Автоматизированные системы управления дорожным движением. Учебное пособие для СПО

Гарантийный срок эксплуатации на АСУ исчисляют со дня ввода АСУ в действие.

Гарантийный срок эксплуатации на АСУ должен быть установлен в ТЗ на АСУ и не может быть менее 18 месяцев [3].

Контрольные вопросы

1.Какие основные виды испытаний устанавливают для автоматизированных систем?

2.Что проверяют при испытаниях АС?

3.Какие бывают предварительные испытания АС, и как они проводятся?

4.Как проводится опытная эксплуатация?

5.Что в первую очередь должны проверять при приемочных испытаниях?

6.Что входит в комплектность АСУ, вводимой в действие?

7.Какие гарантийные условия предоставляет разработчик АСУ?

41

Глава 4. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

КАВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

§4.1. Дополнительные требования к АСУ технологическими

процессами

АСУ ТП в промышленности и непромышленной сфере должна управлять технологическим объектом в целом и снабжать взаимосвязанные с ней системы достоверной технологической и техникоэкономической информацией о работе технологического объекта управления (ТОУ).

АСУ ТП должна вырабатывать и реализовывать рациональные по целям и критериям управления управляющие воздействия на ТОУ в реальном масштабе времени протекания технологического процесса в объекте управления.

АСУ ТП должна выполнять управляющие, информационные и вспомогательные функции.

АСУ ТП должна быть совместима со всеми взаимосвязанными с ней автоматизированными системами (АС), указанными в ТЗ на АСУ ТП, в том числе с системами, входящими вместе с данной АСУ ТП в состав гибкого автоматизированного производства, например, САПР технологии, автоматизированными складскими и транспортными системами, АС технологической подготовки производства.

Управляющие воздействия в АСУ ТП должны вырабатываться автоматически или формироваться ее оперативным персоналом с помощью комплекса средств автоматизации, входящего в систему.

АСУ ТП должна обеспечивать управление объектом в нормальных, переходных и предаварийных условиях его функционирования, а также защиту или остановку объекта при угрозе аварии.

АСУ ТП должна осуществлять функцию контроля исполнения управляющих воздействий на ТОУ и сигнализировать о выходе исполнительных органов в предельно допустимые положения.

При реализации функции аварийного автоматического отключения оборудования в АСУ ТП должна быть обеспечена сигнализация об этом оперативному персоналу с помощью светового и, при необходимости, звукового сигналов с автоматической регистрацией времени отключения.

В качестве основных технических средств АСУ ТП должны быть использованы изделия Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), другие изделия, удовлетворяющие требованиям стандартов ЕССП, и средства вычислительной техники, соответствующие ГОСТ 21552-84.

42

Технические средства АСУ ТП, размещаемые на технологическом оборудовании, должны соответствовать требованиям, предъявляемым к ним условиям эксплуатации.

Обязанности между операторами должны быть распределены с учетом:

–участия персонала в выполнении неавтоматизированных функций системы и ее взаимодействии с другими системами;

–установленного отраслевыми нормативно-техническими документами допустимого уровня психофизиологической и эмоциональной нагрузки операторов, связанной с выполнением возлагаемых на каждого из них обязанностей и его ответственности за итоговые и промежуточные результаты работы, а также требуемого уровня его активности в процессе работы.

Каждое лицо, входящее в состав персонала, должно обладать:

–знаниями, объем и глубина которых позволяет ему выполнять все действия (взаимодействия), входящие в соответствующие автоматизированные и взаимосвязанные с ними неавтоматизированные функции АСУ ТП, а также принимать правильные решения в аварийных ситуациях или при других нарушениях нормальной эксплуатации;

–отработанными навыками, позволяющими с заданными безошибочностью и быстродействием выполнять все действия и взаимодействия.

В программном обеспечении АСУ ТП должны быть предусмотрены,

ав организационном обеспечении отражены языковые средства для общения оперативного персонала с КТС АСУ ТП, удобные и доступные для лиц, не имеющих квалификации программиста.

Коды и условные обозначения, используемые в АСУ ТП, должны быть приближены к терминам и понятиям, применяемым технологическим персоналом объекта управления, и не должны вызывать трудностей при их восприятии.

Измерительные каналы АСУ ТП должны иметь метрологические характеристики, обеспечивающие выполнение ее информационных функций с показателями, заданными в ТЗ на АСУ ТП.

Требования к испытаниям АСУ ТП следующие.

• Предварительные испытания АСУ ТП проводят на действующем

ТОУ.

• Предварительные испытания функций АСУ ТП, необходимых для проведения пуска и обкатки технологического оборудования, допускается проводить на объекте с помощью имитаторов.

• Определение фактических значений показателей техникоэкономической эффективности и надежности АСУ ТП производят после ее ввода в действие. Продолжительность наработки АСУ ТП, необходимую

43

для определения фактических значений ее показателей, рассчитывают по соответствующим методикам, утвержденным в установленном порядке [3].

§ 4.2. Дополнительные требования к АСУ предприятиями, производственными и НПО

АСУ должна повышать эффективность производственнохозяйственной деятельности предприятия, производственного или научнопроизводственного объединения (в дальнейшем – предприятия).

АСУ предприятием (АСУП) должна обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации с широким использованием методов оптимизации по основным задачам и подсистемам управления общезаводского и цехового уровня, в том числе при необходимости в реальном масштабе времени в режиме телеобработки и диалога.

АСУП должна быть реализована в виде совокупности совместно функционирующих подсистем, взаимодействие между которыми должно происходить через общую (единую или распределенную) базу данных.

Организационное обеспечение АСУП должно предусматривать совершенствование методов управления и структуры системы управления предприятием при создании и развитии АСУП [3].

§ 4.3. Дополнительные требования к отраслевым АСУ

ОАСУ должна обеспечивать:

–улучшение характеристик объекта управления (повышение производительности труда в отрасли, повышение качества продукции, своевременное выполнение поставок продукции, снижение себестоимости выпускаемой продукции);

–совершенствование процессов обработки информации (снижение стоимости обработки информации, повышение достоверности исходных данных, повышение точности и оперативности расчетов);

–совершенствование организации выполнения функций управления (в частности, рациональное распределение работ между подразделениями аппарата управления, вычислительными центрами и научноисследовательскими организациями и предприятиями).

В ОАСУ должны быть автоматизированы функции управления отраслью, например:

–прогнозирование и планирование производства и ресурсов отрасли;

–управление научно-техническим развитием отрасли и технической подготовкой производства отрасли;

–управление трудовыми ресурсами отрасли;

44

–управление материальными ресурсами отрасли;

–управление капитальным строительством в отрасли;

–управление финансовыми ресурсами отрасли;

–управление, в том числе оперативное, основным производством на уровне отрасли и др.

ОАСУ должна быть реализована в виде совокупности совместно функционирующих подсистем, взаимодействие между которыми должно происходить через общие базы данных.

ОАСУ должна включать систему сбора данных, базирующуюся на вычислительных центрах ОАСУ, организаций и предприятий отрасли, обеспечивающую рациональное распределение в базах данных информации для решения взаимодействующих задач и передачу информации между системами по каналам связи и на машинных носителях.

ОАСУ должна обеспечивать интерактивный режим работы с базами данных системы.

Создание ОАСУ должно приводить к совершенствованию методов и структуры управления отраслью.

Продолжительность опытной эксплуатации частей ОАСУ должна обеспечивать однократное проведение всех расчетов, необходимых для выполнения автоматизированных функций вводимой части ОАСУ, и не должна превышать 3 месяца.

Конкретную продолжительность опытной эксплуатации ОАСУ устанавливают по согласованию между разработчиком и заказчиком [3].

Контрольные вопросы

1.Какие дополнительные требования предъявляются к АСУ технологическими процессами?

2.Какие дополнительные требования предъявляются к АСУ предприятиями, производственными и НПО?

3.Какие дополнительные требования предъявляются к отраслевым

АСУ?

45

Глава 5. НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

§ 5.1. Общие положения

Обеспечение необходимого уровня надежности требует проведения специального комплекса работ, выполняемых на разных стадиях создания и эксплуатации АСУ.

При решении вопросов, связанных с обеспечением требуемого уровня надежности АСУ, необходимо учитывать следующие особенности АСУ:

–каждая АСУ является многофункциональной системой, функции которой имеют существенно различную значимость и, соответственно, характеризуются разным уровнем требований к надежности их выполнения;

–во многих АСУ возможно возникновение некоторых исключительных (аварийных, критических) ситуаций, представляющих сочетание отказов или ошибок функционирования системы и способных привести к значительным нарушениям функционирования объекта управления (авариям);

–в функционировании АСУ участвуют различные виды ее обеспечения и персонал АСУ, которые могут в той или иной степени влиять на уровень надежности АСУ;

–в состав каждой АСУ входит большое количество разнородных элементов: технических, программных, эргатических и др., при этом в выполнении одной функции АСУ обычно участвуют несколько различных элементов, а один и тот же элемент может участвовать в выполнении нескольких функций системы.

При решении вопросов надежности АСУ количественное описание, анализ, оценка и обеспечение надежности проводят по каждой функции АСУ в отдельности. В необходимых случаях используют также анализ возможности возникновения в системе аварийных ситуаций, ведущих к значительным техническим, экономическим или социальным потерям вследствие аварии объекта управления (или автоматизированного комплекса в целом).

Функции АСУ подразделяют на простые и составные. Для некоторых АСУ возможно построение составной функции наиболее общего вида, отображающей функционирование АСУ в целом.

Перечень функций и видов их отказов, по которым задаются требования к надежности конкретной АСУ, а также критерии этих отказов устанавливает заказчик АСУ по согласованию с разработчиком АСУ и вносит в техническое задание на АСУ (ТЗ на АСУ).

46

Для установления критериев отказов составляют перечень признаков или параметров, по которым может быть обнаружен факт возникновения каждого отказа, а при необходимости – количественные (критериальные) значения этих параметров.

Если для некоторой функции АСУ определено несколько видов отказов, существенно различающихся по причинам возникновения или по вызываемым ими последствиям, то безотказность и ремонтопригодность по этой функции задают отдельно по каждому виду отказов. При этом критерии отказов устанавливают по каждому виду отказов.

Перечень рассматриваемых аварийных ситуаций, по которым задают требования к надежности, составляет заказчик АСУ по согласованию с разработчиком АСУ и вносит в техническое задание на АСУ с указанием, при каких условиях эксплуатации АСУ рассматривают возникновение каждой из приведенных аварийных ситуаций.

Примечание. Аварийные ситуации в системе могут возникать в условиях нормального ее функционирования и вследствие воздействия на систему внешнего экстремального фактора (отключения питания, крупных метеорологических аномалий и пр.).

Уровень надежности АСУ зависит от надежности и других свойств ее технического обеспечения (комплекса технических средств), программного обеспечения и персонала, участвующего в функционировании АСУ.

Уровень надежности АСУ зависит от следующих основных факторов:

–состава и уровня надежности используемых технических средств, их взаимосвязи в надежностной структуре комплекса технических средств АСУ (КТС АСУ);

–состава и уровня надежности используемых программных средств, их содержания (возможностей) и взаимосвязи в структуре программного обеспечения АСУ (ПО АСУ);

–уровня квалификации персонала, организации работы и уровня надежности действий персонала АСУ;

–рациональности распределения задач, решаемых системой, между КТС АСУ, ПО АСУ и персоналом АСУ;

–режимов, параметров организационных форм технической эксплуатации КТС АСУ;

–степени использования различных видов резервирования (структурного, информационного, временного, алгоритмического, функционального);

–степени использования методов и средств технической диагностики;

–реальных условий функционирования АСУ.

Примечание. Свойства информационного, математического, лингвистического, метрологического, организационного, правового обеспечений АСУ влияют на

47

надежность АСУ только косвенно, через функционирование технических и программных средств и персонала АСУ и поэтому при решении вопросов, связанных с надежностью АСУ, отдельно не учитываются.

Совокупность технических, программных и эргатических элементов АСУ (технических и программных средств и части персонала АСУ), выделяемая из всего состава АСУ по признаку участия в выполнении некоторой (i-й) функции системы, образует i-ю функциональную подсистему АСУ (ФП АСУ).

Примечание. Если для АСУ сформулирована составная функция наиболее общего вида, то соответствующая ей функциональная подсистема совпадает с системой в целом.

Анализ надежности АСУ в реализации ее функций проводят по каждой ФП АСУ в отдельности с учетом уровня надежности и других свойств, входящих в нее технических, программных и эргатических элементов.

При анализе надежности АСУ необходимо учитывать, что элементы, входящие в ФП АСУ, решают задачи взаимной компенсации некоторых нарушений нормальной работы, предотвращая переход этих нарушений в отказы в выполнении соответствующей функции, либо минимизируя их неблагоприятные последствия.

Примечание. Программное обеспечение функциональной подсистемы АСУ (ПО АСУ) может предотвращать возникновение отказов в выполнении функции АСУ при отказах технических средств функциональной подсистемы (ТС ФП) и ошибках персонала, участвующих в выполнении этой функции (входящих в эту ФП АСУ), либо может обеспечить перевод отказов ФП, ведущих к большим потерям, в отказы другого вида, сопряженные с меньшими потерями. Технические средства ФП могут не допускать перехода определенных нарушений в работе ПО ФП и персонала ФП в отказ выполнения функции АСУ, либо могут минимизировать последствия отказа. Персонал ФП может эффективно принимать меры к недопущению отказов ФП АСУ при отказах ТС ФП или проявлении ошибок в ПО ФП, либо к снижению потерь от таких отказов (ошибок).

Выбор состава показателей надежности АСУ производят на основе установленных техническим заданием перечня функций системы, перечня видов их отказов и перечня аварийных ситуаций, по которым регламентируют требования к надежности.

Требуемые числовые значения выбранных показателей надежности АСУ (требования к надежности) устанавливают по определенным критериям на основе анализа влияния отказов АСУ в выполнении ее функций и аварийных ситуаций на эффективность функционирования автоматизированного комплекса (АСУ и объект управления) в целом, а также затрат, связанных с обеспечением надежности.

Примечание. Требования к надежности АСУ вносят в техническое задание на

АСУ.

48

Оценку надежности АСУ проводят на различных стадиях создания и эксплуатации АСУ.

При разработке АСУ проводят проектную (априорную) оценку надежности системы.

При опытной и промышленной эксплуатации АСУ проводят экспериментальную (апостериорную) оценку надежности системы.

Оценку надежности АСУ производят с учетом надежности КТС АСУ и, при необходимости, с учетом надежности ПО АСУ и действий персонала АСУ.

Необходимость учета надежности ПО АСУ и действий персонала АСУ при оценке надежности АСУ на разных стадиях создания и эксплуатации устанавливают техническим заданием на АСУ.

Комплекс работ, направленных на обеспечение требуемого уровня надежности конкретной разрабатываемой (модернизируемой) АСУ, определяют при разработке технического задания на АСУ и оформляют в виде «Программы обеспечения надежности АСУ».

Примерный перечень и последовательность выполнения указанных работ приведены в § 5.6.

Данные о надежности АСУ вносят в техническую документацию согласно стандартам Единой системы стандартов автоматизированных систем управления [4].

§5.2. Показатели надежности АСУ

Вкачестве показателей надежности АСУ используют показатели, характеризующие:

– надежность реализации функций системы;

– опасность возникновения в системе аварийных ситуаций. Описание надежности АСУ по функциям (по ФП АСУ)

осуществляют:

– по отдельным составляющим надежности – единичными показателями;

– по нескольким составляющим надежности совместно – комплексным показателям надежности.

Для описания надежности АСУ по непрерывно-выполняемым функциям (Н-функции) и по дискретно-выполняемым функциям (Д-функции) используют различные показатели.

Описание безотказности и ремонтопригодности АСУ по Н-функциям осуществляют с помощью единичных или комплексных показателей надежности.

Основными единичными показателями безотказности являются:

49

– средняя наработка системы на отказ в выполнении i-й функции

(средняя наработка на отказ i-й ФП АСУ) – T ;

i

– вероятность безотказного выполнения системой i-й функции (вероятность безотказной работы i-й ФП АСУ) в течение заданного

времени T ( ).

i

Допускается использовать следующие показатели:

–среднюю наработку системы до отказа в выполнении i-й функции (средняя наработка до отказа i-й ФП АСУ) – Ti;

–параметр потока отказов системы в выполнении i-й функции (параметр потока отказов i-й ФП АСУ) – i;

–интенсивность отказов системы в выполнении i-й функции (интенсивность отказов i-й ФП АСУ) – i.

Основными единичными показателями ремонтопригодности являются:

– среднее время восстановления способности системы к выполнению i-й функции после отказа (среднее время восстановления i-й ФП АСУ) –

T ;

вi

– вероятность восстановления в течение заданного времени способности системы к выполнению i-й функции после отказа

(вероятность восстановления i-й ФП АСУ за время) – F ( ).

вi

Комплексными показателями безотказности и ремонтопригодности являются:

– коэффициент готовности системы к выполнению i-й функции

(коэффициент готовности i-й ФП АСУ) – K ;

гi

– коэффициент технического использования системы по i-й функции

(коэффициент технического использования i-й ФП АСУ) – K ;

т.иi

– коэффициент сохранения эффективности системы по i-й функции

(коэффициент сохранения эффективности i-й ФП АСУ) – K .

эфi

Описание безотказности и ремонтопригодности АСУ по Д-функциям осуществляют с помощью комплексных показателей надежности.

Основным комплексным показателем безотказности и ремонтопригодности системы в отношении выполнения ею i-й Д-функции является вероятность успешного выполнения системой заданной

50