.RU

Глава 4. Техническое обеспечение - Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука»...


Глава 4. Техническое обеспечение

систем, управления


Техническое обеспечение систем управления предпри­ятиями определяется типом, назначением и спецификой пред­приятий. Очевидно, существуют общие критерии, подходы и ме­тодики построения КТС СУ. Поэтому в данном разделе излага­ются именно эти общие вопросы, а затем делается акцент на спе­цифике СОУУП и приводятся данные по техническим средствам этих систем.

В результате анализа объекта управления, структурно-информационной модели и комплекса задач, решаемых в систе­ме, определяются исходные данные для выбора КТС СУ. Как от­мечалось ранее, возникает вопрос о создании единой информа­ционной базы как основы СУ, способной обеспечить системный подход к ее реализации. Необходимы информационная увязка задач, выбор способов генерирования, сбора, фиксации, передачи и отображения информации, выбор носителей, возможность со­вмещения операций, создание документов и т. д.

При формировании КТС как материальной базы для реализации задач системы практически осуществляется подбор технических средств из числа серийно выпускаемых, а также требующих специальной разработки и наилучшим образом соответствующих специфике данной СУ. Последнее приобретает особо важное значение , так как различные ЭВМ и построенные на их базе управляющие вычислительные комплексы (УВК) пока не обеспечены развитой сетью периферийных устройств, приборов, датчиков и т. д.

Зачастую устройства, включенные в состав некоторых унифицированных систем вычислительной техники, приборов и средств автоматизации, не полностью отвечают требованиям унификации сигналов, агрегатности построения и возможности сочленения с другими системами. Это приводит к тому, что раз­работчики или организации, внедряющие такие системы, вынуж­дены или подгонять входные и выходные характеристики от­дельных устройств для обеспечения их работы в КТС, или зани маться разработкой новых, необходимых в каждом конкретном случае устройств.

Особенно это касается различного рода датчиков. При относительной решенности других проблем датчики постоянно являются «узким местом» устройств и различных систем контроля и управления.

Зачастую разработчики СУ вследствие различных обстоятельств не могут обеспечить комплексное решение задач "разработка - внедрение", и системы уже на стадии разработки оказываются нежизнеспособными или, в лучшем случае, отличаются низкой адаптивностью. Основной причиной этого является отсутствие в составе СУ звена автоматизации управления основным производством (на уровне цеха, потока) как главного источника эффективности [6, 35]. Это звено как раз и требует различных датчиков, регистраторов, табло и т. д. Указанное, а также недостаточный до последнего времени обмен информацией в проектировании СУ приводили к дублированию отдельных разработок. Однако в результате этих разработок были выявлены основные требования к КТС, главным из которых следует считать оптимальное комплексирование аппаратных и программных средств.

Для оптимального выбора технических средств нужно знать требования к ним со стороны СУ, а также их основные технико-экономические характеристики и перспективы развития, информацию о наличии этих средств ко времени внедрения, сформулировать основные требования к КТС на основе анализа задач, решаемых в СУ, определить параметры управляемой и управляющей систем, непосредственно влияющие на выбор и структуру комплекса, а также систематизировать современные подходы и критерии построения КТС.

Структурно-информационная модель (см. рис.2.4.2) практически определяет КТС СУ. По этой модели можно определить в основном состав и размещение технических средств, выделить ТС, требующие самостоятельной разработки, и серийные и т.д. В ходе дальнейшего проектирования уточняются ИТ управления и характеристики ТС, обеспечивающих ее реализацию. В [6] даны подробные описания ТС самостоятельной разработки, наилучшим образом соответствующих специфике СОУУП.


4.1. Назначение комплекса технических средств и требования к нему


Процесс обработки экономической информации в СУ как некоторый технологический процесс можно условно разбить на следующие этапы:

генерирование, сбор и подготовка к вводу в ЭВМ первичной информации. Этот этап включает регистрацию информации, т.е. фиксацию ее, а при необходимости также передачу ее на расстояние;

ввод, накопление и обработка информации. На этом этапе происходят ввод и обработка информации по заданным алгоритмам, а также накопление ее,а устройствах памяти;

вывод информации и передача результатов ее обработки пользователю. Этот этап включает вывод результатов обработки на специальные носители, позволяющие производить повторную машинную обработку, и обычные человеко-читаемые носители, а также передачу информации на расстояние;

получение, восприятие и оценка получаемой информации, а также принятие решения и выдача управляющего воздействия.

Эффективность протекания каждого из рассмотренных этапов обработки данных характеризуется некоторыми количественными и качественными показателями (например, скоростью передачи и достоверностью информации, надежностью регистрации, емкостью устройств памяти, временем обращения к накопленной информации, удобством восприятия информации и т.д.). КТС предназначен для улучшения этих показателей, т.е. выполняет следующие функции:

способствует созданию на базе его и экономико-математических методов некоторого процесса информационной технологии, основывающегося на комплексном ис пользовании первичной информации, осуществляющего оптимальную обработку экономической информации и эффективное экономическое, а также административное управление предприятием;

содействует улучшению отражения создаваемой объектом управления информации и характеристик информационного потока, а также замене человека при выполнении механических операций, что одновременно с повышением качества управления в значительной мере повышает общую культуру производства.

Основные задачи КТС:

сбор, обработка и передача информации всем подразделениям предприятия, охватываемым СУ на определенной стадии;

обеспечение достоверности информации на всех этапах переработки;

решение как периодических, так и разовых задач управления в заданные сроки;

функционирование СУ в соответствии с определенными критериями эффективности.


4.2. Параметры управляемой и

управляющей систем, влияющие на выбор

комплекса технических средств


При разработке и внедрении КТС конкретной СУ необходимо тщательное изучение и выявление таких параметров объекта управления, непосредственно влияющих на структуру КТС, как:

ассортимент выпускаемой продукции;

номенклатура материалов и комплектующих изделий;

состав и число работающих;

производственная структура предприятия, основные технико-экономические показатели работы предприятия в целом и отдельных его подразделении;

наличие аналогичных предприятий (в отрасли);

подробная планировка предприятия (с указанием размещения оборудования, прохождения и основных характеристик материального потока);

расположение технических средств контроля и управления;

кабель-план силовых, сигнальных и связных коммуника­ций КТС;

климатические условия в производственных подразделениях, уровень помех, шумов, вибраций и другие особенности эксплуатации технических средств и т.д.

Практически всегда приходится иметь дело с предприятиями, заметно отличающимися друг от друга материальными и, следовательно, информационными потоками; таким образом, для каждого предприятия должен быть построен индивидуальный КТС, учитывающий все особенности управляемой и управляющей систем.

В результате изучения параметров объекта управления определяются организационно-технические характеристики системы управления:

организационная структура с указанием управленческого персонала по каждому производственному подразделению;

функциональная схема с указанием последовательности автоматизации функций управления;

связь автоматизации управления и основных экономических параметров каждой из автоматизируемых функций управления;

взаимосвязь предприятия с поставщиками и потребителями с указанием периодичности и размеров поставок по всей номенклатуре и календарных сроков поставок;

наличие и основные характеристики технических средств и возможность их использования в КТС СУ.

Вслед за организационно-техническими характеристиками определяются параметры подлежащих автоматизации функций управления:

задачи, следствием решения которых является автоматизация той или иной функции управления, с указанием по каждой из них источника запуска исходной информации и степени влияния точности ее задания на конечный результат решения, приемника результатов решений и степени их использования, объема промежуточной информации, ограничений на время решений каждой из задач;

взаимосвязь автоматизируемых и неавтоматизируемых функций управления;

ограничения на временную последовательность решения задач;

алгоритмы решения задач;

зависимость производственных потерь от степени точности результатов решения с указанием возможности контроля результирующей информации человеком;

зависимость производственных потерь от времени решения задачи и задержки исходных данных.

При построении КТС конкретной СУ необходимо также определить возможные сроки приобретения (или изготовления при самостоятельной разработке) технических средств, связь с фирмой-поставщиком, возможности подготовки кадров и т.д.


4.3.Основные подходы, методы и критерии

выбора комплекса технических средств


Общими при проектировании различных СУ с применением КТС являются анализ важнейших требований и условий основной задачи в целом, разложение основной задачи на частные, оценка возможностей решения последних и комбинирование этих решений для принятия решения по основной задаче. Для этого необходимы систематизация исходных данных, выбор совокупности критериев и взаимосвязей между ними для различных подходов, упорядочение вариантов построения и составление, если возможно, соответствующих математических моделей, а также набор алгоритмов для комбинирования вариантов и подвариантов.

Все задачи проектирования КТС обычно решаются поэтапно путем последовательных приближений к наилуч­шему варианту; при этом на каждом этапе применяются раз­личные виды проектирования: системное, пространственное, информационное, блочное, алгоритмическое, логическое, схемное, надежностное и др. или их сочетание.

Системное проектирование. Главной задачей этого проектирования является определение целесообразности применения того или иного варианта КТС в целом, т.е. его эффективности. Можно рассматривать эффективность систем с различных позиций: во-первых, на конкретном предприятии; во-вторых, в связи с собственной эффективностью системы, т.е. с информационными возможностями системы и ценой их достижения; обратным этому критерию будет критерий удельных затрат.

Эффективность внедрения управляющей системы мо­жет быть определена через срок окупаемости:

Ток =Wy/Fy,


где Wy - общая стоимость системы управления; Fy — доход от внедрения системы управления.

При оценке срока окупаемости необходимо учитывать фактор времени и все единовременные и разновременные экономические расходы. С этой точки зрения эффективность применения КТС выразится так:


min (A+KB),


где А и В - соответственно разновременные и единовременные расходы; К - коэффициент приведения единовременных затрат к разновременным; на практике К принимается равным отраслевому нормативному коэффициенту сравнительной экономической эффективности или величине, обратной периоду эксплуатации КТС.

В тех случаях, когда автоматизируется существующая система управления, в качестве критерия выбора КТС может быть принят минимальный срок окупаемости капитальных затрат:

,

где ΔА - величина сокращения разновременных задач при капитальных затратах.

Необходимо отметить, что на практике принято, чтобы период окупаемости капитальных затрат не превышал величину, обратную отраслевому нормативному коэффициенту сравнительной экономической эффективности.

Естественно, что характеристики технических средств оказывают существенное влияние на критерий выбора КТС. В [6] приведена таблица, показывающая влияние характеристик технических средств на критерий выбора КТС.

Основным источником эффективности производства является улучшение его упорядоченности путем ускорения движения информации о ходе производственного процесса; дополнительным источником здесь служит снижение потерь в результате уменьшения искажений и потерь информации вследствие ненадежности и неточности. Критерии оценки собственной эффективности КТС позволяют оценить качество выполнения системой заданных функций независимо от эффективности всей СУ; для этого используются различные модификации критерия удельной скорости передачи информации. Однако применение такого критерия в условиях конкретного предприятия ограниченно: при сравнении двух КТС, емкости и аппаратурные затраты которых равны, а расстояния передачи и, следовательно, затраты на линии связи различны, требуется учитывать эти расстояния. Это можно сделать путем введения понятия момента информации:

M = IL,

где I - информационная емкость системы, или максимальное количество передаваемой информации, бит; L - расстояние, км.

Момент информации М за некоторое время Т можно называть информационной мощностью системы:

G = M/T.


Если обозначить Wс суммарные затраты на аппарату­ру, каналы связи и потери, то коэффициент собственной эф­фективности


= G/Wc.


В последнее время при оценке КТС применяют критерии, в которых вместо абсолютных значений эффективности используются функции относительных величин, выражающих "коэффициенты успеха" по базовым характеристикам системы и "весовые коэффициенты" этих характеристик; при этом идеальная эффективность КТС снижается вследст­вие неполной реализации требуемых функций, неидеальности функционирования (неточности, ненадежности, задержек и т.д.), затрат на реализацию.

Невозможность полной реализации заданных функций возникает, если КТС не сопрягается с некоторыми видами датчиков, исполнительных механизмов или ЭВМ, емкость системы недостаточна или передача информации на необходимое расстояние затруднена. Степень полноты выполнения системой требуемых функций с учетом веса i-й функции можно оценивать коэффициентом (i= 1, 2, ..., Lф). Относительная величина коэффициен­та а, выбирается либо в зависимости от доли дохода, полно­стью или частично связанного с выполнением i-й функции, либо на основе экспертных оценок (путем опроса специали­стов). При этом необходимо, чтобы выполнялось условие



Качество функционирования КТС определяется точностью, достоверностью, быстродействием и надежностью. Так как для каждого из сравниваемых вариантов КТС эти характеристики различны, относительный "коэффициент проигрыша" по каждой j-й характеристике может быть выражен отношением



для характеристик, имеющих нижнюю границу (вероятность ошибки, средняя величина задержки и т.д.), или отношением



для характеристик, имеющих верхнюю границу (вероятность безотказной работы, пропускная способность и т.д.).

Здесь, , - полученное и наилучшее (минимальное или максимальное) значение j-й характеристики р-гo варианта. Очевидно, что -1 < βj ≤ 0, причем наихудшему значению j-й характеристики соответствует большее абсолютное числовое значение │βj│. Кроме того, βj всегда отрицательна.

В зависимости от конкретных условий j-ю характери­стику можно определить некоторым коэффициентом ("весом") (0 ≤ ≤ 1, j = 1, 2, ..., МB). Величина может выбираться в зависимости от приходящейся на j-ю ха­рактеристику доли снижения идеальной эффективности или на основе опроса специалистов.

Аналогичные коэффициенты и принимаются также и для характеристик системы по затратам на каналы связи, аппаратуру передачи и аппаратуру сопряжения (0 ≤ ≤ 1, 2, ..., Nk).

Выбор коэффициентов и аналогичен выбору , причем



Тогда качество р-го варианта КТС можно охарактери­зовать коэффициентом относительной эффективности ηотн, который выразится следующим образом:

;

0 < ηотн ≤ 1.

Относительная эффективность КТС позволяет учесть все параметры с возможной точностью и выразить ком­плексную оценку одним числом. Расчет относительной эф­фективности КТС сравнительно несложен и допускает опти­мизацию системы,

Изложенный материал по относительной эффектив­ности КТС носит несколько эвристический характер. Можно утверждать, однако, что другим он и не может быть, так как определенный произвол при оценке конкретной системы не­избежен. Изложенный подход проще, чем построение мате­матической модели, связывающей срок окупаемости системы с основными ее характеристиками. Следует отметить, что применение критерия оценки относительной эффективности системы возможно в том случае, если уже выбраны функции и объемы информации системы. Такое положение как раз возникает при проектировании КТС.

Для определения ηотн нужно прежде всего выбрать частные критерии и оценивать по ним уже имеющиеся вари­анты КТС или синтезировать оптимальный по частному кри­терию вариант.

Надежность различных вариантов функционального построения КТС с точки зрения способности выполнения системой заданных функций можно оценить с помощью критериев эффективности функционирования или средних потерь. Эффективность функционирования определяется математическим ожиданием основного выходного эффекта, обусловленного применением системы за некоторое время, а средние потери - математическим ожиданием части выходного эффекта, который теряется за расчетное время вследст вие ненадежности системы. Критерии эффективности и средних потерь связаны соотношением

FС + WП = FО,

где FС - среднее значение эффективности; WП - средние по­тери; FО - идеальное значение эффективности за некоторое время.

В технических системах управления выходной эффект или потери за некоторое время можно считать зависящими лишь от состояния системы, обусловливаемого комбинацией ее исправных и неисправных блоков. В этом случае эффективность системы определяется взвешенной суммой эффектов по всем возможным состояниям системы:

,

а средние потери определяются взвешенной суммой потерь:

,

где Pj — вероятность i-гo состояния системы; S - число со­стояний системы.

^ Пространственное проектирование. В процессе проек­тирования информационных пунктов, а также центров обслужи­вания в других системах может возникнуть необходимость в ре­шении следующей задачи, носящей название частной задачи Штейнера. Пусть на плоскости задано множество пунктов (A1, A2, A3,..., Ak) с координатами каждого пункта (хi, уi).

Требуется найти координаты (хс,ус) центра Ас, для которых выполняется условие

,

где Wj — "вес" единицы длины радиальной связи 1-го пункта с центром (АС, 1i).

Были предприняты попытки упростить процесс решения этой задачи с целью широкого использования упрощенных спо собов в практике проектирования. Укажем кратко на некоторые инженерные методы решения рассматриваемой задачи. В случае k = 3 и W1 = W2 = W3 искомый центр является точкой Торри-челли треугольника А1А2А3 и находится с помощью геометри­ческих построений по известному правилу. Если в качестве целе­вой функции принять

,

то оптимальные для нее координаты центра Ас (хс. ус) легко мо­гут быть найдены по формулам, с помощью которых определяют центр тяжести механических систем. Известно также, что опти­мальное размещение центра Ас совпадает с положением равно­весия механической системы, в которой центр Ас притягивается к каждому из пунктов Аi с силой, пропорциональной Wi, т.е. "весу" пункта. В положении равновесия сумма векторов, пропорциональных "весам" пунктов Аi и направленных от Ас к Аi равна нулю. Из этого следует, что в случаях, когда "вес" одного из пунктов больше суммы "весов" остальных пунктов, оптимальным будет размещение центра в пункте с наибольшим "весом".

На основании описанной механической модели (ее можно также назвать векторной) оптимальное размещение центра в общем случае может быть найдено графическим способом. Направление поиска определяется направлением суммарного вектора, а шаг поиска может зависеть от величины этого вектора.

В конкретных условиях применяются более простые способы выбора координат пунктов управления, которые учитывают совокупность существующих условий и требований и сводятся к выбору наилучшего из нескольких возможных вариантов.

Наиболее актуальной для предприятия является другая задача - построение оптимальной сети, частным случаем которой является построение сети, кратчайшей по сумме длин. Известна выгодность объединения нескольких мелких линий связи в одну, особенно в случае их уплотнения. Тогда при сложных взаимосвязях между пунктами можно поставить задачу выбора таких мар шрутов передачи информации, при которых суммарная стоимость каналов связи с учетом многократности использования отдельных участков сети была бы минимальной. Эта задача проектирования сети сводится к получению на полном графе дерева с минимальным весом.

Наконец, во многих случаях ставится задача проектирования оптимальной по надежности сети при заданных координатах пунктов и надежности звеньев сети.


glava-65-kniga-pervaya.html
glava-66-postoyanno-menyajte-ishodyashie-soobsheniya-na-avtootvetchike-kak-govorit-s-kem-ugodno-i-o-chem-ugodno-naviki.html
glava-67-kniga-pervaya.html
glava-68--matochnoe-krovotechenie-prinyatie-resheniya-v-intensivnoj-terapii-perevod-s-anglijskogo-a-v-popova.html
glava-68-idei-idealnogo-ustrojstva-gosudarstva-zhuchkov-a-g-prikosnovenie-k-tajne-ili-ob-osnovah-filosofii-edinstva.html
glava-68-valter-skott-ueverli-ili-shestdesyat-let-nazad-valter-skott-sobranie-sochinenij-v-8-tomah-tom-pravda-moskva-1990.html
  • tests.bystrickaya.ru/magisterskaya-programma-teoriya-i-metodika-obucheniya-istorii-vremya-ned-disciplina-vid-zanyatiya-prepodavatel-mesto-provedeniya-zanyatiya-1-podgruppa.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/vospitanie-shkola-i-pedagogicheskaya-misl-v-srednie-veka-i-epohu-vozrozhdeniya.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/istoriya-moego-zaklyucheniya.html
  • student.bystrickaya.ru/316-potrebitelskij-rinok-otchyot-ob-ispolnenii-v-2009-godu-programmi-socialno-ekonomicheskogo-razvitiya.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/la-lesina-tezisi-dokladov.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/zhurnal-registracii-instruktazha-po-ohrane-truda-pri-rabotah-v-laboratorii-po-tehnicheskomu-obsluzhivaniyu.html
  • notebook.bystrickaya.ru/issledovaniya-po-povisheniyu-urovnya-elektrifikacii-samoletov-v-obespechenie-ih-konkurentosposobnosti-po-ekspluatacionnim-harakteristikam.html
  • books.bystrickaya.ru/ekzamenacionnie-voprosi-metodicheskie-ukazaniya-i-zadaniya-dlya-vipolneniya-domashnih-kontrolnih-rabot-1-i-2-po-discipline.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/zadachi-dat-harakteristiku-buhgalterskogo-ucheta-i-buhgalterskoj-otchetnosti-kak-elementa-obespechivayushego-polzovatelej-informaciej-dlya-ocenki-finansovogo-sostoyaniya-i-prinyatiya-reshenij.html
  • tests.bystrickaya.ru/kontrolnaya-rabota-po-discipline-statistika.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tematicheskoe-planirovanie-10-klass-obshaya-biologiya.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/obednennij-uran-i-bogataya-fantaziya.html
  • textbook.bystrickaya.ru/instrumentarij-nivelirovaniya-ugroz-ekonomicheskoj-bezopasnosti-rossii-v-usloviyah-integracii-v-mirovoe-hozyajstvo.html
  • literature.bystrickaya.ru/e-g-careva-b-i-ioganson-2011g-2011-g-polozhenie.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/metodi-luchevoj-aktivnosti-5-funkciya-hristianstva-29-ii-otveti-na-nekotorie-voprosi-30.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/hromatograficheskij-analiz.html
  • assessments.bystrickaya.ru/doklad-generalnogo-sekretarya-o-rabote-organizacii.html
  • klass.bystrickaya.ru/52-mehanizmi-novoj-municipalnoj-zhilishnoj-politiki-utverdit-plan-meropriyatij-po-realizacii-osnovnih-napravlenij.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tema-93-vozmezdnoe-okazanie-uslug-podryad-programma-disciplini-grazhdanskoe-pravo-specialnost-080504-65-gosudarstvennoe.html
  • uchit.bystrickaya.ru/spustya-polveka-yablokov-maksim-prishelci-oni-uzhe-zdes.html
  • institut.bystrickaya.ru/tablica-1-informaciya-o-rabote-s-kadrami-v-sovete-ministrov-avtonomnoj-respubliki-krim-organah-ispolnitelnoj.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/dppf-09-metodika-i-tehnologiya-raboti-socialnogo-pedagoga-metodika-i-tehnologiya-raboti-socialnogo-pedagoga.html
  • diploma.bystrickaya.ru/velikobritaniya-v-russko-yaponskoj-vojne.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/prilozhenie-a-obyazatelnoe-ministerstvo-prosvesheniya-pmr-diplomnaya-rabota.html
  • credit.bystrickaya.ru/opita-razvitie-motivacii-uchashihsya-na-urokah-anglijskogo-yazika-cherez-igrovie-formi-i-metodi.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zona-lichnoj-raboti-kuzin-f-a-sovremennij-imidzh-delovogo-cheloveka-biznesmena-politika.html
  • books.bystrickaya.ru/ekskursionnaya-programma-znakomstvo-s-drevnim-novgorodom-poseshenie-territorii-yaroslavova-dvorisha-i-torga-politicheskogo-i-ekonomicheskogo-centra-velikogo-novgoroda-v-xi.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/programma-disciplini-dpp-r-03-farmakologiya-sporta-celi-i-zadachi-disciplini.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/pisma-i-v-stalina-v-m-molotovu-1925-1936-gg-sbornik-dokumentov-stranica-7.html
  • control.bystrickaya.ru/elektivnij-kurs-ekologiya-chelovecheskogo-organizma-avtor-sostavitel.html
  • education.bystrickaya.ru/39vstrecha-rukovoditelej-bankov-regulirovanie-cb-rf-deyatelnosti-kommercheskih-bankov.html
  • bukva.bystrickaya.ru/planirovanie-muzikalnoj-raboti-s-detmi-doshkolnogo-vozrasta.html
  • thescience.bystrickaya.ru/internet-resursi-po-kriminologicheskoj-tematike-rabochaya-programma-po-kursu-discipline-kriminologiya-opd-f.html
  • predmet.bystrickaya.ru/socialnij-kapital-s-ekonomicheskoj-tochki-zreniya.html
  • occupation.bystrickaya.ru/modernizaciya-elektrosnabzheniya-karera.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.