ТОАУ_2012. 1. Этапы развития систем управления

• Название: 1. Этапы развития систем управления
• Дата: 20.01.2022
• Размер: 0.56 Mb.
• Имя файла: ТОАУ_2012.doc
• Тип: Документы; #337073
• страница: 6 из 7

9. Компоненты АСУ.

Несмотря на разнообразие областей применения автоматизации, существуют общие тенденции, которые ведут к формированию теории автоматизированного управления. Она рассматривает методологические основы и общие принципы построения АСУ разных классов. В то же время каждая автоматизируемая область имеет свою специфику. Для иллюстрации общетеоретических и детализации специфических положений выбраны АСУП, для которых представлены организационные, функциональные и обеспечивающие аспекты.

В современной АСУ выделяют следующие компоненты, обеспечивающие ее функционирование: методическое, правовое, эргономическое, математическое, информационное, инструментальное, программное и техническое обеспечения.

Методическое обеспечение АСУ представляет собой совокупность документов, поддерживающих процессы проектирования, внедрения и эксплуатации. Одной из основных задач методического обеспечения является унификация и стандартизация.

Правовое обеспечение АСУ представляет собой совокупность норм, выраженную в нормативных актах, устанавливающих и закрепляющих организацию процессов проектирования, внедрения и эксплуатации, а также регламентирующих правовой статус АСУ.

Эргономическое обеспечение — это совокупность методов и средств, обеспечивающих оптимальные условия деятельности человека в условиях автоматизированного управления.

Математическое обеспечение АСУ представляет собой совокупность математических и экономико-математических моделей управления заданным объектом.

Информационное обеспечение предназначено для хранения, поиска и доступа к информационным ресурсам, на основе которых реализуется жизненный цикл АСУ.

Под инструментальным обеспечением понимается комплекс программных и технических средств, обеспечивающих эффективное функционирования АСУ.

Программные средства АСУ можно разделить на две большие группы: базовые и прикладные. Базовые программные средства включают в себя: операционные системы; языки программирования; программные среды; системы управления базами данных. Прикладные программные средства предназначены для решения комплекса задач или отдельных задач АСУ.

Комплекс технических средств — это совокупность взаимосвязанных единым управлением средств вычислительной техники и телекоммуникационных средств.
10. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
В процессе своего развития и становления автоматизированное управление прошло сложный эволюционный путь, который отмечен использованием разнообразных моделей и методов. До 90-х годов XX в. при реализации и функционировании автоматизированного управления использовалось подсистемное представление.

С 90-х годов совершенствование автоматизированных систем проходило в несколько этапов.

1) построение ERP — стандарта (80-е годы XX в.);

2) разработка стандарта QMS — конец XX в.;

3) переход к процедурному построению — с конца XX в. по на­стоящее время.

Таким образом, можно выделить два основных подхода: подсистемный и процедурный

Подсистемное построение ставит своей целью решение в рамках подсистем соответствующих математических задач.

Подсистемное проектирование основано на делении системы на составные части — подсистемы. Подсистема — часть системы, выделенная по неформальному признаку. На практике выделение подсистем осуществляется по функциям (учет, анализ, контроль, планирование и т. д.), интервалу управления (реальное время, сутки, месяц, квартал и т. д.), иерархии управления (подразделение, предприятие, объединение и т. д.), типу управляемого ресурса (финансы, кадры, материалы, готовые изделия и т. д.). Признак деления является определяющим для определения структуры АСУ.

Функциональной подсистемой называют часть системы управления, выделенную по общности функциональных признаков. Существуют три аспекта разделения системы на функциональные подсистемы: алгоритмическая общность, включающая единство критериев управления, математических моделей и методов решения задач; информационная общность, основанная на использовании информа­ции, определяемой одной и той же предметной областью; функциональная общность, подразумевающая единый характер управляющих воздействий.

Подсистемная структура характерна для традиционных АСУ и для первой стадии создания АСУ с современным подходом к проектированию. В силу многообразия типов АСУ во многом формирование структуры АСУ зависит от характера и специфики объекта управления. Формирование такого построения в сильной мере было обусловлено существованием только информационной технологии массивов, позволившей строить подсистемы относительно самостоятельно.

С появлением и широким внедрением в 80-е годы XX в. технологии баз данных резко изменилась структура АСУ. Теперь ряд функциональных подсистем «питались» не от автономных информационных массивов данных, а от единого источника — базы данных.

К тому же выяснилось:

1) необходимость разработки процедур использования результатов задач, решенных в функциональных подсистемах;

2) потребность в изменении (реинжиниринге) существующей на предприятии системы документооборота на основе проведенного предпроектного обследования (инжиниринга).

К 90-м годам XX в. в нашей стране были созданы предпосылки для методичного внедрения процедурного подхода.

Процедурное (процессноё) построение предполагает наличие процедур использования результатов решенных задач, при этом в качестве элементов процедуры могут выступать как формальные процессы (математическое решение задачи), так и неформальные процедуры с участием ЛПР.

Автоматизированное управление (в более узком смысле — корпоративное управление) в настоящее время опирается на различные информационные технологии, так как, не существует универсальной. Можно выделить следующие три группы методов управления: ресурсами, процессами, корпоративными знаниями (коммуникациями). Среди информационных технологий наиболее часто используются СУБД, Worknow, стандарты ассоциации Workflow Management Coalition, Intranet.

Задача управления ресурсами относится к числу классических методик управления и является первой, где стали широко использоваться информационные технологии. Это связано с наличием хорошо отработанных экономико-математических моделей, эффективно реализуемых средствами вычислительной техники. Рассмотрим эволюцию задач управления ресурсами.

Первоначально была разработана методология планирования материальных ресурсов предприятия MRP (Material Requirements Planning), которая использовалась с методологией объемно-кален­дарного планирования MPS (Master Planning Shedule). Следующим шагом было создание методологии планирования производственных ресурсов (мощностей) — CRP (Capacitiy Requirements Planning).



Рис. 15. Место и назначение информационных технологий

Эта методология принципиально похожа на MRP, но ориентирована на расчет производственных мощностей, а не материалов и компонентов и требует больших вычислительных ресурсов даже на современном уровне.

Объединение указанных методологий привело к появлению задачи MRP «второго уровня» MRP II (Manufacturing Resource Planning) — интегрированной методологии планирования, включающей MRP/CRP и использующей MPS и FRP (Finance Resource/requirements Planning) — планирование финансовых ресурсов. Далее была предложена концепция ERP (Economic Requirements Planning) — интегрированное планирование всех бизнес-ресурсов предприятия.



Рис. 16. Соотношение между понятиями CSRP, ERP и стадиями жизненного цикла товара

Эти методологии были поддержаны соответствующими инстру­ментальными средствами. В большей степени к поддержке данных методологий применимы СУБД.

Следующим шагом было создание концепции управления произ­водственными ресурсами — CSRP (Customer Synchronized Resource Planning) — планирование ресурсов, синхронизированное с потреблением. Отличием данной концепции является учет вспомогательных ресурсов, связанных с маркетингом, продажей и послепродаж­ным обслуживанием. На рис. 16 показано соотношение между понятиями CSRP, ERP и стадиями жизненного цикла товара.

В связи с тем, что в современном производстве задействовано множество поставщиков и покупателей, появилась новая концепция логистических цепочек (Supply Chain). Суть этой концепции состоит в учете при анализе хозяйственной деятельности всей цепочки (сети) превращения товара из сырья в готовое изделие (рис. 17).



Рис. 17. Концепция логистических цепочек



Рис 18. Идея виртуального бизнеса

При этом акцент сделан на следующие факторы:

• стоимость товара формируется на протяжении всей логистической цепочки, но определяющей является стадия продажи конечному потребителю;

• на стоимости товара критическим образом сказывается общая эффективность всех операций;

• наиболее управляемыми являются начальные стадии производства товара, а наиболее чувствительными — конечные (продажные).

Дальнейшим развитием концепции логистических цепочек является идея виртуального бизнеса (рис. 18), представляющего распределенную систему нескольких компаний и охватывающего полный жизненный цикл товара, или разделение одной компании на несколько «виртуальных бизнесов».

В настоящее время в автоматизированном управлении широко используется бизнес-процессный подход.

Бизнес-процесс — множество из одной или нескольких связанных операций или процедур, в совокупности реализующих некоторую цель производственной деятельности, осуществляемое обычно в рамках заранее определенной структуры, которая описывает функциональные роли участников этой структуры и отношения между ними.

Бизнес-функция — набор элементарных предписаний, которые могут быть привязаны ко времени или иметь другие условия запуска. Для компьютера — это программа, для человека — инструкция.

Бизнес-процесс может иметь иерархическую структуру и образует бизнес-модуль, который является самодостаточным. В соответствии с определением бизнес-процесса участники бизнес-модуля как структурной единицы выполняют определенные функции, связан­ные с управлением потоками ресурсов (материальных, трудовых, оборудования).

В бизнес-модуле один работающий выполняет обычно несколько функций. Это позволяет снизить количество уровней организационной структуры, сделав ее более «плоской». В то же время структура самих процессов (планирования и управления) остается многоуровневой. Таким образом, бизнес-процесс определяет упорядоченный набор процессов или задач (в терминах традиционных АСУ).

Основной недостаток ERP-систем заключается в том, что планирование выполняется, а исполнение реализуется только внутри одного блока, хотя бы и очень большого (например, MRP II).

Для удобства изучения представленного материала ниже приведены основные сокращения, используемые в современном подходе к автоматизированному управлению.

• HRM (Human Resource Management) — управление персоналом;

• MRP (Material Requirements Planning) — планирование потребности в материалах;

• MRP II (Manufacturing Resource Planning) — планирование про­изводственных ресурсов;

• MES (Management Execution System) — система управления исполнением (производственных заданий), или система диспетчерования;

• CRP (Capacity Requirements Planning) — планирование потребности в производственных мощностях;

• PLM (Product Lifecycle Management) — управление жизненным циклом;

• EAM (Enterprise Assets Management) — управление бизнес-активами;

• CSRP (Customer Synchronized Resource Planning) — планирование ресурсов, синхронизированное с потребителями;

• COMMS (Customer oriented manufacturing management system) — система управления производством, ориентированная на покупателя;

• PRM (Partnership Relation Management) — управление отношениями с партнерами;

• SCP (Supply Chain Planning) — планирование логистических цепочек;

• SCM (Supply Chain Management) — управление логистическими цепочками;

• SCE (Supply Chain Execution) — исполнение логистических транзакций;

• SCEM (Supply Chain Event Management) — управление событиями в логистической цепочке.
11. ПОДСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ УПРАВЛЕНИЮ

Для демонстрации подсистемного подхода рассмотрим подробнее объект управления как систему преобразования ресурсов в продукты и «развернем» его совместно со схемой управляющей части, при этом получим схему, приведенную на рис. 19. Эта схема строится в таком порядке.

Первоначально в объекте управления формируется технологическая линия материальных ресурсов. Далее к ней добавляются остальные виды ресурсных сетей. Очевидно, что сформированный объект управления работает нормально, если на него не действуют возмущения.

Компенсация возмущений осуществляется на нижнем уровне структуры управляющей части (УЧ) системы. Согласование работы элементов нижнего уровня проводится на уровнях диспетчера и руко­водства.

Из рис. 19 можно сделать следующие выводы.

1. Для удобства управления ОУ и УЧ разделяют на связанные элементы.

2. Отдельные элементы ОУ и соответствующие им элементы УЧ образуют локальные системы управления с рассматриваемой ранее простейшей структурой. Эти системы при ручном управлении называют службами, при автоматизированном — функциональными подсистемами.

Функциональная подсистема — часть системы, выделенная по не­формальному признаку.

3. Структура УЧ предприятия является многоуровневой (иерархической).

4. Система управления в целом и локальные системы управления характеризуются целенаправленностью, проявляющейся в цели функционирования («экономическом интересе»), формальное выражение которого может быть представлено ограничениями и/или целевыми функциями.



Рис. 19. Предприятие как система управления:

ТЭП — технико-экономическое планирование, ТПП — техническая подготовка производства, БУ — бухгалтерский учет, ОУОП — оперативное управление основным производством, МТС — материально-техническое снабжение, ОГК — отдел главного конструктора; ОГТ — отдел главного технолога, ОМ — отдел маркетинга



Рис. 20. Укрупненная схема связей функциональных подсистем при плановых отношениях



Рис. 21. Укрупненная схема связей функциональных подсистем при рыночных отношениях

Из рис. 19 видно, что возможно построить схему связей подсистем для плановых (рис. 20) отношений. Подсистемное представление первоначально использовалось и для рыночных отношений (рис. 21). Его схема представляет собой некоторую трансформацию схемы, приведенной на рис. 20.

В каждой функциональной подсистеме выделяется система связанных задач (рис. 21). В любой функциональной подсистеме возможно выделить формальную часть (персональный компьютер) и неформальную часть (ЛПР). Формальная часть может быть описана не которым укрупненным векторным алгоритмом Y=F(Х), где Y и Х — векторы входных и выходных данных. Алгоритм — правило преобразования входной информации в выходную.

Размерности векторов Х и Y значительны в любой подсистеме. Реализация, равно как и использование в процессе эксплуатации АСУП, такого алгоритма неудобна. В связи с этим алгоритм F подсистемы делят на связанные части, которые носят название задач АСУП.

Задача АСУП — часть алгоритма функциональной подсистемы, выделенная по неформальному признаку и рассматриваемая относительно самостоятельно.



Рис. 22. Схема решения задачи

Схема решения любой задачи может быть представлена в виде, показанном на рис. 22.



Рис. 23. Функциональная схема подсистемы ТЭП:

ОМТС — отдел материально-технического снабжения; ПЭО — планово-экономический отдел.



Рис. 24. Фрагмент информационной модели подсистемы



Рис. 25. Технология функционирования автоматизированной системы (плановые отношения) при подсистемном представлении:

связи сплошными линиями — связи по задачам, пунктирными линиями — связи по данным; КТБД — конструкторско-технологическая база данных; А — продукция новая



Рис. 26. Технология функционирования автоматизированной системы (рыночные отношения) при подсистемном представлении: связи сплошными линиями — связи по задачам, пунктирными линиями — связи по данным
Схема связей задач для подсистемы ТЭП показана на рис. 23, данные для задач размещены в базе данных (БД) (рис. 24). Нетрудно видеть, что схемы связей всех задач подсистем определяют техноло­гию работ АСУП в целом (рис. 25, 26).

Перечисленные существенные недостатки вызвали появление работ по совершенствованию автоматизированных систем и привели к созданию процедурного представления. Один недостаток попытались устранить созданием ЕКР-стандарта (ЕКР-системы). Остальные недостатки удалось в значительной мере устранить после введения системы стандартов Quality Management System (QMS), включающей стандарты ISO 9000 - ISO 9004 (ИСО 9000 - ИСО 9004 в русской транскрипции).

Изменилась и терминология. Автоматизированные системы ста­ли называть корпоративными информационными системами (КИС). КИС — информационная система, поддерживающая оперативный и управленческий учет на предприятии и поставляющая информацию для принятия управленческих решений.