Проектирование информационных управляющих систем

В результате изучения четвертой главы обучающиеся должны:

знать

• • значение автоматизированной системы управления (АСУ) как инструмента оптимизации процессов управления в транспортных системах;
• • структуру и уровни сервисов (функции АСУ) в интеллектуальных транспортных системах (ИТС);
• • организацию технического и информационного обеспечения АСУ;
• • возможности АСУ при организации взаимодействия различных видов транспорта;

уметь

• • разрабатывать требования к АСУ на автомобильном транспорте;
• • использовать АСУ как инструмент оптимизации процессов управления в транспортных системах;

владеть

• • методами построения структуры, уровней и определения функций АСУ на транспорте;
• • методами разработки алгоритмов эффективного принятия оперативных решений;
• • навыком организации технического и информационного обеспечения АСУ;
• • методами оценки эффективности использования АСУ на транспорте.

Разработка и внедрение информационных систем

Повышение эффективности систем управления в современных условиях неразрывно связано с повышением эффективности обработки используемой в процессе управления информации. Это достигается за счет применения соответствующих экономико-математических методов, а также использования технических средств сбора, передачи, хранения и обработки информации.

В технических системах источником информации о состоянии управляемого процесса или объекта являются, как правило, технические средства — измерительные приборы, датчики и преобразователи. В социальнотехнических системах, к которым относятся практически все транспортные системы, кроме полностью автоматических, источником такой информации является и человек, а ее носителем — документ. Это требует при создании информационной системы решения ряда специфических вопросов, связанных, в частности, с достоверностью сообщаемой человеком информации, созданием машиночитаемых документов, правовой ответственностью сотрудников системы и т. д.

Повышение сложности задач управления вызывает необходимость технического перевооружения процессов управления. Использование информационных управляющих систем позволяет повысить качество и возможности управления, при этом содержание процессов управления остается неизменным. Функции аппарата управления, его структура, методы управления и другие элементы системы управления зависят от особенностей производственного процесса. Производственный процесс будет определять и необходимую материально-техническую структуру производства (для АТО это подвижной состав, оборудование, персонал и т. д.). Различие в материально-технической структуре производства будет определять различие организационных структур. Организационная структура выражает разделение труда между людьми в производстве, их конкретные трудовые связи, последовательность работ, разделение и сочетание процессов труда.

Структура информационной управляющей системы будет тесно коррелировать с организационной структурой системы, для которой она разрабатывается, а ее содержание будет определяться материально-технической структурой производства.

Совершенствование систем управления может основываться на двух подходах: нормативном и адаптационном.

Адаптационный подход основан на модернизации существующих систем управления с использованием возможностей самонастройки с самыми минимальными изменениями в привычных методах работы и формах документации.

Нормативный подход был предложен академиком В. М. Глушковым^[1] и основан на конструировании идеальной (с точки зрения существующих представлений) системы управления и соответствующей переделке всего сложившегося механизма управления. Основной недостаток этого подхода кроется в необходимости преодоления мощной инерции работников.

Для успешной разработки эффективно функционирующей информационной системы управления следует соблюдать ряд принципов, вытекающих из определения содержания и специфики таких систем.

• 1. Принцип системного подхода — научно-методической основой разработки информационной системы управления является системный анализ, охватывающий как управляющую и управляемую части системы, так и ее внешнюю среду.
• 2. Разработка и внедрение информационной системы управления должны находиться в ведении высшего руководителя той организации, для которой она разрабатывается.
• 3. Принцип новых задач — высокая эффективность создаваемой информационной системы управления в значительной степени обеспечивается введением принципиально новых задач, как правило, оптимизационных, которые в существующей системе при ручной технологии не решались или решались частично из-за отсутствия адекватной модели, невозможности переработать большой объем информации и добиться нужной точности, детальности и скорости расчетов.
• 4. Принцип непрерывного развития системы предусматривает возможность ввода новых и совершенствования решаемых задач как при поэтапном вводе системы в действие, так и при дальнейшем ее развитии, сохраняя при этом целостность системы и взаимосвязи между задачами. Этот принцип связан с гибкостью, адаптацией системы к изменениям во внешней среде.
• 5. Принцип согласованности — при разработке информационной системы управления следует обеспечить согласованность пропускной способности отдельных частей системы. В простейшем случае для последовательных участков добиваются, чтобы пропускная способность каждого последующего участка была не меньше, чем у предшествующего.
• 6. Принцип типизации — при разработке информационной системы управления, для которой существуют аналоги, следует использовать опыт предыдущих разработок. Каждый раз, когда в проекте используется иное решение, его необходимо обосновать соответствующим системным анализом. Для объекта нового типа на основе анализа группы объектов разработку информационной системы управления ведут таким образом, чтобы ее можно было использовать в дальнейшем для аналогичных систем. Уровень типизации может быть различным: от уровня подсистем и выполняемых ими функций до типовых программ решения специальных задач. Типизация имеет большое значение для автоматизации проектирования информационной системы управления.
• 7. Принцип автоматизации документооборота — в информационной системе управления недостаточно только выполнять на ЭВМ расчеты по тем или иным моделям. Необходимо автоматизировать все остальные процессы, связанные с движением информации, — сбор, хранение, передачу, обработку данных и выдачу их для использования в виде подготовленных машиной документов или в иной удобной форме.
• 8. Принцип единой информационной базы (или принцип однократного ввода данных) — означает, что независимо от количества задач, в которых используются какие-либо сведения, количества обращений к ним, ввод их в ЭВМ должен осуществляться только один раз с последующей выдачей по мере необходимости из памяти машины.
• 9. Разрабатываемые информационные системы управления должны обладать повышенной живучестью, т. е. способностью некоторой компенсации нарушений функций отдельных частей и устройств. Система должна продолжать выполнение основных функций при таких нарушениях, хотя эффективность ее может оказаться пониженной. Один из путей повышения живучести системы — обеспечение возможности автономной работы ее подсистем, которые выполняют свои функции, хотя и с ухудшенной эффективностью, в течение некоторого времени без связи с вышестоящей подсистемой. Другим способом является возможность временного выполнения всех или части функций одной подсистемы другой подсистемой (специфическая форма резервирования).
• 10. С самого начала разработки информационной системы управления важно предусмотреть ее поэтапный ввод в эксплуатацию. Это позволяет при ограниченных ресурсах быстрее получить реальный эффект, обеснечивает более плавный переход сотрудников к работе в новых условиях, улучшает отработку и опробование отдельных частей системы, повышает уверенность в ее будущей успешной работе.

Стандартизацией процессов создания и использования информационных систем управления занимаются Международная организация по стандартизации — ISO (International Organization for Standardization) и Международная комиссия по связи и электротехнике — IEC (International Electrotechnical Commission). Основополагающим документом этих организаций в области информационных систем управления является международный стандарт ISO/IEC 12 207:2008. System and software engineering — Software life cycle processes (Информационные системы и технологии — процессы жизненного цикла). Аналогичный российский стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 12 207—2010. Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств идентичен версии стандарта ISO/IEC 12 207:2008.

Для любой информационной системы управления при ее использовании можно выделить три процесса: основной, организационный и вспомогательный, взаимосвязь и содержание которых изображены на рис. 4.1.

Основные процессы напрямую связаны с использованием информационной системы управления и включают в себя разработку, приобретение, поставку, эксплуатацию и сопровождение системы. Выполнение каждого указанного процесса имеет свою специфику и затрагивает инженерный аспект в отношении разработчика и его службы сопровождения, договорной аспект в отношении поставщика и аспект эксплуатации в отношении пользователей системы.

Организационные процессы затрагивают аспект управления использованием системы и включают в себя действия, связанные с управлением системой, ее усовершенствованием, созданием обеспечивающей инфраструктуры (аппаратного и материально-технического обеспечения), обучения пользователей и персонала.

Вспомогательные процессы затрагивают аспект поддержки использования системы:

• • документирование использования системы, реализованных изменений и дополнений;
• • управление конфигурацией системы для пользователей для разграничения доступа к данным и прав на их изменение;
• • разрешение проблем, появляющихся при использовании системы.

Для многоуровневых распределенных информационных систем управления вспомогательные процессы могут включать в себя:

• • обеспечение качества решений, подготовленных аналитическими модулями, и оптимизационных моделей по установленным критериям;
• • верификацию — процессы подтверждения подлинности данных;
• • аттестацию и аудит системы при наличии к этому нормативных требований или внутренних стандартов организации;
• • совместную оценку эффективности работы информационной системы управления с пользователями, персоналом и менеджерами.

Рис. 4.1. Процессы жизненного цикла информационной системы

В РФ в области информационных систем управления действуют две группы стандартов: ГОСТ24. …Единая система стандартов автоматизированной системы управления и ГОСТ34. Информационные технологии. Компоненты информационной системы управления должны соответствовать стандартам, техническим регламентам и техническим условиям на эти компоненты. В связи с тем что в этих сериях стандартов исторически используется термин «автоматизированная система управления» (АСУ), мы в дальнейшем будем использовать его как идентичный термину «информационная система управления».

В серии стандартов ГОСТ 34 основополагающим является стандарт ГОСТ 34.003—90. Информационная технология. Комплекс стандартов па автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения. В соответствии с этим стандартом АСУ — это система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций. Среди автоматизированных систем управления выделяют такие АСУ:

• • технологическими процессами, в которой объект управления включает в себя технологическое оборудование и реализуемый в нем технологический процесс;
• • предприятием, в которой объект управления включает в себя персонал и технические средства производственного процесса.

Дополнительно выделяют и систему автоматизированного проектирования (САПР), в которой объект управления включает в себя документацию на проект.

Система, включающая в себя все три перечисленные составляющие, будет представлять интегрированную АСУ.

Построение АСУ в соответствии с требованиями ГОСТ 34.601—90: Автоматизированные системы. Стадии создания проходит стадии и этапы, приведенные в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Стадии и этапы создания автоматизированных систем управления.

Окончание табл. 4.1

Выполнение первого этапа на первой стадии создания АСУ является для заказчика — транспортной организации наиболее важной задачей, так как именно на стадии обоснования необходимости создания информационной системы принимаются решения об инвестициях и эффективности их вложения. На этой стадии выполняется:

• • сбор данных об объекте управления и осуществляемых видах деятельности;
• • оценка качества функционирования объекта и осуществляемых видах деятельности, выявление проблем, решение которых возможно средствами автоматизации;
• • оценка (технико-экономическая, социальная и т. д.) целесообразности создания АСУ;
• • подготовка исходных данных для формирования требований к АСУ (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);
• • формулировка и оформление требований пользователя к АСУ.

Требования к содержанию работ на этой стадии сформулированы в ГОСТ24.202—80. Требования к содержанию документа «Техника-зкономическое обоснование создания АСУ». В соответствии с этими требованиями технико-экономическое обоснование (ТЭО) создания автоматизированной системы управления должно включать в себя следующие рубрики.

Введение

в котором указываются:

• • основание для проведения работ;
• • наименование организации-заказчика;
• • наименование организаций — участников работ;
• • сроки начала и окончания работ;
• • источники, объемы, порядок финансирования работ;
• • перечень нормативно-технических документов, методических материалов, использованных при проведении ТЭО.

Раздел «Характеристика объекта и существующей системы управления» должен содержать:

• • общую характеристику объекта;
• • характеристику производственно-хозяйственной деятельности, организационной и производственной структуры объекта;
• • характеристику существующей системы управления и ее структурных элементов с указанием распределения функций управления между элементами организационной структуры;
• • характеристику функций управления, используемых методов и средств управления;
• • перечень и характеристику недостатков в организации и управлении объектом (в методах управления, организационной структуре управления, выполнении функций управления, обеспечении информацией и т. д.);
• • оценку производственных потерь, возникающих из-за недостатков в организации и управлении по объекту в целом и его частям (ухудшение технико-экономических и социальных показателей деятельности объекта и его частей);
• • характеристику готовности объекта к созданию АСУ.

В качестве примера анализа функционирования объекта управления рассмотрим схему воздействия факторов на работу грузового АТО, которая приведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Воздействие факторов на работу грузовой автотранспортной организации.

На работу системы особо сильное и сложно учитываемое влияние оказывают активные факторы, среди которых выделяют стабильные, циклические, детерминированные и вероятностные.

Основные стадии исследования факторов на примере анализа процесса перевозки грузов приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Анализ перевозочного процесса.

Раздел «Цели, критерии и ограничения создания АСУ» должен содержать:

• • формулировку производственно-хозяйственных, научно-технических и экономических целей и критериев создания АСУ;
• • характеристику ограничений по созданию АСУ.

Цели и критерии создания АСУ должны быть заданы в виде изменения значений соответствующих показателей.

Раздел «Функции и задачи создаваемой АСУ» должен содержать:

• • обоснование выбора перечня автоматизированных функций и комплексов задач управления с указанием очередности внедрения;
• • требования к характеристикам реализации функций и задач управления в соответствии с действующими нормативно-техническими документами, определяющими общие технические требования к АСУ конкретного вида;
• • дополнительные требования к АСУ в целом и ее частям, учитывающие специфику объекта управления и создаваемой АСУ.

Следует отметить, что функция автоматизированной системы — это совокупность действий информационной системы, направленных на достижение определенной цели, а задача АСУ — это функция или часть функции информационной системы, представляющая собой формализованную совокупность автоматических действий, выполнение которых приводит к результату заданного вида.

Раздел «Ожидаемые технико-экономические результаты создания АСУ» должен содержать:

• • перечень основных источников экономической эффективности, получаемых в результате создания АСУ (в том числе экономия производственных ресурсов, улучшение качества продукции, повышение производительности труда и т. д.), и оценку ожидаемых изменений основных техникоэкономических и социальных показателей производственно-хозяйственной деятельности объекта (например, показателей по номенклатуре и объемам перевозок, себестоимости продукции, рентабельности, прибыли, уровню социального развития);
• • оценку ожидаемых затрат на создание АСУ с распределением их по очередям создания АСУ и по годам;
• • ожидаемые обобщающие показатели экономической эффективности АСУ.

В разделе указывают только те показатели деятельности объекта, которые будут претерпевать изменения в результате создания АСУ.

Раздел «Выводы и предложения» должен содержать:

• • выводы о производственно-хозяйственной необходимости и технико-экономической целесообразности создания АСУ:
• — сопоставление ожидаемых результатов создания АСУ с заданными целями и критериями создания АСУ (по целевым показателям и нормативным требованиям);

принципиальное решение вопроса о создании АСУ (положительное или отрицательное);

• • предложения по совершенствованию:
• — производственно-хозяйственной деятельности;
• — организационной и функциональной структур системы управления, методов управления, по развитию видов обеспечения АСУ и т. д.

При положительном решении вопроса о создании АСУ данный раздел завершается следующими рекомендациями:

• • виду создаваемой АСУ, ее совместимости с другими АСУ и неавтоматизируемой частью существующей системы управления;
• • организационной и функциональной структуре создаваемой АСУ;
• • составу и характеристикам подсистем и видов обеспечения АСУ;
• • организации использования имеющихся и приобретению дополнительных средств вычислительной техники;
• • составу организаций-разработчиков, которых необходимо привлечь к созданию АСУ;
• • рациональной организации разработки и внедрения АСУ;
• • определению основных и дополнительных, внешних и внутренних источников и видов объемов финансирования и материального обеспечения разработок АСУ;
• • обеспечению производственных условий создания АСУ.

Как правило, ТЭО автоматизированной системы управления включает в себя вторую стадию «Разработка концепции АСУ» по ГОСТ 34.601—90. При этом необходимые научно-исследовательские работы выполняются как отдельные части ТЭО.

Выполнение третьей стадии создания АСУ регламентирует ГОСТ 34.602—80. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

Техническое задание (ТЗ) па АСУ является основным документом, определяющим требования и порядок создания, развития или ее модернизации, в соответствии с которым проводится разработка АСУ и ее приемка при вводе в действие. Техническое задание на АСУ разрабатывают на систему в целом, предназначенную для работы самостоятельно или в составе другой системы. Например, при проектировании автомобильной дороги техническое задание на АСУ дорожным движением может быть частью ТЗ на строительство дороги.

Дополнительно могут быть разработаны технические задания на части АСУ:

• • на подсистемы АСУ, комплексы задач АСУ и т.н.;
• • комплектующие средства технического обеспечения и программнотехнические комплексы;
• • программные и информационные средства в соответствии с ГОСТ 19.201—78. Единая система программной документации. Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению и нормативно-технической документацией заказчика АСУ.

Включаемые в ТЗ требования должны соответствовать современному уровню развития науки и техники и не уступать аналогичным требованиям, предъявляемым к лучшим современным отечественным и зарубежным аналогам. Задаваемые в ТЗ требования не должны ограничивать разработчика системы в поиске и реализации наиболее эффективных технических, технико-экономических и других решений.

Изменения к техзаданию на АСУ оформляют дополнением или подписанным заказчиком и разработчиком протоколом. Дополнение или указанный протокол являются неотъемлемой частью ТЗ.

Техническое задание на АСУ должно включать следующие разделы.

В разделе «Общие сведения» указывают:

• • полное наименование системы и ее условное обозначение;
• • шифр темы или шифр (номер) договора;
• • наименование предприятий (объединений) разработчика и заказчика (пользователя) системы и их реквизиты;
• • перечень документов, на основании которых создается система, кем и когда утверждены эти документы;
• • плановые сроки начала и окончания работы по созданию системы;
• • сведения об источниках и порядке финансирования работ;
• • порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по созданию системы (ее частей), изготовлению и наладке отдельных средств (технических, программных, информационных) и программно-технических (программно-методических) комплексов системы.

Раздел «Назначение и цели создания (развития) системы» содержит:

• • назначение системы (вид автоматизируемой деятельности: управление, проектирование и т.н.) и перечень объектов автоматизации, на которых предполагается использовать АСУ;
• • цели создания системы (наименования и требуемые значения технических, технологических, производственно-экономических или других показателей объекта автоматизации, которые должны быть достигнуты в результате создания АСУ) и критерии оценки достижения целей создания системы.

В разделе «Характеристики объекта автоматизации» приводят:

• • краткие сведения об объекте автоматизации или ссылки на документы, содержащие такую информацию;
• • сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды.

Раздел «Требования к системе» включает в себя:

• • требования к системе в целом (к структуре и функционированию системы, к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы, к показателям назначения, к надежности, безопасности, к эргономике и технической эстетике, к транспортабельности для мобильных АСУ, к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы, к защите информации от несанкционированного доступа, требования по сохранности информации при авариях, к защите от влияния внешних воздействий, к патентной чистоте, требования по стандартизации и унификации и т. п.);
• • требования к функциям (задачам), выполняемым системой (по каждой подсистеме необходимо составить перечень функций, задач или их комплексов, в том числе обеспечивающих взаимодействие частей системы, подлежащих автоматизации, временной регламент реализации каждой функции или задачи, требования к качеству реализации каждой функции, задачи или комплекса задач, к форме представления выходной информации, характеристикам необходимой точности и времени выполнения, требования одновременности выполнения группы функций, достоверности выдачи результатов, перечень и критерии отказов для каждой функции, по которой задаются требования по надежности);
• • требования к видам обеспечения (в зависимости от вида системы приводят требования к математическому, информационному, лингвистическому, программному, техническому, метрологическому, организационному, методическому и другие видам обеспечения системы).

В каждом подразделе приводят ссылки на действующие нормативнотехнические документы, определяющие требования к системам соответствующего вида.

К структуре и функционированию системы должны предъявляться следующие требования:

• • к перечню подсистем, их назначению и основным характеристикам, по количеству уровней иерархии и степеней централизации системы;
• • способам и средствам связи для информационного обмена между компонентами системы;
• • характеристикам взаимосвязей создаваемой системы со смежными системами, к ее совместимости, в том числе указания по способам обмена информацией (автоматически, пересылкой документов, по телефону и т. п.);
• • к режимам функционирования системы;
• • по диагностированию системы;
• • перспективам развития, модернизации системы.

К персоналу (пользователям) на АСУ должны предъявляться такие требования:

• • по численности;
• • квалификации, порядку его подготовки и контролю знаний и навыков;
• • к режиму работы.

В требованиях к показателям назначения АСУ указываются значения параметров, характеризующих степень соответствия системы ее назначению:

• • степень приспособляемости системы к изменению процессов и методов управления, к отклонениям параметров объекта управления;
• • допустимые пределы модернизации и развития системы;
• • вероятностно-временные характеристики, при которых сохраняется целевое назначение системы.

В требованиях к надежности содержатся следующие данные:

• • о составе и количественных значениях показателей надежности для системы в целом или ее подсистем;
• • перечне аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования к надежности, и значениях соответствующих показателей;
• • надежности технических средств и программного обеспечения;
• • информация о методах оценки и контроля показателей надежности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.

В требования по безопасности включают требования по обеспечению безопасности при монтаже, наладке, эксплуатации, обслуживании и ремонте технических средств системы (защита от воздействий электрического тока, электромагнитных полей, акустических шумов и т. п.), по допустимым уровням освещенности, вибрационным и шумовым нагрузкам.

По эргономике и технической эстетике в требования включают показатели АСУ, задающие необходимое качество взаимодействия человека с машиной и комфортность условий работы персонала.

Для мобильных АСУ в требования к транспортабельности включают конструктивные требования, обеспечивающие транспортабельность технических средств системы, а также требования к транспортным средствам.

По эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению имеются требования к условиям и регламенту (режиму) эксплуатации, которые должны обеспечивать использование технических средств системы с заданными техническими показателями, в том числе к видам и периодичности обслуживания технических средств системы или допустимости работы без обслуживания, а также предварительные требования к допустимым площадям для размещения персонала и технических средств системы, к параметрам сетей энергоснабжения и т.н. Сюда же можно отнести требования, но количеству, квалификации обслуживающего персонала и режимам его работы, к составу, размещению и условиям хранения комплекта запасных изделий и приборов; к регламенту обслуживания.

В комплекс требований к защите информации от несанкционированного доступа включают требования, установленные в нормативно-технической документации, действующей в отрасли, к сохранности информации — перечень событий: аварий, отказов технических средств (в том числе потерь питания) и т. п., при которых должна быть обеспечена сохранность информации в системе.

В требованиях к средствам защиты от внешних воздействий приводят:

• • требования к радиоэлектронной защите средств АСУ;
• • требования по стойкости, устойчивости и прочности к внешним воздействиям (среде применения).

В требованиях по патентной чистоте указывают перечень стран, в отношении которых должна быть обеспечена патентная чистота системы и ее частей.

Стандартизация и унификация предусматривают установление требований к показателям, устанавливающим нужную степень использования стандартных унифицированных методов реализации функций (задач) системы, поставляемым программным средствам, типовым математическим методам и моделям, типовым проектным решениям, унифицированным формам управленческих документов, классификаторам технико-экономической информации и классификаторам других категорий в соответствии с областью их применения, а также требований к использованию типовых автоматизированных рабочих мест, компонентов и комплексов.

При необходимости в документацию включают следующие дополнительные требования:

• • к оснащению системы устройствами для обучения персонала (тренажерами, другими устройствами аналогичного назначения) и к документации на них;
• • сервисной аппаратуре, стендам для проверки элементов системы;
• • системе в случае особых условий эксплуатации;
• • специальные требования, на усмотрение разработчика или заказчика системы.

Для математического обеспечения системы описывают требования к составу, области применения (ограничения) и способам использования в системе математических методов и моделей, типовых алгоритмов и алгоритмов, подлежащих разработке.

Для информационного обеспечения системы приводят требования:

• • к составу, структуре и способам организации данных в системе;
• • информационному обмену между компонентами системы;
• • информационной совместимости со смежными системами;
• • по использованию общероссийских и отраслевых классификаторов, унифицированных документов и классификаторов, действующих па данном предприятии;
• • по применению систем управления БД;
• • к структуре процесса сбора, обработки, передачи данных в системе и представлению данных;
• • к защите данных от разрушений при авариях и сбоях в электропитании системы;
• • контролю, хранению, обновлению и восстановлению данных;
• • процедуре придания юридической силы документам, продуцируемым техническими средствами АСУ.

Для лингвистического обеспечения системы приводят требования к применению в системе языков программирования высокого уровня, языков взаимодействия пользователей и технических средств системы, а также требования к кодированию и декодированию данных, к языкам вводавывода данных, языкам манипулирования данными, средствам описания предметной области (объекта автоматизации), к способам организации диалога.

Для программного обеспечения системы приводят перечень покупных программных средств.

Для технического обеспечения системы приводят требования:

• • к видам технических средств, в том числе к видам комплексов технических средств, программно-технических комплексов и других комплектующих изделий, допустимых к использованию в системе;
• • функциональным, конструктивным и эксплуатационным характеристикам средств технического обеспечения системы.

В требованиях к метрологическому обеспечению приводят:

• • предварительный перечень измерительных каналов;
• • требования к точности измерений параметров и (или) к метрологическим характеристикам измерительных каналов;
• • требования к метрологической совместимости технических средств системы;
• • перечень управляющих и вычислительных каналов системы, для которых необходимо оценивать характеристики точности;
• • требования к метрологическому обеспечению технических и программных средств, входящих в состав измерительных каналов системы, средств встроенного контроля, метрологической пригодности измерительных каналов и средств измерений, используемых при наладке и испытаниях системы;
• • вид метрологической аттестации (государственная или ведомственная) с указанием порядка ее выполнения и организаций, проводящих аттестацию.

Для организационного обеспечения приводят требования:

• • к структуре и функциям подразделений, участвующих в функционировании системы или обеспечивающих эксплуатацию;
• • организации функционирования системы и порядку взаимодействия персонала АСУ и персонала объекта автоматизации;
• • защите от ошибочных действий персонала системы.

Для методического обеспечения АСУ приводят требования к составу нормативно-технической документации системы (перечень применяемых при ее функционировании стандартов, нормативов, методик и т. п.).

Раздел «Состав и содержание работ по созданию (развитию) системы» должен содержать перечень стадий и этапов работ, но созданию системы в соответствии с ГОСТ 24.601—90, сроки их выполнения, перечень организаций — исполнителей работ, ссылки на документы, подтверждающие согласие этих организаций на участие в создании системы, или запись, определяющую ответственного (заказчик или разработчик) за проведение этих работ.

В данном разделе также приводят:

• • перечень документов по ГОСТ 34.201—89, предъявляемых по окончании соответствующих стадий и этапов работ;
• • вид и порядок проведения экспертизы технической документации (стадия, этап, объем проверяемой документации, организация-эксперт);
• • программу работ, направленных на обеспечение требуемого уровня надежности разрабатываемой системы (при необходимости);
• • перечень работ по метрологическому обеспечению на всех стадиях создания системы с указанием их сроков выполнения и организацийисполнителей (при необходимости).

В разделе «Порядок контроля и приемки системы» указывают:

• • виды, состав, объем и методы испытаний системы и ее составных частей (виды испытаний в соответствии с действующими нормами, распространяющимися па разрабатываемую систему);
• • общие требования к приемке работ по стадиям (перечень участвующих предприятий и организаций, место и сроки проведения), порядок согласования и утверждения приемочной документации;
• • статус приемочной комиссии (государственная, межведомственная, ведомственная).

В разделе «Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие» необходимо привести перечень основных мероприятий и их исполнителей, которые следует выполнить при подготовке объекта автоматизации к вводу АСУ в действие.

В перечень основных включают следующие мероприятия:

• • приведение поступающей в систему информации (в соответствии с требованиями к информационному и лингвистическому обеспечению) к виду, пригодному для обработки с помощью ЭВМ;
• • изменения, которые необходимо осуществить в объекте автоматизации;
• • создание условий функционирования объекта автоматизации, при которых гарантируется соответствие создаваемой системы требованиям, содержащимся в ТЗ;
• • создание необходимых для функционирования системы подразделений и служб;
• • сроки и порядок комплектования штата и обучения персонала.

Например, для АСУ приводят изменения применяемых методов управления, создание условий для работы компонентов АСУ, при которых гарантируется соответствие системы требованиям, содержащимся в ТЗ.

В разделе «Требования к документированию» приводят согласованный разработчиком и заказчиком системы перечень подлежащих разработке комплектов и видов документов, соответствующих требованиям ГОСТ 34.201—89 и нормативно-технической документации отрасли заказчика, а также требования по документированию комплектующих элементов межотраслевого применения в соответствии с нормами ЕСКД и ЕСГ1Д, при отсутствии государственных стандартов, определяющих требования к документированию элементов системы, дополнительно включают требования к составу и содержанию таких документов.

В разделе «Источники разработки» должны быть перечислены документы и информационные материалы (ТЭО, отчеты о законченных научно-исследовательских работах, информационные материалы на отечественные, зарубежные системы-аналоги и др.), на основании которых разрабатывалось ТЗ и которые должны быть использованы при создании системы.

В состав техзадания на АСУ при наличии утвержденных методик включают приложения, содержащие расчет ожидаемой эффективности системы и оценку научно-технического уровня системы.

Приложения включают в состав техзадания на АСУ по согласованию между разработчиком и заказчиком системы.

На стадии рабочего проектирования уточняется состав работ для внедрения информационной системы; сдается в промышленную эксплуатацию комплекс технических средств; завершается формирование информационной базы с помощью разработанного программного обеспечения; проводится поэтапное внедрение отдельных рабочих мест и подсистем.

Для выявления состояния и потенциальных возможностей объекта управления следует выполнить диагностический анализ системы. Целью диагностического анализа являются уточнение целевой функции и разработка мероприятий по ограничению неблагоприятных для системы тенденций управления. Например, если целевой функцией системы управления перевозками является объем перевезенного груза, то перегрузка ПС будет приводить к улучшению значения целевой функции. Однако такой подход не может оказаться эффективным в долгосрочной стратегии.

Для диагностического анализа информационной управляющей системы могут использоваться методы экспертных оценок и анализ чувствительности используемых математических моделей. Для анализа чувствительности используют функциональные зависимости выходных показателей модели от ее параметров:

Задача состоит в определении приращения выходного параметра при изменении исходных данных:

Перед запуском в эксплуатацию АСУ на стадии «Ввод в действие» необходимо выполнить проверку правильности функционирования ее составных частей и системы в целом. Требования к такой проверке сформулированы в ГОСТ 34.603—92. Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем.

Испытания АСУ представляют собой процесс проверки выполнения заданных функций системы, определения и проверки соответствия требованиям ТЗ количественных и (или) качественных характеристик системы, выявления и устранения недостатков в действиях системы, в разработанной документации.

Для АСУ ГОСТ 34.603—92 устанавливает следующие основные виды испытаний:

• • предварительные;
• • опытную эксплуатацию;
• • приемочные.

В техзадании может оговариваться проведение дополнительных видов испытаний в соответствии со спецификой АСУ или условий ее эксплуатации.

В зависимости от взаимосвязей испытываемых в АСУ объектов испытания могут быть автономные или комплексные. Автономные испытания охватывают части АСУ. Их проводят по мере готовности частей к сдаче в опытную эксплуатацию. Комплексные испытания проводят для групп, взаимосвязанных частей АСУ или для АСУ в целом.

Для планирования проведения всех видов испытаний разрабатывают документ «Программа и методика испытаний». Программа и методика испытаний должны устанавливать необходимый и достаточный объем испытаний, обеспечивающий заданную достоверность получаемых результатов. Программа и методика испытаний может разрабатываться на АСУ в целом или на ее части. В качестве приложения могут включаться тесты (контрольные примеры).

Предварительные испытания АСУ проводят для определения ее работоспособности и решения вопроса о возможности приемки АСУ в опытную эксплуатацию. Предварительные испытания следует выполнять после проведения разработчиком отладки и тестирования поставляемых программных и технических средств системы и представления им соответствующих документов о их готовности к испытаниям, а также после ознакомления персонала АСУ с эксплуатационной документацией.

При проведении автономных испытаний должны быть подготовлены и согласованы программа, график проведения и тесты (контрольные примеры). Тесты на этапе автономных испытаний должны обеспечить:

• • полную проверку функций и процедур по перечню, согласованному с заказчиком;
• • необходимую точность вычислений, установленную в ТЗ;
• • проверку основных временных характеристик функционирования программных средств (в тех случаях, когда это существенно, например при работе АСУ в режиме реального времени);
• • проверку надежности и устойчивости функционирования программных и технических средств.

В качестве исходной информации для теста рекомендуется использовать фрагмент реальной информации организации-заказчика в объеме, достаточном для обеспечения необходимой достоверности испытаний.

Результаты автономных испытаний частей АСУ следует фиксировать в протоколах испытаний. Протокол должен содержать заключение о возможности (невозможности) допуска части АСУ к комплексным испытаниям.

Комплексные испытания АСУ проводят путем выполнения комплексных тестов. Результаты испытаний отражают в протоколе. Работу завершают оформлением акта приемки в опытную эксплуатацию. Комплексный тест должен быть логически увязанным, обеспечивать проверку выполнения функций частей АСУ во всех режимах функционирования, установленных в техзадании на АСУ, в том числе всех связей между ними, и обеспечивать проверку реакции системы на некорректную информацию и аварийные ситуации.

Опытную эксплуатацию АСУ проводят в целях определения фактических значений количественных и качественных характеристик АСУ и готовности персонала к работе в условиях функционирования АСУ, определения фактической эффективности АСУ, корректировки (при необходимости) документации. Во время опытной эксплуатации АСУ ведут рабочий журнал, в который заносят сведения о продолжительности функционирования АСУ, отказах, сбоях, аварийных ситуациях, изменениях параметров объекта автоматизации, проводимых корректировках документации и программных средств, наладке технических средств. Сведения фиксируют в журнале с указанием даты и ответственного лица. В журнал могут быть внесены замечания персонала по удобству эксплуатации АСУ.

По результатам опытной эксплуатации принимают решение о возможности (или невозможности) предъявления частей АСУ и системы в целом на приемочные испытания.

Приемочные испытания АСУ проводят для определения соответствия АСУ техническому заданию, оценки качества опытной эксплуатации и решения вопроса о возможности приемки АСУ в постоянную эксплуатацию. Приемочным испытаниям должна предшествовать опытная эксплуатация АСУ на объекте.

В зависимости от вида требований, предъявляемых к АСУ на испытаниях, проверке или аттестации в ней подвергают: комплекс программных и технических средств; персонал; эксплуатационную документацию, регламентирующую деятельность персонала при функционировании АСУ; АСУ в целом.

При испытаниях АСУ проверяют: качество выполнения комплексом программных и технических средств автоматических функций во всех режимах функционирования согласно техзаданию; знание персоналом эксплуатационной документации и наличие у него навыков, необходимых для выполнения установленных функций во всех режимах функционирования, согласно ТЗ на создание АСУ; полноту содержащихся в эксплуатационной документации указаний персоналу по выполнению им функций во всех режимах функционирования; количественные и (или) качественные характеристики выполнения автоматических и автоматизированных функций в соответствии с техзаданием; другие свойства АСУ, которым она должна соответствовать по ТЗ.

Испытания АСУ следует проводить на объекте заказчика. По согласованию между заказчиком и разработчиком предварительные испытания и приемку программных средств АСУ допускается проводить на технических средствах разработчика при создании условий получения достоверных результатов испытаний.

Допускается последовательное проведение испытаний и сдача частей АСУ в опытную и постоянную эксплуатацию при соблюдении установленной в техзадании очередности ввода АСУ в действие.

После ввода системы в эксплуатацию единственным источником затрат являются эксплуатационные расходы на поддержание работоспособности системы. Нередко эти расходы существенно превышают затраты на создание системы и продолжают стремительно расти в процессе эксплуатации. В этом случае ссылаются на ошибки, допущенные при реализации системы. Однако исследования показали, что наибольший процент ошибок в системе возникает в процессе анализа и проектирования, а стоимость обнаружения и исправления ошибок резко возрастает на более поздних стадиях проекта. Например, исправление ошибки на стадии проектирования стоит в два раза, на стадии тестирования — в 10 раз, а на стадии эксплуатации системы — в 100 раз дороже, чем на стадии анализа. Таким образом, попытка сократить затраты за счет ранних стадий работ является основной причиной увеличения суммарных затрат на создание и реализацию системы.

• [1] Глушков В. М.

  Введение

  в АСУ. Киев: Техника, 1972.