Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Управление системами и процессами. Учебное пособие
.pdf
Как правило, на предприятиях используется комбинированная архитектура ЛВС. Несколько локальных сетей, выполненных с помощью различных топологий, можно объединить в единую сеть.
Методы и средства передачи сигналов. ЛВС обеспечивает соединение большого числа оборудования разной мощности и отличающихся друг
от друга устройств.
В ЛВС осуществляется перемещение, хранение и переработка ин
-
формации по запросам пользователей, имеющих доступ к сети и удаленных от центров (узлов) обработки информации. Удаленность пользователей от этих центров принципиального значения не имеет. ЛВС имеют следующие преимущества перед автономно работающими ЭВМ:
- существенно расширяется перечень услуг, предоставляемых або-
нентам сети;
- улучшается качество обслуживания абонентов сети за
счет того,
что создаются распределенные базы данных;
- абоненты получают доступ к памяти любого объема, имеющегося в
сети;
- имеется возможность создания библиотек прикладных программ.
Существующие стандарты для ЛВС обеспечивают связь между компьютерами на расстоянии до 6 км. В то же время ЛВС – это совокупность
независимых, связанных между собой вычислительных систем или
ЭВМ,
ориентированных на совместное использование таких общественных ресурсов, как машинное время, память, программы, массивы данных. Главной целью при разработке ЛВС является возможность эксплуатации совместных интерфейсов посредством протоколов обмена.
Для подключения компьютера к локальной сети необходимо устройство, называемое сетевым адаптером. Современные сетевые адаптеры
обеспечивают передачу информации со
скоростью 10–100 Мбит в секунду.
При объединении компьютеров, расположенных на более значительном
расстоянии друг от друга (в разных городах, странах), говорят о глобальной сети. Основным (наиболее массовым в настоящее время, но далеко не единственным) каналом передачи данных в этом случае является телефонный канал.
Устройство, необходимое для подключения компьютера к
телефонной линии, называется модемом. Скорость передачи данных здесь меньше,
чем в локальных сетях и находится в существенной зависимости от качества канала связи и типа модема. В настоящее время наблюдается тенденция к подключению локальных сетей к мировой глобальной сети Internet.
Относительно малая протяженность ЛВС обусловливает их специфи-
ку и
уникальные возможности. Первые локальные сети развились в комплексах, где расстояния допускали использование скоростных и дешевых
методов передачи данных. Если организовать ЛВС с одной общей большой
51
магистралью, то для такой сети характерны следующие недостатки: к сети
подключаются разнородные абоненты и ею сложно управлять, возрастают
задержки передачи данных.
Поэтому более рационально строить ЛВС с большим числом разнородных абонентов по принципу подсетей с функциональной специализацией, а емкость подсетей приводить в соответствие с возможностями ресурсов отдельных абонентов
. Большая емкость ЛВС в этом случае получается путем использования иерархической структуры из магистралей отдельных подсетей, которые соединяются между собой при помощи специальных устройств – мостов.
Мост – программно-аппаратное средство, обеспечивающее поддержание информационного взаимодействия двух одинаковых локальных вычислительных сетей (подсистем) и маршрутизацию данных.
Исходя из принципа функциональной
специализации (модульности)
каждая магистраль подключается к общей магистрали автономно. Благодаря этому в ЛВС имеются независимые подсети, каждая из которых развивается по своим законам в соответствии с производственной ситуацией,
не вызывая изменения в других подсетях, подключенных к мосту.
Если мостов в ЛВС больше одного, то их можно соединить друг с
другом отдельной магистралью. Мост выполняет, кроме того, функции согласования скоростей передачи данных. При необходимости передачи
данных за пределы ЛВС целесообразно применять специальный элемент
модульной структуры – шлюз.
Шлюз – программно-аппаратное средство, обеспечивающее поддержание информационного взаимодействия двух несовместимых локальных
вычислительных систем и маршрутизацию, передачу данных между разными сетями. Шлюзы
должны обеспечивать согласование сетевых протоколов, скоростей передачи данных, прозрачность маршрутизации данных
различных сетей.
На предприятиях ЛВС объединяют не только структурные подразделения, но и группы оборудования. В этом случае ЛВС образуют линии связи в структурах ЧПУ класса DNC. Такие сети, получившие название
микролокальной сети управления, взаимодействуют с ЛВС предприятия.
Особенность
этой сети в том, что в ее состав входят разнородные
устройства управления локальными объектами производства (устройства
ЧПУ станка и робота, программируемые контроллеры, микропроцессорные
системы специального назначения).
Управляющая ЭВМ на основе персонального компьютера собственно и несет в себе основные функции управления производственным подразделением (участком, станочным модулем).
Вариант с управляющей
ЭВМ предпочтителен в особенности, если
гибкий производственный модуль (ГПМ) имеет расширенный состав обо-
52
рудования, например два станка и внутренний транспорт (рис. 3.5); хотя
принципиально управляющая ЭВМ может отсутствовать, а функции системы управления ГПМ в этом случае перераспределяются между локальными системами различного назначения.
Электрическая несовместимость компонентов микролокальной сети
преодолевается аппаратным способом путем организации специальных
интерфейсов. Логическую несовместимость компонентов микролокальной
сети преодолевают программно-математическим способом
путем поддержания специальной коммуникационной среды, обеспечивающей информационное взаимодействие устройств управления и управляющей ЭВМ.
«Архитектура» микролокальной сети повторяет в миниатюре архитектурные решения больших локальных сетей.
Рис. 3.5. Гибкий производственный модуль
с расширенным составом оборудования
и системой управления по типу
микролокальной вычислительной сети (МЛВС)
Поддержание информационного обмена состоит в обработке всех
данных, циркулирующих между локальными устройствами ГПМ. Типичными для ГПМ информационными посылками являются управляющие
программы ЧПУ (для станка, робота), таблицы коррекций инструмента,
команды управления рабочими циклами, информация обратной связи о характере протекания рабочих процессов.
Передача данных по ЛВС должна быть одновременно быстрой и
надежной и регламентироваться определенными правилами.
Набор правил взаимодействия между абонентами сети называют
протоколами передачи данных, или сетевыми протоколами.
53
(упр
)
Сетевой протокол (протокол обмена) – совокупность правил, определяющих взаимодействие абонентов сети и описывающих способ выполнения определенного класса функций.
Протоколы определяют порядок обмена информацией между сетевыми объектами. Они позволяют взаимодействующим рабочим станциям
(абонентским пунктам) посылать друг другу вызовы, интерпретировать
данные, обрабатывать ошибочные ситуации и выполнять множество других функций.
Суть протоколов заключается в регламентации обмена точно
специфицированными командами и ответами на них.
Они определяют формат, способ синхронизации, порядок следования
информационных сообщений, фиксируют начало и конец кадра, который
несет в себе данные, формирует и принимает сигнал со скоростью, присущей пропускной способности канала. Кроме того, протоколы высоких
уровней реализуют доступ отдельных
терминалов к процессам, программ к
удаленным файлам, удаленный ввод заданий, обмен графической информацией и т.д.
3.3. Прямая и обратная связь в производственных системах
управления
Система управления представляет собой совокупность объекта управления (например, предприятия) и субъекта управления (управленческого
аппарата) (рис. 3.6).
Информация о внешней среде
Субъект управления
авленческий аппарат
Объект управления
Воздействие внешней среды
Рис. 3.6. Структура системы управления:
П – прямая связь; О – обратная связь
Управленческий аппарат объединяет сотрудников, формулирующих
цели, разрабатывающих планы, устанавливающих требования к принимаемым решениям, а также контролирующих их выполнение.
54
В задачу объекта управления входит выполнение планов, разработанных управленческим аппаратом, т.е. реализация той деятельности, для
которой создавалась система управления.
Оба компонента системы связаны прямой и обратной связью. Прямая
связь выражается потоком директивной информации, направляемой от
управленческого аппарата к объекту управления. Обратная связь представляет собой поток отчетной информации о
выполнении принятых реше-
ний, идущий в обратном направлении.
Директивная информация формируется управленческим аппаратом в
соответствии с целями управления и информацией о внешней среде, сложившейся внешней ситуации.
Отчетная информация формируется объектом управления и отражает
внутреннюю ситуацию объекта, а также степень влияния на нее внешней
среды (задержки платежей, нарушения подачи энергии,
погодные условия,
общественно-политическая ситуация в регионе, ситуация на финансовом
рынке и т.п.).
Таким образом, внешняя среда влияет не только на объект управления: она поставляет информацию и управленческому аппарату, решения
которого зависят от внешних факторов (состояния рынка, уровня инфляции, налоговой и таможенной политики и т.д.).
Обратная связь
, увеличивающая влияние входа системы на ее выход,
называется положительной обратной связью, а уменьшающая это влияние
называется отрицательной. Отрицательная обратная связь способствует
восстановлению равновесия в системе, когда оно нарушается внешним
воздействием, а положительная обратная связь вызывает большее отклонение, чем то, которое вызвало бы внешнее воздействие при отсутствии
обратной связи.
Системы
управления с обратной связью функционируют следующим
образом. Выбирается управляющее воздействие, которое определяет требуемое состояние управляемого объекта.
Информация о фактическом состоянии управляемого объекта поступает по каналу обратной связи. Специальный орган сравнивает эти состояния, и при несовпадении требуемого и фактического состояний управляемого объекта вырабатываются управляющие воздействия, назначением которых
является корректировка его поведения.
Метод управления, основанный на использовании обратной связи,
нашел широкое применение как в системах управления техническими объектами, так и в организационно-административных системах.
Одним из главных достоинств этого метода является работа элементов систем управления в условиях значительных изменений внешней среды,
т.е. в условиях большого
числа случайных воздействий различного вида.
55
3.4. Структура производственной системы
В любой производственной системе существует единство управляемой и управляющей подсистем. Практически они всегда соотносятся таким
образом, что недостатки одной из подсистем не позволяют сформировать
другую на более высоком уровне.
Анализ производственной системы управления показывает, что, с точки зрения информационных связей, система заказ – техпроцесс – изделие –
реализация
является сложной системой и имеет многоуровневую иерархическую структуру. Она состоит из подсистем, построенных по различному
техническому принципу и выполняющих различные технические и информационные операции.
Общим для этих подсистем является получение заказа, анализ выполнения его в производственной системе, передача и обработка конструкторско-технологической информации, необходимой для выполнения
заказа
и его реализации.
Следовательно, необходимо, прежде всего, рационально организовать производственную структуру предприятия.
Структура предприятия – это система взаимоотношений между
должностями и людьми в организации.
Для эффективной работы организации важно четко и ясно определить функциональные обязанности и полномочия, а также их взаимоотношения.
Существуют три метода определения обязанностей и полномочий
и
их передачи в рамках организации.
При построении таких схем необходимо учитывать следующее:
1) схема дает лишь общие контуры структуры организации;
2) она должна быть доступна для понимания, содержать минималь-
ное количество деталей;
3) не существует стандартных построений организационной струк-
туры, каждая фирма имеет свои особенности.
Схема должна отражать реальную структуру предприятия
и не яв-
ляться своего рода теоретическим стандартом.
Каждый сотрудник предприятия должен понимать, что ожидается от
него, какими полномочиями он обладает, какими должны быть его взаимоотношения с другими служащими. Это достигается с помощью схемы организации, дополненной соответствующими справочниками (инструкциями), и распределения обязанностей.
Суть организационного проектирования сводится к
конструированию эффективных организационных структур, т.е. определению целесообразного числа подразделений и должностей в предприятии, направлению
связей между ними, а также соответствующих звеньев управления и руко-
56
водящего состава. Если схему структуры трудно составить, то причина
может заключаться в том, что сама организация дефектна, т.е. с течением
времени ее структура стала неэффективной, громоздкой, а линии взаимоотношений стали искаженными.
В период организационного проектирования необходимо найти ответ
на ряд вопросов:
1) Какие структурные подразделения (отделы, службы, цехи и
т.п.)
надо создать для достижения целей предприятия?
2) Какова должна быть численность каждого из подразделений?
3) Как распределить обязанности и ответственность между струк-
турными подразделениями предприятия и работниками?
4) Как наладить между ними производственные связи и взаимопо-
мощь?
5) Какова должна быть численность управленческого персонала?
6) Какова должна быть в целом структура
управления предприятия и
как распределить полномочия между руководителями?
7) Сколько предусмотреть уровней управления?
8) Каким требованиям должны отвечать кандидаты на руководящие
и исполнительские должности в организации?
9) Каково примерное содержание объема обязанностей, прав и ответ-
ственности каждой из проектируемых должностей?
Основными характеристиками эффективной организационной струк-
туры предприятия являются:
- оптимальный, т.е. достаточный
для реализации целей предприятия,
набор структурных подразделений, в том числе управленческих звеньев;
- определение точного места каждого подразделения в организаци-
онной структуре предприятия;
- выбор направления и содержания взаимодействия структурных
подразделений;
- распределение полномочий и ответственности между подразделе-
ниями, работниками внутри каждого структурного подразделения;
- определение оптимальной численности должностей как в целом
по
предприятию, так и в каждом структурном подразделении.
Структура организации может принимать одну из форм: она может
быть либо традиционной иерархической структурой, группирующей персонал по функциям, либо структурой, имеющей множество линий подчиненности, каковыми являются матричные структуры или проектные команды.
Оценка эффективности является важным элементом разработки проектных и
плановых решений, позволяющим определить уровень прогрессивности действующей структуры разрабатываемых проектов или плановых мероприятий, и проводится с целью выбора наиболее рационального
57
варианта структуры или способа её совершенствования. Эффективность
организационной структуры должна оцениваться на стадии проектирования
при анализе структур управления действующих организаций для планирования и осуществления мероприятий по совершенствованию управления.
Комплексный набор критериев эффективности системы управления
формируется с учётом двух направлений оценки её функционирования:
- по степени соответствия достигаемых результатов установленным
целям
производственно-хозяйственной организации;
- по степени соответствия процесса функционирования системы объ-
ективным требованиям к его содержанию, организации и результатам.
Критерием эффективности при сравнении различных вариантов организационной структуры служит возможность наиболее полного и устойчивого достижения конечных целей системы управления при относительно
меньших затратах на её функционирование.
При оценке эффективности процесса
управления используются показатели, которые могут оцениваться как количественно, так и качественно.
Эти показатели приобретают нормативный характер и могут использоваться в качестве критерия эффективности ограничений, когда организационная структура изменяется в направлении улучшения одного или группы
показателей эффективности без изменения (ухудшения) остальных.
К нормативным характеристикам аппарата управления могут быть
отнесены
следующие: производительность, экономичность, адаптивность,
гибкость, оперативность, надёжность.
Производительность системы управления может определяться как
количеством произведённой организацией конечной продукции, так и объёмом выработанной в процессе управления информации.
Под экономичностью системы управления понимаются относительные затраты на ее функционирование. Для оценки экономичности могут
использоваться такие показатели, как удельный вес затрат на
содержание
аппарата управления, удельный вес управленческих работников в численности промышленно-производственного персонала, стоимость выполнения
единицы объёма отдельных видов работ.
Адаптивность системы управления определяется её способностью
эффективно выполнять заданные функции в определённом диапазоне изменяющихся условий. Чем относительно шире этот диапазон, тем более
адаптивной считается система.
Гибкость характеризует свойство системы управления
изменять в
соответствии с возникающими задачами свои роли в процессе принятия
решений и налаживать новые связи, не нарушая присущей данной структуре упорядоченности отношений.
Оперативность принятия управленческих решений характеризует
современность выявления управленческих проблем и такую скорость их
58
решения, которая обеспечивает максимальное достижение поставленных
целей при сохранении устойчивости налаженных производственных и
обеспечивающих процессов.
Надёжность системы управления в целом характеризует ее безотказное функционирование, т.е. способность обеспечивать выполнение заданий в рамках установленных сроков и выделенных ресурсов. Для оценки
исполнительности аппарата управления и его подсистем может использоваться уровень
выполнения плановых заданий и соблюдение утверждён-
ных нормативов, отсутствие отклонений при исполнении указаний.
3.4.1. Классификация производственных структур
Одной из важнейших характеристик всякой системы является ее
структура. Структура системы характеризует ее внутреннее строение и
описывает устойчивые связи между ее элементами. С использованием
структур система может быть описана с разных сторон.
Структурная
модель системы управления чаще всего является многоуровневой, построенной по иерархическому принципу, причем конкретизируется столько уровней, сколько их требуется для создания полного
представления об основных свойствах системы.
Структуры систем управления классифицируются по трем принципам:
1) управления;
2) числу уровней подчинения;
3) типам элементов и связей между ними.
По принципу управления системы
делятся на централизованные, де-
централизованные.
Централизованные системы управления характеризуются тем, что
все процессы управления сосредоточены в едином управляющем органе,
который обрабатывает информацию, поступающую от объектов управления об их состоянии. При выработке управляющей информации для каждого из элементов управления в централизованной структуре учитывается
информация о состоянии всех объектов.
В
системах управления с децентрализованной структурой для каждого объекта управления предусмотрен свой управляющий орган, с которым он обменивается информацией. Примером системы управления с децентрализованной структурой является СУ станком (стендом, контрольной
машиной и т.п.), в которой управление станком осуществляется автономным устройством управления.
По числу уровней подчинения различают одноуровневые
и много-
уровневые (иерархические) системы управления.
В системах с иерархической структурой функции управления рас-
пределены между несколькими соподчиненными уровнями. Каждый уро-
59
вень ориентирован на выполнение определенного конкретного круга задач.
Управляющая информация передается сверху вниз, информация о состоянии – снизу вверх.
Для характеристики элементов (ее внутреннего строения) системы
управления и описания устойчивых связей между ее элементами используют следующие основные виды структур: функциональную, информационную, техническую.
При описании функциональной структуры в качестве элементов
используются функции, задачи, операции, а связи являются информационными или определяющими их иерархическую соподчиненность.
Информационная структура характеризует информацию, используемую при создании и функционировании системы. Элементами информационной структуры являются формы представления информации в системе
связями – операции преобразования информации в системе.
Техническая структура ориентирована на выполнение конкретной
технической задачи
или проекта.
3.4.2. Архитектура производственных систем управления
Одним из главных средств преодоления организованной сложности
системы является декомпозиция, т.е. деление системы на части и организация этих частей в иерархическую систему. Расчленение системы на соподчиненные части производится так, чтобы каждая часть содержала объекты, наиболее тесно связанные друг с
другом.
При проектировании систем управления используется блочноиерархический подход (БИП).
Этот подход основан на структурировании описаний объекта с разделением описаний на ряд иерархических уровней по степени детальности
отображения в них свойств объекта и его частей.
Иерархия – совокупность слоев или уровней управления.
По числу уровней подчинения различают одноуровневые и многоуровневые
(иерархические) системы управления.
В системах с иерархической структурой функции управления распределены между несколькими соподчиненными органами с одновременным соблюдением принципа централизации. При этом управляющий элемент фиксированного уровня является объектом управления для элемента
более высокого уровня и, в свою очередь, вырабатывает информацию
управления для элементов более низкого уровня. Управление
любой орга-
низацией, производящей товары, строится по иерархическому принципу.
Производство это создание товаров путем преобразования входа
системы (необходимых ресурсов всех видов) в ее выход (готовые товары и
услуги). На производственных фирмах деятельность по созданию товаров
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]