Какие модели и какие методы применяются при их проектировании?

Задачи проектирования иерархических АСУ ТП во многом зависят от признаков, которые положены в основу при подразделении сложной системы на соответствующие уровни иерархии.

Чаще всего используется организационный признак, который позволяет отображать фактически существующую субординацию (рис. 1−2). При этом каждый из уровней можно подразделить еще на ряд подуровней. Так, АСУ ТП первого уровня могут быть подразделены на локальные системы управления отдельными агрегатами и системы комплексного управления технологическими процессами (автоматическими линиями, участками производства и пр.).

В качестве признака часто используется избранный метод управления: регулирование, обучение и адаптация, самоорганизация.

На рисунке 1−2, изображена схема, которая демонстрирует расчленение системы управления по указанным признакам.

Рисунок 1 — Разбиение системы управления на иерархические уровни по уровням и методам управления.

Рисунок 2 — Разбиение системы управления на иерархические уровни по интервалам времени Выделение подсистем в АСУП и, следовательно, рассмотрение структуры системы в зависимости от практических целей проводят в 2-х аспектах. С точки зрения элементов системы управления, любая АСУП делится на три большие подсистемы: технического, кадрового и модельного обеспечения.

Техническая система представляет собой совокупность средств сбора, передачи и обработки информации, связанных друг с другом единым информационно-вычислительным процессом и сочетающихся между собой в его рамках по производительности и пропускной способности. Это взаимное пропорциональное сочетание весьма существенно, так как именно оно делает из множества разнохарактерного оборудования единую техническую систему.

Система кадрового обеспечения представляет из себя совокупность людей, участвующих в процессе управления, количественные и качественные пропорции отдельных видов труда, их взаимосвязи в процессе функционирования АСУП.

Система модельного (научного, логико-оперативного) обеспечения — это комплекс моделей объекта управления. Раньше было показано, что полное описание объекта должно быть выполнено непременно на трех уровнях: прагматическом (в нашем случае экономическом), семантическом и синтактическом. Соответственно и система модельного обеспечения делится на три автономные подсистемы: подсистемы экономических, семантических и синтактических моделей.

Подсистема экономических моделей — это комплекс моделей выбора решений в управлении производством и дескриптивных моделей экономических оценок, связывающих управляющие параметры с экономическими характеристиками управляемого объекта.

Подсистема семантических моделей есть комплекс моделей, описывающих движение потоков информации в процессе управления, благодаря чему с их помощью удается вскрыть информационные взаимосвязи отдельных задач и подразделений управления, а также закономерности информационного отображения материальных процессов в производстве.

Комплекс семантических моделей, язык системы и нормативно-справочное хозяйство образуют в совокупности подсистему информационного обеспечения АСУП.

Подсистема синтактических моделей, чаще называемая подсистемой математического обеспечения, представляет собой совокупность алгоритмов и машинных программ переработки информации с помощью ЭЕМ. Это модели, посредством которых реализуются экономические и семантические модели управления производством. Они как бы «переводят» модели на машинной язык, обеспечивая им необходимую вычислительную строгость и детализацию, одновременно согласовывая требования для получения результата, заданные в экономической и семантической модели с возможностями ЭВМ или другой информационной техники.

При таком подходе к выделению подсистем в АСУП модель расчета оптимальных норм производственных запасов, модель календарно-объемного плана цеха, модель прогнозирования потерь из-за дефицита материальных ресурсов и т. п. будут относиться к подсистеме экономических моделей. Сетевой график разработки финансового плана, схема подготовки исходной информации для календарно-объемного плана, блок-схема составления отчета об отгрузке продукции за месяц и т. п. — все это структурные элементы подсистемы семантических моделей. Подсистема же синтактических моделей может включать, например, программу условной оптимизации методом Лагранжа, программу внесения изменений в нормативные массивы, программу построения оптимальной классификации объектов и т. д.

Для этого подхода характерно рассмотрение АСУП, состоящей из работников, техники и определенной технологии информационного процесса, обеспечивающей функционирование человеческого и машинного элементов в качестве единой системы.

Вторым подходом к выделению подсистемы в АСУП является функциональный, в соответствии с которым подсистемы вычисляются по функциям управления производством.

Естественно, что каждая функциональная подсистема включает в себя все подсистемы обеспечения: модельного, технического и кадрового.

Разработка и внедрение АСУП обычно осуществляется в четыре этапа: предпроектное обследование и разработка технического задания; разработка технического проекта; разработка рабочего проекта; внедрение.

Создание АСУП невозможно без детального ознакомления с существующей практикой организации управления и спецификой производственного процесса предприятия. Для этой пели проводится предпроектное обследование объекта автоматизации.

Проведенный анализ служит основанием для разработки технического задания на проектирование АСУП. Техническим заданием определяется укрупненная структура АСУП, в виде перечня функциональных подсистем, состава задач, решаемых каждой на них, важнейших информационных взаимосвязей задач, требований, предъявляемых ко всем видам обеспечения. Кроме того техническое задание должно содержать обоснование очередности внедрения задач, ориентировочную потребность в технических средствах, ожидаемые затраты и экономические показатели, которые будут достигнуты в результате создания АСУП, перечень и краткую характеристику научно-исследовательских работ, если они необходимы на последующих этапах проектирования системы.

Одновременно с разработкой технического задания создается план подготовки предприятия к переходу на автоматизированное управление. В нем устанавливаются конкретные исполнители и сроки внедрения организационно-технических мероприятий по совершенствованию управления, намеченных на стадии предпроектного обследования. Важнейшей составной частью его является план подготовки специалистов по эксплуатации АСУП и переподготовки работников аппарата управления. Этот план практически должен координировать всю работу по созданию подсистем кадрового обеспечения АСУП. В дальнейшем в процессе реализации и по мере разработки проекта системы в него вносятся необходимые изменения и дополнения.

На следующем этапе создания АСУП — этапе разработки технического проекта — в основном заканчивается формирование структуры системы. Окончательно устанавливается состав решаемых задач, осуществляется их постановка, т. е. построение формализованной экономической модели задачи. По каждой задаче определяется состав и объем входной и выходной информации, а также периодичность ее решения на ЭВМ. Этим завершается формирование подсистемы экономических моделей АСУП.

В рамках технологического проекта в общих чертах определяется и подсистема семантических моделей. Конструируются три комплекса семантических моделей.

Первый комплекс включает в себя модели информационных взаимосвязей задач (экономических моделей) управления. При его посредстве устанавливается, откуда, в результате решения какой задачи получается исходная информация данной экономической модели и где, в каких еще моделях (задачах) используется ее выходная информация.

Второй комплекс семантических моделей характеризует информационные взаимосвязи документов и массивов. Модели этого комплекса описывают процедуры и источники формирования всех основных документов, регулярно обрабатывающихся в системе. В настоящее время методы анализа документооборота и построение подобных моделей хорошо разработаны. Существуют специальные модели и программы для выявления указанных зависимостей с помощью ЭВМ.

Третий комплекс охватывает модели информационных взаимосвязей подразделений, руководителей и отдельных исполнителей, т. е. всех структурных элементов системы управления.

Названные комплексы семантических моделей не независимы друг от друга. Это и понятно, модели, их составляющие, описывают одну и ту же систему управления, только с разной степенью подробности и с разных точек зрения. Значимость этих комплексов также неодинакова. Ведущим, важнейшим, все в основном определяющим является комплекс моделей взаимосвязи задач управления. Комплекс информационной взаимосвязи документов состоит из более подробных, но зато и более узких по охвату реальности моделей. Он строится на основе детализации моделей взаимосвязи задач и привязки последних, к имеющимся и проектируемым формам документов и другим носителям информации. Модели информационной взаимосвязи подразделений, наоборот, являются более укрупненными, чем модели взаимосвязи задач. При их посредстве по сути дела отражается то перераспределение функций и задач, которое произойдет при внедрении спроектированного процесса управления. С их помощью выявляется объективная необходимость тех структурных изменений, которые следует осуществить при внедрении новой системы.

Технический проект в общих чертах определяет и структуру подсистемы синтактических моделей (программно-математического обеспечения) АСУП. Выбираются алгоритмы из известных в литературе для решения основных задач. Устанавливается перечень задач, для решения которых необходимо разрабатывать оригинальные алгоритмы и программы. Намечаются области применения и широта использования стандартных программ из программного обеспечения ЭВМ Понятно, что этому должен предшествовать выбор типов и расчет необходимого количества вычислительных машин и других устройств по сбору, передаче и обработке информации. Методика такого расчета подробно рассматривается ниже.

Продолжением и развитием технического проекта является рабочий проект. Он включает комплекс программ вычислений с рабочими инструкциями, технологию формирования и поддержания в рабочем состоянии нормативно-справочной информации, систему шифровки и альбомы шифров, характеристику технической системы АСУП, должностные инструкции для всех работников, обеспечивающих функционирование АСУП.

Однако, как показала практика, последовательная разработка сначала технического, а потом рабочего проекта обладает весьма существенными недостатками Даже такое краткое ознакомление с АСУП дает представление о том, что для выполнения работ по различием этапам требуется различный по специальности и классификации состав работников. Так для проектного обследования требуются преимущественно специалисты по анализу потоков информации и документооборота на предприятии. Основная нагрузка по разработке технического проекта ложится на экономистов-постановщиков задач, а при рабочем проектировании — на математиков и программистов. Если выполнять проектирование АСУП строго поэтапно, это вызовет значительную недогрузку работников тех или иных специальностей в отдельные временные промежутки.