся (старые) задачи и метода управления, те, которые традиционно, на протяжении многих лет использовались, а следует искать такие задачи и решать их в такой постановке, при которой достигается полнота, своевременность и оптимальность решений, принимаемых в диалоге ЛПР – ЭВМ. Иначе говоря, этот график может быть представлен: (11).

Принцип «новых задач» по Поспелову формулируется – нельзя одевать чистое белье на грязное тело. В соответствии с принципом «новых задач» должно предусматриваться новая структура, внедрять новые принципы и методы управления. Применение этого принципа требует тщательного анализа используемых управленческих задач и функций управления, выявления потерь в объекте управления (простои, нерациональная загрузка и т.д.). В результате анализа должен быть выявлен перечень задач, не решаемых без АСУ или частично решаемых примитивным способом.

Действие принципа «новых задач» распространяется на все функции управления, даже такие, как учет и контроль исходной инф-ции для решения сложных задач, планирование и оперативного управления, когда существует определенная тактность поступления инф-ции и коррекции инф-ционных массивов. Эти процедуры особенно важны при решении задач оптимального планирования. В различных АСУ существуют свои оптимизационные задачи, которые можно отнести к новым.

Например, АСУ строительной организацией. Здесь оптимизационная задача – задача технической подготовки производства.

В АСУ предприятием важной задачей является задача составления оптимального производственного плана, задача расписания поставок комплектующих, задача прогнозирования рынка сбыта и т.д.

 

 

Классификация АСУ

 

Существуют признаки:

1) направление длеятельности

2) область и специфика применения АСУ

3) Охватываемая территория

4) организация инф массивов в АСУ

5) назначение асу

6) структура асу

 

Укрупненная схема АСУ:

Представляет соьбой декомпозицию любой системы:

  I) Функциональная часть АСУ (На примере АСУ предприятия - каждая автоматизированная система создается с определенной целью, например указана следующая цель - автоматизированная система должна обеспечить макс. эффективность объекта управления. Эта цель может быть разбита на множество подцелей, например поставка высококачественного оборудования, поставка высококачественных материалов, обеспечение энергией производства и тд. Часто эти цели и подцели связаны между собой, оказывают влияние друг на друга. Например достижение одной подцели способствует достижению другой. Иначе говоря, декомпозиция основного критерия системы предполагает декомпозицию основной функции системы на отдельные функциональные подсистемы.

Таким образом функциональная часть системы представляет собой набор отдельных функций, реализуемых в соответствующих подсистемах.

Можно представить след картинку (1)

 Внешняя среда оказывает "вредное" воздействие на остальные. Обратная связь необходима для получения осведомительной инф-ции о состоянии объекта управления(управляемого процесса)

Управляющая часть выдает команды управляемому объекту. Управляемый объект выдает по обратной связи осведомительную инф-цию. В обоих случаях наблюдается взаимодействие внешней среды, как с объектом управления, так и с управляющей частью.

 

Для АСУ предприятия можно выделить след. задачи, которые характеризуют функциональные подсистемы, эти задачи определяются видом деятельности предприятия:

           1) Техническая подготовка производства

           2) Технико эконом. планирование

           3) Оперативное управление производством

           4) Материально-техническое управление

           5) Управление кадрами

           6) Управление качеством выпускаемой продукции

           7) Бухгалтерия

Для АСУ воздушным движением (ВД) страны:

те же задачи, но иногда другие

           1) разработка оптимального маршрута полетов на год вперед

           2) Разработка плана полетов на сутки вперед

           3) Оперативное управление полета самолета по запланированой траектории

           4) Качество самолетов и лет. персонала

Для каждой АСУ свой список задач.

 АСУ ВУЗа:

           1) Подсистема абитуриент

           2) Разработка расписания занятий

           3) Подсистема оценки текущей успеваемости студента

           4) Составление переводных приказов на обучение на след. период

 

В любой АСУ есть общие задачи, например

           1) Планирование (разработка расписания работ на некоторый период времени)

           2) Контроль деятельности объекта управления (сбор первичной инф-ции о состоянии управляемого объекта и внешней среды)

           3) Регулирование (сопоставление фактического состояния объекта управления с запланированным, выработка управляющих команд на ликвидацию возможного их рассогласования)

Управляющие воздействия

Для АСУ предприятия:

           1) экономические воздействия (примии, зарплаты, штрафы)

           2) Технологические воздействия (изменения технологий производства)

           3) Административные (благодарности, награда, почетный знак, выговоры, взыскания)

II) Обеспечивающая - включающие следующие виды обеспечения

           1) математическое (набор математических формул, соотношений, алгаритмов, математических моделей методик, предназначенных для решения задач управления и обработки инф-ции)

           2) инф-ционное (совокупность единой системы классификаторов, кодов, технико-экономической инф-ции для АСУ, унифицированные системы документации, а так же массивов инф-ции используемых в АСУ. Другими словами инф-ционное обеспечение - вся инф-ция, используемая, необходимая, для выработки управляющих воздействий и обработки инф-ции)

Необходимая инф-ция - предполагает, необходимый объем инф-ции для принятия оптимального решения. Если этот объем меньше, то принятое решение может быть ошибочным, неправильным. Если этот объем больше необходимого, опять же принимаемое решение может быть не эффективным (неправильным).

           3)програмное (набор рабочих программ, пакетов прикладных программ, програмных комплексов и тд. Другими словами, все программы, необходимые для выработки управляющих воздействий и обработки первичной инф-ции)

           4) техническое (включает в себя все технические средства, используемые в процессе функционирования систем, а именно ЭВМ, мониторы, каналы передачи данных, датчики первичной инф-ции, устройства хранения и записи)

           5) лингвистическое (понимается набор языковых средств реализизующих дружественный интерфейс между ЭВМ и ЛПР (лицо принимающее решеня) с целью повышения эффективности процесса общения человека и ЭВМ)

           6) юридические (определяет набор правил, которыми должен руководствоваться каждый специалист в процессе своей деятельности в рамках данной системы. В случае нарушения указываются меры административной и уголовной ответственности)

и некоторые другие.

Классификация АСУ по виду деятельности:

(2)

 

АСУ 27.9

АСУ спец. назначения – военные системы (АСУ ПВО, АСУ ракетной обороны, АСУ космической обороны, АСУ ВКО)

Системный подход – и объект управление, и управляющий орган, и внешняя среда рассматривается, как единое целое.

 

Классификация АСУ по инф-ционным процессам:

1) Информационные системы (АИС) – отсутствует управление. Задача – подготовка инф-ции в удобном для ЛПР виде в заданном объеме. Пример, АС НИИ (объект – процесс научного исследования различных вариантов решения научной проблемы), САПР (объект – процесс проектирования и изделия любой природы), инф-ционно поисковые систем (ИПС). 

2) Автоматизированные системы управления (АСУ) – отличаются тем, что в АСУ обязательно присутствует управление и оптимизация.

Под САПР может пониматься и САПР АСУ. Т.е. САПР порождает АСУ.

Классификация АСУ по назначению:

(3) – для АСУ предприятием

По территориальному признаку:

(4)

Принципы построения АСУ:

АСУ, как объект проектирования и внедрения (особенности):

1) АСУ создается для одного конкретного предприятия. Любая техническая система является универсальной и может использоваться не одним заказчиком.

2) АСУ создается в единственном экземпляре, что исключает проведение натурных испытаний системы. Поэтому для АСУ резко повышается роль математических методов исследования. Предполагается математическое моделирование.

3) При разработке любой АСУ должна закладываться возможность дальнейшего развития. Тем самым предусматривается постепенное добавление новых функций (задач), которые должна решать система. Тем самым должно быть предусмотрено сопряжение результатов на первых этапах исследования с последующими этапами.

4) Из практики ввода в эксплуатацию АСУ. Ввод происходит поэтапно. Начиная от решения отдельных задач (задачи первой очереди). Часто эти задачи незначительны, дублируют задачи, решаемые в существующей СУ, в дальнейшем производится наращивание функциональных возможностей системы в течение ряда лет эксплуатации.

5) Как правило, в АСУ значительное кол-во решений производится человеком (ЛПР). Поэтому необходимо разрабатывать методы организации взаимодействия человек – тех. средство.

6) Объект управления в АСУ является элементом многоуровневой иерархической системой управления. Объект всегда функционирует в стохастических (случайных) условиях воздействий внешней среды.

7) Затраты на разработку алгоритмического программного и информационного обеспечения АСУ могут в несколько раз превысить стоимость технических средств АСУ.

 

Особенности организации и проведения работ по созданию и внедрению АСУ определяются след. условиями:

1) АСУ создается для действующего предприятия без проведения его серьезной реконструкции, без наращивания мощностей по выпуску продукции и расширения номенклатуры выпускаемых изделий.

2) АСУ создается одновременно с глубокой реконструкцией предприятия и расширением производственных мощностей.

3) АСУ создается для вновь образованного предприятия.

 

Принципы построения АСУ.

Накопленный опыт позволил выявить плюсы и минусы принципиального характера, которые были выявлены на длительном пути внедрения АСУ.

1)Новизна и необычность

2) Огромная масштабность и сложность

3) Большая стоимость

4) Огромная трудоемкость и продолжительность работ

5) Многоплановость решаемых задач

Все это требует регламентации и упорядочивания процесса разработки АСУ в соответствии с определенной системой принципов построения АСУ. Все эти принципы можно рассматривать, как наиболее общие требования к АСУ. Для организационных АСУ эти принципы предложил и разработал Виктор Михайлович Лужков.

 

В первое время разработки АСУ разработчики не представляли этот объект (объекта проектирования). Возникли резкие ошибки. Первые образцы АСУ обладали существенными недостатками. Эти недостатки не позволяли достигать высокой эффективности всех АСУ. Поэтому первые образцы АСУ дискредитировали необходимость внедрения автоматизированных систем. Это привело к замедлению темпов разработки и внедрения АСУ в народное хоз-во. Однако области, не относящиеся к народному хоз-ву заставили руководство страны внедрять эти системы в этих областях (ВПК).

Принцип системного подхода к проектированию АСУ

Сущность принципа заключается в том, что проектирование любой АСУ должно основываться на системном анализе органа управления, объекта управления, и внешней среды, в процессе их совместного функционирования на все х этапах жизненного цикла системы, начиная от разработки тех. задания (ТЗ) и заканчивая этапом снятия системы с эксплуатации, и ее ликвидации.

В процессе системного анализа выявляется весь комплекс вопросов во всех аспектах (экономическом, технологическом и организационном). При этом системный анализ должен проводиться по всем видам функциональных и обеспечивающих подсистем АСУ. В этом смысле, следует отметить, что при проектировании АСУ, принцип «расшивки узких мест» теряет свое значение. «Узкое место» при проектировании АСУ – комплекс взаимосвязанных задач. Допустим, вы хотите заменить при проектировании ЭВМ, тут же наталкиваетесь на требования быстродействия и ОЗУ, необходимых для решения функциональной задачи. Но эта задача, оказывается связана с задачей производства, сбыта и т.д. Принцип системного подхода проявляется в разной степени при разработке разных видов обеспечения АСУ.

Пример – математическое обеспечение АСУ выражается совокупностью взаимосвязанных математических моделей:

1) Общих моделей, имитирующих функционирование всей системы, или отдельно органов управления, или объекта управления.

2) Частных моделей, которые вскрывают отдельные задачи АСУ.

Можно утверждать, что решение общей модели позволяет найти строго оптимальные решения, относительно всей системы. Тогда оптимальное решение для отдельной подсистемы может не быть оптимальной, с точки зрения всей системы. Поэтому его называют субоптимальным (связь двух критериев – суть системного подхода).