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

Глава II СИСТЕМА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

§5. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Информационные системы, как совокупность методов и средств организации, преобразования и использования информационных массивов, весьма многообразны. Число таких систем огромно, они могут охватывать разные стороны процессов управления народным хозяйством на различных уровнях и стадиях и служат разнообраз­ ным целям. Так, эти системы могут быть техническими, экономиче­ скими и другими, могут носить отраслевой или локальный характер

ит. д.

Вданной работе рассматриваются информационные системы,

предназначенные для обслуживания процессов управления произ­ водством на промышленных предприятиях и в производственных объединениях.

До рассмотрения классификации таких информационных систем необходимо проанализировать принципы их построения и особенно­ сти функционирования.

В настоящее время еще не выработано единое понятие «инфор­ мационная система». К ней относят носители информации (системы регистрации и хранения информации); каналы связи (системы пе­ редачи информации); комплекс измерительных устройств и средств обработки измерительной информации (измерительные информа­ ционные системы); электронно-вычислительные машины (системы переработки информации); комплекс устройств для сбора, передачи и обработки информации (информационные системы, обслуживаю­ щие процесс управления); комплекс устройств для хранения и по­ иска научно-технической информации и др.

По нашему мнению, наиболее правильным является такое опре­ деление, которое увязывает понятие системы (в том числе инфор­ мационной) с системным подходом к изучению многообразных про­ цессов и явлений. При этом должна быть найдена такая мера абст­ ракции, которая была бы равноценной по отношению ко всем этим процессам и явлениям.

В соответствии с этим определением таким абстрактным поня­ тием и является понятие системы, а те правила, которые требует­

61

ся установить для изучения всех этих многообразных явлений и ко­ торые окажутся общими для них всех, называются системным под­

ходом [11].

Сказанное выше в полной мере относится к информационным системам процессов управления промышленным производством. Это подтверждается наличием следующих трех последовательных ста­ дий научного исследования информационных основ управления:

1.Информационная система представляет собой научный инст­ румент анализа процессов управления производством.

2.Информационная система может рассматриваться как объек­ тивно существующий (или планируемый) взаимосвязанный комп­ лекс процессов управления, которые должны быть определены и изучены.

3.Информационная система предусматривает необходимость ис­ пользования взаимосвязанного комплекса методов и средств, на­

правленных на совершенствование процессов управления промыш­ ленным производством.

С позиций единства этих трех стадий системный подход пред­ ставляет собой методологию постановки и проведения экономиче­ ского исследования, методологию изучения специфических явлений в системе управления производством и методологию проектирова­ ния и внедрения информационных систем в целях совершенствова­ ния процессов управления.

Информационные системы относительны, имеют практическую направленность и требуют объективности наблюдения. Относитель­ ность информационных систем проявляется в том, что одна и та же совокупность информации выявляется и анализируется в зависимо­ сти от ее использования для решения тех или иных задач управле­ ния производством. Так, информация о времени работы и простоев производственного оборудования необходима в качестве элемента обратной связи для оперативного управления производством. Вмес­ те с тем с точки зрения вычислительного процесса эта информаци­ онная совокупность является исходной для механизации и автома­ тизации работ по технико-экономическому планированию. Сводная информация, создаваемая в процессе технической подготовки про­ изводства, выступает в качестве исходной при обработке данных по оперативно-производственному планированию и материальнотехническому снабжению. Практическая целенаправленность ин­ формационных систем состоит в том, что их проектирование долж­ но проводиться с учетом всего комплекса решаемых задач. Напри­ мер, разрабатывая массив информации пооперационных норм вре­ мени, труда и заработной платы, необходимо иметь в виду, что этот массив должен комплексно использоваться для целого ряда задач: расчета трудоемкости программы, загрузки оборудования и произ­ водственных мощностей, расчета потребности в станках, рабочей силе и фондах заработной платы и др.

Исследование и анализ информационных систем требуют объек­ тивности наблюдения, так как от этого зависит достоверность ин­

62

формации и, следовательно, ее ценность. Информационная система может рассматриваться как цельная и единая система. Это обеспе­ чивается взаимной увязкой входов и выходов информационных по­ токов на разных уровнях и в разных подсистемах управления про­ изводством. Вместе с тем информационная система делима, т. е. она может быть подразделена на однородные или разнородные подсис­ темы. В основу такого деления могут быть положены различные признаки: место и время образования информационных потоков; стабильность информации; степень ее участия в процессе выполне­ ния необходимых расчетов; метод преобразования информации и др. Все они могут рассматриваться в качестве подсистем инфор­ мационной системы.

Особенностью информационной системы является ее множест­ венность. Это означает, что состояние любой части информацион­ ной системы отлично от ее состояния в целом, а совокупность свойств ее составных частей не представляет собой общего свойст­ ва системы, а дает некоторое новое свойство. Так, в составе инфор­ мационной системы управления производством можно выделить нормативную, справочную, расценочную и табличную информаци­ онные совокупности, которые образуют новое свойство — стабиль­ ность информации, не присущее информационной системе в целом, а лишь отдельным ее составным частям.

Таким образом, проблема определения информационной систе­ мы носит многоаспектный характер.

Поскольку в работе рассматриваются структура и классифика­ ция информационных систем в условиях автоматизации управления промышленным производством, в качестве информационной систе­ мы принята система, преобразующая информацию в вид, пригод­ ный для выработки управляющих воздействий. Информационная система представляет собой совокупность информационных процес­ сов управления производством (рис. 6).

Основой системы управления является преобразование инфор­ мации, что дает возможность объединить в единый комплекс уст­ ройства формирования, регистрации, сбора, передачи, обработки, размножения, представления и хранения информации.

Управляющие и управляемые объекты системы могут быть од­ новременно информирующими и информируемыми, способными соз­ давать и воспринимать информацию. Эти объекты, как правило, разобщены в пространстве и функционируют в разное время.

Число организационных уровней реализации функций управле­ ния должно быть минимальным. Каждый организационный уровень имеет вход и выход (ввод и вывод информации), а также свою спе­ цифическую информацию. Подсистемы, представляющие собой с точки зрения технической базы упорядоченную последовательность устройств преобразования информации, входы и выходы которых сопряжены между собой, рассредоточены в пространстве. Подсис­ темы, выполняющие в процессе преобразования информации свои точно определенные функции, строго взаимоувязаны.

63

Входы и выходы подсистемы всегда распределены во времени, поскольку сама информационная система и информация, обращаю­ щаяся в ней, дискретны. Подсистемы взаимодействуют путем увяз­ ки входов и выходов, которые могут быть последовательными и па­ раллельными. Например, в подсистеме «формирования первичной информации» сбор данных может производиться параллельно, а пе­ редача сформированной информации — последовательно. В подсис­ теме «формирования производной информации» прием информации вычислительным центром может осуществляться параллельно, а ввод данных в ЭВМ — последовательно (последовательный харак­ тер процедур требует дополнительных затрат времени).

Рис. 6. Информационные процессы в системе управления производством на предприятии

^Информация в подсистемах может преобразовываться в задан­ ной последовательности (данные первого, второго цехов и другие); в заданном порядке (по возрастанию шифра оборудования или вы­

пущенного изделия и т. д.); в случайном порядке и в последователь­ но-параллельном порядке.

От принятого порядка преобразования информации зависит про­ пускная способность подсистемы.

При проектировании подсистем следует составить расчет после­ довательности ввода, преобразования и вывода информации. Под­ системы и процедуры преобразования информации являются пря­ мыми элементами систем (они связаны между собой прямыми вхо­ дами и выходами). В информационной системе могут быть и не пря­ мые элементы, между которыми нет прямой связи (некоторые эко-'

64

номические показатели работы предприятия, проявляющие себя че­ рез ряд других производных показателей).

Упорядоченная последовательность процедур в процессе преоб­ разования информации представляет собой алгоритм функциониро­ вания информационной системы. При нарушении алгоритма функ­ ционирования информационная система недееспособна.

Правильное функционирование информационной системы зави­ сит от степени сопряжения устройств регистрации, передачи, вос­ произведения и обработки информации. Чем выше сопряженность элементов системы (подсистем, устройств и процедур), тем ниже энтропия (неупорядоченность) систем. Сопряжение устройств пре­ образования информации осуществляется с помощью носителей ин­ формации, на которых разными способами и методами регистри­ руются входные и выходные данные. Информация регистрируется во всех подсистемах и на всех циклах преобразования данных. Ин­ формация, недоступная для регистрации, информационной системой использоваться не может.

В информационной системе могут применяться следующие ме­ тоды регистрации данных: запись информации чернилами или ка­ рандашом на бумаге; перфораторный (на перфокарты и перфолен­ ты); электромагнитный (на магнитные ленты, диски, барабаны); пневмонический и др.

Метод регистрации данных выбирается для каждой подсистемы в зависимости от применения устройств преобразования информа­ ции. Информационная система характеризуется постоянными свя­ зями, возникающими между подсистемами, процедурами, устройст­ вами, входными и выходными данными и носителями информации в процессе ее преобразования и придающими системе в целом ус­ тойчивость.

В системе могут возникать временные, возмущающие воздейст­ вия (помехи, сбои, поломки, ошибки), которые должны быстро ней­ трализоваться.

Информационная система должна функционировать регулярно, в заданные интервалы времени. Для информационной системы, об­ служивающей процесс управления, характерен циклический прин­ цип преобразования информации, поскольку цикличен сам процесс управления.

На вход информационной системы должна поступать только та информация, на которую система может воздействовать. Входы сис­ темы должны быть строго определены и распределены во времени' и не должны перегружать систему. ..При этом необходимо учитывать, что на входе информационной системы могут быть пиковые нагруз­ ки. Для регулирования этого процесса необходимо определить час­ тоту поступления информации на вход системы.

На вход информационной системы должна также поступать ин­ формация, обеспечивающая на выходе (после ее переработки) оп­ ределенную производную информацию. В этом смысле данные на входе системы определяют содержание выходных данных, а выход­

ная информация целиком определяет содержание и количество входной информации. Выходов из системы должно быть много. Та­ ким образом, через входы и выходы информационной системы осу­ ществляется прямая и обратная связи между объектами системы

управления.

Для информационной системы характерна стандартизация уст­ ройств и процедур преобразования информации, которые обеспечат бесперебойное выполнение предопределенного режима функциони­ рования системы. Информационная система не должна привязы­ ваться к конечному числу источников информации на входе и ори­ ентироваться на конечный объем входной и выходной информации. Такую систему необходимо проектировать с учетом возможностей преобразования с нужной частотой значительно большего объема информации, чем располагает система управления в момент проек­ тирования, т. е. должна быть предусмотрена повышенная емкость системы. Чем больше скорость создания нужной информации и час­ тота циклов ее преобразования, тем емче информационная система. Сумма затрат времени на преобразование информации в подсисте­ мах составляет общие затраты времени на преобразование совокуп­ ности информации по системе в целом. Общие затраты времени на преобразование информации должны обеспечить выработку управ­ ляющих воздействий в такой срок, чтобы своевременно был осуще­ ствлен акт регулирования управляемого параметра или объекта. Это требование относится ко всем управляющим системам, осу­ ществляющим централизованное, децентрализованное или смешан­ ное управление производством.

О каждом управляемом параметре производства можно полу­ чить различную информацию. Задача информационной системы за­ ключается в получении всей нужной информации. С каждым этапом совершенствования системы управления меняется потребность в экономической информации, совершенствуются способы ее получе­ ния, меняются состав, содержание, объем и интервалы информации. Новым принципам управления должна соответствовать и новая эко­ номическая информация.

Возникающие противоречия между формой управления и содер­ жанием информации должны ликвидироваться за счет изменения последней. Так, в новых условиях хозяйственного развития большое внимание уделено информации о качестве, надежности и долговеч­ ности продукции, рентабельности работы предприятия. Часть ин­ формации, ранее поступавшей во внешние управляющие системы, будет резко сокращаться. Изменяется состав расчетно-аналитиче­ ской информации. С применением автоматизированных устройств 'обработки информации возникают новые требования к форме ее представления, фиксирования и движения.

Реализация функциональной модели управления требует единой интегрированной системы преобразования экономической информа­ ции, поскольку процессы управления и преобразования информа­ ции находятся в единстве.

66

В литературе такая система получила название интегрированной системы обработки данных (ИСОД); По нашему мнению, правилъ-' нее называть ее «интегрированная система преобразования эконо­ мической информации», так как речь идет не только о вычислитель­ ной и логической обработке информации, но и о ее сборе, регистра­ ции, передаче и других процедурах преобразования.

Тем не менее мы в дальнейшем будем употреблять термин ИСОД, наиболее распространенный в литературе, понимая, одна­

ваются как составные элементы информационной системы процесса управления. Принципиальная схема ИСОД представляет в воссо­ единенном виде все процессы подготовки и обработки данных, от­ ражает их взаимосвязь и взаимозависимость, выявляет общий для всех задач управления перечень исходных данных. Этот перечень должен быть минимальным, но достаточным для целей управления с точки зрения всего комплекса решаемых задач. Тем самым устра­ няется параллелизм и дублирование при разработке исходной до­ кументации, ликвидируется база для организации автономных сис­ тем обработки данных в функциональных подразделениях заводо­ управления и в значительной степени устраняется возможность по­ явления несопоставимых итоговых показателей.

Таким образом, разработка единой принципиальной схемы пре­ дусматривает интеграцию формирования исходных и производных показателей.

2. Ц е н т р а л и з а ц и я п р е о б р а з о в а н и я и н ф о р м а ц и и . Использование этого принципа позволяет организовать сбор, пере­ дачу и обработку данных с четко выраженной технологией проведе­ ния работ на основе пооперационного разделения труда. При этом значительно повышается возможность и экономическая целесооб­

В условиях ИСОД коренному совершенствованию подвергаются как формы документов, так и маршруты их движения. В отличие от традиционных схем преобразования данных, отличающихся наличи­ ем сложного переплетения документации по вертикальным и гори­ зонтальным связям между производственными и функциональными подразделениями предприятия, при функционировании ИСОД уста­ навливаются постоянные информационные связи с учетом содержа­ ния и движения документов.

Применение новой схемы документооборота позволяет ликвиди­ ровать локальные преобразования исходных данных в отдельных подразделениях. При этом формы документов упрощаются, в том числе н за счет изъятия из них нормативно-справочных и расчетно­ табличных реквизитов. В документах должна отражаться как ос­ новная информация, так и данные об отклонении от запланирован­ ного хода производственно-хозяйственной деятельности. Тем самым обеспечивается удобство чтения и применения документов, а также в значительной степени решается проблема выпрямления потоков информации и уменьшения ее объемов при использовании средств сбора, передачи и обработки данных.

4. О д н о к р а т н о с т ь с о з д а н и я и м н о г о к р а т н о с т ь и с п о л ь з о в а н и я м а с с и в о в и н ф о р м а ц и и . Применение этого принципа позволяет каждую операцию и каждый процесс про­ изводственно-хозяйственной деятельности фиксировать лишь в од­ ном сообщении.

После передачи этого сообщения в вычислительный центр и его обработки представляется возможным использование полученных результатов всеми заинтересованными производственными и функ­ циональными подразделениями предприятия. Тем самым устраняет­ ся такое положение, при котором подразделения предприятия вы­ нуждены по нескольку раз фиксировать одно и то же событие для

в узлах и изделиях, нормы расхода сырья и материалов, трудовые затраты на изготовление продукции по операциям технологического процесса, расценки за выполненные работы и т. д.) выделяется в специальные массивы. Тем самым упрощаются формы первичных документов и сокращается объем записей в них, уменьшаются за­ траты на перфорацию и ее контроль, создаются предпосылки для автоматизации вычислительного процесса. При этом необходимо предусмотреть обеспечение достоверности условно-постоянных дан­ ных и возрастания требований к методам их корректировки.

6. Т и п и з а ц и я з а д а ч у п р а в л е н и я п р о и з в о л с т- в о м. Централизованное преобразование экономической информа­ ции требует выявления закономерностей вычислительной и логиче­ ской обработки данных с целью выделения типовых, наиболее часто встречающихся процедур. Это позволит организовать разработку унифицированных алгоритмов преобразования данных, пригодных для использования в различных задачах по управлению промыш­ ленным производством.

В самом общем виде информационная система должна выпол­ нять следующие процедуры:

подготовку первичной документации с необходимой информа­ цией; кодирование информации; ввод информации; обработку ин­ формации в удобном виде для вывода на управляющий объект; вьі-

68

вод расчетно-аналитической информации на управляющий объект; формирование управляющим объектом команд управления; переда­ чу команд управления управляемому объекту; контроль за выпол­ нением команд управления.

По существу такой порядок преобразования информации своеоб­ разно имитирует традиционный процесс, однако, рациональная ин­ формационная система эти основные процедуры должна выполнять принципиально другими методами.

Перечисленная совокупность общих функций и процедур, также предопределяет специфическую структуру информационной систе­ мы, ее основные параметры, порядок и содержание выполняемых, системой циклов и элементарных актов преобразования информа­ ции; новые принципы и методы проектирования, создания и внедре­ ния информационных систем; возможность применения и состав устройств преобразования информации.

Информационные системы должны учитывать характерные осо­ бенности различных типов производств, требующих различных ме­ тодов и способов формирования первичной информации, а в отдель­ ных случаях ее передачи и обработки. Но во всех случаях структу­ ра системы должна быть единой. Информационные системы Имеют ряд ограничений (пропускную способность устройств и управленче­ ского персонала, сроки преобразования информации, объем преоб­ разуемой информации), которые необходимо учитывать при проек­ тировании.

Информационные системы относятся к классу сложных техниче­ ских систем, как совокупность устройств, преобразующих информа­ цию особым образом.

По принципам организации и функционирования, составу уст­ ройств они должны соответствовать новым принципам управления. В свою очередь системы управления должны соответствовать ин­ формационным системам.

Основными показателями информационных систем могут быть: производительность системы (минимально совокупные затраты времени на преобразование заданного объема информации с обес­

печением ее достоверности за один цикл управления); ■пропускная способность системы (обеспечение выдачи перерабо­

танной информации в виде, удобном для принятия решения, в ко­ личестве буквенно-цифровых знаков в час);

вычислительная мощность системы (суммарное число вычисли­ тельных операций в час);

быстродействие системы (количество информации, преобразо­ ванной в час);

емкость системы (количество информации, обращающейся в сис­ теме за единицу времени);

уровень надежности системы (вероятность безотказной работы системы за определенный период времени);

стоимость единицы информации (первичной и расчетно-аналити­ ческой) ;

69

уровень автоматизации процесса преобразования информации (отношение объема информации, преобразуемой автоматическим» устройствами, к общему объему информации, преобразуемой сис­ темой) по подсистемам и системам в целом;

стоимость системы и срок ее окупаемости [12, с. 172]. Оптимальный уровень этих показателей зависит от следующих

факторов: структуры информационной системы; схемы алгоритма технологического преобразования информации; состава устройств- (в том числе резервных) ; степени автоматизации процесса преобра­ зования информации; быстродействия и помехоустойчивости уст­ ройств; повторяемости Циклов управления. *

Необходимой предпосылкой рациональной организации инфор­ мационных систем является анализ потоков и объемов информации, возникающей в процессе управления промышленным производст­ вом.

Такой анализ необходим в связи с тем, что в процессе проекти­ рования АСУП должны быть решены следующие основные вопро­ сы: определение целей и критериев производственно-хозяйственной деятельности предприятия; разработка структуры и функций уп­ равления производством; создание комплекса моделей, алгоритмов и процедур обработки данных; организация системы хранения, кор­ ректировки и поиска информационных массивов; выбор технических средств обработки данных; организация взаимосвязи всех элемен­ тов системы [13].

Анализ процессов управления может быть осуществлен прежде всего на базе исследования информационной системы и, в частнос­ ти, на основе изучения потоков информации. Это обусловлено су­ ществующим документооборотом, системой экономических показа­ телей деятельности предприятия, структурным составом подразде­ лений, участвующих в процессе управления, интенсивностью пото­ ков информации, циркулирующих между ними.

В приведенной работе [И] перечислены методы обследования процессов управления и информационных потоков, применяемые на промышленных предприятиях и других хозяйственных объектах.

1.Метод исследования процессов управления на основе построе­ ния его сетевой модели.

2.Метод матричного моделирования процессов обработки дан--

ных.

3.Графоаналитический метод исследования потоков информа­

ции.

4.Метод анализа порождаемой информации.

5.Метод «Модуль».

6.Метод последовательного анализа задач управления.

7.Метод описания операций в алгоритмическом языке.

8.Метод описания потоков информации с помощью графов ти­ па «дерево».

9.Метод функционально-операционного анализа.

70