Принципы и условия организации автоматизированного производства на х

Как известно, есть много дисциплин, много наук, которые изучаются и должны изучаться студентами для обеспечения эффективного функционирования производственных процессов. Каждая из них имеет свой предмет, свой объект изучения. Например, технология изучает закономерности целенаправленного превращения предмета труда в готовый продукт, теория автоматического управления – законы создания АСУ, социология – мотивы поведения работников в процессе производства. Задачи каждой из них по существу являются частным случаем, отдельным элементом создания или функционирования производственного процесса. Все они существуют изолированно и не обеспечивают эффективность производства на должном уровне. Вотличие от них организация производства как наука изучает все то общее, что характерно для каждой из них, для каждого производственного процесса: взаимосвязи, взаимообусловленность всех составляющих их элементов, всех происходящих процессов. Никакая работа, никакая деятельность не могут осуществляться эффективно, никакое учреждение не может функционировать эффективно, если они не организованы. Иначе говоря, организация производства– непременное условие, фундамент егоэффективного функционирования.

Как уже указывалось, объекты организации могут быть самые разные (коллективы, технологические процессы, ресурсы, информация и т.д.). Однако законы организации едины для любых объектов, разницазаключается тольковсложности их реализации.

Всякая организация есть сложная система. При этом критерием сложности служит не столько число объектов (элементов) организации, сколько число, разнообразие и динамичность функциональных связей между ними, а также способность составных частей организациииорганизациивцеломкактамвыборарешения.

Организация производства – система многоуровневая, многокомпонентная, поэтому имеет следующие особенности:

♦ четкую иерархию с большим количеством вертикальных связей (рабочее место, участок, цех, предприятие, объединение, госучреждение);

11

♦ большое количество горизонтальных связей между перечисленными элементами одного уровня.

Нарушение ритма в любом месте приводит к его нарушению по всей цепочке и, следовательно, к неисчислимым потерям.

Очень важно при использовании любых понятий организации обоснованное формулирование общей цели самого высокого уровня и логически обоснованное ранжирование целей (разделение по вертикали), ибо цель – это интегрирующий фактор любой организации.

Цели формулирует управляющая система, т.е. организация объекта – это функция управления, через реализацию которой эффективно достигаются цели управления.

Через организацию производства, через организацию деятельности подчиненных ему коллективов менеджер осуществляет процесс управления. Основатель кибернетики Норберт Винер (1948 г.) в качестве главной задачи науки об организации выдвинул борьбу с мировым хаосом, с фатальным возрастанием энтропии как меры неупорядоченности.

Итак, организация – это фундамент, на котором реализуются достижения всех других наук. Как уже отмечалось, без применения принципов и условий организации ни один производственный процесс, ни одно дело, ни одна работа, никакая деятельность эффективно осуществляться не могут. Понимание этого тезиса составляет основу организационного мышления, без которого ни один специалист качественно выполнять свои функции не может. В этом заключается значение знаний, полученных по организации производства, для любого специалиста. Основная задача изучаемого курса – выработка у студента, будущего инженера, такого организационного мышления. Это тем более важно сегодня, ибо роль организации производства как непременного условия его эффективного функционирования многократно возрастает в связи с высокими темпами НТП, в том числе с бурным развитием высокоавтоматизированных производств. В результате автоматизации производства не просто по-

12

вышается уровень его организации, а достигается качественно более высокий ее уровень, практически недостижимый другими способами. Однако существенный социально-экономический эффект автоматизации производства может быть реализован при высочайшем уровне организации как самого автоматизированного производства, так и обеспечивающих его объектов. Поэтому так важно для инженера по автоматизации наличие организационного мышления.

2. СИСТЕМА, СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД, СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

2.1. СИСТЕМА

Появление понятия «система» связано с достижениями научно-технического прогресса, с появлением сложных технических комплексов и усложнением связей между ними. Потом уже понятие «система» было распространено на управление, организацию, социальные комплексы.

Как и организация, понятие «система» применяется во многих случаях и ко многим самым разным объектам (система автоматизации, система обучения, система управления, система экономическая, организационная система, налоговая система и т.д.).

Так как объектом научных исследований система стала относительно недавно, то единственного устоявшегося определения этого понятия до сего времени не установлено.

Физиолог П.К. Анохин в работе «Теория функциональной системы» (1970) привел 12 формулировок понятия «система» разных авторов. В учебнике В.Н. Волковой и А.А. Денисова «Основы теории систем и системного анализа» (1999) авторы говорят уже о30 определениях понятия «система». Сейчастакихформулировок можнобыло бы собрать внесколько разбольше.

13

Происходит слово «система» от греческого слова «целое, составленное из частей». Поэтому во всех определениях термин «система» включает в себя понятие о целом, состоящем из взаимосвязанных, взаимодействующих, взаимозависимых частей.

Вкниге Г.Л. Смилянского «Проектирование АСУТП» дается следующее определение: «Система – это комплекс элементов, находящихся во взаимосвязи».

Есть и такое определение: «Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих определенную целостность, единство».

Впоследние годы понятие «система» дополняется еще одним признаком – наличием общей цели, для реализации которой система создается. Некоторые авторы говорят о функции, определяя ее как то, что система делает, то, ради чего она создана.

Нам представляется, что наиболее полным можно считать следующее определение: система – это совокупность элементов, определенным образом взаимодействующих для достижения общей цели.

Более полное представление о том, что такое система, можно получить, ознакомившись спризнаками, еехарактеризующими:

1.Система имеет общую цель, для реализации которой она создается.

2.Система состоит из элементов (подсистем), взаимодействие которых обеспечивает достижение общей цели. При этом каждый элемент выполняет только одну, ему предназначенную функцию. Собственно говоря, для выполнения этой функции элемент и включается в систему.

3.Элементы существуют только в системе. Вне системы это лишь объекты, обладающие потенциальной способностью образования системы. Системе присуща эмерджентность, т.е. появление качественно новых свойств, отсутствующих у ее элементов или нехарактерных для них. В то же время объединенные в систему элементы могут терять свойства, присущие им вне системы. Таким образом, свойства целого не равны сумме

14

свойств частей, хотя и зависят от них. Элементы системы могут быть разнокачественными, но обязательно совместимыми.

4.Элементы имеют свои частные цели. Частная цель – это цель, которая должна быть достигнута в процессе функционирования каждого элемента для того, чтобы была реализована общая цель системы. Иначе говоря, достижение частной цели (цели элемента) – это средство достижения общей (цели системы). Формулируется частная цель на основании функции, для выполнения которой элемент включен в систему.

5.Так как общая цель может быть достигнута только в результате взаимодействия элементов, то следующее свойство

системы – наличие существенных связей между элементами. В зависимости от особенностей, характеризующих систему, связи могут быть вещественными, информационными, прямыми, обратными. Наличие связей между элементами гарантирует, при прочих равных условиях, возможность достижения цели системы. При этом связи между элементами должны быть более существенными, чем связи отдельных элементов с внешней средой, так как

впротивном случае система не может функционировать. Ошибка

вфункционировании любого элемента приводит к сбою в работе всей системы.

6.Для того, чтобы система эффективно функционировала, чтобы работа всех элементов была направлена на достижение общей цели, система должна быть устойчивой. Для этого она должна обладать адаптивностью и иметь структуру. Наличие адаптивности и структуры – следующее свойство системы.

Адаптивность – это способность системы приспосабливаться к изменениям внешней и внутренней среды. Адаптация осуществляется за счет внутренней гибкости и преобладания процессов самоорганизации системы. Структура – это качественный и количественный состав элементов системы и способ упорядочения связей между ними. Конкретный тип структуры зависит от цели системы, свойств элементов, особенностей процессов, происходящих в системе, и других факторов.

15

7.Система должна обладать обратной связью, под которой понимается определенная реакция системы в целом и отдельных ее элементов на импульсы друг друга и внешние воздействия. Обратная связь обеспечивает систему информацией

ореальной ситуации, компенсирует влияние помех.

8.Каждый элемент системы обладает признаками функциональной полноты, т.е. ему присущи все признаки системы. Поэтому в зависимости от цели исследования элемент и система могут меняться местами.

9.Практически все социально-экономические системы являются открытыми, поэтому каждая система имеет вход и выход. Вход – все то, что преобразовывается в системе (ресурсы, стимулы, причины, возмущения). Выход – результат преобразования входа (готовая продукция, эффект, реакция).

10.Каждая система характеризуется интегративными качествами, т.е. качествами, присущими системе в целом, но несвойственными ни одному из ее элементов в отдельности.

11.Системой является такое сочетание элементов, которое в совокупности приобретает новое качество, способность выполнять то, чего элементы делать не умели, так как у элементов этого качества не было, а у системы оно появляется. Так, мозг человека состоит из нейронов, которые сами по себе не способны к какому-либо разумному действию. Но в совокупности они образуют мозг, способный к мышлению.

12.Важное свойство системы заключается в том, что она сама является частью какой-то еще большей системы. Такая многоэтажная структура носит название иерархии систем. Иерархия – это упорядочение последовательности соподчинения и усложнения систем по вертикали. Каждый «этаж» этой иерархии называют рангом систем. На каждом ранге у системы есть своя цель (функция), причем только одна. Цели (функции) рангов не совпадают между собой. Цель системы определенного ранга определяет система более высокого ранга. Кроме умения видеть вертикальную составляющую системы (подсистемы,

16

надсистемы), необходимо предвидеть и ее горизонтальную составляющую, т.е. изменение системы во времени. У каждой системы на каждом ранге было свое прошлое и есть свое будущее, это может быть видоизменение самой системы или ее элементов. Например, наступает моральный и (или) физический износ отдельных элементов. Изменяется внешняя среда: ужесточаются требования к качеству результата функционирования системы, появляются новые цели и т.д. Все это приводит к необходимости совершенствования системы за счет замены элементов, изменения структуры и т.д.

Систему можно рассматривать по-разному. Систему можно рассматривать как реальный объект, комплекс процессов, явлений и связей между ними, которые существуют объективно, независимо от исследователя. Задача исследователя – выделить эту систему из окружающей среды, т.е., как минимум, определить ее входы и выходы, а как максимум, подвергнуть анализу ее структуру, выяснить механизм функционирования ее элементов, связи и воздействовать на нее

внужном направлении. В таком понимании система – конкретный объект исследования и управления.

Систему можно рассматривать как абстракцию, модель реального объекта, способ теоретического исследования процессов и явлений. Исследователь, имея перед собой цель, конструирует систему как некоторое абстрактное отображение реальных объектов. При этом абстрактная система понимается как совокупность взаимосвязанных переменных, представляющих те или иные свойства, характеристики элементов, объектов, которые рассматриваются в данной системе. В этой трактовке понятие системы смыкается с понятием модели. Говоря о синтезе системы, имеют

ввиду ее макромодель, анализ же совпадает с микромоделированием ее отдельных элементов и процессов. На этой модели изучаются особенности создания и функционирования системы, которые должны быть использованы при создании реальных объектов. Например, любой химико-технологический процесс (ХТП)

17

можно рассматривать как совокупность однотипных, но повторяющихся в разных процессах стадий (конденсации, сушки, ректификации и т.д.). Изменяя цели и условия их реализации на модели, можно изучить особенности их функционирования в разных производствах. Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) дает возможность такого изучения.

Кроме того, для одного и того же объекта в зависимости от цели исследования можно создавать (рассматривать) разные системы. Например, любой производственный процесс можно изучать как техническую, технологическую, социальную, организационную системы.

Создавая систему, мы должны исходить из некоторых принципов.

При выполнении всех установленных ограничений необходимо минимизировать затраты времени и средств, требуемых как для ее создания, так и для ее функционирования. Для этого она должна удовлетворять следующим требованиям:

а) простоты, т.е. оптимальным должны быть как количество элементов в системе, так и количество связей между ними (все гениальное просто, но не все простое гениально);

б) гибкости, т.е. система должна иметь возможности приспосабливаться к изменению условий, в которых она функционирует, и требований, предъявляемых к ней внешней средой, с минимальными затратами времени и средств (модульный принцип создания);

в) надежности, т.е. система должна выполнять заданные функции без отказов и отклонений заданное время при соблюдении нормативов функционирования. Для повышения надежности системы, т.е. стабильности ее функционирования, используются различные виды резервирования, согласованность надежности разныхэлементов, повышеннаянадежность самого слабого элемента;

г) диагностики (должны быть предусмотрены условия для диагностики, т.е. раннего обнаружения возможных отказов);

д) экономичности создания и функционирования системы.

18

Существуют системы двух основных типов: закрытые и открытые. Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы от среды, окружающей систему. Часы – пример закрытой системы. Взаимозависимые части часов двигаются непрерывно и очень точно, как только часы заведены или поставлена батарейка. И пока в часах имеется источник энергии, их системанезависима отокружающей среды.

Открытая система характеризуется взаимодействием с внешней средой через проницаемые границы. Такая система не является самообеспечивающейся, она зависит от энергии, информации и материалов, поступающих извне. Кроме того, открытая система может приспосабливаться к изменениям во внешней среде и должна делать это для того, чтобы продолжить свое функционирование.

Все организации являются открытыми системами. Выживание любой организации зависит и от внешнего мира.

2.2. ЭЛЕМЕНТ (ПОДСИСТЕМА)

Так как в состав системы входит множество элементов и каждый из них во многом определяет качество функционирования системы, следует датьболееполное определение элемента.

Элемент (подсистема) – это структурно обособленное подразделение, которое состоит из элементов с упорядоченными связями.

Элемент характеризуется следующими качествами:

1.Специфическими, только данному элементу в данной системе присущими свойствами. В соответствии с этими свойствами каждый элемент в системе выполняет особую, только ему присущую функцию. Эту функцию не может и не должен выполнять никакой другой элемент всистеме.

2.Наличием цели элемента (частной цели системы). Частная цель формулируется в соответствии с функциональным назначением элемента. Для реализации этой функции элемент

19

и включается в систему. В процессе декомпозиции общей цели системы цель подсистемы (элемента) более низкого уровня формулируется подсистемой более высокого уровня и является средством ее реализации. Иначе говоря, частные цели формулируются сверху вниз, реализуются снизу вверх. В конечном итоге четкое, организованное взаимодействие частных целей элементов обеспечивает достижение общей цели системы.

3.Наличием структуры, структурной обособленностью (в организации это еще и наличие руководителя).

4.Самостоятельностью как следствием структурной обособленности. Однако самостоятельность эта относительная, ограниченная («поведение» элемента определяется общей целью системы, в соответствии с которой формулируется частная цель, наличием и характером связи с другими элементами системы).

5.Системно-интегративными качествами, способствующими объединению его с другими элементами в данной системе.

6.Свойством функциональной полноты, т.е. ему присущи все свойства системы.

В зависимости от конкретных целей и места наблюдателя элемент (подсистема) и система могут меняться местами. Этим обеспечивается иерархия систем, иерархия общих целей.

Чтобы система функционировала эффективно, ее элементы должны удовлетворять следующим требованиям:

а) необходимости – без любого элемента система не может существовать;

б) разнокачественности – каждый элемент должен быть существенно отличен от всех других и наделен индивидуальной качественной определенностью;

в) соотносительности – должны быть соблюдены количественные пропорции между элементами, в противном случае снижается эффективность системы;

г) структурности – каждый элемент имеет свое устройство, состоит, в свою очередь, из необходимых ему элементов, может рассматриваться как самостоятельная система;

20