Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)
Отчёт по лабораторной работе №1 «Оценка дерева целей методом анализа иерархий» по дисциплине «Системный анализ»
Выполнил студент гр. 439-4
Фомин М.А.
« » 2022
Проверил
Захарова А.А.
« » 2022
Томск 2022
Оглавление
Введение 3
1 Краткое описание объекта исследования 4
2 Моделирование проблемосодержащей системы 8
2.1 Модель взаимосвязи системы с окружающей средой 8
2.2 Структурный анализ системы 10
2.3 Построение дерева причин 13
3 Постановка целей и поиск решений 16
3.1 Построение дерева целей 16
3.2 Оценка целей методом анализа иерархий 17
Заключение 21
Список использованных источников 22
Приложение А (обязательное) Расчёты локальных приоритетов 24
Приложение Б (обязательное) Дерево целей с приоритетами 28
Введение
На сегодняшний день автоматизированные системы управления распространяются практически во всех сферах нашей жизни, дабы облегчить наши бытовые тяготы. Не стала исключением и загородная жизнь: на сегодняшний день стали весьма распространёнными автоматизированные, так называемые, «умные» теплицы.
Как нам известно, технологический прогресс не стоит на месте: появляются новые управляющие микросхемы, более долговечные и износостойкие приводы, новые системы управления, более точные датчики. Пред многими компаниями стоит проблема низкой удовлетворённости клиентов.
Целью курсового проекта является выработка и оценка альтернатив решения проблемы в компании по производству умных теплиц на основе методов системного анализа и разработанного программного обеспечения.
Объектом исследования курсового проекта является компания по производству умных теплиц.
Предметом исследования является процесс производства умных теплиц.
Задачами курсового проекта являются:
Краткое описание объекта исследования.
Моделирование проблемосодержащей системы.
Постановка целей и поиск решений.
Разработка и оценка альтернатив решения проблемы методом среднего выигрыша.
Разработка программного продукта, реализующего сравнения альтернатив по критерию среднего выигрыша.
Курсовая работа по дисциплине «Системный анализ» является одной из основных форм самостоятельной работы студента и направлен на формирование следующих универсальных и общепрофессиональных компетенций:
способность применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности;
способность осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач.
Краткое описание объекта исследования
Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин «автоматизированная», в отличие от термина «автоматическая», подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.
Важнейшая задача АСУ — повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления. Различают автоматизированные системы управления объектами и функциональные автоматизированные системы, например, проектирование плановых расчётов, материально-технического снабжения и т. д. [1]. Существуют различные компании, занимающиеся созданием АСУ. В данной курсовой работе мы сконцентрируемся на одной из таких компаний, которые занимаются созданием умных теплиц.
Умная теплица – АСУ для получения растениеводческой продукции в автоматическом режиме, максимально минимизирующий участие оператора, агронома, инженера. Система оптимизирует экономику объекта с учётом затрат и потребительской активности, соблюдает экологические и санитарно-гигиенические регламенты, используя цифровые технологии (искусственный интеллект, интернет вещей и др.) с учётом агроэкологической оценки гибридов и сортов растений, анализа грунтов и т.д. [2].
Целью функционирования компании, занимающейся производством и установкой таких систем, является получение прибыли за счёт доставки, монтажа и настройки стандартизированных систем свои покупателям.
Внешней средой для данной компании являются потребители, формирующие спрос на автоматизированные теплицы; состояние экономики, влияющее на уровень цены материалов; государственные и общественные организации, формирующие условия существования компании; компании-конкуренты. Также к внешней среде относятся: компании, поставляющие необходимые материалы, и стандарты автоматизации, диктующие условия создания автоматизированных систем.
Примерами таких компаний могут быть:
УмныеТеплицыРФ – российская компания по производству умных теплиц в г. Рязань и г. Спас-Клепики [3];
Priva - голландская частная компания, которая продаёт оборудование и программное обеспечение для управления климатом и процессами в садоводстве и для зданий, являясь мировым лидером в области садоводства [4];
Micro Grow Company – американская компания, занимающаяся производством, установкой, настройкой и поддержкой огромного количества различных систем содержания теплиц, оранжерей и прочего [5].
Процесс установки зависит от покупателя. Точнее говоря, от того, что он имеет на момент обращения в компанию. Либо он уже имеет свою теплицу, либо лишь собирается её устанавливать и сразу же автоматизировать. В зависимости от этого процесс установки умной теплицы может зависеть от следующих факторов: местоположение установки; конструкция теплицы (из каких материалов она создана и какую конструкцию имеет); техническое оснащение; климатические условия на месте установки; бюджет покупателя и т.д.
Автоматическая система должна регулировать следующие параметры:
температуру воздуха в теплице;
температуру почвы;
влажность воздуха;
влажность почвы.
Конечно, существуют системы, регулирующие намного большее количество параметров, например: количество кислорода; мульчирование почвы; длину светового дня для растений и другие. Но мы будем рассматривать систему среднюю по ценовому сегменту и по средней сложности установки, т.к. именно такие системы наиболее распространены среди покупателей.
Для регулировки вышеперечисленных параметров система должна уметь:
проветривать теплицу;
нагревать воздух в теплице;
нагревать почву в теплице;
поливать растения.
Из всего вышесказанного следует техническое оснащение данной системы:
управляющий контроллер;
датчики температуры воздуха;
датчики температуры почвы;
датчики влажности воздуха;
датчики влажности почвы;
вентиляционная система (кондиционеры / регулируемые форточки / вентиляторы);
система нагрева грунта (отопительная водяная / электрическая система);
система нагрева воздуха (отопительная водяная / электрическая система).
Процесс установки умной теплицы представлен на рисунке 1.1.
Для начала определяются уже пройденные покупателем этапы установки. Конкретнее говоря, самый первый – установка теплицы: желает покупатель автоматизировать уже имеющуюся теплицу, или же он желает приобрести готовую умную теплицу с нуля.
Далее начинается программная реализация умной теплицы. Создание сводки параметров, по которой наша АСУ должна будет управлять практически всей системой. Это должна быть база данных, содержащая в себе всю информацию касательно температуры воздуха, температуры почвы, влажности почвы и влажности воздуха. Именно по ней микроконтроллер будет управлять умной теплицей.
Под программированием микроконтроллера подразумевается загрузка БД, установка правил управления оборудование, написание алгоритма управления в соответствии с выбранным стандартом.
После всех этих этапов остаётся установить оборудование. То есть, различные датчики (датчики влажности почвы / воздуха; датчики температуры почвы / воздуха), система вентиляции, система обогрева и т.д. [6-8].
Кроме всего прочего покупатель может оставить отзыв о нашей компании, что поспособствует привлечению новых клиентов.
Под оказанием услуг для наших клиентов будем подразумевать консультирование и установку умной теплицы на территории клиента.
Рисунок 1.1 – Этапы создания умной теплицы
Целью создания умных теплиц является получение прибыли. Показателем эффективности в этом случае является прибыль. Проблемой является низкая удовлетворённость клиентов в оказанных услугах.