Лекция №2 Методология построения АС. Классификация автоматизированных систем в настоящее время
 Скачать 267.94 Kb.
|
|
Классификация автоматизированных систем В настоящее время АС получили широчайшее распространение. Их классификация осуществляется по ряду признаков. В зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные признаки классификации. При этом одна и та же АС может характеризоваться одним или несколькими признаками. В качестве признаков классификации АС используются следующие признаки: — направление деятельности; — область и специфика применения; — охватываемая территория; — организация информационных процессов; — назначение; — структура и др. Укрупненная (общая, глобальная) классификация АС. При са- мом общем (глобальном) рассмотрении АС ее можно представить состоящей из двух частей: функциональной и обеспечивающей. Например, автоматизированным системам организационного типа, таким, как автоматизированные системы управления предприятием (АСУП), системам управления объединением, фирмой, отраслью присуще наличие очень большого числа различных целей, которые система стремится достичь одновременно. У АСУП можно выделить следующие цели: повышение вероятности выполнения плана, снижение себестоимости продукции, повышение качества продукции, выход продукции на международный рынок, повышение престижа предприятия в административно-территориальном районе и т. п. Между целями могут существовать как взаимоподдержка, так и состязательность. Взаимоподдержка выражается в том, что до- стижение одной цели способствует достижению другой (или других) целей; состязательность выражается в том, что ради большего достижения других целей приходится поступиться степенью достижения данной цели. В свою очередь, каждая из глобальных целей может быть разбита на некоторое множество локальных целей или целей более низкого уровня. Аналогично каждая из локальных целей может быть разбита на некоторое множество подцелей следующего уровня иерархии. Функциональная подсист ема — это часть автоматизированной системы, которой поставлена в соответствие одна или несколько целей (подцелей) системы управления. Таким образом, функциональная часть АС — это некоторый набор функциональных подсистем. В самом простейшем случае функциональная подсистема состоит из управляющей части и объекта управления, как показано на рисунке 2.1. Рисунок 2.1 – Общее представление функциональной части АС Управляющая часть воздействует на объект управления пос- редством выдачи команд, желая привести объект управления в некоторое требуемое состояние. Команды — это распорядительная информация. Поскольку управляющей части небезразлично состояние объекта управления, то всегда присутствует обратная связь, это — осведомительная информация. Взаимодействие управляющей части с объектом управления осуществляется в некоторой среде, которая в общем случае вредит управлению. Применительно к АСУП традиционно выделяют следующие функциональные подсистемы: — технической подготовки производства; — технико-экономического планирования; — оперативного управления производством; — материально-технического снабжения; — управления кадрами; — управления качеством продукции; — финансовая подсистема и др. Цели этих подсистем следуют из их названия. Применительно к АСУ ВУЗ можно выделить следующие функциональные подсистемы: абитуриент, расписание, текущая ус- певаемость, экзаменационная сессия и т. п. Практически в любой подсистеме функциональной части АС решаются следующие функциональные задачи: — планирование, т. е. разработка расписания деятельности объекта управления на некоторый календарный отрезок времени; — контроль, т. е. сбор первичной информации о состоянии объекта управления и внешней среды; — регулирование, т. е. сопоставление собранного круга данных с некоторыми запланированными (или нормативными) величинами; — выдача управляющих воздействий — команд, подаваемых на объект управления в случае отклонения реальных параметров производственного процесса от запланированных или нормативных величин. Применительно к АСУП управляющие воздействия могут быть: — экономические (выдача заработной платы, премий, начисление штрафов); — технологические (введение нового оборудования, изменение существующей технологии); — административные (объявления благодарностей, админис- тративных взысканий и т. д.). При решении любой из перечисленных глобальных функ- циональных задач из структуры системы может быть выделена часть, которая обеспечивает их решение — обеспечивающая част ь АС. Она включает в себя математическое, информационное, про- граммное, техническое, лингвистическое и другие виды обеспечения АС. Классификация АС по направлению деятельности (области применения) показана на рисунке 2.2. Как видно из этого рисунка, в промышленной сфере превалирует иерархическое построение АС. С этих позиций прежде всего можно выделить два очень больших класса систем — это АСУ технологическими процессами (АСУТП) и АС организационного типа. В АСУТП объектом управления является технологический процесс, понимаемый в широком смысле этого понятия, это собственно технологический процесс, а также, например, процесс управления полетом ракеты или самолета, движением корабля, управление химическим или ядерным реактором и т. п. Рисунок 2.2 - Классификация АС по направлению деятельности (области применения) В организационных системах объектом управления является коллектив людей (предприятие, отрасль, дивизия и т. п.). Другое различие между этими системами заключается в виде основного носителя информации. В АСУТП этим носителем является сигнал (электрический, механический, гидравлический, радиосигнал и т. п.), в организационных системах основной носитель — документ. Следующий класс систем — интегрированные системы. Они представляют собой совокупность одной организационной системы и нескольких АСУТП, причем организационная система распола- гается на верхнем уровне иерархии, а АСУТП — на одном или нескольких нижних уровнях. По сфере (специфике) применения АС различаются следующим образом: • Административные; • Производственные; • Медицинские; • Учебные; • Военные; • Криминалистические; • Экологические; • Метеорологические. Из этого класса АС исторически первыми стали применяться АС на производстве. Классификация AC no организации информационных процессов. В зависимости от организации информационных процессов АС делятся на два больших класса: управляющие и ин- формационные. В информационных системах (ИС) управление отсутствует, например: автоматизированные системы научных исследований — АСНИ, «Библиотека», системы авто- матизированного проектирования — САПР, экспертные системы — ЭС и др. В отличие от чисто информационных систем в таких АИС, как автоматизированные системы управления технологическими процессами — АСУТП, АСУ предприятиями — АСУП, управление занимает важное место и бывает либо автоматическим, либо автоматизированным. Информационно-поисковые системы (ИПС) — в них объек- том управления является процедура поиска требуемой информации в очень больших объемах этой информации. Типичный пример — различные библиотечные системы, системы продажи билетов на транспортные средства и т. п. Системы автоматизированного проектирования (САПР) — в них объектом управления является процесс проектирования изделий любой природы (станка, самолета, ЭВМ, АСУ и т. п.). Следующий класс систем — АС научных исследований и комплексных испытаний (АСНИ). Здесь объектом управления является процесс исследования объекта любой работы (исследования процесса работы двигателя, полета самолета, работы реактора и т. п.). В последнее время активно развиваются гибкие автоматизи- рованные производства (ГАП). ГАП — некоторая производственная единица, функционирующая на основе безлюдной технологии и находящаяся под управлением единой программы. Переналадка производства (естественно, в некоторых пределах) с выпуска одного изделия на другое сводится к замене только программного обеспечения. Для всех этих классов систем характерны общие черты АС, а именно наличие всех вышеперечисленных видов обеспечения и человека как основного звена, принимающего решения. Все вышеперечисленные классы систем оперируют с данными, или, проще говоря, с некоторыми цифрами, хранящимися в памяти системы. Рисунок 2.3 – Классификация АС по назначению Интеллектуальные системы (экспертные системы) в отличие от предыдущих систем оперируют со знаниями, хранящимися в банке знаний. Типичные примеры — это медицинские экспертные системы, геологические экспертные системы и т. п. База знаний (или банк знаний) формируется в результате обобщения знаний ведущих ученых, практиков, а также информации, хранящейся в монографиях, статьях, книгах, и т. п. Классификация АС по назначению представлена на рисунке 2.3. Классификация АС по т еррит ориальному признаку: • Глобальные; • Региональные; • АС округа, области, края, республики; • Городские; • Районные; • Геоинформационные; • Локальные. АС различаются также по уровню развития в зависимости от поколений ЭВМ, на которых они базируются. Следует отметить информационные технологии (ИТ) и АС, с помощью которых регулируются микросоциальные процессы. Это ИТ и АС денежно-кассовых операций, распределения мест на транспорте, в гостиницах, метеорологической и другой справочной информации. Разнообразие ИТ и АС постоянно растет. 2.1 Основные принципы построения автоматизированных систем Накопленный опыт разработки и эксплуатации АС позволяет сформулировать ряд принципов их построения, соблюдение ко- торых является необходимым условием создания эффективных систем. Мы рассмотрим эти принципы применительно к системам управления производством, но они в полной мере применимы и к системам других классов. 1. Принцип сист емного подхода. Это основополагающий принцип. Суть его заключается в том, что проектируемый объект должен рассматриваться с позиций более высокого уровня. Так, например, проектируемая задача должна рассматриваться с позиций функциональной подсистемы, в которую она входит; проектируемая подсистема — с позиций системы и т. п. Проектирование автоматизированной системы должно начинаться с тщательного системного анализа объекта управления, управляющей части и внешней среды. Необходимо выяснить все множество факторов, под влиянием которых находится система, а также все множество факторов, на которые влияет сама система. Параллельно с этим необходимо выяснить все множество целей, стоящих перед проектируемой системой. Для каждой цели необходимо разработать один или несколько критериев эффективности, которые являются численной мерой степени достижения целей. Необходимо вскрыть весь комплекс вопросов, которые необходимо решить для того, чтобы проектируемая система наилучшим образом соответствовала бы поставленным целям и критериям эффективности. Применительно к АС организационного управления производственными процессами в этот комплекс вопросов должны включаться не только технические вопросы, но также вопросы экономические и организационные. Внедрение АС должно сопровождаться усовершенствованием экономических показателей и методов экономического стимулирования, а также изменением существующих и узаконенных форм документов, изменением маршрутов их движения, изменением функциональных обязанностей работников аппарата управления и т. п. 2. Принцип новых задач. Суть его заключается в том, что совершенно недостаточно ограничиться тем, чтобы переложить на ЭВМ и другие технические средства сложившиеся формы, методы и задачи управления. Главное внимание следует уделить тем огромным возможностям, которые открывает использование современной вычислительной техники и программного обеспечения. Особое внимание следует обратить на те задачи, которые в существующей системе управления вследствие большого объема или вычислительных сложностей не решаются или решаются в неполной степени. 3. Принцип первого руководит еля. Успешная реализация двух первых принципов возможна лишь в том случае, если разработка и внедрение АС находятся в непосредственном ведении первых лиц организации заказчика (директор или главный инженер). При этом на системотехника возлагается задача четкого распределения функций между организацией заказчика и организацией разработчика. Функциями заказчика являются: — формулировка целей системы, критериев эффективности, общей концепции системы (совместно с руководящим составом организации разработчика), — определение приоритетов и очередности ввода различных задач управления (совместно с разработчиками системы), — участие в разработке информационной базы системы, — реализация организационных мероприятий (изменение структуры и функций аппарата управления), выделение соответствующих площадей под технические средства системы, организация финансирования разработки, выделение соответствующих штатных единиц для персонала, обслуживающего разработанную систему. Функции разработчика (помимо перечисленных выше): — разработка технического задания на проектируемую систему (совместно с руководством организации заказчика), — разработка технического проекта (разработка структуры системы, алгоритмов решения задач, информационной базы каждой задачи, выбор комплекса технических средств), — разработка рабочего проекта (разработка форм документов, рабочих программ, инструкций по эксплуатации), — внедрение разработанной системы в эксплуатацию (совместно с персоналом, эксплуатирующим систему). 4. Принцип непрерывного развит ия сист емы. Он предусматривает возможность введения новых задач и совершенствования уже внедренных задач без ухудшения качества решения эксплуатируемых задач и тем более без исключения возможности решения хотя бы одной эксплуатируемой задачи. Системы, обладающие этими качествами, называют открытыми системами. 5. Принцип разумной т ипизации проект а. Разрабатывая столь дорогостоящие изделия, каким является автоматизированная система, системотехник, естественно, стремится к тому, чтобы предлагаемые им решения подходили бы как можно более широкому кругу заказчиков. Однако типизация, естественно, приводит к ухудшению предлагаемых решений, поскольку она не позволяет учитывать всю специфику объекта управления. На первых этапах разработки АС была попытка разработки универсальной программы для подсистемы материально-технического снабжения. Эта программа оказалась очень медленно действующей в силу своей универсальности. Применительно к этому примеру принцип «разумной типизации» заключается в разумном увеличении скорости выполнения конкретной программы по сравнению с универсальной. 6. Принцип авт омат изации документ ооборот а. В автоматизированных системах совершенно недостаточно ограничиться выполнением расчетов на ЭВМ по тем или иным моделям, необходимо автоматизировать все стадии обработки информации, а именно сбор первичной информации, ее передачу, обработку, хранение и доведение полученных результатов до конкретных пользователей данной АС. 7. Принцип единой информационной базы. Суть его заключается в том, что на магнитных носителях накапливается и постоянно обновляется информация, необходимая для решения не отдельных, а всех задач управления. 8. Принцип однократ ност и ввода и многократ ност и использования информации. Он непосредственно следует из предыдущего принципа. Информация о любом документе, объекте или событии должна вводиться в систему только один раз. Невыполнение этого принципа приводит к тому, что, например, об одном и том же событии может появиться несколько противоречивых мнений, что засоряет память системы и неизбежно выводит ее из строя. Многократность использования означает, что на любой уровень управления, от министра до начальника участка, информация должна поступать из единой информационной базы. При этом, конечно, формы представления этой информации, степень ее детализации и т. п. для каждого уровня должны быть различными. 9. Принцип комплексност и задач и рабочих программ. Большинство задач, решаемых в рассматриваемых системах, тесно связаны между собой, например задачи подсистем технико- экономического планирования и материально-технического снабжения. Между этими подсистемами идет постоянный обмен информацией и раздельное решение этих задач существенно снижает эффективность всей системы. 10. Принцип согласованност и пропускных способност ей различных элемент ов сист емы. В простейшем случае для последовательных участков системы пропускная способность каждого последующего элемента должна быть не меньше, чем у предыдущего. |