Понятие автоматизированного управления

Управление — целенаправленный перевод системы из одного со­стояния в другое желаемое.

Система управления — совокупность взаимодействующих компо­нентов: объекта управления и управляющих частей.

Структура — совокупность элементов и их связей.

 

 

Рис. 1.1. Простейшая структура системы управления

 

 

Простейшая структура приведена на рис. 1.1. Структура системы управления может быть многоуровневой (структурой подчинения).

Объект управления (ОУ) — динамическая система любой природы, преобразующая ресурсы в продукты и находящаяся под действием управляющих и возмущающих воздействий.

Возмущающее воздействие — воздействие, выводящее систему в нежелательное состояние.

Решение (управляющее воздействие, управление) — воздействие, выбранное из множества возможных на основе поставленной цели и принятого критерия.

Критерий — оценка вариантов решений.

Цель — состояние, к которому стремится система.

Управляющая часть (УЧ) — часть системы, вырабатывающая ре­шения и передающая их на объект управления.

Среда — метасистема, в которую рассматриваемая система управ­ления входит составной частью.

Функционирование системы — работа системы в рамках заданной структуры.

Развитие системы — работа системы в условии острых противо­речий, которые могут вызвать изменение структуры.

 

Рис. 1.2. Укрупненная схема объекта управления

 

Рассмотрим подробнее объект управления (рис. 1.2) как систему преобразования ресурсов в продукты. Объект управления использует следующие виды общих ресурсов: материальные, трудовые, финан­совые, оборудование.

При более подробном рассмотрении процессов в управляющей части возможно получить совокупность этапов (рис. 1.3). Эта схема пригодна для ручного, автоматического и автоматизированного управления.

 

 

Рис. 1.3. Цикл управления

 

Хорошо известны системы автоматического управления, рабо­тающие без участия человека. В основе автоматического управления лежит управление отдельными объектами на базе заданных алгорит­мов, реализуемое техническими средствами. Используется три прин­ципа управления: разомкнутое, замкнутое (обратная связь), компен­сация возмущений.

По мере развития автоматического управления определились его основные направления: автоматическое регулирование (стабилиза­ция), программное управление, следящие системы, экстремальное регулирование, поисковые системы, оптимальное управление, само­настраивающиеся системы.

Однако внедрение автоматических систем управления не позво­лило исключить человека из контура управления, а тенденции разви­тия общественного производства, наоборот, усложнили функции, выполняемые им. Эти причины, а также появление ЭВМ способство­вали бурному развитию автоматизированного управления, отличи­тельными чертами которого являются автоматизация комплексов процессов или объектов, включение человека в контур управления, информационный и вероятностный подход к процессу управления, использование ЭВМ как основного технического средства, реали­зующего функции управления.

Схема, приведенная на рис. 1.3, позволяет точнее определить по­нятие «автоматизированная система» как систему, в которой хотя бы на одном этапе цикла управления используются компьютеры и тех­нические средства.

Очевидно, что могут быть выделены разные уровни автоматиза­ции (режимы работы). Наиболее известны информационно-поиско­вый (рис. 1.4) и информационно-советующий режимы (рис. 1.5).

 

Рис. 1.4. Информационно-поисковая система

 

 

Рис. 1.5. Информационно-советующая система

 

Автоматизированное управление базируется на теории информа­ции, теории сложных систем, теории автоматического управления, теории принятия решений.

Современные проблемы управления характеризуются следующи­ми особенностями.

1. Рост объемов и масштабов производства, усложнение матери­альных и, следовательно, информационных связей.

2. Существенный рост потоков информации, скорость поступле­ния которой превышает возможности ее обработки человеком-руко­водителем, или лицом, принимающим решения (ЛПР).

3. Дефицит времени при принятии решений приводит к отсече­нию части информации, возможно и полезной. Это может вызвать резкое снижение качества принимаемых решений, принятие ошибочных решений. Ошибки оказываются тем масштабнее, чем выше уровень иерархии принятия решений.

4. Для исправления последствий ошибочных решений могут по­надобиться дополнительные ресурсы и время.

Рыночные отношения связаны следующими особенностями:

• серийностью выпуска (производства) продукции при ее инди­видуализации в зависимости от запросов потребителей;

• ростом требований к качеству продукции;

• потребностью в создании конкурентоспособной продукции за счет сокращения производственного цикла.

Перечисленные особенности повышают требования к качеству управления.

Улучшить качество управления возможно двумя путями:

• экстенсивным (увеличением численности работающих) — воз­можности этого пути ограничены как возможностями человека, так и конечным количеством трудовых ресурсов;

• интенсивным — широким использованием в управлении вы­числительной техники и созданием автоматизированных, челове­ко-машинных систем управления. Место человека в таких системах определим позднее.

Последние исследования (компании Garter и Standish Group) пока­зывают, что автоматизация позволяет сократить потребность в мате­риалах и денежных средствах на 30 %, увеличить прибыль на 5...10 %, сократить время обслуживания клиентов на 20 %.

В то же время успехами во внедрении АСУ могут похвастаться лишь 16 % компаний, причем 53 % из них потратили денег и времени в 1,9 раза больше, чем первоначально планировали, а 31 % проектов провалился.

Основная причина неудач — недостаточно умелое про­ведение автоматизации.

Таким образом, интенсивный путь имеет большие перспективы. Однако для его использования требуется более детально изучить про­цесс управления.-

 

КЛАССИФИКАЦИЯ АСУ

ГОСТ 34.003—90 дает такое понятие автоматизированной систе­мы управления (АСУ): «АСУ — система «человек — машина», обес­печивающая эффективное функционирование объекта, в которой сбор и обработка информации, необходимой для реализации функ­ций управления, осуществляются с применением средств автомати­зации и вычислительной техники».

Выделяют следующие виды автоматизированных систем: АСУТП — АСУ технологическими процессами; АСОУ — автомати­зированные системы организационного управления; ИАСУ — ин­тегрированные АСУ; ОАСУ — отраслевые АСУ; АСУП — АСУ пред­приятия; АСУО — АСУ объединения; ИПС — информационно-по­исковые системы; ИСС — информационно-советующие системы; ИУС — информационно-управляющие системы.

В силу значительного разнообразия АСУ их целесообразно клас­сифицировать. АСУ — понятие многогранное и потому имеет боль­шое число признаков классификации. Из них рассмотрим три основ­ные (рис. 1.8).

1. Анализируя первый признак классификации, следует отметить, что объектом управления в АСУТП являются машины или системы машин, а в АСОУ (АСУ на уровне цеха, предприятия и выше) — люди. В АСУТП информация передается сигналами, а в АСОУ — с помощью документов.

В последнее время появился новый класс систем — ИАСУ, объе­диняющий в одну систему АСУТП и АСОУ. Среди них выделяют ИАСУ гибкими автоматизированными заводами, для которых из­вестны три основные рассмотренные далее концепции: ГАЗ (СССР), ESPRIT (ЕЭС) и ICAM (США). ИАСУ гибкими автоматизированными заводами за рубежом называют компьютерными интегрирован­ными производствами (Computer Integrated Manufacturing CIM).

2. Иерархия управления отражена во втором классификационном признаке (см. рис. 1.8). В дальнейшем будем рассматривать АСУП, т. е. АСУ, предназначенную для управления предприятием.

3. АСУ существенно отличаются по уровню автоматизации. ИПС предназначены для записи и длительного хранения информации, ко­торая считывается по запросу. Такая система может быть самостоя­тельной (библиотеки) или входить составной частью в АСУП. База данных является основой таких систем. В ней может быть отражена как структурированная (в виде таблиц), так и неструктурированная (текстовая) информация. В последнем случае это системы компьюте­ров офисов, учреждений, получившие широкие возможности благо­даря электронной почте.

ИСС вырабатывают для ЛПР соответствующие решения-советы в логической, числовой или символьной форме, при этом окончатель­ное решение остается за человеком. В ИСС широко используют диа­логовый режим.-

 

 

Рис. 1.8. Классификация АСУ