книги из ГПНТБ / Крулькевич, М. И. Основы систем производственно-экономической информации учеб. пособие

В зависимости от вида информационных систем для ис­ правления ошибок могут использоваться два способа. В си­ стемах передачи информации целесообразен-способ использо­ вания контрольного кода для определения искаженного зна­ ка и замены его правильным. В системах хранения инфор­ мации удобен способ использования контрольного кода лишь для обнаружения ошибки, исправление которой осуществля­ ется повторной передачей сообщения.

Важность, сложность и многогранность проблемы разра­ ботки структуры и кодов информации требует совместного участия в ее решении специалистов самого различного про­ филя: исследователей операций, электронщиков, математи­ ков и широкого круга ИТР, деятельность которых связана с автоматизацией управления производством.

§ 3. Формирование носителей первичной информации

При автоматизированном управлении носителем первич­ ной производственной информации может быть либо элек­ трический сигнал, поступающий непосредственно от техноло­ гических объектов, либо документ, представляющий собой заполненный типографский бланк, перфокарту, перфоленту, фотопленку и т. д.

Получение производственной информации в виде элек­ трических сигналов в настоящее время возможно только от непрерывных технологических процессов.

В дискретном производстве первичная производственная ■информация в основном пока получается неавтоматизиро­ ванным путем.

Носители первичной информации бывают двух разно­ видностей — единые для ЭВМ л управленческого персонала к раздельно формируемые для ЭВМ и управленческого пер­ сонала. Для управленческого персонала во всех случаях но­ сителем информации является типографский бланк. К сожа­ лению еще не нашли широкого применения устройства, ко­ торые считывали бы информацию с такого бланка и-вво­ дили в ЭВМ. Поэтому если и используется единый носитель в виде бланка, то он должен удовлетворять некоторым до­ полнительным требованиям. Например, сообщение в доку­ менте должно считываться стилизованным шрифтом СМС-7.

50

Очень часто в качестве единого носителя информации используются так называемые дуаль-карты, представляющие собой особый вид перфокарт, на которых информация печа­ тается для управленческого персонала и одновременно пер­ форируется для ввода в ЭВМ.

Примером наличия одновременно двух носителей ин­ формации является телетайп. Один из носителей — широкорулонная или узкая лента — служит для управленческого персонала, а другой — перфорационная лента — использу­ ется для ввода в ЭВМ.

В общем случае для ввода данных в ЭВМ или вывода их из ЭВМ служат носители, информация на которые нано­ сится в результате каких-либо физических, химических или магнитных изменений носителя. В качестве носителей инфор­ мации в устройствах ввода-вывода машин широко исполь­ зуют бумагу, которую при записи информации либо перфо­ рируют, либо окрашивают во время печати. В АСУ исполь­ зуют пяти-, шести-, семиили восьмипозиционную перфолен­ ту. Наибольшее распространение получила пятипозиционная перфолента в связи с тем, что она' может применяться для

Для устранения ручной работы при подготовке проме­ жуточных данных, которые предполагается в дальнейшем обрабатывать на ЭВМ, современные бухгалтерские, сумми­ рующие и механические вычислительные машины оборуду­ ются устройствами для вывода данных на перфоленту. Для кодирования информации на перфоленте принято два вида кодов: •

а) коды ГОСТ 10859—64, б) международный телеграфный код № 2.

Последний служит для кодирования информации на пя­ типозиционной перфоленте. В некоторых ЭВМ этот код ис­ пользуется для ввода-вывода информации, но главным обра­ зом он применяется для передачи информации по линиям связи.

Перфокарты существуют 80-колонковые и 45-колонко- вые. В устройствах ввода-вывода ЭВМ в основномисполь­ зуются 80-колонковые.

51

Из носителей, в которых для записи информации ис­ пользуются химические процессы, наиболее распространен­ ными являются фотопленки и фотобумаги.

Наконец, для регистрации информации используют бу­ магу, которая пропитывается веществами, разлагающимися. при нагреве.

При управлении технологическим процессом в качестве исходной информации используют сведения, о значениях и изменении во времени некоторых величин, характеризующих состояние объекта. Эта информация может поступать в ви­ де регулярных, периодически изменяющихся во времени ве­ личин, или в виде случайных сигналов.

В задачу устройства для фиксации такой информации входят не только запись на носитель, но и первичная подго­ товка, которая связана с предварительной обработкой по­ ступающих сведений и разгрузкой ЭВМ от частных решений при выработке и формировании сигналов для управления объектом.

Одновременно с этим исходная информация подверга­ ется квантованию непрерывных величин в дискретные, коди­ рованию и декодированию, масштабированию.

Как правило, четкой границы между предварительной обработкой и основной переработкой информации нет.

Перед вводом в вычислительный блок ЭВМ вся инфор­ мация должна быть преобразована в цифровую форму и приведена к единой форме электрических сигналов.

Опрос источников информации осуществляется с по­ мощью опрашивающего устройства ЭВМ в течение опреде­ ленного интервала времени е.

При цикличном методе опроса число точек контроля равно

где т0 —■длительность момента переключения.

Выбор т0 не является произвольным, так как число то­ чек контроля N определяется алгоритмом управления и сте­ пенью надежности системы управления, а интервал времени контроля - зависит от динамики технологического процес­ са и от наличия избыточной информации.

52

Основным источником избыточной информации является неопределенность процесса съема информации, избыточность сообщений с точки зрения их ценности для управления, неравновероятность возможных результатов и корреляция из­ меряемых параметров.

Пусть Н(х) — энтропия измеряемой переменной, а Н(у) — энтропия устройства съема информации, тогда ве­ личина совместной неопределенности Н(х) и Н(у) будет оп­ ределяться выражением

Н(х, у) = — £ £P(xi , у,- )'logP(x, , у, ). . i j

Полученное в процессе съема приращение информации будет равно

Д1 = Н(у) — н ( ~ -)•

Величина информации, содержащаяся в H ^ - j, не дает

дополнительных сведений о значениях х, а отражает лишь свойства самой системы измерения

Н(У) - h ( - L ) = Н(х) - Н(у) - Н(х, у).

Предположив коэффициент корреляции между х и у равным единице, то есть, что неопределенность при измере­ нии равна нулю, получим:

Н(х, у) = Н(х) = Н(у),

Н= Ah- H(y) .

§ 4. Информация управляющих воздействий

Существенным отличием устройств выдачи управляю­ щих воздействий от устройств сбора информации является то, что здесь имеется один источник информации в виде уст­

53

ройства обработки и запоминания информации, а приемни­ ки, представляющие собой управленческий персонал или ис­ полнительные механизмы и задатчики регуляторов, рассре­ доточены по объектам управления.

Управляющие воздействия непосредственно из ЭВМ вы­ даются в виде цифрового кода. Приемные пункты управляю­ щей информации и исполнительные устройства рассчитаны на различные виды входных данных, что требует преобразо­ вания информации, поступающей от ЭВМ, и ее хранения, то есть требует создания развитой системы выдачи управля­ ющих воздействий.

В число устройств преобразования и выдачи управляю­ щей информации входят:

а) электропневматические преобразователи; б) цифро-аналоговые преобразователи;

в) преобразователи цифрового кода в число-импульсные или время-импульсные сигналы;

г) устройства цифровой и алфавитной регистрации; д) устройства цифровой индикации; е) устройства: вывода графической информации;

ж) устройства световой и звуковой индикации.

Первые три устройства применяются для выдачи управ­ ляющих воздействий непосредственно на исполнительные органы технологических процессов, остальные — для пред­ ставления информации управленческому персоналу АСУ.

Для хранения информации используются ЗУ ЭВМ, спе­ циальные регистры на бесконтактных и контактных элемен­ тах и буферные ЗУ, а для аналоговых сигналов — пневма­ тические элементы и ячейки памяти электрических сигна­ лов.

Выдача управляющих воздействий может быть осущест­ влена по адресам приемников и исполнительных устройств с использованием индивидуального или группового преобразо­ вания.

Устройства приема и преобразования управляющей ин­ формации могут быть расположены в непосредственной бли­ зости от ЭВМ или рассредоточены по производству. В по­ следнем случае их называют периферийными устройствами представления информации.

54

Ввычислительных центрах располагаются обычно уст­ ройства регистрации универсального применения, такие, например, как АЦПУ (алфавитно-цифровое печатающее устройство с механизмом МП-16), АПМ-3 или электрифи­ цированные пишущие машинки. Здесь используются также устройства, основанные на применении оптических, фотогра­ фических, электрохимических и электроискровых методов регистрации.

Вкачестве периферийных устройств представления уп­ равляющей информации используются телетайпы всех типов,

алфавитно-цифровые машины типа «Фриден», «Консул» п др.

Различного вида приборы могут размещаться на пуль­ тах диспетчера, операторов, на мнемосхемах и панелях.

Весьма удобными как в ВЦ, так и на периферии явля­ ются получившие широкое распространение устройства ал­ фавитно-цифровой индикации с использованием электронно­ лучевых трубок.

На базе таких устройств совместно с техническими сред­ ствами передачи и обработки информации-организуются си­ стемы запросно-ответных станций, такие, например, как «Экран», работающие в комплексе с ЭВМ или в составе АСВТ (агрегатной системы вычислительной техники).

С помощью световой сигнализации на мнемосхемах и табло осуществляется фиксация отклонений фактических технологических параметров от плановых, наличие аварий­ ных режимов или вообще фиксируется' состояние объекта управления.

Регистрация графической информации может быть осу­ ществлена с использованием регистратора ДРМ-2.

При управлении сложным производственным процессом каждый раз возникают следующие три проблемы:

—сколько необходимо информации;

—какая требуется информация;

—каким образом должна организовываться перера­ ботка информации для обеспечения надежности и экономич­

ности процесса управления.

Аналогичные проблемы наиболее успешно пока реша­ ются живыми организмами, которые в процессе длительного эволюционного развития выработали наиболее совершенные

55

способы переработки и использования информации об изме­ нении как внешней, так и внутренней среды.

Так же, как и живой организм, сложная система управ­ ления производством представляется многоуровневой, со­ стоящей из совокупности подсистем, обладающих относи­ тельной автономией.

Целесообразное поведение систем определяется целесо­ образном поведением образующих их подсистем. Результа­ ты работы каждой такой подсистемы определяются внешней средой и работой всей сложной системы, частью которой она является, несмотря на то, что каждая подсистема стре­ мится решать только свою частную задачу или минимизирует взаимодействие со средой. Тогда целесообразность всей си­ стемы представляется минимизацией суммарного взаимодей­ ствия системы со средой.

Изменение внешней среды приводит к изменению взаи­ модействия, обеспечивающему перевод системы в новое ус­ тойчивое состояние.

Результаты исследования сложных систем, полученные академиком А. И. Кухтенко, свидетельствуют о том, что си­ стемы с замкнутой иерархической структурой управления име­ ют существенные преимущества по сравнению с системами с централизованным управлением.

Благодаря иерархии в структуре управления поведение каждой из подсистем подчинено единой цели, определяемой

риями подсистем и глобальным критерием функциональной связи.. При этом для удержания глобального критерия в оп­ тимуме локальные критерии на определенном интервале вре­ мени могут и не иметь оптимального значения.

Представляется весьма важным (с точки зрения обес­ печения управляющей информацией подсистемы) знание до­ пустимых пределов отклонения значений локальных крите­ риев от их оптимального значения.

Зная такие пределы, управление подсистемой можно представить как контур регулирования, в котором опреде­ ляется рассогласование в значениях локального критерия.

56

Аналогично может быть выделен и контур регулирования глобального критерия оптимальности, представляющий по отношению к предыдущим контурам более высокий уровень \ правления.

Регулирование в контурах иерархической структуры осу­ ществляется так же, как в системах с отрицательной обрат­ ной связью. Отличием является лишь то, что в контурах пер­ вого яруса регулируемой величиной является какая-либо

.скалярная или векторная переменная, а в контурах более высоких уровней регулируемыми величинами будут обяза­ тельно функционалы, определенным образом выражаемые через исходные данные, характеризующие процесс регулиро­ вания на первом уровне.

Минимальное взаимодействие подсистем управления производством, являющееся выражением согласованности, координированности их действий на основе четкого распреде­ ления функций системы, может.#быть достигнуто только при условии максимального взаимного обмена управленческой и исходной информацией.

§ 5. Система производственно-экономической информации

Решение любой управленческой задачи связано с обра­ боткой множества сведений, описывающих состояние или лод производства в отрасли, на предприятии в целом или же на отдельных его участках. В этой связи точное информаци­ онное отображение деятельности объекта управления явля­ ется одним из основных.

Как известно, исходя из понятия информации, управле­ ние определяется как процесс переработки информации. В соответствии с этим любая определенная функция управ­ ления состоит в переработке определенной информации.

Производственно-экономическая информация в связи со спецификой деятельности производственных подразделений обычно дискретна. Она передается порциями или информа­ ционными совокупностями, которые имеют содержание и форму. Содержание их составляет логический смысл переда­ ваемых сведений, а форма представляет структуру, отража­ ющую взаимное расположение символов используемого язы­ ка или вид представляемой информации.

57

Форма Представления информационной совокупности называется сообщением. Одной из наиболее распространен­ ных разновидностей форм представления является письмен­ ный документ.

Низший структурный уровень информации составляют алфавитные, цифровые и другие элементарные знаки. После­ дующий уровень образуют слова, из которых конструиру­ ются высказывания. Высказывания — это такая структурная единица языка, которая способна быть независимым носите­ лем логического смысла. Высказывания бывают истинными н ложными.

Сообщение, состоящее из одного высказывания, называ­ ется простым. Сложные сообщения содержат два и больше высказываний. Важнейшим видом сообщений для произ­ водственно-экономической информации является показатель. Показателем называют такое простое сообщение, которое содержит количественное значение какой-либо переменной рассматриваемой производственной системы.

Одной из главных задач исследования системы инфор­ мации является ее измерение. Оценивать количественно ин­ формацию в двоичных единицах в настоящее время возмож­ но только для низших структурных уровней языка — для алфавитных и цифровых знаков, ограниченного числа соче­ таний этих знаков, отдельных арифметических и логических операций. Польза от такой оценки весьма ограничена. Более предпочтительным является определение количества инфор­ мации па содержательном уровне, то есть на уровне струк­

Подобная задача представляется в настоящее время слишком сложной. Поэтому обычно идут по пути измерения информации в таких структурных единицах, как знаки, по­ казатели, сообщения и т. п. В этой связи используется поня­ тие измерения объема потока информации.

Как известно из кибернетики, существенными перемен­ ными управляемых систем явля'ются функция, структура к

.информация. При этом определяющее значение имеет функ­ ция системы. В зависимости от нее строятся структура и ин­ формация. Одновременно может иметь место и определен­ ное обратное воздействие Так, некоторая структура способ-

58

ка обуславливать появление некоторых вспомогательных функций, выполнение которых обеспечивает выживание дан­ ной структуры. В свою очередь избыточная информация мо­ жет порождать отдельные функции и органы, которые явля­ ются излишними с точки зрения выполнения главной функ­ ции системы.

Между функцией, структурой и информацией системы отсутствует однозначное соответствие, так как любая функ­ ция может выполняться целым классом структур при нали­ чии различной исходной информации.

В процессе разработки системы производственно-эконо­ мической информации решаются две задачи: определение воз­ можных потоков информации по заданным функциям в про­ ектируемой системе управления и определение функций по заданным входной и выходной информации в существующей системе.

-Для решения обеих задач должен соблюдаться принцип внешнего дополнения, состоящий в том, что функции систе­ мы, а также входящая и выходящая информация определя­ ются путем рассмотрения всей системы как элемента другой, большей системы.

При синтезе системы автоматизированного управления решают вопросы устранения дублирующих частей из пото­ ков информации и сведения к минимуму объема первичной, исходной информации, а также определения рациональных потоков информации.

Рациональность потока информации определяется преж­ де всего по отношению к определенной функции управления в данной системе. Если известны функции системы управле­ ния, то, решая задачу синтеза, можно определить содержа­ ние соответствующих этим функциям потоков входной и вы­ ходной информации.

В связи с тем, что функции управления находятся в оп­ ределенной взаимосвязи, рациональность потока информа­ ции для отдельной функции не может определяться изоли­ рованно.

Для тогочтобы определить систему, производственно­ экономической информации как упорядоченную совокуп­ ность рациональных потоков информации, устранить в ней дублирование, надо предварительно знать состав и взаимо­

I 59