Скачиваний:
315
Добавлен:
01.05.2014
Размер:
364.03 Кб
Скачать

99

Устройство АСУ. Тема 2.

Лекция . Основы проектирования автоматизированных систем управления вмф.

Вопросы:

1. Традиционная методика проектирования автоматизированных систем.

2. Особенности проектирования автоматизированных систем управления ВМФ.

3. Системы автоматизированного проектирования АСУ.

Учебная цель: Ознакомиться с основами методики проектирования АСУ ВМФ.

Литература:

1. В.Ф. Шпак Основы автоматизации управления. Ч.2, стр. 288-303. Петродворец, ВМИРЭ, 1998 г.

2. Н.Ф. Директоров и др. Автоматизация управления и связь в ВМФ. С. 147-160. СПб. Элмор, 2001.г.

3. С.М. Доценко и др. Единое информационно-функциональное пространство ВМФ: от идеи до реализации. Стр. 309-317. СПб.:НИКА, 2003.

1. Традиционная методика проектирования автоматизированных систем.

Порядок разработки новых и совершенствования действующих АСУ регламентируют соответствующие ГОСТы, общеотраслевые руководящие методические материалы. Все стадии создания АСУ условно можно разделить на три группы: 1) предпроектная; 2) про­ектная; 3) ввода АСУ в эксплуатацию.

1.1. Предпроектная стадия проектирования АСУ. Основные эта­пы предпроектной группы: исследование и обоснование создания АСУ и разработка технического задания.

Назначение первого этапа — обследование объекта автоматиза­ции и выработка требований к системе. Обследование объекта включает в себя обследование органа управления, его функциональ­ной структуры и информационной структуры.

Обследование органа управления начинается с выявления целей и критериев эффективности функционирования системы управле­ния, а также факторов, препятствующих и способствующих дости­жению целей.

Это обследование проводится по специальной программе, пред­ставляющей перечень вопросов, ответы на которые должны достаточ­но полно характеризовать функционирование системы управления, и позволяет определить основные параметры будущей АСУ. Получен­ные в результате обследования ответы служат основой для разработки организационной, функциональной и информационной структуры бу­дущей АСУ, а также для определения состава подсистем и комплексов задач, составления технического задания на создание АСУ.

Обследование функциональной структуры органа управления заключается в составлении перечня содержания и периодичности выполнения той или иной функции управления органом управле­ния, его подразделениями и отдельными должностными лицами. По каждой функции управления определяют: количество и состав опе­раторов, участвующих в ее реализации; затрачиваемое ими время; наличие и содержание формальных методов решения задач, связан­ных с выполнением этой функции; применяемые технические сред­ства; должностные инструкции, регламентирующие ход выполне­ния функции управления.

Характеристика органа управления включает также описание его организационной структуры, представляемой в виде схемы, на кото­рой размещают все подразделения с указанием их административной подчиненности. Схему сопровождают пояснительной запиской.

Обследование информационной структуры состоит: в выявле­нии используемых документов и составлении схемы документоо­борота; определении информационных связей органа управления с объектом управления, источниками информации, вышестоящими и взаимодействующими органами управления между его подразде­лениями. Выявляют также информационные потребности подраз­делений и отдельных должностных лиц органа управления. Коли­чественные характеристики информационных потоков позволяют определить объемы входной, обрабатываемой и выходной инфор­мации органа управления в целом и его подразделений, а также из­менение этих объемов во времени. Дополнительно определяются формы документов, которыми обмениваются между собой пункты управления; перечни задач, которые решаются на каждом пункте управления; не­обходимая для решения этих задач информация; формы представ­ления результатов.

Помимо изучения форм документов, выясняют маршруты их движения — с момента формирования до сдачи на хранение или пе­редачи за пределы обследуемого объекта. Изучив маршруты движе­ния документов, можно определить информационные связи внутри обследуемого подразделения, связи с другими подразделениями си­стемы и внешними организациями.

В результате обследования объекта автоматизации формирует­ся совокупность концептуальных моделей — таких как модель предназначения, модель цикла управления, функциональная мо­дель, модель структуры системы и процесса управления, — харак­теризующих объект в степени, достаточной для разработки и офор­мления требований к системе. В частности, на этом этапе:

  • принимают решение о целесообразности создания АСУ;

  • осуществляют предварительный выбор и обоснование соста­ва функций системы, а также состав процессов, подлежащих автоматизации;

— определяют требования к системе, ее частям и к качеству вы­полнения автоматизируемых функций управления;

— оценивают затраты и производят предварительный расчет ожидаемой эффективности АСУ.

Основной документ, который разрабатывается на стадии иссле­дования и обоснования создания АСУ, — это оперативно-такти­ческое (технико-экономическое) обоснование. В отношении жизненного цикла АСУ этот документ можно рассматривать в качестве постановки задачи на автоматизацию процесса управления. Далее рассмотрены состав и структура этого документа.

  1. Введение: основание для проведения работ; организация-за­казчик; организации-участники работ; сроки начала и окончания ра­бот; источники, объемы и порядок финансирования работ; перечень нормативно-технических документов и методических материалов, использованных при проведении обоснования.

  2. Характеристика объекта и существующей системы управле­ния: общая характеристика объекта; характеристика функционирования, организационной и функциональной структуры объекта; характеристика существующей системы управления и ее структурных элементов (с указанием распределения функций управления, испо­льзуемых методов и средств управления); перечень и характеристи­ка недостатков в организации управления объектом; оценка потерь, возникающих из-за недостатков в управлении; характеристика го­товности объекта к созданию АСУ.

  3. Цели, критерии и ограничения по созданию АСУ: формулировки оперативно-тактических, научно-технических и экономических целей и критериев создания АСУ; характеристика ограничений по созданию АСУ.

  4. Функции и задачи создаваемой АСУ: обоснование перечня автоматизируемых функций и комплексов задач управления; оче­редность внедрения; требования к качеству реализации функций и комплексов задач управления; дополнительные требования к АСУ в целом и к ее частям, учитывающие специфику объекта управления и создаваемой АСУ.

  5. Ожидаемые оперативно-тактические и технико-экономические результаты: перечень основных источников повышения эф­фективности; оценка ожидаемых изменений основных оперативно-тактических показателей функционирования объекта; оценка ожидаемых затрат; ожидаемые обобщающие показатели эффектив­ности АСУ.

Выводы и предложения: сопоставление ожидаемых результатов создания АСУ с заданными целями и критериями ее создания; принципиальное решение вопроса о создании АСУ (положительное или отрицательное); предложения по функционированию объекта, по совершенствованию организационной и функциональной струк­туры системы управления, методов управления, по развитию видов обеспечения АСУ; рекомендации по обеспечению совместимости создаваемой АСУ с другими АСУ, по организационной и функцио­альной структуре создаваемой АСУ, по составу и характеристикам подсистем и видов обеспечения, по составу организаций-разработ­чиков, по рациональной организации работ, финансированию работ и материальному обеспечению их и др.

В виде дополнительного документа по результатам обследова­ния может быть представлена информационная модель объекта, ко­торая должна отражать все структурные подразделения и, по возмож­ности, все процессы управления с существующими потоками инфор­мации. Также эта модель должна представлять взаимную связь всех структурных подразделений в процессе управления силами.

Завершающая стадия предпроектной группы — разработка технического задания, в котором определяется концепция или идеология построения будущей АСУ. При этом исследуют лишь те системные требования, которые определяют общую конфигурацию (облик) АСУ.

Непосредственной разработке технического задания на созда­ние АСУ могут, при необходимости, предшествовать еще два этапа: этап проведения предпроектных НИР по наиболее важным направ­лениям автоматизации, а также этап разработки аванпроекта.

Цель разработки аванпроекта — предварительная разработка проектных решений, включающих: (а) разработку вариантов функ­циональной структуры АСУ в целом и вариантов структур АСУ по видам обеспечения; (б) сравнительную технико-экономическую оценку рассматриваемых вариантов; (в) выбор типовых проектных решений по видам обеспечения АСУ.

Состав и структура технического задания следующие.

1. Введение: полное наименование и условное обозначение АСУ; основание для создания АСУ (перечень документов); наиме­нование и условное обозначение темы или разработки; сроки начала и окончания работ по созданию АСУ; наименование организаций, участвующих в создании АСУ (исполнители, соисполнители); све­дения об источниках и порядке финансирования.

  1. Характеристика объекта управления: описание состава объ­екта управления; организационная, функциональная, информацион­ная и другие структуры; описание особенностей объекта управле­ния, определяющих основные требования к создаваемой АСУ.

  2. Назначение АСУ: основные цели ее создания; критерии эф­фективности функционирования объекта в условиях автоматизиро­ванного управления; перечень выполняемых функций, необходи­мых для достижения целей; описание общей структуры системы управления (с указанием места комплексов средств автоматизации - КСА в ней); взаимосвязи создавае­мой АСУ с системами управления других уровней; перспективы развития АСУ.

4. Основные требования к АСУ: основные требования к АСУ подразделены на три подгруппы — требования к системе и ее час­тям; требования к качеству выполнения функций АСУ; требования к видам обеспечения АСУ.

  • требования к системе и ее частям: основные показатели, кото­рые должны быть достигнуты в условиях автоматизированного управления объектом; требования к функционированию АСУ и ее ре­жимам работы; способы обмена информацией со смежными система­ми (с указанием режима обмена, объема, содержания, системы коди­рования и, при необходимости, формы представления информации);эргономические требования к рациональной компоновке техниче­ских средств, удобству обслуживания, комфортности пунктов управ­ления и эстетического решения; требования по защите информации;

  • требования к качеству выполнения функций АСУ: перечень функций управления и решаемых комплексов задач (с указанием для каждой из них основных входных и выходных параметров, а также потребителей информации). По каждой функции управления указывают периодичность и формы представления информации, ре­жимы выполнения и требования к результатам.

  • требования к видам обеспечения АСУ: в соответствии со стандартами на АСУ.

  1. Оперативно-тактические и технико-экономические показатели АСУ, которые должны быть достигнуты в результате создания АСУ, с указанием допускаемых затрат.

  2. Состав, содержание и организация работ по созданию АСУ: перечень стадий и этапов выполнения работ; перечень работ по ста­диям и этапам, сроки их выполнения и организации-исполнители работ; форма завершения стадий и этапов создания АСУ; перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению АСУ (с указанием сроков выполнения работ и исполнителей); последовательность внедрения частей АСУ и ее отдельных задач. Все эти сведения мо­гут быть представлены в виде планов-графиков.

  3. Порядок приемки АСУ: состав и объем приемо-сдаточных испытаний, которые проводятся при вводе системы в эксплуатацию или предъявлении государственной (межведомственной, внутриве­домственной) комиссии.

При формировании облика АСУ в рамках технического задания важное значение имеет описание постановки задач управления. Это описание включает определенные характеристики, в число которых входят:

Характеристика комплекса задач: цель, назначение, оператив­но-тактическая сущность комплекса задач и обоснование целесообразности его решения; перечень объектов, при управлении которы­ми решается комплекс задач; описание порядка и процедур исполь­зования выходной информации; периодичность решения задач и ограничения по срокам выдачи выходной информации; требования к организации сбора и обработки информации, к порядку ее контро­ля и корректировки (обновления); связи данного комплекса с други­ми комплексами задач АСУ; распределение функций между персо­налом и техническими средствами при различных ситуациях реше­ния комплекса задач.

Характеристика входной информации: перечень и описание входных сообщений; перечень и описание структурных единиц ин­формации входных сообщений. По каждому сообщению указывают: идентификатор, форму представления сообщения и частоту поступ­ления. В описании по каждой структурной единице информации входных сообщений указывают: наименование, требуемую точность числового значения, источник информации и его идентификатор.

Характеристика выходной информации: перечень и описание выходных сообщений; перечень и описание имеющих самостояте­льное смысловое значение структурных единиц информации вы­ходных сообщений, команд и сигналов управления. По каждому вы­ходному сообщению указывают: идентификатор; форму представ­ления сообщения (документ, видеограмма, сигнал управления) и требования к ней, периодичность выдачи; сроки выдачи; получатель информации. В описании по каждой структурной единице информа­ции сообщают: наименование; идентификатор выходного сообще­ния, содержащего структурную единицу информации; требования к точности и надежности вычисления (при необходимости).

В качестве приложения включают чертежи форм документов, видеограмм входной и выходной информации, а также другие ма­териалы по усмотрению разработчика (например, описание массивов).

1.2. Проектная стадия создания АСУ. Проектирование АСУ начи­нается с разработки технического проекта. При создании сложных АСУ может быть введена еще одна стадия, предшествующая техни­ческому проекту — эскизный проект. Необходимость введения этой стадии вызвана сложностью и многообразием задач, решаемых в АСУ, а также ответственностью принимаемых решений. Важность стадий эскизного и технического проектов определяется следую­щим фактом: даже незначительные ошибки в системе могут в буду­щем привести к необходимости значительных переделок на после­дующих этапах, что вызовет дополнительные затраты и увеличение сроков создания АСУ.

В рамках эскизного проектирования разрабатывают варианты функциональной, системной и технической архитектуры. Эти вари­анты уточняют и принимают к разработке на последующих этапах технического и рабочего проектирования.

Разработка всех видов архитектур базируется на концептуаль­ных моделях предпроектной стадии. Результатом разработки функ­циональной архитектуры является общесистемное и прикладное программное обеспечение, а также базы данных и документов, обес­печивающие реализацию функций должностными лицами системы управления.

Результатом разработки системной архитектуры становится со­гласование различных проектов типов прикладных платформ — в части сопряжения источников информации, передачи данных и средств их обработки, — а также реализация профиля стандартов взаимодействия с внешними платформами (сопряжения с внешни­ми объектами).

В результате проектирования технической архитектуры появ­ляются комплекс средств автоматизации и сети передачи данных.

Разработка технического проекта начинается с разработки окончательных решений по общесистемным вопросам. При этом, прежде всего, разрабатывают функциональную структуру АСУ (общий алгоритм функционирования АСУ), уточняют состав за­дач, обеспечивающих выполнение автоматизируемых функций управления, а также функций, выполняемых в автоматическом ре­жиме. Затем выбирают и обосновывают принципиальные проект­ные решения по структурам АСУ, с учетом совместимости со смежными системами.

Основные критерии при выборе тех или иных решений:

  • выполнение технических требований;

  • соотношение "стоимость-эффективность";

  • сложность технического исполнения;

  • влияние выбранной технологии на организацию функциони­рования органа управления;

  • требования к квалификации персонала, обслуживающего АСУ.

После общесистемных решений разрабатывают решения по ви­дам обеспечения: организационному, техническому, информацион­ному и программному.

При разработке решений по организационному обеспечению определяют:

— функции персонала АСУ (непосредственно функции персонала, требования к квалификации, предложения по подготовке персонала АСУ);

  • организационную структуру АСУ (штатные расписания подразделений, обеспечивающих функционирование АСУ);

  • правовое обеспечение АСУ (статус АСУ; правовое положе­ние структурных подразделений и должностных лиц АСУ; порядок получения, накопления и использования информации).

На этапе разработки решений по техническому обеспечению выби­рают и обосновывают состав и структуру комплекса технических средств АСУ, в том числе комплекса средств автоматизации; также определяют технические средства, подлежащие разработке; производят проектную оценку надежности комплекса технических средств АСУ.

Один из основных этапов стадии технического проекта — раз­работка решений по информационному обеспечению. Содержание этого этапа:

  • разработка решений по информационной базе (определение состава и объема нормативно-справочной информации);

  • определение структуры базы данных и поиск решений по ее организации и ведению; определение состава и характеристик вход­ной и выходной информации (сигналов, документов, данных);

  • выбор номенклатуры и привязка систем классификации и коди­рования информации (определение перечня типов информационных объектов, подлежащих классификации в АСУ, и необходимых класси­фикаторов и кодовых словарей, их выбор и разработка; определение системы внесения изменений и дополнений в классификаторы);

— поиск решений по обеспечению обмена информацией в системе. Еще один важный этап — разработка решений по программно­му обеспечению. В состав работ этого этапа входят:

  • определение основных решений по программному обеспече­нию АСУ (выбор принципов построения и структуры программного обеспечения);

  • определение состава программного обеспечения (определе­ние состава общего и специального программного обеспечения АСУ, выбор пакетов прикладных программ).

Весьма ответственный этап разработки технического проек­та — согласование решений по видам обеспечения между собой и разработка общесистемной документации по АСУ в целом.

Необходимо иметь в виду, что на этапе технического проекта выбирают принципиальные решения, которые определяют основ­ные характеристики АСУ. В дальнейшем происходит, в основном, только детальная разработка отдельных составных частей системы.

На основе утвержденного технического проекта разрабатывает­ся рабочая документация, которая содержит все необходимое для отладки или АСУ в целом, или соответствующей ее очереди, а так-

  • организационную структуру АСУ (штатные расписания по­дразделений, обеспечивающих функционирование АСУ);

  • правовое обеспечение АСУ (статус АСУ; правовое положе­ние структурных подразделений и должностных лиц АСУ; порядок получения, накопления и использования информации).

На этапе разработки решений по техническому обеспечению выби­рают и обосновывают состав и структуру комплекса технических средств АСУ, в том числе комплекса средств автоматизации; также определяют технические средства, подлежащие разработке; производят проектную оценку надежности комплекса технических средств АСУ.

Один из основных этапов стадии технического проекта — раз­работка решений по информационному обеспечению. Содержание этого этапа:

  • разработка решений по информационной базе (определение состава и объема нормативно-справочной информации);

  • определение структуры базы данных и поиск решений по ее организации и ведению; определение состава и характеристик вход­ ной и выходной информации (сигналов, документов, данных);

  • выбор номенклатуры и привязка систем классификации и коди­рования информации (определение перечня типов информационных объектов, подлежащих классификации в АСУ, и необходимых класси­фикаторов и кодовых словарей, их выбор и разработка; определение системы внесения изменений и дополнений в классификаторы);

— поиск решений по обеспечению обмена информацией в системе. Еще один важный этап — разработка решений по программно­му обеспечению. В состав работ этого этапа входят:

  • определение основных решений по программному обеспече­нию АСУ (выбор принципов построения и структуры программного обеспечения);

  • определение состава программного обеспечения (определе­ние состава общего и специального программного обеспечения АСУ, выбор пакетов прикладных программ).

Весьма ответственный этап разработки технического проек­та — согласование решений по видам обеспечения между собой и разработка общесистемной документации по АСУ в целом.

Необходимо иметь в виду, что на этапе технического проекта выбирают принципиальные решения, которые определяют основ­ные характеристики АСУ. В дальнейшем происходит, в основном, только детальная разработка отдельных составных частей системы.

На основе утвержденного технического проекта разрабатывает­ся рабочая документация, которая содержит все необходимое для отладки или АСУ в целом, или соответствующей ее очереди, а также для подготовки к вводу в эксплуатацию, к проведению приемо-сдаточных испытаний и к последующему ее нормальному функ­ционированию.

На этапах рабочего проектирования осуществляют формирова­ние информационной базы, разработку программ функциональных задач; макетируют и исследуют отдельные элементы АСУ; опреде­ляют организацию функционирования системы; вырабатывают принципы технического обслуживания. Тогда же осуществляют со­здание комплекса технических средств (КТС) АСУ, их отладку, производят проверку математическо­го и программного обеспечения.

Дополнительной стадией при проектировании АСУ может быть изготовление ее не серийных компонентов.

Ввод АСУ в эксплуатацию. Заключительная стадия создания АСУ – ввод ее в эксплуатацию. Эта стадия также подразделяется на несколько этапов: организационный, проведение пусконаладочных ра­бот, проведение опытной эксплуатации, приемка в эксплуатацию. На этой стадии осуществляется весь комплекс мероприятий по реа­лизации материалов рабочего проекта, выявляют и корректируют ошибки в построении системы, МПО и т.д.

На первом этапе проводят ряд организационных мероприятий по подготовке пользователей и обслуживающего персонала АСУ, обеспечению подразделений объекта управления инструктивно-ме­тодическими материалами. Осуществляется комплектация АСУ техническими и программными средствами, ЗИПом, при необходи­мости проводят строительно-монтажные работы.

Второй важный этап ввода АСУ в действие — проведение пус­коналадочных работ, комплексная отладка КСА. На этом этапе осу­ществляется наладка технических средств АСУ, постановка и от­ладка программных средств, загрузка информации в базу данных, предварительные испытания АСУ на работоспособность, разраба­тывается программа проведения опытной эксплуатации АСУ.

Следующий важный этап — это проведение опытной эксплуа­тации АСУ, в ходе которой дорабатывается программное обеспече­ние, проводится дополнительная наладка технических средств АСУ, корректируются документы по результатам опытной эксплуа­тации АСУ, а также подготавливаются программы и методики приемосдаточных испытаний АСУ. Далее осуществляют приемочные испыта­ния и устранение замечаний, выявленных при испытаниях.

Создание АСУ заканчивается приемкой АСУ в эксплуатацию. Приемку оформляют, составляя акт о вводе АСУ в действие.

Необходимо отметить, что специфика разработки АСУ обу­славливает совмещение ее отдельных этапов во времени. Решение одной задачи может находиться на стадии рабочего проектирования и даже внедрения, а для других, в то же время, может осуществлять­ся техническое проектирование. Существует возможность, напри­мер, не ожидая конца эскизного проектирования, приступить к ре­шению ряда задач, очевидность которых не вызывает сомнений, т.е. к их техническому проектированию. Общий порядок разработки АСУ представлен на рис. 3.8.

Соседние файлы в папке Лекции по войне