1.4. Уровни управления

В предыдущем разделе было перечислено три уровня АСУ. В со­временном производстве выделяется до семи иерархических уров­ней. В данном пособии за основу взято пятиуровневое строение управления.

Первый уровень — это подача команд на конкретные исполни­тельные механизмы, являющиеся частью технического оборудова­ния. Сюда же относится и исполнение этих команд.

Второй уровень — это управление единицей оборудования в целом.

Третий уровень — это управление совокупностью оборудова­ния, например, цехом или участком.

Четвертый уровень — это управление конкретным заказом, который от приема до сдачи проходит по различным производствен­ным стадиям.

Пятый уровень — это управление предприятием в целом.

На рис. 8 уровни управления представлены в виде пирамиды и пронумерованы снизу. Семь уровней управления выделяется, если разделить на две части уровни 4 и 5. При этом «управление зака­зом» разделяется на управление отдельным заказом и управление заказами (потоком заказов), а «общее руководство предприятием» подразделяется на тактическое и стратегическое.

Всего два уровня иерархии получается, если объединить на рис.8 уровни 1—2 — 3 (преимущественно техника) и уровни 4 —5 (эконо­мика). Также типично для техники объединение первого и второго уровня в «управление оборудованием».

Управленческая пирамида, изображенная на рис.8, типична для техники. В теории иерархических систем более распространенным является другое изображение — древовидное. В нем используется и другая нумерация уровней.

Самый верхний уровень (определение целей) считается нулевым, под ним находится первый и т.д. Самый низший уровень имеет наи­больший номер. Такая система управления представлена на рис.9. Она удобна тем, что ветвь может кончаться на любом уровне, начи­ная с первого. Но одновременно такой способ как бы понижает зна­чение горизонтальных связей в управлении — они не показаны. Между тем в технике горизонтальные связи, в отличие, скажем, от управления коллективом, обычно значительны.

Взаимодействию между уровнями будут посвящены специ­альные разделы. Пока отметим, что в иерархической схеме ко­манды (управления) могут как поступать с более высокого уров­ня, так и вырабатываться непосредственно на этом уровне. Уп­равления, замкнутые только на данный уровень, носят характер оперативной обратной связи.

Сравним схемы на рис.8 и 9. Общая цель (или цели) системы на рис.9 соответствует общему руководству предприятием в управ­ленческой пирамиде на рис.8. Цели на уровне 1 на рис.9 можно со­отнести с управлением заказом на рис.8. И так далее вниз. Возмож­на и другая трактовка. Уровень 0 на рис. 9 — это стратегическое управление предприятием, а уровень 1 — оперативное.

1.5. Общая характеристика низших уровней управления

Дадим характеристику низших уровней управления на рис.8 при­менительно к полиграфическому производству.

Выработка управлений для первого уровня частично происхо­дит на втором уровне, а частично носит характер обратных связей, которые полностью замкнуты на исполнительные механизмы и си­стемы, т.е. на первый уровень. Эта ситуация изображена на рис. 10.

К управлениям, поступающим на механизмы и системы со вто­рого уровня, относятся команды уменьшить/увеличить скорость работы, долить краску и увлажняющий раствор, доложить в лоток бумагу, запустить печатную машину в работу, подключить допол­нительные устройства и т.д. Отметим, что на старой технике это будут команды человеку, а на новой — всё это, а также многое дру­гое, можно делать в автоматическом режиме.

Отдельные исполнительные механизмы печатной техники весь­ма разнообразны. В печатной машине имеются роторные двигате­ли различных типов, толкатели, тяги, задвижки и заслонки, поддув, включение электромагнитных полей, излучений и др. Дополнитель­ное разнообразие вносит послепечатная техника, производящая фальцевание, сборку, склейку, упаковку.

Передача управляющего сигнала на исполнительные механиз­мы сейчас почти исключительно носит электрический или элект­ромагнитный характер. Удобным аппаратом для описания динами­ки исполнительных механизмов являются дифференциальные или разностные уравнения. Последние из них более удобны для компь­ютерной выработки управлений.

Реализация принципа обратной связи имеет стандартный для техники характер. Для управляемого параметра имеется измери­тель его значения, который работает либо непрерывно, либо через малые для данного процесса промежутки времени. Измеритель может быть прямым, когда измеряется именно то, что управляется, и косвенным, когда значение параметра, в том числе и качественного, определяется по вторичным результатам (например, вязкость краски по помаркам на бумаге). Измеритель посылает сигнал в уст­ройство выработки управления, которое

1. определяет, не вышел ли данный параметр за допустимые пределы;

1. в случае выхода вырабатывает требуемое управление;

2. посылает управление на исполнительный орган.

Такую схему называют также «данные-контроль-управление». Здесь данные соответствуют измеряемым параметрам, контроль — процессу измерения, а управление — процедуре его выработки, передачи на исполнительный орган и реализации.

Устройство выработки управления сейчас обычно является либо компьютером за пределами данного технического устройства, либо микропроцессорами, встроенными прямо в данное устройство. Пос­ледний случай становится типичным для современной техники.

Отметим, что в принципе возможно одним контуром (см. рис. 11) управлять двумя и более параметрами. Это получается различны­ми искусственными приемами, например, управлением некоторым третьим параметром, нужные значения которого обеспечат нахож­дение двух требуемых параметров в определенных пределах.

Приведем пример. Пусть параметры х и у нужно удерживать в окрестности значений а и b. Для этого можно минимизировать значение параметра z = (х — а)² + (у — b)².

Часто используется схема внутренних и внешних (основных) пределов, когда управляющая команда начинает вырабатываться при достижении внутреннего предела. За счет инерционности сис­темы регулируемый процесс успевает войти в зону между внутрен­ними и основными пределами, но не успевает перейти основные границы (см. рис.12).

Второй уровень управления, напомним, состоит в планировании и контроле работы данной печатной машины или какого-либо дру­гого технического средства.

Здесь речь идет о выработке основных рабочих параметров пе­чатной машины, которые уже были перечислена под рис. 10. Допол­нительно ведется учет запечатанных листов, израсходованных кра­сок и других расходных материалов. Выполняется работа по привод­ке красок.

На этом же уровне начинается сбор и обработка данных о про­исходящих в машине процессах. Эти данные собираются с датчи­ков, в том числе тех, которые использовались для организации об­ратных связей на первом уровне. Интервал сбора данных в печат­ной машине может составлять 1 секунду. Если нет необходимости в получении и обработке такого массива информации, то интервал сбора может быть увеличен. После первичной обработки объем информации существенно снижается. Сбору подлежит и информа­ция о всех незапланированных остановках машины, сбоях, объеме брака и других нештатных ситуациях.

В современных системах управления большинство параметров работы машины отражается на специальном электронном табло, перед которым сидит дежурный технолог или мастер смены. Они следят как за автоматическим выполнением обратных связей, так и за ситуацией в целом, и способны через компьютерную систему вме­шиваться в работу машины.

Управление на втором уровне воспринимает команды с третье­го уровня. К ним относятся вид выполняемого заказа, тираж, пла­новое время наладки и периодов работы, потребные расходные материалы и пр.

Концептуально третий уровень управления состоит в планиро­вании и контроле работы группы технических средств. Набор па­раллельно или последовательно работающих технических средств будем для краткости называть цехом. Здесь решаются вопросы рас­пределения заданий по различной технике (например, по двум од­нотипным или, наоборот, разнотипным машинам), по определению времени передачи работы с одного на другой этап (например, с пе­чатной машины на фальцовку, обрезку и т.д.), по загрузке какой-либо техники сторонними заказами. Здесь происходит суммирова­ние расходных материалов по всей технике, формирование, отправ­ка и учет выполнения соответствующего заказа бумаги, краски и других требуемых материалов. Здесь определяются периоды обслу­живания и профилактики, ведется поминутный учет работы каж­дого технического средства и каждого работающего.

Еще одной важной задачей третьего уровня является сквозной контроль качества. Это представляет собой целую группу согласо­ванных мероприятий, включающих контроль и малые интерваль­ные границы для значительного количества отдельных параметров. Современное понятие о стандарте базируется на гарантированно-сти работы техники в установленном производителем (штатном) режиме и строгом выдерживании технологии (подход стандартов группы ISO). Подробней об этом будет сказано в разделе 4.4.

О содержании верхних уровней управления будет сказано в гла­ве 5, посвященной управлению предприятием в целом.