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

связь функций. Другими словами, для того, чтобы построить рациональную систему производственно-экономической ин­ формации для системы управления, надо построить вначале функциональную схему, описывающую приемлемый способ функционирования системы.

Синтезу системы информации должен предшествовать анализ, который призван обеспечить замену функциональной схемы старой системы новой.

Схема новой системы должна быть получена в резуль­ тате преобразования функциональнй схемы старой системы, отражающей сеть существующих функциональных связей.

Программа разработки функциональной схемы автома­ тизированной системы управления включает следующие этапы.

Изучение существующих потоков производственно-эко­ номической информации. Необходимость в этом этапе появляется в связи с тем, что в существующих системах уп­ равления потоки информации не подвергаются систематичес­ кому наблюдению.

Построение функциональной схемы существующей си­ стемы осуществляется на основе обследования потоков ин­ формации и определения состава и'взаимосвязи функций уп­ равления в существующей системе.

Анализ существующей системы управления сводится к изучению свойств всей системы, отдельных ее элементов, ло­ гическому и количественному обследованию потоков инфор­ мации.

Построение функциональной схемы будущей системы управления состоит в определении основных направлений перестройки существующей Системы и разработке конкрет­ ных предложений по ее преобразованию. Важнейшей со­ ставной частью преобразования одной формы системы в дру­ гую является отбор задач для решения их на ЭВМ', описа­ ние взаимосвязей между ними, разработка алгоритмов пре­ образования информации и получения оптимальных управ­ ленческих решений.

Построение структурной схемы, реализующей функцио­ нальную схему будущей системы управления, включает оп­ ределение состава вычислительных и других технических

60

средств, которые должны стать органической частью струк­ туры проектируемой системы. Указанные элементы опреде­ ляют соответственно потоки информации.

Определение рациональных потоков информации осуще­ ствляется по функции системы управления. При этом полно­ та информации в рациональном потоке рассматривается с учетом того, что усиление эффекта управления от прираще­ ния информации должно быть больше приращения затрат на ее получение.

Синтез рациональных потоков информации состоит в сведении к минимуму объема исходной информации и исклю­ чении дублирующей.

Построение схемы потоков информации по структурной схеме представляет собой решение проблемы обеспечения надежности системы и корректировки потоков информации с учетом свойств конкретных элементов структуры.

§ 6. Информационное обеспечение автоматизированной системы управления

Информационное обеспечение решает проблемы, связан­ ные с информационным отображением управляемого объекта (отрасли, предприятия, цеха и т. д.). Круг вопросов, разре­ шаемых в информационном обеспечении, включает способы подготовки данных, описывающих производство, их форми­ рование, ввод в машину, организацию машинных массивов, обеспечение задач необходимыми данными и представление документов потребителям.

В процессе функционирования АСУ в машинных мас­ сивах фиксируются все изменения, происходящие в произ­ водстве, то есть осуществляется непрерывное измерение и запоминание всех параметров, характеризующих производ­ ство.

При разработке системы информационного обеспечения необходимо учитывать следующее:

— подготовка данных о производстве в АСУ осущест­ вляется главным образом людьми для машины, поэтому предъявляются достаточно жесткие требования к формали­ зованное™ и однозначности представления исходных данных;

61

—вводимые в ЭВМ данные должны правильно воспри­ ниматься программами обработки, которые в свою очередь должны обеспечивать обнаружение ошибок;

—организация машинных массивов должна позволять оперировать ими с учетом ограниченных технических воз­ можностей ЭВМ;

—непрерывно должно иметь место соответствие между состоянием производства и -его отображением в машинных массивах.

Обычно решение проблем, связанных с подготовкой и оперированием данными вне машины, называют внешним информационным обеспечением, а связанных с особенно­ стями обработки данных в ЭВМ — внутренним информаци­ онным обеспечением.

Внешнее информационное обеспечение решает вопросы идентификации управляемых объектов и событий, описания производственно-экономической деятельности, формализа­ ции данных и представления их в соответствующих докумен­ тах.

Идентификация объектов заключается в однозначном наименовании каждого из элементов производства, позволя­ ющего отличать этот объект от других.

Распространенные обычно в языке формы наименова­ ния объектов являются неформализованными, обладают зна­ чительной неопределенностью и требуют сложного про­ граммного аппарата для работы с ними. Поэтому для иден­ тификации объектов применяются формализованные обозна­ чения, установленные соответствующими системами ведения производственной документации, например: ЕСКД, ЕСТД и др.; номенклатурные справочники, составляемые или на самих предприятиях, или в ведомствах; классификаторы, ко­ торые помимо идентификации осуществляют классифика­ цию и регистрацию номеров объектов производства.

Каждый объект или сообщение о каком-либо процессе характеризуется качественными п количественными свойст­ вами, которые необходимо установить или измерить и заре­ гистрировать. В этой связи необходимо предварительно оп­ ределить набор всех свойств, выбрать соответствующие еди­ ницы измерения, определить области значений, переменных.

62

Решение указанных задач осуществляется с позиций управ­ ления и требований машинной обработки.

Формализация или представление данных в математи­ ческой форме определяется главным образом требованиями машинной обработки. Систематизация и четкость в описании объектов позволяют определять полноту и качество описаний в производственной документации. Одним из элементов формализации является определение допустимых представ­ лений данных.

При машинной технологии управления числовые дан­ ные представляются в обычной форме. Для текстовых зна­ чений необходимо определить допустимый набор слов, ре­ шить вопросы кодирования и составить соответствующие справочники.

Данные по отображению хода производства представля­ ются руководящим персоналом в соответствующих форматах документов.

В условиях непрерывного отражения в информационных массивах состояния производства первоначальное формиро­ вание можно рассматривать как внесение изменений в нуле­

Главная задача здесь — определение периодичности внесе­ ния изменений, которая должна отражать требование того, чтобы данные соответствовали действ'ительному состоянию производства к моменту принятия решений по управлению.

Наличие процесса преобразования внешнего представле­ ния данных в машинное обусловлено различием форм пред­ ставления данных в ЭВМ и в обычной документации.

Организация машинных массивов призвана обеспечи­ вать эффективный обмен информацией между внешними на­ копителями и оперативной памятью ЭВМ.. Распределение информации в массивах должно обеспечивать удобное обра­ щение к элементам информации и их. изменение.

Организация данных в ЭВМ должна быть независима от задач, но способна обеспечивать их необходимой инфор­ мацией. Для поиска и изменения необходимых данных суще­ ствуют альтернативные варианты и методы выбора наиболее быстрых из них. ,

63

В связи со значительными затратами на создание инфор­ мационного обеспечения оно должно разрабатываться на ти­ повых методиках и формах работы с информацией на всех участках ее циркуляции. На основе типовых методик созда­ ются специальные инструкции для составления алгоритмов, программ на ЭВМ и работы управленческого персонала.

Другими словами, организация и подготовка информа­ ционной базы на каждом предприятии и в -отраслях должна выполняться одинаковым образом и включать в себя:

—разработку единой методики идентификации объек­ тов и процессов; •

—установление набора объектов, их систематизацию;

—определение состава информационной базы и взаимо­ связи ее с решаемыми задачами;

—разработку типовой схемы обмена данных между

ЭВМ и людьми; ,

—создание единой общесистемной схемы хранения ин­ формации и обеспечение ею всех решаемых задач;

—представление в документах данных в виде, пригод­ ном для перфорирования и непосредственного ввода в ЭВМ;

—представление данных, поступающих из ЭВМ в виде документов, пригодных для непосредственного использова­ ния в производственной деятельности;

—разовый и независимый от времени решения и коли­ чества решаемых задач ввод данных в ЭВМ;

—динамический или поэтапный и непрерывный харак­ тер наращивания емкости информационной базы.

Ход производственных процессов непрерывно изменяет­ ся. Отражение производства на какой-либо момент времени в документах называют внешним, а ту же самую операцию, осуществляемую в ЭВМ, — машинным информационным отображением.

Изменение состояний производства определяет его дина­ мику, а в ЭВМ представляется оно функциональными алго­ ритмами.

Совокупность информационных данных, которыми дол­ жен быть определен каждый из объектов управления, зави­ сит от места и роли этого объекта в процессе производства, а также от экономических показателей, посредством которых

64

предприятие связано с отраслевыми и территориальными органами управления и управляющей информации, исполь­ зуемой для регулирования производства.

только те, которые представляют интерес для производства. Объекты, имеющие определенную степень сходства, объ­ единяются в группы с одинаковым набором свойств. Опре­

предприятия либо отрасли и могут рассматриваться как информационное отображение их функционирования.

5 834

"Глава III. МЕТОДЫ УПОРЯДОЧЕНИЯ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

§1. Классификация методов сжатия показателей

иисходных данных

Переработка все увеличивающегося объема информа­ ционных данных, циркулирующих^ при управлении производ­ ством, не может быть эффективно организована одним лишь традиционным количественным путем — воздействием на технические средства, в которых циркулирует информация; необходим и второй путь: воздействие на сам объект — ин­ формацию.

Объем различной информации, поступающей от объек­ тов контроля и управления, а' также циркулирующей между отделами, участками и другими подразделениями и отдель­ ными исполнителями работ, значительно превышает воз­ можности 'современной вычислительной и организационной техники. G этим объемом не в состоянии справиться совре­ менные ЭВМ.

Что касается передачи данных, то телетайпные, теле­ фонные и каналы радио тем более не могут обеспечить уп­ равляющую систему необходимой информацией.

Перспективным направлением в решении данной про­ блемы является организация предварительной фильтрации данных и передача из них наиболее существенных, то есть только тех, которые необходимы получателю для управле­ ния процессом.

Такое техническое решение названо «сжатием данных», Оно позволяет сокращать избыточную информацию, что, в свою очередь, дает возможность увеличивать скорость пере­ дачи, снижать затраты времени на вычислительные опера-

66

ции, уменьшать емкость необходимой памяти на ЭВМ, а так­ же сокращать время, требуемое для восприятия данных по­ лучателем. Сжатие данных возможно как при ручной, так и при механической обработке данных. Оно позволяет исклю­ чить значительную часть трудоемких операций по фиксации и переработке избыточных даннв1х, а также установить, наи­ более рациональный режим обмена информацией между производственно-экономическими подразделениями предприя­ тия.

Смысл организации процесса сжатия данных состоит в том, чтобы, изучив статистические и другие свойства источ­ ника и оценив на' основании этого количество информации, созданной источником, так проявить эту информацию мате­ риально,, чтобы длина сообщения равнялась в соответствую­ щих единицах созданному количеству информации. Сжатие данных можно осуществить в отдельных случаях и без зна­ ния статистических свойств, то есть когда не выявлена внут­ ренняя структура информации вероятностного или семанти­ ческого характера.

Итак, в наиболее Общей формулировке под сжатием дан­ ных следует понимать сокращение объема передаваемых со­ общений до некоторого допустимого предела.

Целью сжатия данных, является формирование мини­ мального количества величин, обеспечивающих представ­ ление в общем случае непрерывного поведения характерис­ тик объекта с наперед заданной вероятностью.

Обычно полезным для потребителя информации резуль­ татом исходных данных представляется информация, необ­ ходимая для анализа контролируемого объекта, выбора ва­ риантов и принятия решения.

В связи с этим задача сжатия информации должна ста­ виться как задача получения данных, достаточных для про­ ведения такого анализа, выбора вариантов и принятия реше­ ния. Реализация задачи сжатия данных осуществляется уст­ ройствами, называемыми кодерами. Эти устройства могут быть установлены непосредственно после источника инфор­ мации, в начале канала передачи данных; перед регистри­ рующей или вычислительной машиной. Устройства, , произво­ дящие обратные преобразования или декодеры, устанавли­

67

ваются в конце канала передачи и непосредственно перед потребителем информации.

На практике часто отдельные кодеры могут совмещать по нескольку функций, либо функции кодирования и декоди­ рования выполняют ЭВМ, источник и потребитель информа­ ции.

Основным требованием к методам, решающим задачу сжатия, является то, что они должны предусматривать сов­ местную обработку в одном устройстве сигналов всех источ­ ников информации, характеризующих поле контролируемых параметров.

Выбор метода сжатия зависит от того смысла, который вкладывает в понятие «полезная информация» ее потреби­ тель.

До настоящего времени методы сжатия данных исполь­ зовались в основном для повышения эффективности много­

мации в реальном масштабе в кибернетических устройствах. Сейчас эти методы начинают использоваться для сжатия производственно-экономической информации.

Все известные методы сжатия, которые могут быть ис­ пользованы в производственных системах управления, по ха­ рактеру воздействия на передаваемые сообщения представ­ лены на схеме, изображенной на рис. 4. Сущность и область применения каждого из методов рассмотрены в последую­ щих параграфах главы.

§ 2. Рациональное описание результатов наблюдения за производственными процессами

Для рационального описания результатов наблюдения за производственными процессами могут бырь использованы разностное кодирование, метод редукции сч сжатие с учетом вероятностных свойств сообщений.

Разностное кодирование представляет собой форму ра­ ционального описания сообщений о характере и величине изменений наблюдаемого процесса за определенный интер­ вал времени. Вариантами разностного кодирования являют­ ся также методы передачи приращений (разностей двух со­ седних значений исследуемого процесса) или их знаков.

68

В отличие от обычных систем дискретной передачи сообще­ ний в виде полного мгновенного значения исследуемой вели­ чины сигнал в системах, использующих разностное кодиро­ вание, соответствует только приращению физической вели­ чины. В таких системах сигналы несут информацию о факте изменения физической величины и о характере этого изме­ нения.

Восстановление • функции передаваемого сообщения на приемном конце системы осуществляется алгебраическим суммированием импульсов.

Рациональное кодирование эффективно может использо­ ваться в системах контроля за изменениями исследуемых процессов, где вопрос стабильности нулевого уровня являет­ ся второстепенным, а основными факторами являются опе­ ративность регистрации и простота реализации.

Недостатком метода является то, что с течением време­ ни вероятность все большего отклонения принятого сообще­ ния от переданного возрастает, то есть происходит.накопле­ ние ошибки.

В связи с этим в таких системах вероятность искаже­ ния сигнала должна выбираться таким образом, чтобы к концу работы накопленная ошибка не превышала допусти­ мую. При длительной работе для борьбы с накоплением ошибки необходимо осуществлять периодическую корректи­ ровку, то есть периодически восстанавливать на приемном конце системы полное текущее значение передаваемого сооб­ щения или заведомо выбранное его значение (среднее, наи­ более вероятное и т. п.). Периодичность проведения кор­ ректировки определяется необходимой точностью системы управления и уровнем помех в каналах связи.

В качестве примера рассмотрим процесс учета и конт­ роля производственных показателей шахты. Фрагмент шахт­

09