1. Общая характеристика автоматизированных информациионно-управляющих систем

1.1. Основные понятия аиус

Определим понятия, входящие в название курса: «система», «инфор-мационно-управляющая», «автоматизированная».

Под системой будем понимать целенаправленный комплекс взаимо-связанных элементов и отношений между ними. Слово «целенаправлен-ный» указывает на обязательное существование целей объединения конк-ретных элементов. Слово «взаимосвязанных» указывает на организацию связи между элементами. Эти связи могут быть физическими, логически-ми, причинными и т. д. Связи объединяют элементы в единое целое, фор-мируя структуру системы. Роль связей такова, что их изменение может кардинально изменить назначение системы: графит и алмаз представляют системы, состоящие из однородных элементов, но различие связей опре-деляет различие структур, которое определяет назначения: графит − для того, чтобы писать, а алмаз – чтобы резать.

Управляющая система – это система, определяющей функций кото-рой является целенаправленное формирование воздействий на объект управления с целью перевода его в требуемое (целевое) состояние. Такие воздействия называются управляющими. Отметим, что слово «управле-ние» имеет два смысловых значения: физически воздействовать на объект (включать, отключать, изменять направление движения и т. д.) и оказывать организационное воздействие на коллективы людей.

Любое управляющее воздействие осуществляется на основе инфор-мации о текущем состоянии объекта управления и об отклонении текущего состояния объекта от требуемого согласно цели управления. Определение «информационно-управляющая» из общего множества систем с функция-ми управления выделяет такие, в которых сбор и обработка информации с позиции достижения цели управления имеют важнейшее значение.

Степень участия человека в выработке и формировании управляю-щих воздействий на объект управления определяет тип управляющей сис-темы. Если взаимодействие человека с управляющей системой осуществ-ляется на уровне «рычагов, кнопок и тумблеров», то такая система опреде-ляется как механизированная, т. е. облегчающая физический труд челове-ка. Если человек полностью исключен из процесса управления, то такая система называется автоматической, или автоматом. На современном уровне производства наиболее широко представлены информационно-уп-равляющие системы, в которых человек вытесняется из процесса приня-тия управленческих решений, из непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материа-лов, информации, но присутствие человека принципиально сохраняется. Такие системы определяются как автоматизированные. Поскольку авто-матизированные системы – это принципиально «человеко-машинные сис-темы», то при их создании одним из важнейших решаемых вопросов является разработка принципов организации взаимодействия человека и системы при сборе и обработке информации об объекте управления, при выработке и формировании управляющих воздействий.

2. Классификационные признаки АИУС

При классифицировании АИУС необходимо ответить на следующие вопросы [1]: Что является объектом управления? Каков уровень автомати-зации управления? Какова структура системы управления?

1.2.1. По признаку «объект управления» АИУС подразделяются на:

─ технологические процессы;

─ производственные процессы;

─ бизнес-процессы и процессы оказания услуг.

1) Под технологическим процессом (ТП) понимается совокупность технологического оборудования и реализуемых при помощи этого обору-дования по соответствующим инструкциям и регламентам технологичес-ких операций. В результате ТП создается продукция предприятия. Авто-матизация ТП направлена на решение задач повышения эффективности функционирования технологического оборудования, выполнения техноло-гических операций в соответствии с заданными критериями, в повышении качества производимой продукции.

2) Под производственным процессом (ПП) понимается совокупность взаимосвязанных трудовых и естественных процессов, в ходе которых ресурсы предприятия (материалы, энергия, оборудование, рабочее время сотрудников, финансы и др.) преобразуются в продукцию предприятия. Автоматизация ПП осуществляется с целью повышения эффективности производственной деятельности: увеличения выпуска продукции, сниже-ние себестоимости, улучшения условий труда, улучшения экологии и т. п.

3) Под бизнес-процессом (БП) понимается управленческая деятель-ность, осуществляемая с целью обеспечения прибыльности производст-венного предприятия. Процесс оказания услуг является одной из составля-ющих БП. Услуга – это результат деятельности, направленной на удовлет-ворение определенных потребностей человека, отдельных групп или об-щества; в коммерческой среде услуга оказывается с целью получения при-были. При оказании услуг труд реализуется не в качестве изделия, а в ка-честве деятельности, т.е. результат труда носит нематериальный харак-тер. К таким объектам управления относятся услуги в области государ-ственного управления, образования, здравоохранения, науки и т. д.

В рыночной экономике ТП и ПП имеют право на существование только при эффективной поддержке бизнес-процессом. В результате биз-нес-деятельности определяется: с какими потребительскими качествами должна изготавливаться продукция предприятия; по какой цене и какого качества приобретаются сырье, энергия и энергоносители; в какой после-довательности и в каком объеме планируется производство продукции; по какой цене должна реализовываться изготовленная продукция.

1.2.2. По признаку «уровень автоматизации управления» АИУС в за-висимости от роли человека в процессе управления, форм связи и взаимо-действия типа «человек-система» подразделяются на:

─ информационно-справочные;

─ информационно-измерительные;

─ информационно-советующие;

─ самонастраивающиеся.

1. Информационно-справочные системы предназначены для предо-ставления по запросу справочной информации в минимальное время, в удобной для анализа форме и в объеме, необходимом для принятия управ-ленческих решений. Управляющие решения на основе представленной ин-формации человек должен принимать сам.

2. Информационно-измерительные системы предназначены для сбора измерительной информации, характеризующей текущее состояние объекта в реальном времени с заданной точностью, для обработки соб-ранной информации по заданным алгоритмам и хранения ее в архивах. А также для предоставления результатов измерения и обработки измерите-льной информации совместно с требуемой справочной информацией по запросам в удобной для анализа форме и в объеме, необходимом для принятия управленческих решений. Управляющие решения на основе представленных результатов измерения человек должен принимать сам.

3. Информационно-советующие системы предназначены для сбора и обработки информации о состоянии объекта управления, в том числе и в реальном времени, для выработки и предоставления человеку рекоменду-емых вариантов управленческих решений. В этом случае управленческие решения человек принимает сам, но процесс принятия решения состоит в выборе одного из рекомендуемых (советуемых) вариантов.

4. Самонастраивающиеся системы предназначены для решения задач управления без участия человека. Человеку предоставляются только данные, необходимые для контроля за функционированием самой систе-мы и производством продукции. В этом случае человек принимает управ-ляющие решения только в таком объеме – «разрешить работу системы», «запретить работу системы». Самонастраивающиеся системы ─ это по-следняя ступень перед переходом от автоматизированных систем управле-ния к автоматическим, к системам-автоматам.

1.2.3. По признаку «структурной организации» АИУС подразделя-ются на: одноуровневые (одноранговые), многоуровневые (или иерархи-ческие).

Любая АИУС, как целое, может быть представлена в виде совокуп-ности структурных единиц, определяемых как подсистемы (п/с). Под-система ─ это сформированные по определенным правилам и признакам целенаправленные подмножества взаимосвязанных элементов. Каждая п/с в свою очередь может быть также представлена в виде структурных еди-ниц – п/с более низкого уровня, относительно которых она может рассмат-риваться как система. На рис.1.1 показана возможная организация связей п/с в многоуровневой структуре АИУС. Горизонтальные связи объединяют п/с в одноуровневые структуры. Вертикальные связи обеспечивают ин-формационное взаимодействие п/с разных иерархических уровней.

п/с

п/с

п/с

п/с

п/с

п/с

п/с

Рис. 1.1. Вертикальные и горизонтальные связи в структуре АИУС

Разделение системы на п/с – декомпозиция АИУС. Она осуществля-ется с целью выделения структурных элементов меньшей сложности и обес-печения лучших условий для их анализа и синтеза, а также с целью упро-щения проектирования, внедрения и эксплуатации. Декомпозиция АИУС позволяет выделить п/с по этапному (порядок создания), структурному и функциональному принципам.

АИУС в зависимости от своего назначения могут относиться к слож-ным системам, создание которых может осуществляться в течение достато-чно продолжительного времени. В этом случае при проектировании АИУС разбивается на этапные п/с, определяющие порядок выполнения работ во времени: п/с первого этапа (очереди), второго этапа, и т. д.

Под структурными (или организационными) понимают п/с, соответ-ствующие структурному построению самого объекта управления. Напри-мер, в многоуровневой АИУС могут быть выделены п/с различных цехов, реализующих технологические процессы, или организационные п/с раз-личных филиалов предприятия на уровне территориальных образований: районов, городов, областей, стран.

Под функциональными понимают подсистемы, реализующие опреде-ленные функции управления.

2. Функциональные подсистемы АИУС

Функциональные п/с в структуре АИУС показаны на рис. 1.2.

Нижний уровень представлен подсистемами управления ТП. Это уро- вень управления производством продукции в реальном времени.

Над нижним уровнем располагается подсистема управления ПП, на котором осуществляется управление процессами от подготовки сырья до проведения испытаний и отгрузки готовой продукции на склад. П/с данного уровня могут функционировать самостоятельно, но эффективность их су-щественно возрастает во взаимодействии с п/с реального времени нижнего уровня.

Очередной уровень – это п/с управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия, уровень управления бизнес-процессами, на котором решаются задачи планирования производства, бухгалтерии, кадров и т. п.

Функциональные п/с самого верхнего уровня иерархии – это уровень решения задач стратегического планирования и маркетинга.

Подсистемы стратегии и маркетинга