книги из ГПНТБ / Либерман В.Б. Информационные основы автоматизации управления производством

§18. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Внастоящее время над вопросами проектирования и внедре­ ния автоматизированных систем управления работают многие организации и предприятия нашей страны. Большинство из них решает отдельные вопросы, связанные с созданием таких систем, совершенствованием организации и механизации управления про­ изводством. В этой области достигнуты определенные успехи: раз­ работаны алгоритмы, составлены и отлажены программы выпол­ нения с помощью ЭВМ ряда управленческих работ, созданы ори­ гинальные образцы технических средств; некоторые работы нахо­

дятся в стадии внедрения.

Однако создание наиболее эффективных автоматизированных систем управления возможно только при условии комплексного ре­ шения вопросов механизации и автоматизации всех планово-учетных и других управленческих работ на всех участках и стадиях управ­ ления производством. Поэтому в настоящее время основное вни­ мание должно быть уделено проектированию комплексных систем, поскольку почти ни одна из известных разработок не отвечает та­ кой постановке задачи.

Научные основы методологии проектирования и внедрения АСУ базируются на использовании системного подхода, сущность ко­ торого состоит в следующем:

вопределении и обосновании общей цели системы, т. е. того результата, который должен обеспечить ее функционирование;

вопределении критериев оценки ее функционирования;

вописании (моделировании) возможной области и способов функционирования системы, начиная от моделирования альтер­ натив перспективного развития и кончая оперативной деятельно­

стью предприятия и его подразделений;

ввыделении элементов (частей, подсистем) системы;

вуправлении системой, т. е. в формировании планов ее функци­ онирования и обеспечении процесса их реализации и корректи­ ровки;

впроведении организационно-технических и других меро­ приятий в связи с внедрением АСУ.

Современный этап развития автоматизации управления и внед­ рения экономико-математических методов характеризуется качест­ венно новым подходом к разработке автоматизированных систем' управления промышленным производством.

Кразработке АСУ привлечено большое число научных орга­ низаций, подчиненных различным ведомствам и отраслям. При этом руководящую научно-методологическую роль играют науч­ ные организации Академии наук СССР, отраслевые научно-иссле­ довательские и проектно-технологические институты, учебные заве­ дения страны [30]. Участие таких авторитетных научно-исследова­ тельских организаций, лабораторий и вычислительных центров,

261

а также соответствующее научно-методическое руководство подня­ ли в настоящее время разработки АСУ на качественно новую сту­ пень. Создаются АСУ, базирующиеся на интегрированной системе обработки данных, комплексном подходе к преобразованию инфор­ мации, оптимизации важнейших технико-экономических показате­ лей деятельности предприятий, реализации многовариантных пла­ ново-экономических расчетов, использовании наиболее эффектив­ ных экономико-математических методов, увязке автоматизации тех­ нологических процессов с автоматизацией управления производст­

вом.

Уже сейчас на отдельных предприятиях электронно-вычисли­ тельным машинам передаются некоторые функции принятия реше­ ний. Наблюдавшиеся в прошлом попытки внедрения в практику частных экономико-математических решений, отражавших отдель­ ные стороны деятельности предприятий, постепенно уступают место системному подходу к разработке проектов автоматизации управ­ ления.

Следует также отметить, что при создании и внедрении АСУ анализируется возможность разработки таких систем, которые бу­ дут совместимы методически, организационно, информационно, программно-математически и технически с АСУ, создаваемыми на параллельных и вышестоящих уровнях управления.

При разработке методов проектирования и внедрения АСУ большое значение имеет типизация систем. Опыт показывает, что до последнего времени АСУ разрабатывались изолированно друг от друга и предназначались лишь для конкретных предприятий, а типизация проектов и решений не имела широкого распространения даже в рамках отдельных отраслей. Такие индивидуальные разра­ ботки не могут дать общего решения проблемы массовой автома­ тизации управления производством.

Поэтому народнохозяйственный подход к решению этой пробле­ мы требует обязательного совмещения отдельных АСУ, что пред­ полагает необходимость стандартизации (типизации) и методоло­ гического единства разрабатываемых систем.

При этом речь идет не о примитивном понимании типизации АСУ как возможности разработки какого-либо универсального проекта на одном из предприятий и его последующего механиче­ ского распространения на другие предприятия. Сейчас четко выри­ совывается концепция типизации АСУ как разработка типовых ре­ шений с индивидуализацией самих систем применительно к кон­ кретным предприятиям на единой методологической основе. Ре­ зультаты этой работы, выполненной Министерством приборострое­ ния, средств автоматизации и систем управления и Академией наук СССР, отражены в межотраслевых руководящих методиче­ ских материалах по созданию автоматизированных систем управ­ ления предприятиями.

В общем процессе разработки АСУ выделяются два основных этапа: макропроектирование и микропроектирование.

262

На стадии макропроектирования проводятся исследования и построение общей модели управления рассматриваемым объектом, а также решаются вопросы формирования технического комплекса АСУ и других проблем обеспечения. Практически на данной стадии изучаются системы и объекты управления и разрабатывается эскиз­ ный проект будущей системы управления.

На стадии микропроектирования решаются конкретные вопросы синтеза комплекса экономико-математических моделей, формиро­ вания организационной структуры, информационного, программно­ математического и другого обеспечения. На этой стадии разрабаты­ вается технический и оформляется рабочий проекты.

Рассмотренная стадийность приемлема для проектируемых предприятий и экспериментальных АСУ, базирующихся на исполь­ зовании новейших методов и средств, однако для действующих предприятий она слишком громоздка. Это связано с тем, что дли­ тельный срок разработки проекта АСУ в ряде случаев приводит к его моральному устарению до внедрения. Поэтому по мере ши­ рокого внедрения ЭВМ в управление производством и создания необходимого научного задела становится возможной другая, более рациональная для действующих объектов стадийность разработ­ ки АСУ.

Основные этапы (макропроектирование и микропроектирование) сохраняют свое значение и в этом случае. Однако работы на этих этапах распределяются по-иному. Так, на стадии макропроектиро­ вания осуществляются диагностическое обследование, выявляющее неиспользуемые резервы из-за недостаточного уровня решения планово-экономических задач и недочетов в организации работы рассматриваемого объекта (выявление потенциальных источников эффекта от создания АСУ); общее обследование по сокращенной программе действующей системы управления; разработка расши­ ренного эскизного проекта с определением технического комплек­ са АСУ.

На стадии же микропроектирования в этом случае подготав­ ливается рабочий проект для реализации первоочередных задач управления или задач пускового комплекса. При подобной орга­ низации разработка технического проекта заменяется подготовкой расширенного эскизного проекта. Это позволяет сократить срок разработки АСУ на 1—1,5 года, рациональнее использовать кадры работников и ускорить отдачу вложений на разработку АСУ [26].

Как показывают исследования и опыт, создание комплексных автоматизированных систем управления на предприятиях является сложным и длительным процессом. Этот процесс требует как на стадии проектирования, так и при внедрении выполнения опреде­ ленного комплекса организационных и подготовительных работ. Так, на заводе «Фрезер» работы по проектированию и внедрению АСУ были разбиты на шесть этапов.

На первом этапе осуществлялись обследование существующих систем управления, потоков и объемов информации, а также ана­

263

лиз полученных результатов; на втором этапе — разработка основ­ ных направлений создания АСУ и установка очередности реализа­ ции задач управления; на третьем этапе — осуществление техни­ ческого проектирования и увязка всех подсистем, входящих в АСУ; на четвертом, пятом и шестом этапах — соответственно рабочее про­ ектирование, экспериментальная проверка и внедрение всех подсис­ тем АСУ.

На первом этапе, от качества выполнения которого во многом зависит успех следующих этапов (проектирования и внедрения АСУ), была выбрана методика обследования и созданы комплекс­ ные бригады, включавшие проектантов и специалистов завода. В методике установлены объекты обследования и исполнители, ис­ точники и способы получения необходимых сведений, единицы из­ мерения объема информации, оформление результатов обследова­

завода, документооборот, схема взаимосвязи различных показате­ лей, определены потоки и объемы информации. Тщательный анализ собранных материалов позволяет выявить недостатки существую­ щей системы и определить методы использования средств вычисли­ тельной и организационной техники.

На втором этапе были определены основные направления со­ здания и структура АСУ, содержание и взаимосвязь отдельных подсистем. Результаты этой работы были изложены в техническом задании, которое было утверждено Научно-техническим советом и руководством завода «Фрезер». На этом же этапе проектировщи­ ки совместно с заводскими специйлистами составили укрупненный сетевой график разработки и внедрения АСУ. Сетевой график позволил проводить работы параллельно по всем подсистемам, од­ новременно увязывая их, и приступить к реализации первоочеред­

ческий проект АСУ, включающий проекты отдельных подсистем. Одновременно были определены подготовительные мероприятия, обеспечивающие функционирование АСУ: пересмотрена и унифици­ рована действующая на заводе первичная документация, созданы единая система кодирования информации и нормативный фонд на машинных носителях, выбраны средства сбора, передачи и обра­ ботки информации. Был определен также перечень задач, решае­ мых в каждой подсистеме; осуществлена постановка задач, опре­ делены критерии оптимальности на ограничения (для многоварнантных задач), содержание входной и выходной информации, пе­ риодичность выдачи информации, количество экземпляров докумен­ тов с выходной информацией, формы первичных документов, объем перерабатываемой информации.

Решение каждой задачи включало разработку методик, алго­ ритмизацию задачи, разработку технологических процессов машин­

264

ной обработки информации, программ и их отладку. В процессе ра­ бочего проектирования при наличии разнообразных методов реше­ ния экономических задач необходимо было выбрать наиболее про­ стой, экономичный и отвечающий всем необходимым требованиям метод решения каждой из поставленных задач, а затем осущест­ вить их алгоритмизацию. В результате экспериментальной провер­ ки АСУ, в процессе которой каждая из задач подсистем апробиро­ валась на рабочем материале, проводились уточнения, дополнения и корректировка предварительных расчетов.

На этапе внедрения системы осуществлялся переход к решению полного комплекса задач по новым методам с использованием но­ вой информационной системы. В период перехода к новой инфор­ мационной системе велась параллельная обработка данных по новой и старой системе.

Работа по проектированию и внедрению АСУ не должна огра­ ничиваться созданием проектов по совершенствованию бтдельных участков управленческих работ и разработкой алгоритмов и про­ грамм выполнения на ЭВМ отдельных задач.

Кроме разработки проектов совершенствования отдельных участков управленческих работ, на предприятиях должны быть со­ зданы информационно-вычислительные центры и системы инфор­ мационной связи, разработаны и внедрены шифры производствен­ ной информации, организовано механизированное ведение посто­ янно действующих картотек с нормативно-справочной информа­ цией, подготовлены решения других организационно-технических вопросов.

С другой стороны, во избежание пропуска или дублирования все работы по управлению производством на предприятии должны быть разграничены между отдельными автономными проектами, а каждый проект должен иметь строго определенное место в общем составе проектов как по своему содержанию, так по последователь­ ности подготовки.

Выполнение столь обширного и сложного комплекса работ требуёт предварительной разработки общего плана их проведения, составлению которого на предприятии должна предшествовать большая работа по исследованию содержания и взаимосвязи всех управленческих функций на всех участках и стадиях управления производством. Полнота выявления производственной информации, точное определение ее обращения и использования имеют решаю­ щее значение для правильной разработки и успешной реализации всего плана.

В соответствии е межотраслевыми руководящими методическими материалами по составу, содержанию проектов автоматизирован­ ных систем управления предприятиями с дискретным характером производства, последовательности их разработки и внедрения, под­ готовленными Государственным комитетом по науке и технике при Совете Министров СССР и Министерством приборостроения, средств автоматизации и систем управления, методы проектирования и внед­

рения АСУ предусматривают следующие три основные стадии вы­ полнения работ: предпроектная, разработка АСУ и внедрение АСУ.

На предпроектной стадии выявляются объект, дель и содержа­ ние предпроектного анализа, проводятся исследования потоков и объемов информации и анализ информационной модели системы, исследование функций управления предприятием и анализ функци­ ональной модели системы. На этой стадии осуществляются клас­ сификация и систематизация исходных, промежуточных и сводных документов и содержащейся в них информации. Основным доку­ ментом, завершающим эту стадию, является задание на разра­ ботку АСУ. Этот документ должен выполнять роль свода техниче­ ских условий для проектирования АСУ и содержать в себе необхо­ димый минимум исходных данных.

Таким образом, задание на разработку АСУ составляется с целью представления разработчикам основных данных для проектировайия системы.

Это задание должно содержать основание для разработки АСУ (постановление Совета Министров СССР, приказ министерства или ведомства и др.); основные особенности функционирования предприятия в условиях АСУ; краткую характеристику предприя­ тия и предложения по улучшению существующей организации уп­ равления; состав основных функций системы управления и пере­ чень цехов и служб, охватываемых АСУ; основные этапы разработ­ ки системы; основные решения по организации разработки; сете­ вой график на разработку проектов; ориентировочные размеры за­ трат на создание АСУ и данные об экономической эффективно­ сти.

Разработка задания включает следующие работы: предварительное (предпроектное) обследование и анализ со­

стояния системы управления предприятием и перспектив разви­ тия предприятия;

составление краткой характеристики предприятия; формулирование предложений заказчика по улучшению сущест­

вующей организации управления производством; определение основных функций системы управления и перечня

цехов и служб, охватываемых АСУ; предварительную оценку величин возможных затрат и экономи­

ческой эффективности АСУ; предварительное определение организаций-соисполнителей;

составление и оформление справки об обеспеченности финанси­ рованием;

определение организационных форм проектирования и согла­ сование между заказчиком и проектировщиками этапности проек­ тирования;

составление сетевого графика на проектирование АСУ; оформление задания; рассмотрение и утверждение задания;

составление хоздоговора или сметно-финансовой документации.

266

Стадия разработки АСУ осуществляется в два этапа: на первом этапе разрабатывается технический проект системы, а на втором на основе технического проекта и после его утверждения разра­ батывается рабочий проект. Для особо крупных предприятий, вы­ пускающих особо сложную продукцию, допускается с разрешения инстанции, утверждающей технический проект, этап эскизного про­ ектирования (предшествующий этапу технического проектирова­ ния).

Технический и рабочий проекты должны разрабатываться на основе утвержденного задания на разработку АСУ.

Технический проект разрабатывается с целью определения ос­ новных проектных решений по созданию АСУ, определения затрат на создание системы и основных технико-экономических показате­ лей системы.

На этапе технического проектирования допускается выполнение исследовательских экспериментальных и опытных работ с целью выявления наиболее эффективных решений.

Технический проект должен содержать следующий примерный перечень проектов подсистем: основные решения проекта; техниче­ скую подготовку производства; управление основным производст­ вом; управление трудовыми ресурсами; управление материальнотехническим снабжением и складским хозяйством; управление сбы­ том продукции; управление финансами; управление вспомогатель­ ным производством; планово-экономические расчеты (технико-эко­ номическое и оперативно-производственное планирование); опера­ тивный, бухгалтерский и статистический учет, составление отчет­ ности и анализ производственно-хозяйственной деятельности пред­ приятия; функционирование системы; проект информационно-вы­ числительного центра, диспетчерского пульта и других звеньев ав­ томатизации сбора, передачи и обработки данных; эффективность системы и сметно-финансовые расчеты.

Приведенный состав подсистем технического проекта является ■примерным и должен корректироваться с учетом особенностей про­ ектируемой системы управления предприятием.

Разработка технического проекта системы и ее подсистем вклю­ чает следующие работы:

обследование и анализ существующей системы управления пред­ приятием, составление схемы и определение характеристик сущест­ вующей системы обработки данных;

разработку основных решений по автоматизированной системе управления предприятием;

постановку и основные модели функциональных задач;

разработку организационной структуры управления предприя­ тием;

разработку основных решений по организации информационной базы системы управления, включая организацию нормативного хо­ зяйства;

разработку основных решений по выбору технических средств

системы управления; составление организационно-технических требований на новые

технические устройства; разработку основных рекомендаций по учету человеческих фак­

торов в АСУ; разработку основных решений по электронной системе обработ­

ки данных; разработку проекта информационно-вычислительного центра,

цеховых и общезаводского пультов управления производством и других звеньев автоматизации формирования и преобразования ин­ формации;

разработку проектов других структурных подразделений систе­ мы управления;

определение состава показателей, используемых системой управ­ ления;

составление альбома типовых форм документов; разработку системы шифровки информации;

составление спецификации технических средств системы управ­ ления;

расчет производственной площади для размещения управлен­ ческого персонала и технических средств;

разработку схем функционирования системы обработки дан­ ных;

принятие основных решений по подготовке предприятия к внед­ рению АСУ и разработку оргплана внедрения;

составление сметно-финансового расчета; предварительный расчет экономической эффективности АСУ;

составление комплексного сетевого графика на рабочее проек­ тирование АСУ;

оформление технического проекта; рассмотрение и утверждение технического проекта.

Задачей рабочего проектирования является разработка мате­ риалов, предназначенных для непосредственного использования при эксплуатации и внедрении систем. Материалы рабочего проекта мо­ гут рассматриваться поэтапно, по мере их готовности.

Рабочий проект должен содержать альбом шифров и кодов; машинные алгоритмы и программы решения функциональных за­ дач, инструкции по их эксплуатации; машинные алгоритмы и про­ граммы выполнения специальных процедур, связанных с организа­ цией электронной системы обработки данных, инструкции по их эксплуатации; инструкции по подготовке исходных данных для ре­ шения задач на ЭВМ и по использованию полученных результатов; должностные инструкции; проект организации нормативного хо­ зяйства; альбом форм документации и маршрутов их движения; рабочую документацию на размещение, установку и монтаж тех­ нических средств управления; инструкции по эксплуатации техни­ ческих средств системы управления; рабочие планы внедрения

268

отдельных элементов АСУ; комплексный план внедрения АСУ;, уточненный расчет экономической эффективности АСУ.

Разработка рабочего проекта включает следующие работы: разработку машинных алгоритмов и программ, их отладку к

экспериментальную проверку; разработку всех видов рабочих и должностных инструкций;

разработку рабочих форм документации; разработку шифров и кодов на детали, оборудование, материа­

лы и другие производственные элементы; организацию информационного фонда на машинных носителях;

•оформление материалов рабочего проекта.

Внедрение является завершающей стадией организации АСУ..

Автоматизированная система управления внедряется заказчи­ ком совместно с организациями-исполнителями. На этой стадии мо­ жет проводиться внедрение системы на выбранных участках, в це­ хах или в службах с последующим ее распространением на всепредприятие самим заказчиком.

Внедрение АСУ включает следующие работы:

подготовку объекта автоматизации к функционированию в ус­ ловиях применения АСУ;

ввод в эксплуатацию организационных, информационных, ма­ тематических и технических элементов системы;

сдачу программ и инструкций по обслуживанию системы; опытную проверку отдельных задач и подсистем и системы в це­

лом и сдачу их в промышленную эксплуатацию; расчет экономической эффективности АСУ по результатам внед­

рения; оформление акта приема-сдачи системы.

Говоря о внедрении АСУ, следует иметь в виду, что предвари­ тельно должен быть выполнен значительный объем подготовитель­ ных работ, в том числе работы по унификации первичной докумен­ тации, шифровке и кодированию всех справочных и группировочных данных, организации нормативов и переводу их на машинные носи­ тели (с внедрением системы их своевременной корректировки и об­ новления), составлению взаимоувязанных схем перфорации, созда­ нию рационального технологического процесса машинной обра­ ботки информации, организации образцового информационного' фонда, служащего'базой для внедрения математических методов и ЭВМ, и ряд других подготовительных работ.

В условиях разработки и внедрения АСУ, помимо организа­ ционно-подготовительных'мероприятий, должны быть выполненыработы по анализу потоков и объемов информации, а также по со­ ставлению алгоритмов управления. Важное значение приобретает рациональная организация потоков информации, т. е. своевремен­

269-

ное получение первичной информации о состоянии объекта, пере­ дача ее и преобразование. Характер потоков информации зависит от объекта и функций управления; источника возникновения и пунк­ та передачи; материального носителя информации; плотности, час­ тоты поступления и скорости передачи информации.

Для проектирования информационных потоков необходимо рас­ смотреть движение информации в функциональном и производст­ венном плане.

Имея по каждому подразделению (цеху, участку, отделу) не­ сколько функциональных схем, следует проанализировать взаимо­ связь между информационными потоками, обслуживающими раз­ ные функции управления. Ряд потоков может быть совмещен и для него использованы одни и те же материальные носители и показа­ тели информации. Путем исключения дублирования и совмещения потоков можно добиться минимально необходимого объема инфор­ мации. Однако выявленные таким путем показатели и объемы потоков информации не являются окончательными. К ним необхо­ димо добавить показатели и объемы, вытекающие из намеченных

.задач планирования, учета и контроля, решаемых в общезаводском

имежцеховом разрезе.

Врезультате формируются полный перечень показателей, объ­ емы и маршруты движения потоков информации. На основе анализа

ния результатной информации (составление отчетов, фиксацию дан­ ных на машинных носителях), и доведение ее до всех исполнителей.

Алгоритм управления определяет технологию управления и вы­ ражает в комплексном виде функциональную и процедурную сущ­ ность АСУ.

Опыт показывает, что на осуществление процессов проектиро­ вания, создания и отладки АСУ требуются довольно значительные затраты времени и труда. Вместе с тем ряд таких систем в настоя­ щее время разрабатывается и внедряется. Необходимо, однако, от­ метить, что без четких и тщательно продуманных алгоритмов уп­ равления, без комплексного (функционального и процедурного) подхода к этому вопросу на основе единого информационного фон­ да, без конкретного анализа потоков и объемов экономической информации нельзя вести проектирования АСУ. К сожалению, во многих случаях этому вопросу не уделялось должного внимания, что приводило ранее и приводит в настоящее время к малоэффектив­ ным и зачастую бесполезным затратам средств, сил и времени.

270