1.2. Структуризация ас

1.2.1. Виды структур ас

Проектирование любого объекта, в том числе и АСУ требует предварительного анализа этого объекта с целью его структуризации.

Структуризация АСУ – это локализация ее границ и выделение структурных составных частей. Выделенную по определенному признаку часть АСУ называют ее подсистемой. Совокупность действий, направленную на достижение определенной цели, называют функцией АСУ. Выполнение автоматизированной системой управления функций, осуществляемое на действующем объекте управления и обеспечивающее достижение заданных целей, называют функционированием АСУ (ГОСТ 24.003-84).

Структура системы управления отражает строение и внутреннюю форму организации, относительно устойчивые взаимоотношения и взаимосвязи элементов системы. В АСУ, как и любой сложной системе, можно выделить большое число элементов, свойств, связей между элементами.

В процессе создания и в ходе функционирования АСУ выделяют различные аспекты ее внутреннего строения, различая в соответствии с этим разные виды структур системы: организационную, функциональную, информационную, комплекса технических средств и др.

Организационная структура АС отражает существование в системе управления объектом нескольких подразделений разного иерархического уровня и их взаимное административное подчинение.

Структурообразующий элемент такой структуры – это подсистема АСУ, осуществляющая автоматизацию тех процессов обработки информации и принятия решений, которые присущи соответствующему подразделению системы управления. Связи между элементами такой организационной структуры АСУ – это информационные потоки между структурными подразделениями, причем от вышестоящих подразделений в нижестоящие информация имеет характер директив (приказы, распоряжения, инструкции и т.п.), а от нижестоящих к вышестоящим подразделениям характер отчетности о выполнении полученных директив (рапорты, отчеты, сводки и т.п.).

Примеры организационной структуры АСУ приведены на рис. 1.2, 1.3 и 1.4.

Функциональной структурой АСУ называют структуру, элементами которой являются подсистемы, автоматизирующие выполнение отдельных функций управления. Функция управления – это совокупность действий, выполняемых в системе управления для достижения объектом управления определенной цели. Понятие функции управления переносится на функцию АСУ, если АСУ реализует эту функцию.

Состав функций реализуемых АСУ определяет ее назначение. Примеры функциональных подсистем АСУ воздушным движением страны:

• подсистема перспективного планирования полетов в регионе;

• подсистема суточного (предварительного) планирования полетов в районе;

• подсистема текущего планирования полетов в аэроузле;

• подсистема управления взлетом – посадкой самолетов в аэропорту.

Связи между элементами функциональной структуры АСУ – это потоки информации, циркулирующей между отдельными функциональными подсистемами. Информация, поступающая от одной функциональной подсистемы к другой может быть двух видов. Первый вид – это результат решения некоторой задачи управления, полученный в одной из функциональных подсистем, который необходим как исходные данные для задачи, решаемой в другой функциональной подсистеме.

Рис. 1.1. Схема организационной структуры ИАСУ предприятием

Рис. 1.1.1. Схема структуры КТС на уровне технологической линии

Рис. 1.2. Организационная структура АСУ производственного объединения

Рис. 1.3. Пример организационной структуры АСУ воздушным движением страны

Второй вид – это информация о состоянии объекта управления, которая используется в разных функциональных подсистемах. Например, информация о подлете группы самолетов в зону аэроузла используется как в подсистеме текущего планирования этого аэроузла, так и в подсистеме управления взлетом – посадкой в аэропорту, куда направляется данная группа самолетов. С другой стороны, результаты решения задач управления в подсистеме суточного (предварительного) планирования полетов самолетов в районе используется как исходные данные для подсистемы текущего планирования полетов в аэроузле. Типичные функциональные группы дискретного производства представлены на рис. 1.4 – 1.9.

Если в организационной структуре системы управления существуют структурные подразделения, предназначенные для выполнения присущих только им определенных функций, то организационная и функциональная структуры АСУ могут совпадать. Например, если в системе управления аэропортом есть подразделения текущего планирования воздушного движения, управления взлетом – посадкой, материального обеспечения и другие, ориентированные на выполнение какой-то одной функции управления, то организационная и функциональная структуры создаваемой АСУ аэропорта могут совпасть. С другой стороны, если какое-либо структурное подразделение системы управления выполняет несколько функций и его деятельность автоматизируется, то организационная и функциональная структуры АСУ могут быть частично или полностью совмещенными. В этом случае в качестве структурообразующих элементов АСУ могут выступать как организационные подсистемы (т.е. структурные подразделения, работа которых автоматизирована), так и функциональные подсистемы. При этом функциональные подсистемы раскрывают содержание автоматизируемых функций управления соответствующего структурного подразделения. Пример такого совмещения структур АСУ приведен на рис. 1.10, 1.11.

Близкие по методам решения или исходной информации задачи управления, решаемые в функциональных или организационных подсистемах АСУ часто объединяют в отдельные блоки, называемые модулями. Каждый такой модуль должен обладать следующими качествами:

- функциональность, т.е. модуль должен представлять собой функционально законченную и максимально независимую совокупность операций по обработке данных; обращение к модулю осуществляется как к единому целому и значения вызываемых параметров обычно отражает специфику функций модуля;

- связность, т.е. модуль реализует совокупность взаимосвязанных функций, требующих одних и тех же данных; часть этих данных обычно скрыта для системы в целом;

- алгоритмичность, т.е. модуль включает несколько функций, которые реализуются последовательно, причем выходные результаты одной функции являются входными для другой и т.д.; кроме того, функции модуля обычно являются взаимосвязанными во времени;

- однородность, т.е. в модуле объединяются однородные по своему функциональному назначению задачи управления и процедуры их решения.

Если в качестве структурообразующего элемента АСУ выступает модуль, то говорят, что задана модульная структура АСУ. Выделение модулей и построение из них создаваемой АСУ является в настоящее время одним из перспективных направлений автоматизации процессов проектирования АСУ.

Кроме функциональных и организационных подсистем в АСУ выделяют обеспечивающие подсистемы. Как правило, эти подсистемы являются общими для большинства или даже всех задач, решаемых в различных функциональных (организационных) подсистемах. Основными обеспечивающими подсистемами АСУ являются подсистема комплекса технических средств и подсистема информационного обеспечения.

Структурой комплекса технических средств АСУ называют структуру, элементами которой являются отдельные устройства комплекса технических средств АСУ.

Связи между элементами этой структуры отображают информационный обмен между этими устройствами. Для АСУ сложными объектами данная структура имеет вид многоуровневой распределенной вычислительной системы (РВС), отражающей в той или иной степени организационную структуру АСУ.

Информационная структура АСУ показывает характер и взаимосвязь информационных элементов (показателей, документов, блоков, массивов данных), используемых в процессе функционирования АСУ. В ней находят отражение классификационные свойства используемой информации, ее назначение, формы представления (машинная, внемашинная, документированная и т.д.).

Рис. 1.4. Типичные функциональные группы дискретного производства

Рис. 1.5. Пример функциональной структуры АСНИ

Рис. 1.6. Пример схемы функциональной структуры производства

Рис. 1.7. Схема функциональной структуры ИАСУ ГАЦ

Рис. 1.8. Пример схемы функциональной структуры производства

Рис. 1.9. Приближенная функциональная схема системы управления предприятием

Рис. 1.10. Пример совмещения организационной и функциональной структур АСУ ВД

Рис. 1.11. Общая схема взаимосвязи управляющей и управляемой систем в условиях АСУ

При построении информационной структуры АСУ необходимо стремиться к тому, чтобы она в полной мере отражала информационные потоки между отдельными подсистемами и задачами АСУ, показывала какая информация является первичной, какая промежуточной, какая результатной. Понятие информационная структура АСУ тесно связано с понятием информационное обеспечение (информационная компонента) АСУ.