
книги из ГПНТБ / Альман, П. А. Автоматизированные системы управления в химической и нефтехимической промышленности [учеб. пособие]
.pdfИз приведенных данных видно, что в обоих министерствах существуют различные организационные формы подотраслевых подразделений. С одной стороны это объясняется незакончившимся процессом совершенствования организации системы уп равления внутри министерств, с другой — различием в масштабе и удельном весе отдельных подотраслей в отраслевых системах. Однако повышение степени унификации организационных форм безусловно будет способствовать росту эффективности функцио нирования объектов в условиях автоматизированных систем уп равления.
Создаваемые в масштабе вѵлх) министерства (как в М Х П
СССР, так и М Н Х П СССР) автоматизированные системы управ ления именуются о т р а с л е в ы м и автоматизированными сис темами управления (ОАСУ). Это наименование основывается на организационно-административной структуре и по своему смыс лу оно подчеркивает полный (максимально возможный и целе сообразный) охват объектов, входящих в общеминистерскую систему. Поэтому с не меньшим основанием было бы именование подобного класса систем как автоматизированная система уп равления министерством (АСУМ) .
Под углом зрения О А С У отраслевая система (в масштабе министерства) в организационно-административной структуре представляет совокупность предприятий по выпуску основной продукции и комплекса организаций и хозяйств, участвующих в обеспечении выпуска продукции (аппарат управления министер ства: научно-исследовательские, проектно-конструкторские, спе циализированные ремонтные и другие организации).
Принципиальная организационно-административная структура М Х П С С С Р или М Н Х П С С С Р может быть представлена в виде следующей блок-схемы (рис. 3):
Естественно, что укрупненная блок-схема не позволяет отра зить все структурные частности, имеющие место в сегодняшней практике обоих министерств. Так, например, в отдельные произ водственные объединения входят и предприятия и комбинаты (объединение «Башнефтехимзаводы» М Н Х П СССР). Наряду с самостоятельными научно-исследовательскими и проектными ин ститутами функционируют научно-производственные объеди нения (объединение «Пластик» М Х П СССР). Некоторые научно-исследовательские институты подчиняются функциональ ным . управлениям ( Н И И Т Э Х И М М Х П СССР). В отдельные промышленные тресты входят научно-исследовательские инсти туты (трест «Союзасботехника» М Н Х П СССР). Перечисленным охвачены далеко не все имеющиеся частности.
21
/ УРоВень |
|
Коллегия |
Нинистр |
|
|
||
|
MUHUcmepcmta |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
I |
.—• |
||
|
|
Республиканские министерства и |
управления |
||||
ИуроВень |
|
при Совете |
Министров |
союзных республик |
|||
|
Главные |
производственные управления |
|||||
Фуннциональ - ' |
|||||||
|
|
и |
|
|
|||
ные упраіления |
всесоюзные объединения |
|
|||||
щуроВень |
Трестьі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
/у уровень |
|
|
|
|
|
Научнаиссле |
|
Предприятия |
|
|
|
доВательашА |
|||
|
|
у7редприятия\ |
|
|
|
?роектіШВищ |
|
|
|
|
|
|
|
органиьацин |
|
Рис. 3. |
Блок-схема |
организационно-административной |
структуры |
МХ П С С С Р |
|||
|
|
и М Н Х П |
С С С Р |
|
|
Большое значение для эффективного функционирования авто матизированных систем управления (АСУ) имеет совершенство вание организационной структуры на всех уровнях управления в системе министерств. В этом отношении огромная роль при надлежит развитию различных форм промышленных объедине ний — трестов, производственных объединений, фирм, комби натов.
В резолюции X X I V |
съезда |
К П С С по отчетному |
докладу |
Ц К К П С С отмечено, что |
«нужно |
и дальше осуществлять |
концен |
трацию производства путем создания производственных, научнопроизводственных объединений и комбинатов, которые в пер спективе должны стать основными хозрасчетными звеньями общественного производства».*
Функционирующие в настоящее время в М Х П С С С Р и М Н Х П
С С С Р промышленные объединения занимают существенное мес то в общем выпуске продукции каждого министерства.
Однако действующие в системе М Х П СССР и М Н Х П С С С Р различные формообразования промышленных объединений не имеют в настоящее время единых (для аналогичных видов объеди нений) организационно-производственных, административных и правовых структур.
Такое положение приводит к разнотипности подчинения, к существенным отличиям в структуре аналогичных по виду объе динений и к многоступенчатости в системе управления, что сни жает эффективность функционирования промышленных объеди нений.
Особо остро вопрос о совершенствовании действующих и организации новых объединений встает в связи с ведущейся рабо той по созданию АСУ. Дело в том, что от характера, вида, струк туры и количества промышленных объединений во многом будут зависеть проектные решения и вопросы их практической реализа ции. Это касается всех аспектов создания АСУ — информацион ного, технического обеспечения, правового и др. В свою очередь в процессе разработки АСУ в масштабе министерства появляются рекомендации по оптимизации структуры управления различны ми объектами. Таким образом, совершенно очевидно, что разра ботки автоматизированных систем управления взаимосвязаны с решением проблемы формирования промышленных объединений и построением оптимальной схемы структуры управления на различных уровнях отраслевой (в масштабе министерства) сис темы.
* |
Материалы X X I V съезда К П С С . Изд. Политической литературы, М., |
1971 |
г., стр. 202. |
23
Глава II
Э К О Н О М И К О - М А Т Е М А Т И Ч Е С К И Е М Е Т О Д Ы И М О Д Е Л И
§ 1. Развитне-экономико математических методов (ЭММ)
Далеко не сразу после появления экономико-математических методов и электронно-вычислительных машин (ЭВМ) начался переход на их базе к созданию автоматизированных систем пла нирования и управления.
Сами по себе Э М М и современные ЭВМ являются относитель но молодыми творениями науки и техники. Экономико-матема тическими методами условно назван комплекс научных дисцип лин на стыке экономики с математикой и кибернетикой. Назва ние это (ЭММ) впервые введено в начале 60-х годов одним из ос нователей отечественной экономико-математической школы акад. Н. В. Немчиновым. Не останавливаясь на традиционно известных научных дисциплинах — экономике и математике, отметим, что слово «кибернетика» происходит от древнегреческого «кибернетес», что означает управляющий, кормчий, рулевой. Впервые оно было использовано древнегреческим философом Платоном (427—347 гг. до н. э.) для определения науки административного управления провинциями. В 1840 г. французский физик Ампер, классифицируя и систематизируя науки, предложил кибернетикой назвать науку об управлении государством. В 1948 г. американ ский ученый Н. Винер кибернетикой назвал науку об управлении
исвязи в живых организмах и машинах [40].
Внашей стране экономико-математические исследования на чали активно развиваться с конца 50-х годов. Однако еще в 1939 г. Л . В. Канторович, ' ныне академик, заложил основы концепции оптимального планирования [21]. В начальной стадии исследова ний в области экономико-математических методов преимущест венно уделялось внимание транспортной задаче линейного прог раммирования. Начинаются разработки задач по оптимизации размещения ряда отраслей. Одной из первых попыток составить
24
оптимальный отраслевой план был эскизный оптимальный топ ливный баланс С С С Р на 1980 г., разработанный в 1961 г.
Огромное значение в развитии теории и практическом приме нении математических методов в экономике имело создание в первой половине 60-х годов Центрального экономико-матема тического института Академии наук СССР под руководством акад. Н. П. Федоренко (заведующего кафедрой экономики хими
ческой |
промышленности |
и организации производства |
М И Т Х Т |
им. М. В. Ломоносова с |
1953 г. по 1964 г.). |
|
|
В |
химической и нефтехимической промышленности |
первые |
экспериментальные технико-экономические разработки отрасле вого масштаба с использованием Э М М относятся к 1962—1963 гг. Они были посвящены вопросам развития и размещения различ ных подотраслей, в частности шинной промышленности и, не
сколько позже, производства азотных удобрений*. На |
основе |
этих работ в дальнейшем решались задачи практического |
харак |
тера. В печати отмечалось [39], что в программу разработки |
опти |
мальных отраслевых планов для использования их при составле |
нии пятилетнего плана народного хозяйства на 1966—1970 годы вошли оптимальный топливный баланс и оптимальные планы развития и размещения цементной, шинной промышленности, производства азотных, фосфорных и калийных удобрений. Как
видно из перечисленных отраслей, |
среди них значительное место |
|||
занимают |
подотрасли |
химической |
и нефтехимической промыш |
|
ленности. |
|
|
|
|
Весь период 60-х годов, особенно его вторая |
половина, харак |
|||
теризуется |
ускоренным |
развертыванием работ с |
использованием |
|
Э М М на |
всех уровнях |
народно-хозяйственного |
планирования и |
|
управления. .. |
|
|
|
|
Наряду с фундаментальными теоретическими |
исследованиями |
разрабатываются перспективные планы развития и размещения многих отраслей, строятся внутри- и межотраслевые балансы, решаются задачи для территориальных комплексов, для внутри заводского планирования и др. Учитывая накопленный опыт и эффективность оптимизации отраслевых задач, принимается ре шение, обязывающее министерства и другие ведомства осущест влять разработку вариантов перспективного развития большин ства отраслей на 1971—1975 гг. на основе использования Э М М .
* Разработки по шинной промышленности были положены в основу опубли кованной в 1965 г. статьи о методических вопросах оптимизации размещения отраслей химической промышленности [36].
25
На примере внедрения Э М М виден ускоренный темп научнотехнического прогресса на современном этапе.
Развитие Э М М было бы невозможно (или по крайней мере мало эффективно) без появления вычислительной техники прин ципиально нового класса. Такой техникой являются электронно-
ычислительные машины. ЭВМ |
на лампах и с местом для памяти |
|
о ь . і и изобретены в 1948—1950 |
гг. Задолго до |
изобретения Э В М |
появились перфорационные машины (ПМ). Их |
первое внедрение |
|
с карточками в 45 колонок относится к концу |
X I X века. В 20— |
|
30-х годах X X века П М обрабатывали уже карточки в 80 колонок. |
В этот же период появились счетные машины с умножением и др.
Первая |
отечественная ЭВМ « М Э С М » была создана в |
1950 г. |
||||
В период с |
1952 |
г. до начала 60-х годов у нас в стране был |
создан |
|||
ряд |
ЭВМ |
на |
лампах — «Стрела», |
М-20, БЭСМ-2, |
«Урал-1», |
|
«Урал-2», |
«Урал-4» и др., которые |
явились машинами первого |
||||
поколения и сейчас уже сняты с производства. |
|
|
||||
Значительным событием в мировой практике развития |
Э В М |
|||||
был |
переход с ламп на полупроводники. Это решило |
целый ряд |
проблем и, прежде всего, уменьшило габариты машин и повы сило их надежность в эксплуатации.
У нас в стране и за рубежом в настоящее время функционируют ЭВМ третьего и даже четвертого поколения. В различных странах неуклонно растет парк ЭВМ (естественно используемый не толь ко в области экономики). Среди европейских социалистических
стран (без |
СССР) наибольшее |
количество |
машин насчитывается |
в Ч С С Р , в |
которой в 1970 г. |
было около |
200 ЭВМ [19]. |
Конструктивные особенности и счетно-вычислительные спо собности (и др. функции) Э В М постоянно совершенствуются и развиваются. В материалах американской фирмы И Б М , все мирно известного производителя ЭВМ, в частности, отмечается: «полагают, что в ближайшие годы будут созданы машины, ко торые смогут читать обычный печатный материал, свободно от вечать на устную речь и работать на международном языке» [28]. Действительно становится понятным укрепившееся за Э В М образное название «электронный мозг». Не в плане данной ра
боты разбирать |
аналогии и |
противоположности между |
Э В М |
и человеческим |
мозгом. Но |
можно бесспорно утверждать, |
что |
Э В М одно из крупнейших изобретений, облегчающее умствен ный труд человека и позволяющее осуществлять объем вычисле ний ранее практически невыполнимый.
Приведем один из популярных примеров.
Допустим существует 30 предприятий-потребителей, потреб ляющих по 1 условной единице продукции и 2 завода изготови-
26
теля мощностью |
первый — 20 ед., в т о р о й — 1 0 |
ед. При этих |
условиях число |
вариантов прикрепления заводов-потребителей |
|
к заводам-изготовителям определяется величиной |
в 5 млн. Если |
перебирать все варианты со скоростью 1 вариант в минуту, то не
трудно подсчитать, что на решение задачи потребуется |
примерно |
10 лет. Если же число потребителей довести до 50 и |
оставить |
2 завода-изготовителя с мощностью соответственно 30 |
и 20 ед., |
то на перебор вариантов ушло бы около 100 млн. лет. |
|
У человека воспроизведение, т. е. сознательное отражение в мозгу ряда объектов, осуществляется последовательно во вре мени примерно со скоростью произнесения про себя того слова, которое выражает объект мысли. Если считать, что скорость мысленного произнесения слова составляет в среднем 0,1 — 1 сек, то скорость мысли не так уж велика. Это явление последователь ного сознательного отражения объектов называется в психологии «узостью сознания» [18]!
Использование ЭВМ в |
процессах планирования и управления |
кроме выполнения «чисто |
счетных функций» способствует повы |
шению деловой культуры |
и расширению знаний людей, а- также |
более творческому подходу в принятии решений. Академик А. И. Берг отмечал, что Э В М не думает, но несомненно в системе «человек — ЭВМ» человек мыслит иначе, чем в системе «чело век-счеты».
Применение Э М М и ЭВМ имеет первостепенное значение в сфере управления, в которой в настоящее время занято огромное
количество людей. Достаточно указать, что в С С С |
Р в этой |
сфере |
|||
трудится около 15% самодеятельного населения, |
в |
С Ш А — д о |
|||
25%, в Японии — 20%. За |
последние 10 лет |
в США |
в области |
||
управления производством |
было принято на |
работу |
более |
50% |
работников, в то время как в само производство было привле чено только 6% [28].
Приведенные величины несколько условны, так как нет точ ных градаций между работниками различных категорий, тем более при сравнении данных по отдельным странам. Рост чис ленности и изменение структуры административного персонала в экономике США за двадцатилетний период (1947—1967 гг.) характеризуются данными табл. 5.
Однако не следует считать, что на данном этапе во всех слу чаях и при любых условиях Э М М и ЭВМ обеспечивают высокую эффективность.
В литературе имеются сведения по опыту внедрения вычисли тельной техники в частности в США. Результаты обследования, проведенного на 459 крупных американских компаниях (часть
27
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 5 |
|
|
Численность и структура административного персонала в экономике США [ 3 3 ] |
|
|
|
|||||||
|
|
|
(без |
сельского |
хозяйства) |
|
|
|
|
|
|
|
Всего заня |
|
|
в том числе административного персонала |
|
|
|||||
|
тых в эко |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
год |
номике США |
|
|
инженерно-тех управляющих, |
конторских ра |
работников |
|||||
|
млн..чел. |
всего |
|
нических ра |
администра |
ботников, |
системы |
||||
|
(100%) |
|
|
ботников |
торов |
|
клерков |
сбыта |
|||
|
|
млн. |
X |
млн. |
% |
млн. |
% |
млн. |
°/ |
млн. |
°/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'о |
1947 |
57.8 |
20.2 |
34.9 |
3.8 |
6.6 |
5.8 |
10.0 |
7.2 |
12.4 |
3.4 |
5.9 |
1950 |
59.6 |
22.4 |
37.5 |
<5 |
7.5 |
6.4 |
10.8 |
7.6 |
12,8 |
3.8 |
6,4 |
1954 |
61.2 |
23.9 |
39.0 |
5,6 |
9.1 |
6.2 |
10.1 |
8.2 |
13.4 |
3.9 |
6,4 |
1958 |
64.0 |
27.1 |
42.3 |
7.0 |
10.9 |
6,8 |
10.6 |
9.1 |
14,3 |
4.2 |
6,5 |
1960 |
66.7 |
28.7 |
43.1 |
7.5 |
11.2 |
7.1 |
10.6 |
9.8 |
14.7 |
4.4 |
6.6 |
1963 |
68.8 |
30.2 |
43.9 |
8.3 |
12,0 |
7.3 |
10.6 |
10.3 |
14.9 |
4.4 |
6.3 |
1965 |
71.1 |
31.8 |
44.8 |
8.9 |
12.5 |
7.3 |
10.3 |
11.1 |
15.7 |
4,5 |
6,3 |
1967 |
74.4 |
34.2 |
46.0 |
9.9 |
13.3 |
7,5 |
10.1 |
12.3 |
16.6 |
4.5 |
6.1 |
из которых насчитывали сотни предприятий), показали, что 25% из них не достигли ожидаемого эффекта от применения ЭВМ. По данным другого обследования, охватившего 300 организаций, надежды не оправдались у 4 1 % организаций, причем более чем у трети из общего числа внедрение Э В М не привело к сокраще нию управленческих расходов. Более того, у 18% организаций затраты на управление увеличились, а у 39% организаций месяч ная экономия в расходах на управление измерялась величиной от 0 до 500 долларов.
В другом литературном источнике [16] отмечается, что по сви детельству американских специалистов, обследовавших в 1965— 1966 гг. 33 компании с продажами не менее 50 млн. долл. в год, сравнительно успешно использовались ЭВМ лишь в области финансовых расчетов и управления (47% всего времени работы этих машин). Ч т о касается научно-исследовательских работ, и в частности организации управления последними, то только 8% работы ЭВМ отводилось на эти цели.
В химических и фармацевтических компаниях США ЭВМ ис пользуются в научных исследованиях несколько шире. В 1966 г. эти компании около 20% времени ЭВМ отводили работе в сфере науки и конструирования. Одна из фармацевтических компаний уже в 1966 г. на 50% использовала ЭВМ в этой области, главным образом для обработки клинических данных. Рассматривая све дения об американской практике, нельзя не учитывать специфику капиталистического способа производства, сама природа кото рого во многом искажает прогрессивные направления в науке и технике. Вопросы сферы и степени применения Э М М и Э В М связаны с целым комплексом факторов. Это и масштабы произ водства, сложность системы (отрасль, предприятие и т. д.), ши рота номенклатуры изделий, взаимозаменяемость продуктов, объем и скорость движения информации и целый ряд других. Следует иметь в виду, что автоматизация планирования и управ
ления охватывает |
системы от |
народнохозяйственного масштаба |
|
до отдельных цехов и установок промышленного |
предприятия. |
||
Естественно, что |
чем крупнее |
система, тем большее |
абсолютное |
суммарное значение приобретает каждый процент получаемого эффекта. Поэтому эффективность от применения Э М М и Э В М должна соизмеряться с затратами, связанными с их внедрением.
Опыт, накопленный в отечественной практике, в |
том числе |
в химической и нефтехимической промышленности, по |
разработке |
локальных задач с использованием Э М М , убедительно показы вает их преимущество по сравнению с традиционными методами планирования и управления. Только по промышленности пласти-
29
ческих масс и синтетических смол принятый вариант плана на 1971—1975 гг. на основе рассчитанного оптимального, обеспечил эффективность по сравнению с базовым вариантом более чем на 150 млн. руб. [8]. Существенная экономия достигнута по опти мальным вариантам планов развития и размещения таких отрас лей (подотраслей), как химические волокна, минеральные удоб рения, шинное, производство и др.
Значительный объем работ с применением Э М М на ряде пред приятий химической и нефтехимической промышленности ведется по решению задач заводского планирования и управления. В обо их министерствах ( М Х П С С С Р и М Н Х П СССР) в настоящее время функционируют вычислительные центры, на которых обра батывается большое количество плановой, отчетной, статисти
ческой и др. информации. |
' |
Постепенно от решения локальных задач (малых и больших, |
|
простых и сложных, относительно |
или условно изолированных |
и взаимосвязанных) осуществляется объективно закономерный переход к разработкам и созданию автоматизированных систем управления для всех звеньев иерархической структуры народного хозяйства. Аналогичные работы ведутся в Министерстве хими
ческой промышленности С С С Р и Министерстве |
нефтеперераба |
|
тывающей и |
нефтехимической промышленности |
СССР . |
§ 2. |
Экономико-математическое моделирование |
Во многих областях теории и практики достаточно широко применяют различные виды моделей — электрические, механи ческие, гидравлические, графические, математические и др.
Моделям принадлежит первостепенная роль в научных иссле дованиях, в процессе формирования знаний. В зависимости от способа и формы реализации модели она может иметь различную степень абстракции. Натуральная модель менее абстрактна, чем, например, графическая модель какого-либо объекта.
Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте [7].
В основе j построения любой модели лежат определенные тео ретические принципы и те или иные средства ее реализации. Мо дель, построенная на принципах математической теории и реали зуемая с помощью математических средств называется матема тической моделью. Именно на математических моделях зиждется
зо