книги из ГПНТБ / Баясанов, Д. Б. Автоматизированные системы управления трубопроводными объектами коммунального хозяйства

Г л а в а II. ВОПРОСЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСУ

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСУ

В системе управления коммунальными хозяйствами го-.

родов и населенных пунктов страны циркулирует большой

поток самых разнообразных документов и сообщений — но­

сителей информации. Этот поток проходит разные уровни

управления от предприятий до головных органов управ­

ления системами. Документы и сообщения весьма разно­

образны по характеру и содержанию. При разработке и

внедрении АСУ весьма важным является установление ра­

циональных информационных взаимосвязей между отдель­

ными частями системы по структуре нормативной базы, по­ токам информации и решаемым задачам. В этой связи од­

ной из важнейших проблем эффективной организации и це­ ленаправленного управления в АСУ является своевремен­

ный сбор и переработка действительно первичной инфор­

мации, т. е. той информации, которая возникает в момент заполнения различного рода материально-технической и отчетной документации. Задача определения состава этой первичной информации может быть решена однозначно и оп­

тимальным образом только при известных критериях и ал­

горитмах ее обработки для выдачи управляющих решений. Существенные переменные алгоритмов управления по вы­

бранным критериям, необходимые параметры контроля ог­

раничителей и затрат производства будут обусловливать

тот объем информации, который явится исходным для ин­ формационной схемы коммунального хозяйства и доста­

точным для правильной работы АСУ. Для реализации отме­

ченного положения в области рационального сбора, обра­

ботки, поиска и выдачи информации на всех ступенях ие­ рархии АСУ необходимо разработать единую технологиче­

скую линию сбора, обработки и выдачи информации. При

этом следует механизировать и автоматизировать эти про­

60

цессы, глубоко разобраться в нормативном хозяйстве раз­

личных объектов коммунальных хозяйств, унифицировать

форму отчетных документов и т. п. Единые системы долж­

ны обеспечить однозначность сообщений, и в первую оче­

редь нормативно-технической документации на всех уров­

нях ее обращения. Приспособленная для машинной обра­

ботки и содержащая минимально необходимую номенкла­

туру показателей документация должна быть переведенной

на единый для АСУ машинный информационный язык.

ботка единой системы классификации и кодирования инфор­

мации. Дело в том, что в управлении трубопроводным хо­

зяйством используют множество всяческих понятий, тер­

минов, названий, условных обозначений и т. п. И каждое из них, очевидно, надо зашифровать своим кодом, чтобы

его нельзя было спутать ни с каким другим. Следовательно,

необходимо разработать структуру таких кодов, устано­

вить их оптимальную длину, количество знаков, составляю­

щих передачу, и многие другие проблемы кодирования ин­

формации. С проблемой кодирования тесно связаны вопро­

сы разработки единого классификатора, представляющего

собой систематизированный перечень составляющих систе­

мы коммунальных хозяйств, закодированный определен­

ным образом. Внедрение в практику информационного обес­ печения АСУ единых классификаторов облегчит поиск в об­

ширном массиве технико-экономической информации дан­ ных, необходимых для целей управления. Работа по созда­ нию таких классификаторов весьма сложна и основана на нахождении в громадном массиве сообщений объектов ин­ формации, связанных одним или несколькими общими свой­

ствами и признаками. Эти классификаторы должны быть

полностью связаны с общесоюзным классификатором про­ дукции, применяемым сейчас уже во многих производствах

и хозяйствах. Создание в будущем единой общегосударст­

венной системы управления народным хозяйством страны

требует, чтобы информация о деятельности объектов ком­ мунальных хозяйств осуществлялась бы с учетом этого ос­

новного государственного документа.

При создании классификаторов в трубопроводных хо­

зяйствах необходимо учесть опыт разработки первого об­

щесоюзного классификатора, что ускорит внедрение этих документов в практику, охватит всю информацию, исполь­

зуемую в процессе управления.

61

АСУ, ее информационная система будут рационально

и успешно функционировать при условии обеспечения до­

статочной и прогрессивной нормативной базой, созданной

с учетом новейших достижений эксплуатации объектов ком­ мунальных хозяйств страны. Это прежде всего нормативы

расхода материальных ресурсов . на производственно-тех­ нические и ремонтно-эксплуатационные нужды, произ­ водственные переходящие запасы, нормативы на эксплуата­ цию основного оборудования, численности инженерно-тех­

нических и рабочих кадров, удельных капиталовложений

на основное оборудование, капитальное строительство, за­

работную плату и т. п.

Эту нормативную базу необходимо также разрабатывать

и внедрять в АСУ с учетом использования машинных мето­

дов ее расчета, хранения и выдачи с применением ЭВМ. Таким образом, чтобы создать АСУ коммунальным хо­

зяйством города в комплексе, включая трубопроводные си­

стемы, необходимо в первую очередь установить состав

первичной информации по всем видам управлений (опера­ тивному, текущему и перспективному), а также и по функ­

циональным и обслуживающим частям системы, т. е. по

АСУП и АСУТП, определить способы ее обработки для

принятия решений по управлению административно-хо­

зяйственной деятельностью и технологическими процесса­

ми и рациональным образом организовать информацион­ ную сеть.

Внастоящее время почти всю оперативную отчетность

вразличных подразделениях коммунальных хозяйств в ос­

новном обрабатывают вручную. При этом составляют мно­ гочисленные оперативные сводки и справки, в которых по разным признакам суммируют и модифицируют учетные данные. При многократной передаче этих данных по раз­ личным каналам связи с привлечением к этой работе много­

численного штата исполнителей данные значительно иска­

жаются. Многие недостатки в системе учета с внедрением автомоделей могут быть устранены. Разработка новых форм организации, управления объектами коммунальных хо­ зяйств через АСУ вызвала необходимость коренного пере­

смотра первичного учета и отчетности. Поэтому необходимы

такие новые формы первичного учета, которые были бы

приспособлены для обработки машинными методами, с соот­

ветствующим содержанием перфокарт и форм табуляграмм.

При этом может быть обеспечено объединение всех видов учета, отчетности в единую систему, исключающую парал­

62

лелизм. Инженерно-диспетчерский персонал будет макси­ мально освобожден от учетных работ. В результате создания

новых форм отчетности и перевода последней на машинную

обработку данных отпадает значительное количество работ, производившихся ранее вручную с дублированием запи­ сей. Для этого и требуется создание такой информационной

системы, которая позволит без искажения собирать дан­

ные со всех пунктов передачи информации и вводить их непосредственно в вычислительные машины. Необходимо

разработать алгоритмы и программы обработки на ЭВМ

форм статистической отчетности и систему автоматизации

сбора, передачи, обработки и выдачи этой информации. На

основе данных обработки этих форм с помощью комплекса

разработанных алгоритмов и программ можно получить на

ЭВМ расчетно-аналитические таблицы, которые затем вклю­ чаются в сводные квартальные, полугодовые, девятимесяч­ ные и годовые отчеты, представляемые в территориальные статистические управления ЦСУ СССР. Использование ЭВМ

для решения этих задач резко сократит время, затрачивае­

мое на обработку материалов, выдачу сводных отчетов,

и уменьшит затраты живого труда на эти операции.

При организации информационной системы в АСУ тру­

бопроводным хозяйством следует обеспечить в информа­

ционно-вычислительных центрах — пунктах централизо­

ванного контроля и управления — минимум информации, необходимой для выработки управляющих сигналов. На существующих объектах коммунальных хозяйств приходит­ ся иметь дело с многочисленными различными параметрами,

связанными с передачей режимной технологической, эконо­

мической и производственно-технической информацией. Естественно, что сейчас диспетчер не может одновремен­

но наблюдать за всеми параметрами или выполнять вычис­ ления, необходимые для их предсказания. О такой системе с позиций диспетчера можно говорить как об очень боль­ шой системе. По мере того, как диспетчер-руководитель

накапливает опыт определения вероятностных характе­

ристик объектов системы, с необходимостью управлять ко­ торыми он сталкивается, им приобретается все большая уве­ ренность в своих действиях. Диспетчер-руководитель или управляющая ЭВМ в АСУ не должны реагировать без раз­ бора на все случайные факторы, которые могут создаваться

в системе. Поступающая на информационно-вычислитель­

ный центр информация должна быть сведена до минимума, достаточного для успешного управления системой. Это по-

63

вышает и эффективность переработки информации. Для реа­

лизации этого требования необходимо свести до минимума

количество информации в составных и элементарных пото­ ках, перерабатываемых на ИВЦП, РИВЦ или ГИВЦ. Све­ дение до минимума количества информации в составных по­ токах сводится к анализу рациональной точности записи исходных уравнений, описывающих изменение параметров режимов, и установлению возможности использования

приближенных методов решения. Сведение до минимума

количества информации в элементарном потоке сводится

к устранению ее статистической и структурной избыточ­

ности. Статистическая избыточность обычно обусловли­ вается особенностями статистических характеристик источ­ ника сообщения, а структурная избыточность характери­ зуется неодинаковой ценностью смыслового содержания сообщений из-за неоднозначности преобразования различ­ ных сообщений звеньями системы АСУ.

При помощи количественных соотношений можно опре­

делить ценность сообщений, поступающих на вход АСУ.

Затем можно рассчитать и меру эффективности использова­ ния их, которая характеризует соотношение ценной и бес­ полезной информации, перерабатываемой звеньями автома­

тизированной системы управления. Необходимо выявить возможность устранения статистической и структурной из­

быточности информации в элементарном потоке. Решение таких задач целесообразно искать в виде максимально до­ пустимого (по критерию заданной погрешности управления) шага дискретизации и квантования сигнала.

Таким образом, рациональный отбор минимума информа­ ции включает в себе не только ограничение числа пара­ метров, но и определение зоны информационной значимости

при возможном изменении любого параметра, и вовсе не

исключает тех основных свойств, которыми должны обла­ дать передаваемые сведения. Как уже отмечалось, важ­ нейшим условием осуществления этого требования является

создание единой и взаимосвязанной информационной систе­

мы, в которой все учетные, отчетные, плановые и режимные показатели будут унифицированы, а входящие в их состав данные позволят проводить все необходимые сравнения и со­

поставления. Первым этапом унификации и систематизации

является здесь установление объемов и содержания первич­

ной информации. Объем ее не должен быть велик, а сама

информация должна быть единой. Производная же инфор­

мация, основанная на систематизации, группировке и обоб­

64

щении первичных информационных показателей, в боль­ шинстве своем неизбежно будет иметь специфический харак­ тер, зависящий от цели ее использования. Исходным мате­

риалом для оценки параметров могут служить диаграммы'

и записи контролируемых величин, первичные отчетные

документы, показатели и т. п. Много этих документов обыч­

но скапливается на различных объектах коммунальных хо­

зяйств, на диспетчерских пунктах. Без определенной обра­

ботки в них чрезвычайно трудно разобраться и найти полез­

ную информацию об административно-хозяйственной дея­

тельности или технологических и производственных про­ цессах. Записи на диаграммах обычно носят характер слу­ чайных колебаний. Такие изменения вызываются действием множества разнообразных возмущающих величин, поведе­

ние которых остается пока в основном неизученным. Эф­ фективным средством обработки таких данных является ап­

парат теории вероятности, применение которого возможно

в следующих случаях:

для чисто описательных целей, когда наблюдаемый мате­

риал заменяют сравнительно небольшим количеством чисел,

представляющих весь материал, т. е. сокращаются данные;

для анализа, когда после множества экспериментов при

одних и тех же условиях необходимо изучить эти явления,

установить значимость разницы между цифрами — статисти­

ческими данными и методами; для предсказания будущего хода случайных явлений.

Методы математической статистики позволят: дать коли­ чественные характеристики показателей от обобщающего их значения; количественно установить, укладываются ли эти отклонения в теоретически допустимые нормы; опреде­ лить, можно ли считать, что эти отклонения в теоретическом плане вызваны какими-либо погрешностями в контроле или

даже самом производственном или технологическом про­

цессе; следить за накапливающимися данными контроля по ходу производственного или технологического процесса по

системе и характеризовать состояние и степень устойчиво­

сти нестационарных режимов в производственных и техноло­ гических циклах; опираясь на данные, вводить коррективы

в течение производственных и технологических процессов,

когда отклонения контролируемых параметров от заданных

норм еще не вышли за пределы допустимого, но уже можно

предполагать появление нарушений режимов и т. п. Организация системы рациональной передачи потоков

различной информации по единой информационной сети

АСУ должна удовлетворять следующим основным требова­ ниям: разумное ограничение первичной информации, но обеспечивающее самую обширную и разностороннюю про­

изводную информацию; исчерпывающая аналитико-син-

тезированная обработка информации и одинарный ввод ее в память ЭВМ, но затем многократное ее использование; максимальное использование первичной информации и до­ статочно полное использование информации производной;

повышение эффективности научно-технической информа­

ции за счет автоматизаций процессов реферирования, анно­

тирования и индексирования. Согласованная, единая и гиб­

кая система информации должна точно отражать ход про­

изводственного и технологического процесса.

С учетом этих требований информационная система должна логически взаимосвязывать все источники информа­ ции. Принципиальная структурная схема взаимосвязи ис­ точников информации в системе и службах ее обработки

для АСУ трубопроводного хозяйства представлена на

стр. 66. Информацию, циркулирующую между различны­

ми подразделениями коммунальных хозяйств, можно

подразделить на три типа:

опроизводственных и технологических характеристи­

ках работы объектов и предприятий;

отехническом состоянии производственного и технологи­

ческого оборудования;

по учету экономических факторов и затрат производства. Формы информации также могут быть различны. Следует

различать информацию, имеющую главным образом опи­

сательный характер и которая, как правило, не является основанием для принятия решений, а служит только ин­ формационным целям; информацию, являющуюся основа­ нием для принятия решений, т. е. имеющую инструктивный характер; информацию, побуждающую руководителя к при­

нятию решений.

Результаты обработки данных должны базироваться на

всем комплексе информационных сообщений, которые приз­ ваны дополнять друг друга. К примеру, основой для выво­ дов по прогнозу может служить анализ письменных мате­

риалов, составленный по предыдущей информации. На осно­

ве этих данных и находят оптимальные решения в плани­

руемый период. Информацию можно комбинировать в раз­

личные группы и она может содержать сведения различного

характера как основы для их обработки и принятия реше­ ний. Все передаваемые сведения должны быть представлены

в письменном виде с необходимым минимумом данных для принятия по ним решений. Следует еще учитывать, что дан­ ные о каждом параметре, циркулирующем в системе инфор­ мации, могут иметь множество различных значений, сте­

пень сложности которых определяется разнообразием и их

числом. Это разнообразие параметров характеризуется большой неопределенностью, увеличением числа возможных

состояний и усложнением их математического описания.

Рассматривая коммунальное хозяйство в целом как систему,

организация которой подчиняется задаче транспортирова­

ния агентов по технологическим линиям, обеспечения предприятий и бытовых точек электроэнергией и т. п., не­ обходимо стремиться к уменьшению разнообразия сведений, потому что при этом поведение системы становится более

предсказуемым. Отбирать в системе минимум информации—

значит, ограничить разнообразие сведений. Именно из это­

го факта вытекает предсказуемость того или иного процесса.

Одним из основных принципов, на базе которого должно

создаваться информационное обеспечение АСУ, исключаю­

щее выполнение в системе повторных и многочисленных уста­

ревших вычислительных операций, является создание ин­

тегральной информационной системы, обеспечивающей одно­

кратную фиксацию единичной информации и многократную

цепь ее использования в процессе планирования и управле­ ния работой отраслей коммунального хозяйства. Эти систе­ мы — основное средство создания в будущем рациональной

сети полностью совместимых и взаимосвязанных АСУ ком­ мунальными хозяйствами страны. Они предусматривают собой совокупность сбора, поиска, передачи, обработки и выдачи при помощи новейших методов и средств производ­ ственной, технологической, нормативной, технико-эконо­ мической, научной и других видов информации, необходи­

мой для нормального функционирования производства,

управляемого при помощи АСУ. Эта информация должна быть занесена на машинные носители. Перечень и содержа­

ние машинных носителей, которые можно объединить в специальные группы по частям и подсистемам по функцио­

нально-организационным принципам, все время могут

уточняться в соответствии с целями и задачами АСУ. При

этом каждая часть или подсистема АСУ должна иметь раз­

работанные формы и содержания входного и выходного ин­

формационного потока сообщений, приспособленных для

всех номенклатурных показателей к машинной обработке данных. Порядок расположения данных на машинных но­

68

сителях должен удовлетворять требованиям получения ин­ тегральных характеристик.

Информация, циркулирующая в информационной систе­ ме АСУ, должна удовлетворять:

1) компактности и полноте сообщений, которые должны

содержать только информацию, необходимую для нормаль­

ного функционирования АСУ; 2) понятности сообщений, обеспечивающей быстроту

их обработки. Этого можно добиться и специальными при­

емами, к примеру, выражая данные в виде специальных

знаков, индексов, формуляров, графиков, что нередко

иобусловливает быстроту оценки ситуации;-

3)наглядности общего вида и размещения информации

в печатном виде;

4)надежности и постоянству информации, что обеспе­

чивается специальными приемами, исключающими появле­

ние ошибок при передаче сообщений, их подготовке и пере­

работке по определенным правилам и программам;

5)своевременности передачи сообщений в установлен­ ные сроки, которые обусловливаются сроками подготовки информации, ее обработки, выработки решений и передачи

их по назначению в соответствующие подразделения АСУ.

Выполнение этих требований при передаче сообщений от

уровня к уровню не должно исключать необходимость умень­

шения потока информации в количественном выражении,

идущего от предприятий в ГИВЦ, при увеличении инте­ гральной обобщенности передаваемых данных, минимально необходимых для нормального функционирования системы. При этом организация первичного учета в низовом звене

системы по основным технологическим, производственным

итехнико-экономическим показателям должна быть построе­ на с учетом широкой механизации и автоматизации процес­

сов поиска, сбора и подготовки этих данных по новым фор­

мам учета и отчетности, приспособленных для машинной обработки.

Ниже приведены некоторые соображения по организа­ ции информационной базы АСУ, которая ориентирована на

первый тип передаваемой информации. Естественно, что

аналогичным образом можно рассмотреть второй и третий типы передаваемых сообщений, конечно, с учетом их специ­

фики. Очевидно, необходимо иметь в виду специфические особенности эксплуатации автоматизированного техноло­ гического оборудования, производственных и технологи­

ческих процессов, а также экономические характеристики

69