30

Московский авиационный институт

(государственный технический университет)

Кафедра 302

“Проектирование АСОИУ”

Курс лекций

Москва

2004

Содержание

Глава 1. Асоиу как объект проектирования

1.1. Классификация асу

В настоящее время сложились два направления автоматизации различного рода технических, экономических и организационно-технических (производственных) систем. Первое направление осуществляется за счет автоматических систем различных типов, которые без участия человека выполняют измерение, контроль, регулирование и управление работой агрегатов, машин, устройств, технологических линий и систем, таких, например, как транспортные системы, системы воздушного движения и т.п.

Существует четыре группы автоматических систем:

1. измерительно-информационные системы (ИИС);

2. системы автоматического контроля (САК);

3. системы автоматического регулирования (САР);

4. системы автоматического управления (САУ).

Развитие техники и методов управления в экономических, организационно-экономических и организационно-технических системах, необходимость повышения эффективности их функционирования привели к созданию принципиально нового класса систем управления – автоматизированных систем. Как известно, в любой системе управления решаются три основные задачи: 1) сбор и передача информации об управляемом объекте; 2) обработка информации и принятие решений; 3) выдача управляющего воздействия на объект управления.

Автоматизированная система управления обеспечивает решение перечисленных задач в комплексе, основываясь на использовании средств вычислительной техники, экономико-математических методов, прогрессивных изменений организационной структуры, совершенствования информационной базы объекта, рационального распределения функций между человеком и техникой.

По своей структуре, целям и функциям АСУ относят к классу больших систем. Основными признаками АСУ, характеризующими ее как большую систему, считают следующие:

1. Иерархичность структуры, т.е. возможность выделения отдельных элементов с устойчивыми пространственно-временными связями, имеющими подчиненный характер. Подчиненность выражается как структурным местоположением элементом подсистем, так и распределением управляющих функций.

2. Адаптация и самоорганизация системы в целом и отдельных ее подсистем. Поскольку нельзя создать АСУ, удовлетворяющую запросам пользователей в будущем, и она должна развиваться по мере изменения характера объекта управления и целей функционирования, то необходимо заложить в системе возможность ее совершенствования, т.е. адаптирования к изменениям внешней среды.

3. Наличие ЭВМ в подсистемах различных рангов для оптимизации принимаемых решений, преобразования и обработки истоков информации.

Широкий спектр систем, попадающих под определение АС требует их классификации по ряду признаков. К основным из этих признаков можно отнести следующие:

По уровню управления различают:

АСУ межгосударственные

АСУ общегосударственные

АСУ отраслевые и межотраслевые

АСУ предприятий и объединений (фирм)

АСУ подразделений предприятий

АСУ технологических процессов или операций.

По назначению или характеру объектов управления различают:

АСУ административные

АСУ общественно-политические

АСУ коммерческие

АСУ оборонные

АСУ транспортные

АСУ производственно-технические и др.

По характеру решаемых задач различают:

АСУ стратегические (например, перспективного планирования отрасли или фирмы)

АСУ тактические (например, текущего планирования)

АСУ оперативные

АСУ информационные.

По степени использования выходных результатов различают:

АСУ информационно-справочные

АСУ информационно-советующие

АСУ информационно-управляющие.

По структуре различают:

АСУ централизованные

АСУ иерархические

АСУ децентрализованные.

По характеру производства различают:

АСУ предприятиями с непрерывным производством

АСУ предприятиями с дискретным производством

АСУ предприятиями с дискретно-непрерывным производством.

По выполняемым функциям различают три класса АСУ:

1) АСУП – автоматизированные системы управления производством; 2) АСУТП – автоматизированные системы управления технологическим процессом; 3) САПР – системы автоматического проектирования.

АСУП создаются как человеко–машинные системы, предназначенные для автоматизации управления производственно–хозяйственной деятельностью на предприятии или какой–либо организации. Они представляют собой сложную иерархическую, многоуровневую систему, состоящую из коллектива работников аппарата управления, комплекса технических средств (КТС), различных методик и инструкций по управлению объектом, носителей данных, т.е. документов и технических носителей информации. Как всякая сложная система, АСУП подразделяется на подсистемы, органически взаимодействия которых при реализации задач управления обеспечивает достижение основной цели АСУП – оптимизация принятия управленческих решений.

АСУП обычно интегрируется как элемент в АСУ более высокого уровня организационного управления – отраслевые АСУ или АСУ крупными компаниями, возможно и межгосударственными, территориально-отраслевыми АСУ.

Появление второго класса АСУ – АСУТП связано, во-первых, с развитием автоматических устройств и совершенствованием технологического оборудования и, во-вторых, со значительным усложнением всех функций управления технологическими процессами. Принципиально важным для создания АСУТП было появление оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), промышленных роботов, управляемых ЭВМ, обрабатывающих центов и т.п.

Под АСУТП в настоящее время понимают человеко-машинную систему, которая при участии операторов, технологов, диспетчеров, контролеров, в реальном масштабе времени, обеспечивает автоматизированное управление процессом изготовления изделий из исходных материалов в соответствии с заданной технологией и установленными технико-экономическими критериями. К АСУТП можно отнести и АСУ воздушным движением, управление боевыми операциями.

По степени охвата управляемого процесса АСУТП делятся на локальные, т.е. управляющие отдельными станками, агрегатами, линиями, участками, и комплексные, которые управляют группами установок, цехами, имеющими АСУТП как подсистемы.

По степени участия человека в управлении технологическими процессами различают информационные, информационно-советующие и управляющие АСУТП.

Третий класс АСУ – САПР, предназначен для реализации автоматизированных процедур проектирования тех или иных объектов. Под САПР обычно понимают организационно-техническую систему, состоящую из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации, и выполняющую автоматизированное проектирование тех или иных объектов. Об этих системах мы будем подробно говорить в следующем, т.е. весеннем семестре.

Автоматизированные системы управления рассмотренных классов (АСУП, АСУТП и САПР) различаются прежде всего по виду информации, отражающей только одну определенную сторону деятельности автоматизированного объекта управления: организации, предприятия или объединения. Однако на практике реализация функций управления связана с необходимостью получения и переработки всей информации о состоянии управляемого объекта на данный момент времени с целью выработки оптимального решения. Разрешение противоречия между реализацией локальных функций управления с одной стороны и необходимостью оптимизации функционирования всей автоматизированной системы в целом с другой стороны привело к созданию так называемых интегрированных АСУ – ИАСУ. В ИАСУ совокупно и взаимосвязано взаимодействуют все перечисленные классы АСУ, используя единую организационную, информационную, техническую и программно-математическую основу.

Классификационные признаки предприятий, содержащих разные классы АСУ и их интеграция в ИАСУ могут быть сведены в следующую таблицу:

Таблица 1.1

Группа предприятий	Основные составляющие АСУ	Характер интеграции
I	1. САПР 2. АСУТП 3. АСУП	Проектирование, технология, экономико-организационные процессы
II	1. САПР 2. АСУП	Проектирование, экономико-организационные процессы
III	1. АСУТП 2. АСУП	Технология, экономико-организационные процессы
IV	АСУП	Экономико-организационные процессы

В ИАСУ научно-производственным объединением можно выделить следующие автоматизированные системы (см. рис. 1):

• САПР, которая конструирует изделия, узлы, детали, разрабатывает требования к ним;

• АСУП, планирующая и координирующая работу всех структурных элементов (подразделений, подсистем) интегрированного автоматизированного производства;

• АСНИ, исследующая готовые и проектируемые образцы изделий на соответствие требованиям ТЗ;

• АСТПП, проектирующая технологические процессы и управляющие программы для станков с ЧПУ, технологическую оснастку, инструмент(Схема структуры КТС на уровне технологической линии представлена на рис. 1.1.1);

• Автоматизированная система организационно-экономического управления, осуществляющая текущее и оперативное планирование и учет хода производственных процессов (АСОЭУ);

• Автоматизированная система организационно-технологического управления, осуществляющая управление технологическими объектами управления, состоящими из комплекса производственных модулей, снабженных локальными информационно-управляющими системами управления (АСУОТ);

• Распределенная система автоматического контроля, осуществляющая контроль качества функционирования интегрированного автоматизированного производства и качество изготовления изделий (САК);

• Интегрированная информационно-управляющая система (банк данных интегрированного автоматизированного производства) – ИУС.

Подсистемы САПР, АСУП, АСНИ объединяют в комплекс верхнего уровня иерархии интегрированного автоматизированного производства. На этом верхнем уровне вырабатывается стратегия организационно-экономического управления, планируется загрузка автоматизированного производства по номенклатуре и числу изделий, осуществляется подготовка производства, автоматизировано проектируются изделия. Таким образом, компоненты АСУП-САПР-АСНИ генерируют своеобразную информационную среду для всего интегрированного автоматизированного производства, реализованную в виде верхнего уровня общего распределенного банка данных системы. Компоненты АСТПП, АСОЭУ, САК, АСУОТ объединяют в комплекс иерархии нижнего уровня интегрированного автоматизированного производства. На этом уровне решаются практические задачи организационно-технологического планирования и управления, автоматизировано подготавливаются технологические управляющие программы и осуществляется непосредственное цифровое управление технологическими объектами управления в режиме реального времени. Данные подсистемы нижнего уровня иерархии генерируют своеобразную внутреннюю информационную среду, реализованную в виде нижнего уровня общего распределенного банка данных интегрированного автоматизированного производства.

Взаимосвязь указанных автоматизированных систем может быть представлена в виде обобщенной схемы, изображенной на рис. 1.1.