ИТ Gagarina

результату, называется управлением. Управление связано с обменом информацией между элементами системы, а также окружающей внеш- ней средой. Управление предполагает наличие некоторого органа (управляющего объекта), систематически или по мере необходимости вырабатывающего управляющие воздействия, и наличие управляемого объекта или группы объектов.

Управляющий объект - это управленческий аппарат, предназна- ченный для выработки информационных воздействий на основе соб- ранной информации и выдачи их объектам управления.

Объект управления - это непосредственный исполнитель (живой ор- ганизм, отдельный механизм или технологическая установка, предпри- ятие или отрасль хозяйствования), который обеспечивает выдачу инфор- мации о своем состоянии и состоянии внешней среды, восприятие информационных воздействий от управляющего объекта и их реализацию.

С точки зрения кибернетики системой управления (СУ) называют совокупность управляющего объекта, каналов прямой и обратной связи между объектами.

Этапы автоматизации управления. Возникновение системы управления обусловлено двумя объективными предпосылками - необ- ходимостью постоянного повышения производительности труда и раз-

решением противоречия между непрерывно растущими сложностью и быстродействием производственных процессов и ограниченными воз- можностями человека, используемого в контуре управления (рис.2.1,а). Рассмотрим их более подробно.

Первый способ повышения производительности труда - это меха- низация (рис.2.1,б). С помощью механизмов один человек может вы- полнять физическую работу многих людей, которые трудятся без таких механизмов.

а б

Рис.2.1. Контур управления в отсутствие (а) и при наличии (б)

системы управления

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

те операции в общем алгоритме, которые не поддаются формализации.

Именно на этом принципе строятся автоматизированные системы управления, в которых формализованные операции выполняют автома- ты и ЭВМ, а неформализованные операции - человек. Этот способ ха- рактеризуется внедрением средств телемеханики и компьютеров.

В ходе своего развития СУ претерпевали качественные изменения, обусловленные следующими фактами: совершенствованием и усложне- нием самого технологического процесса (введение новых более слож- ных технологических режимов работы агрегатов, применение нового оборудования и т.д.); дальнейшим развитием и появлением новых ком- плексов технических средств для построения СУ (повышение надежности мини-ЭВМ, появление микроЭВМ, объединенных в сети); прогрессом в теоретических исследованиях, касающихся построения современных систем управления (рис.2.3).

Этапы автоматизации

Рис.2.3. Этапы развития систем управления (SCADA - Supervisory Control And Data Acqusition - Диспетчерское управление и сбор данных)

За рубежом в течение 1960-х годов и первой половины 1970-х го-

дов СУ строились по централизованному принципу на базе одной ЭВМ или двух, работающих параллельно. Такие управляющие вычислитель- ные машины (УВМ), как правило, действовали в режиме разделения времени между большим количеством функций контроля и управления.

Совершенствование таких СУ происходило в направлении улучшения характеристик отдельных устройств, входящих в УВМ: процессора,

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

аналого-цифровых преобразователей, систем обработки прерываний, отображения информации и т.д. Несмотря на это, основным недостат- ком централизованных СУ была низкая надежность. Не помогало и ре- зервирование УВМ.

Использование одной УВМ диктовалось в основном ее высокими стоимостью и массогабаритными показателями. При этом на одну УВМ возлагалось решение множества прикладных задач контроля и управле- ния. Низкая надежность централизованных СУ объяснялась их сложно- стью, которая определялась организацией функционирования УВМ в режиме разделения времени. Эта организация осуществлялась в опера- ционной системе с помощью управляющей программы (диспетчера) для последовательной обработки параллельно поступающей информации. Тем не менее, внедрение централизованных УВМ оказалось выгодным.

Информационная система управления [26]. Совокупность ин-

формационных потоков, средств обработки, передачи и хранения дан- ных, а также сотрудников управляющего объекта, выполняющих опера- ции по переработке данных, образует информационную систему управления объектом.

Информационная система является системой информационного об- служивания сотрудников в сфере управления и реализует такие технологи- ческие функции, как сбор, обработка, хранение и передача информации.

Обобщенная структурная схема информационной системы управле- ния и взаимосвязь информационных потоков между внешней средой, управляющим объектом и объектом управления представлены на рис.2.4.

Информационная система управления связывает объект и систему управления между собой и с внешней средой через информационные потоки.

ИП1 - информационный поток из внешней среды в систему управ- ления, представляющий, с одной стороны, входной поток нормативной информации, создаваемый государственными органами в части законо- дательства, с другой стороны - входной поток информации о конъюнк- туре рынка, создаваемый конкурентами, потребителями, поставщиками;

ИП2 - информационный поток из системы управления во внеш- нюю среду в виде выходных документов, а именно: отчетной информа- ции, прежде всего финансовой, информации в государственные органы (фонды), инвесторам, кредиторам, потребителям; маркетинговой ин- формации потенциальным потребителям;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис.2.4. Структурная схема информационной системы управления

ИП3 - внутренний информационный поток от управляющего объ- екта к объекту управления (прямая кибернетическая связь), представ- ляющий совокупность плановой, нормативной и распорядительной ин- формации для осуществления административно-хозяйственной деятельности;

ИП4 - внутренний информационный поток от объекта управления к управляющему объекту (обратная кибернетическая связь), отражаю-

щий учетную информацию о состоянии объекта управления системы (сырья, материалов, денежных, энергетических, трудовых ресурсов, го- товой продукции и выполненных услуг) в результате административно- хозяйственной деятельности.

Информационная система управления накапливает и перерабаты- вает поступающую учетную информацию и имеющиеся нормативы, а также аналитическую информацию, служащую основой для прогнози- рования развития организации, корректирования ее целей и создания планов для нового цикла воспроизводства.

Любая организационная система - это сложный комплекс, состоя- щий из нескольких объектов, имеющих собственные управляемые про-

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

цессы и управляющие части. Поэтому для согласования функциониро- вания сложных систем вводится многоуровневая структура управления.

Как правило, различают три уровня управления: стратегический (высший), тактический (средний) и оперативный (низший).

На высшем уровне управления реализуется стратегическое управ- ление, определяются миссия организации, цели управления, долгосроч- ные планы, стратегия их реализации и т.п.

Средний уровень управления - уровень тактического управления, он включает разработку краткосрочных планов, контроль за их выпол- нением, отслеживание ресурсов и т.п.

На низшем уровне управления осуществляется оперативное управ- ление за реализацией объемно-календарного планирования, оператив- ный контроль и учет.

Содержание информации для каждого уровня управления опреде- ляется потребностями в ней. Информационная потребность, отражаю- щая степень удовлетворения информацией различных уровней управле- ния, представлена на рис.2.5.

Рис.2.5. Информационные потребности уровней управления

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Определенное разделение труда на каждом уровне управления приводит к закреплению за отдельными элементами управляющего объ- екта функций управления (рис.2.6):

планирование - функция, определяющая цель деятельности орга- низации на различные периоды времени (стратегическое, тактическое, оперативное планирование), в том числе и на основе альтернатив, гене- рируемых на фазе Анализа;

учет - функция, отображающая состояние объекта управления в результате выполнения хозяйственных процессов;

анализ - функция, определяющая альтернативы (тенденции) в работе информационной системы на определенный период и резер- вы, которые учитываются при планировании на следующий времен- ной период;

регулирование (оперативное управление) - функция, осуществ- ляющая корректировку всех хозяйственных процессов с целью исклю- чения отклонений отчетных данных от плановых;

решение (контроль) - функция, с помощью которой определяется отклонение отчетных данных от плановых и нормативов.

Эти функции реализуются в разном объеме и на разных уровнях управления.

Рис.2.6. Технология управления

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Технологию управления можно определить как совокупность ме- тодов, реализуемых в процессе функционирования системы, которые

обеспечивают сохранение ее структуры и поддерживают режимы ее деятельности.

Качество управления определяется заданным критерием, правила- ми принятия решения и используемой информацией. Рассматривая пути становления и развития управленческих технологий, необходимо отме- тить, что базой управления являются информационные технологии, а следовательно, история управления тесно связана с историей станов- ления информационных технологий (см. лекцию 1).

Долгое время основным инструментом подготовки информации для принятия решений была память человека, а устройствами ввода/вывода выступали только его язык и слух. Первой и второй ин- формационными революциями стали появление письменности и книго- печатания. Эти две революции создали принципиально новые информа- ционные технологии накопления и распространения информации, усилив память человека. Поскольку в эпоху книгопечатания основным носителем информации была бумага, то такие информационные техно-

логии называют бумажными технологиями.

Следует отметить, что с появлением бумаги модернизации подвер- гались лишь процессы хранения информации, а процессы обработки информации традиционно возлагались на человеческий мозг. Ситуация существенно изменилась с изобретением ЭВМ (третья информационная революция). Сначала ЭВМ использовались для проведения отдельных расчетов, затем - для автоматизации отдельных информационных про- цессов. К первым примерам таких систем относятся административные системы обработки данных, которые применялись для автоматизации банковских операций, резервирования авиабилетов и т.д. Решающим в таких системах было то, что все они использовали автоматизированные информационные банки, информация в которых постоянно накаплива- лась и обновлялась в реальном масштабе времени. Таким образом, ин- формационные банки представляли собой динамическую информаци- онную модель, описывающую деятельность конкретного предприятия.

Создание и поддержание в актуальном состоянии информационных банков - первый шаг на пути внедрения безбумажных информацион-

ных технологий.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Дальнейшее развитие информационных технологий идет по пути объединения ЭВМ в вычислительные сети с целью обмена информаци- ей с удаленными ЭВМ. Необходимость такого пути продиктована бур- ным развитием научно-технического прогресса, который существенно усложняет процессы управления как экономикой страны, так и отдель- ным предприятием, и делает невозможным применение традиционных методов управления, основанных, как правило, на бумажной технологии. Это объясняется тем, что производительность человеческого мозга как аппарата переработки информации ограничена. Не поможет и группа людей, организованных для решения указанных задач управления. Про- блема возникает из-за появления узких мест в потоках информации, обусловленных низкой пропускной способностью человеческого мозга,

и решение проблемы требует частичного вывода человека из контура управления и замыкания процессов обработки информации на ЭВМ. В этом и состоит суть безбумажной технологии. Отметим, что внедрение безбумажной технологии выводит человека из контуров рутинной обра- ботки информации, оставляя за ним такие творческие процессы, как принятие решений.

Информационная база как основа современной технологии управления. Развитие современного общества сопровождается стреми- тельным увеличением объемов информации, используемой для управ- ления. Так, в настоящее время период удвоения объемов хранимой во всем мире информации составляет три года и описывается экспоненци- альным законом. До недавнего времени бумага являлась практически единственным носителем управленческой информации. С точки зрения процессов управления достоинством бумажных информационных тех- нологий является наглядность, т.е. отсутствие между человеком и носи- телем (бумагой) специальных устройств преобразования информации.

К недостаткам бумажных информационных технологий прежде всего следует отнести постоянное запаздывание готовящейся на бумаге информации и ее отставание по времени от принимаемых решений. Например, руководители крупных предприятий, применяющих бумаж- ные информационные технологии, при принятии решений используют всего 5 - 7% необходимой для этого информации. Кроме того, поиск информации, хранимой на бумаге, существенно затруднен. В силу того, что основным «устройством поиска» является, как правило, человек, скорость и объем поиска ограничены его физиологическими возможно- стями. В то же время современные поисковые системы (browsers), рабо-

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

тающие в сетях Internet и Intranet, осуществляют поиск информации со скоростью 1 млн. слов в секунду и могут «прочитать» за одну секунду 4 тыс. страниц или два тома энциклопедии. Поэтому основу современ- ной технологии управления составляют информационные банки, содер- жащие огромный объем всевозможной информации. При этом хранение информации не является самоцелью, а предназначено для обеспечения решения задач управления.

Информационный банк выступает современной формой хранения информации в электронном виде. Его описание может быть представле- но с помощью нижеприведенных соотношений (2.1) и (2.2).

С одной стороны, информация, хранимая в электронном виде, может быть описана как совокупность данных (Д), знаний (З) и программ (П):

Под информацией здесь понимают совокупность сведений, вос- принимаемых из окружающей среды, выдаваемых в окружающую среду либо хранимых внутри информационной системы.

Данные - это информация, представленная в виде, позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и обработку, как человеком, так и другими информационными системами.

Знания (в широком смысле) - это информация, потенциально не- обходимая обществу или индивидууму; знания (в узком смысле) - это информация о некоторой предметной области, ситуации, проблеме, правилах ее решения и ограничениях, накладываемых на решение.

Программы - совокупность команд, реализуемых в компьютере и предназначенных для сбора, хранения, обработки и выдачи информа- ции. При этом функционирование компьютера обеспечивается посред- ством системных программ (работа операционных систем, транслято- ров, тестов и т.д), а решение задач в выбранной предметной области - посредством прикладных программ.

С другой стороны, взаимодействие человека с информацией, пред- ставленной в электронном виде, требует использования соответствую- щих инструментальных средств, оформленных в виде банка (Бн.), со- держащего систему управления (СУ) и базу (Б), - совокупности правил организации, хранения и представления информации:

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com