Классификация АИС. 
Классификация автоматизированных систем управления

Автоматизированная система управления представляет собой совокупность коллектива людей и комплекса технических средств, т. e. является человеко-машинной системой, которая базируется на экономико-математических методах управления, использовании средств электронной вычислительной техники и совместно с математическим, программным, информационным и техническим обеспечением и реализует заданную функцию управления. АИС относится к классу больших систем, поскольку объединяет в своей структуре огромное количество элементов. Она является также сложной системой, так как связи между отдельными элементами зачастую остаются неясными и требуется непрерывное их совершенствование и дальнейшее развитие системы. Подход к рассмотрению большой или сложной системы может осуществляться на трех модельных уровнях. Концептуальный уровень дает содержательное, качественное описание системы. Логический уровень позволяет на основе математического аппарата формализовать, логически определить место отдельных элементов системы в пространстве и оценить их взаимодействие во времени. Физический уровень модельного рассмотрения позволяет судить о возможностях реализации системы на основе различных программно-аппаратных средств.

В основе построения АИС лежит организационная схема управления заданным объектом. В настоящее время эта схема является принятой на уровне отрасли, предприятия, цеха, участка и т. д. Организационная структура самого предприятия является основой для создания организационной структуры АИС, однако при переходе к автоматизированной системе управления требуется совершенствование организационной структуры объекта, и в этом смысле должна проводиться значительная работа по упорядочению процесса управления до автоматизации. Весьма важными оказываются и функции, выполняемые автоматизированной системой, поэтому наряду с организационным актуальным является функциональный аспект. Исторически в автоматизированных системах управления выделялись наиболее характерные функциональные части системы, которые получили название функциональных подсистем. Они зачастую разрабатывались последовательно во времени, что приводило к дублированию используемой информации в информационной базе, к усложнению алгоритмов обработки информации и увеличивало требуемый вычислительный ресурс. При приобретении опыта создания и внедрения АИС оказалось более полезным расчленять систему на функциональные задачи. Совокупность взаимоувязанных функциональных задач составляет функциональную структуру системы. Функциональный подход к рассмотрению системы позволяет провести анализ выполняемых функций, наметить пути развития системы и ее дальнейшего совершенствования.

С развитием производства усложняются и технологические процессы, и процессы управления предприятием, расширяется спектр производственных задач, составляющих основу функционирования задач АИС. Это приводит к развитию системы по горизонтали. АИС должна быть открытой системой, т. e. должна позволять в созданном и внедренном виде дополнять набор решаемых функциональных задач, что исключительно важно в гике перспектив развития АИС. Существенное влияние на развитие систем оказало и совершенствование средств вычислимой техники. С одной стороны, это приводило к все более быстродействующим, высокопроизводительным вычислительным системам, что позволяло решать информационные задачи большой размерности, с другой — появлялись периферийные средства, что позволило работать руководителю-оператору в режиме диалога. Процесс диалогового управления дал возможность уменьшить ошибочность управленческого решения и вскрыл новые возможности по оперативности и точности результата.

Современный этап развития АИС характеризуется переходом от централизованной структуры к децентрализованной, появились вычислительные средства—персональные ЭВМ, которые позволяют строить распределенную вычислительную систему с распределением функций памяти, средств обработки информации, периферийных устройств. Все это заставляет переосмыслить уже установившиеся принципы разработки АИС и перейти к созданию новых типовых проектных решений по отдельным элементам системы. Таким образом, организационный, функциональный и технический аспекты структуры АИС являются взаимонезависимыми, однако в реально созданной системе они тесно взаимосвязаны и составляют единое Целое.

При построении АИС необходимо определить типовые объекты управления и настроенные на них базовые варианты автоматизированных систем. Типизация объектов управления в условиях социалистического планового хозяйства является вполне реальной. В общем виде любое производство определяется технологическим процессом, под которым мы понимаем определенное взаимодействие орудий и предметов труда, обслуживающей и транспортной систем, что обеспечивает выпуск продукции заданного качества. В основе технологического процесса лежит Перемещение предметов труда от одной стадии обработки к другой, и это может быть отображено в виде материального патока I производственном пространстве.

В соответствии с характером материального потока технологические процессы могут быть разделены на непрерывные и дискретные. В непрерывных технологических процессах как материальный поток, так и отражающая его информация являются непрерывными по своему характеру. В соответствии с этим возникает понятие непрерывного производства, к которому можно отнести предприятия нефтеперерабатывающей, газовой, энергетической, химической промышленности. Продукцией непрерывного производства является некоторое вещество либо энергия, а параметрами технологии—непрерывные величины (концентрация, давление, температура и т. д.). Для дискретных технологических процессов характерным является дискретность выходной продукции. Соответственно и технологическому процессу присущ дискретный характер. К производству дискретного типа можно отнести предприятия приборостроительной, машиностроительной промышленности. Материальный поток здесь дискретен либо может считаться непрерывным. Соответственно технологические процессы характеризуются дискретными параметрами (числом заготовок, полуфабрикатов на межоперационных складах, выпускаемых изделий, а также бракованных изделий). Каждая операция также может быть представлена дискретными величинами в смысле начала и конца времени выполнения, адреса и т. д. Информация о таком производстве носит дискретный характер. В реальных условиях может иметь место производство непрерывно-дискретного типа, сочетающее в себе особенности непрерывного и дискретного производства (например, производства в пищевой, металлургической промышленности и др.). Обычно дискретному производству соответствуют мелкосерийное и единичное производства. Непрерывно-дискретное производство — это поточно-массовое, крупносерийное производства.

Независимо от типа производства любая автоматизированная система состоит из двух основных частей: управляющей части и объекта управления. Для классификации автоматизированных систем управления необходимо выбрать ряд основных классификационных признаков: уровень управления, характер объектов управления, характер решаемых задач, структуру, выполняемые функции, степень использования выходных результатов, характер производства. Учитывая, что детальная классификация АИС приведена в других изданиях, остановимся подробнее лишь на интегрированных АИС и выделим основные уровни управления с учетом характера производства.

ГОСТ определяет АИС как систему «человек—машина», обеспечивающую эффективное функционирование объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники [З].

Интегрированные системы включают в себя АИС организационно-экономического типа и АИС технологическими процессами. Интегрированная система управления может интегрироваться как по вертикали, так и по горизонтали. Ее отличительной особенностью является единый подход к процессу управления, причем в качестве управляемого объекта выступают аппараты, машины, технологические процессы, а также коллективы людей в экономических и социальных системах, Интегрированные системы управления дают наибольший экономический эффект и являются исключительно перспективными, однако серьезной проработки информационного, математического, программного и технического обеспечении. По характеру производства выделяют интегрированные АИС с непрерывным, дискретным и непрерывно-дискретным типом производства. Если рассмотреть систему управления производством в виде подсистем, отображающих иерархическую структуру уровней управления, то можно выделить шесть уровней объектов, которые отличаются не только самим объектом, но и контролируемыми, управляющими параметрами, а также теми средствами и алгоритмами управления, которые в них используются.

Первый уровень — рабочее место, где осуществляется управление отдельными станками или технологическими установками; в качестве технических средств используют регулятора устройства защиты, блокировки. Могут быть использованы специализированные логические блоки, построенные на микропроцессорных наборах. Все это позволяет исключить человека из контура управления. Здесь реализуется автоматическое управление объектом. На втором уровне — участке — решаются задачи управления комплексом станков, машин, обслуживающим персоналом. Все они связаны технологическим процессом. На третьем уровне — уровне цеха, где осуществляется управление технологическими участками, серьезное место занимают технико-экономические задачи, связанные с планированием производства, с контролем выполнения производственных заданий, контролем технологического процесса, с выработкой управляющих воздействий на первый уровень. Технической базой здесь могут служить системы сбора и обработки информации с использованием управляющих вычислительных машин. На четвертом, пятом и шестом уровнях, т. е. на уровнях предприятия, отрасли и народного хозяйства, где целью АИС является соответственно повышение эффективности функционирования предприятия, взаимодействие подразделений министерств подчиненных предприятий, а также отраслей промышленности, в основном решаются вопросы организационно-экономического характера. Это—составление производственных программ предприятий, планирование деятельности и формирование документации, решение задач качества выпускаемой продукции. Здесь широко используются ЭВМ разного уровня, средства оргтехники. Основная роль при принятии решений отводится человеку. Таким образом, мы получаем иерархическую структуру системы деления.

Для правильного построения такой системы необходимы четкая взаимосвязь целей системы с критериями ее функционирования, рациональное формирование структуры управления на каждом уровне, определение рационального уровня автоматизации функций управления, установление минимума влияния внешней среды на качество функционирования системы, т. е. обеспечение устойчивости системы в целом. Трудность построения АИС в том, что она является разомкнутой системой, и в ней могут быть слабо использованы разработанные в теории управления методы синтеза сложных систем.