2)Закон образа действия (фундаментальной иерархии).

Теория систем как теория организации кооперативного управления материальными потоками опирается на два фундаментальных закона, имеющих глубокое физическое обоснование — закон сохранения и закон образа действия.

Закон сохранения (закон целостности систем) – утверждает неразрывность потока ресурса как источника жизнеобеспечения данной общности, т.е. системы.

Единственным инструментом сохранения целостности системы является склад, накопитель, или, с позиции его информационного содержания, некий банк данных как средство хранения ресурса для мобильного его распределения.

Закон образа действия (закон функциональной иерархии) –

определяет механизм самоорганизации систем, благодаря которому реакция системы на внешнее воздействие существенно отличается от реакции той же группы управляемых объектов в автономном режиме.

Общая реакция системы выражает ее выбор как целостного образования. Каждая ее функциональная часть (подсистема), подчиняясь общей реакции, ее давлению, имеет свободу выбора в коррекции общего акта действия сообразно конкретному восприятию внешней обстановки, контролируемой данным иерархическим уровнем. Чем шире спектр воздействия на систему, тем больше свобода выбора управления у каждого иерархического уровня, тем больше его автономия. В результате каждый исполнительный орган системы получает агрегированный набор уставок управления, отражающий как стратегические интересы всей системы, так и (по иерархии) тактическую задачу своего подразделения. Важно подчеркнуть, что в описанной структуре корпоративного управления ресурсом все отмеченные организационные уровни системы лишь отслеживают ситуацию управления, моделируя ее, а «работает» только один исполнительный в процессе взаимодействия с внешним миром через свои «рецепторы» и «эффекторы», т.е. через инфраструктуру системы. Можно провести аналогию со схемой разделения властей государстве на законодательную и исполнительную. Важным условием правильного функционирования системы управления - необходимость того, чтобы все уровни принятия решений имели прямую связь с объектом, т.е. чтобы каждый из них получал непосредственно с объекта результат измерения.

Типичная структура разбиения целостного разбиения технологического процесса может быть, например, такой: завод (система), цех (подсистема), участок (задача регулирования). Каждый из этих уровней вырабатывает свою составляющую в результирующем управляющем воздействии для каждого аппарата (регулятор). Будем иметь, соответственно: задание по режиму производства (например, производительность завода); задание по загрузке оборудования (распределение производственных нагрузок внутри цеха); задание по качеству продукции (критериальная функция). Эта сумма заданий отрабатывается исполнительным контуром регулятора каждого аппарата.

Интеграцию предприятия нужно осуществлять как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.

С технической точки зрения, горизонтальная интеграция предполагает объединение между собой всех автономных систем автоматизации технологических и производственных процессов, а также административных отделений цехового уровня в единую информационную сеть. Что обеспечивает необходимый обмен данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства. С производственной точки зрения, это означает учет каждого шага производственного процесса от прибытия сырья (топлива на станцию) до отправления готовой продукции заказчику (передача тепловой и электрической энергии посреднику, тепловой - тепловым сетям, электрической — передающим подстанциям).

Горизонтальная интеграция позволяет устранять подобные изолированные действия путем объединения всего производственного цикла в единую согласованно действующую систему. Все устройства автоматики имеют между собой информационную связь и могут регулироваться и настраиваться без особых усилий. Однако это совсем не означает, что в каждый момент времени вся производственная система функционирует с максимальной эффективностью. Это задача вертикальной интеграции.

Вертикальная интеграция базируется на организации потоков информации от нижнего уровня (датчиков и контроллеров технологического оборудования) во внутренние и внешние компьютерные сети предприятия и через них в административные системы управления. Данная задача решается путем объединения промышленных и административных сетей. Основная цель вертикальной интеграции устранение препятствий на пути информационных потоков между уровнями АСУП и АСУТП с целью оперативного обмена данными.

Поскольку производственные мощности часто разобщены и из-за одновременного, как правило, использования разнородных систем, возникают различные промежуточные слои, тормозящие передачу информации. Вертикальная интеграция устраняет эти препятствия, передавая оперативные сведения технологическому и административному персоналу в различных подразделениях предприятия.

Преимущества горизонтальной и вертикальной интеграции очевидны. В первую очередь повышение производительности. Благодаря объединению производственного оборудования и возможности получать любую интересующую информацию в любой момент времени, специалисты гораздо быстрее могут устранять узкие места (пример: для повышения производительности цеха необходимо повысить производительность отдельно взятого станка, однако станок и так работает на максимальной мощности; т.е. этот станок является узким местом цеха), препятствующие эффективному производству. Во-вторых, появляется возможность производить больший объем готовой продукции. Если все оборудование работает более эффективно, можно достичь и более высокой производительности всего предприятия.

Лекция 2 Системы реального времени. Операционные системы.

Системы реального времени

Система реального времени — система для которой правильность ее функционирования зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени в течении которого эти вычисления выполняются.

Временные характеристики системы можно определить при помощи теоремы Котельникова.

О пределение теоремы Котельникова:

Если есть такой процесс спектр которого ограничен частотой , то процесс восстановится без ошибки, если выполнить квантование его с интервалом времени .

Если система в интервал време­ни Δt производит необходимый набор операций, то информация передается без потерь, а значит, система работает в реальном времени. В необходимый набор операций можно отнести: изме­рение, обработка, визуализация. За­пись в архив, расчет управляющих воздействий, выдача управляющих воздействий на объект.

СРВ можно классифицировать как:

С ЖРВ — система, которая должна выполнять все действия за интервал времени Δt - время квантования процесса.

Если система не укладывается в ин­тервал времени Δt, то для таких систем такая ситуация считается отказом. Здесь справедлива формула:

где - время исполнения функциональных задач.

СМРВ - допускается превышение интервала Δt при выполнении функциональных задач, но в среднем в длительном интервале времени. Задержка реакции не является отказом, однако может привести к поте­ри качества, например к снижению производительности системы. Для таких систем справедливо соотношение:

Где - среднее время выполнения функциональных задач.

Так как АСУ должна работать в режиме реального времени, что дикту­ется самим технологическим процессом, то и программное обеспечение должно работать в РВ. Основная задача, решаемая при этом - детерминированность. Как правило, прикладное программное обеспечение работает под определенной оболочкой, которую назы­вают операционной системой (ОС).