5ый семестр / 8. Системный анализ (complete) / Курсач / Курсовая

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА УМНЫХ ТЕПЛИЦ Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Системный анализ»

Томск 2021

2

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

Задание на курсовую работу по дисциплине «Системный анализ»

Студент гр. 439-4 факультета систем управления Фомин Михаил Александрович_____________________

1.Тема курсовой работы системный анализ производства умных теплиц

2.Цель работы – выработка и оценка альтернатив решения проблемы в компании по производству умных теплиц на основе методов системного анализа и разработанного программного обеспечения.

3.Задачи работы:

изучение проблем, возникающих в компании при производстве умных теплиц;

разработка базовых моделей системы;

выявление причин возникновения выбранной проблемы процесса;

постановка и оценивание целей системы для решения выбранной проблемы;

разработка и оценка альтернатив решения проблемы выбором варианта управления по критерию среднего выигрыша;

разработка программного продукта, реализующего выбор варианта управления по критерию среднего выигрыша.

4.Исходные данные: ОС ТУСУР 01-2013, методы системного анализа, методы принятия решений в условиях риска и неопределѐнности

5.Перечень обязательного графического материала курсовой работы:

дерево целей и результаты оценивания целей методом анализа иерархий;

алгоритм программы ЭВМ, реализующей метод оценивания систем.

6.Дата выдачи задания «01_» ноября 2021__ г.

подпись

3

Оглавление

4.2Описание метода выбора альтернативы по критерию среднего

4

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 распространѐнными 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 удовлетворѐнности клиентов.

Целью курсовой работы является выработка и оценка альтернатив решения проблемы в компании по производству умных теплиц на основе методов системного анализа и разработанного программного обеспечения.

Объектом исследования курсовой работы является компания по производству умных

теплиц.

Предметом исследования является процесс производства умных теплиц.

Задачами курсовой работы являются:

1.Краткое описание объекта исследования.

2.Моделирование проблемосодержащей системы.

3.Постановка целей и поиск решений.

4.Разработка и оценка альтернатив решения проблемы методом среднего

выигрыша.

5.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 направлена 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.

5

1 Краткое описание объекта исследования

Автоматизированная система управления (сокращѐнно 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», подчѐркивает 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 расчѐтов, 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 учѐтом затрат и потребительской активности, соблюдает экологические и санитарно-гигиенические регламенты, используя цифровые технологии (искусственный интеллект, интернет вещей и др.) с учѐтом 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 счѐт 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.

6

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 продаѐт 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 еѐ 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.

7

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 остаѐтся 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.

8

Рисунок 1.1 – Этапы создания умной теплицы Целью создания умных теплиц является получение прибыли. Показателем

эффективности в этом случае является прибыль. Проблемой является низкая удовлетворѐнность клиентов в оказанных услугах.

9

2Моделирование проблемосодержащей системы

2.1Модель взаимосвязи системы с окружающей средой

Подсистемами окружающей среды для системы реализации продукции являются как макросреда, так и микросреда.

Макросреда представляет собой экономический, географический факторы и рынок труда. Экономический фактор диктует цены на материалы, используемые нашей системой.

Географический фактор влияет на количество клиентов в области работы компании и скорость поставки товаров. Рынок труда, можно сказать, является «поставщиком сотрудников» для нашей компании

Микросреда состоит из клиентов, поставщиков и компаний конкурентов. Сюда можно было бы включить сотрудников, но мы будем считать, что сотрудники являются частью нашей системы. Клиенты являются, как ни странно, пользователями наших услуг и источником прибыли. Поставщики обеспечивают нашу систему необходимыми для работы ресурсами. Конкуренты же невольно пытаются лишить нас нашего источника прибыли,

переманивая наших клиентов на свою сторону, и также невольно являются двигателем нашего прогресса, т.к. заставляют систему придумывать новые способы удовлетворения потребностей наших клиентов.

Взаимосвязи системы с окружающей средой представлены на рисунке 2.1. Система по созданию умных теплиц представляет собой совокупность различных задач, основной среди которых является автоматизация уже существующих теплиц.

Потенциальный клиент – клиент, желающий облегчить себе жизнь путѐм автоматизации своей теплицы или приобретения автоматической теплицы.

Взаимодействие между нашей компанией и клиентов заключается в информировании клиента о предоставляемых услугах и предоставлении оных. В обратную сторону, клиент может оставить отзыв о компании (конкретно установленной системе) в случае установки системы.

Взаимодействие между нашей компанией и компаниями-конкурентами заключается в предоставлении альтернативных услуг клиенту. Тем самым конкуренты переманивают клиентов на свою сторону. Кроме того, наша компания может заимствовать у конкурентов созданные ими системы автоматизации.

10

Взаимодействие между нашей компанией и поставщиками заключается в приобретении компанией необходимых компонентов для создания умных теплиц.

Рисунок 2.1 - Диаграмма взаимосвязи системы с окружающей средой

Основными заинтересованными сторонами в этой системе являются владелец

компании, клиент и сотрудники компании.

Критерии, по которым разные участники системы будут оценивать работу оной,

различаются и зависят от точки зрения стороны. Они приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Критерии оценивания системы