краткая характеристика объекта:

• краткая характеристика назначения подразделений объекта, для которого делается АСУ;

• организационная структура;

• объемные характеристики информационных и материальных потоков;

• особенности функционирования объекта автоматизации.

3. основные положения АСУ:

• цель создания АСУ;

• возможная структура АСУ, т. е. состав функциональных и обеспечивающих подсистем.

4. требования к функциональным подсистемам (задачам):

• ориентировочная очередность автоматизации

5. требования к информационному обеспечению (машинные информационные системы)

Информационные системы:

- документы;

- базы данных.

6. требования к комплексу технических средств;

7. требования к математическому (программному) и лингвистическому обеспечению ПО:

- общесистемное;

- прикладное.

8. требования к персоналу:

Какими навыками должен обладать пользователь АСУ.

9. этапы разработки и внедрения АСУ:

Должен быть представлен укрупненный план-график разработки и внедрения АСУ.

10. расчет ожидаемых затрат:

• NPV;

• IRR;

• Срок окупаемости.

22. Метод динамики средних (основные положения).

Используется для работы со случайным марковским процессом, который задается графом состояния – матрицей вероятностей переходов.

Основной постулат: все элементы, составляющие систему, однородны, так как блуждают по одним и тем же состояниям.

Поставим задачу следующего вида:

Пусть элементы системы блуждают по своим состояниям: k=1…..М.

Найти среднюю численность k-го состояния (мат. ожидание) и дисперсию k-го состояния.

М_k(t)=?

D_k(t)=?

Для этого введём в рассмотрение случайную величину x_k(t) – численность элементов, находящихся в k-ом состоянии.

Очевидно, что x₁(t)+x₂(t)+…+x_M(t)=N

Считаем, что нам известны интенсивности перехода элемента из одного состояния в другое - λ. Они являются константами, следовательно, процесс марковский.

Исходя из этого численность каждого состояния x_k(t) можно представить как сумму случайных величин, каждая из которых связана с отдельным i-ым элементом, а именно

1, если i-ый элемент находится в состоянии k

X_k⁽ⁱ⁾(t) =

0, в противном случае

Из этого следует, что

Из того, что λ_ij – не случайные, т.к. константы, а нам известны X_k⁽ⁱ⁾(t) для отдельных элементов, не зависимые друг от друга, то

X_k⁽ⁱ⁾(t) – индикатор событий.

- ряд распределения

- вероятность пребывания

Тогда

Пусть какой-либо элемент системы блуждает по следующим состояниям:

Граф состояний i-го элемента системы

Для этого элемента напишем уравнение Колмогорова:

S₁

S₂

S₃

S₄

Каждое уравнение помножим на N. Получается задача с критерием оптимальности на максимизацию, ограничения – дифференциальные уравнения:

S₁

S₂

S₃

S₄

Если стационарное состояние не зависит от времени, то:

S₁

S₂

S₃

Математическое ожидание близко к 0.

Когда эта величина ушла в 0, то

уравнение рассматривать нельзя.

Следовательно, добавляются

дополнительные условия

Интенсивность перехода зависит от численности состояний.

23. Матричная модель техпромфинплана

I отражает внутрипроизводственные технологические связи между подразделениями предприятия.

Это норма внутренних технологических затрат, то есть расход i-ой детали (узла полуфабриката), изготовленном в j-ом подразделении предприятия для производства l-того изделия в s-том подразделении.

A1 – связи между основными подразделениями.

A2 – связь между основным и вспомогательным подразделениями.

A3 – связь между вспомогательным и основным подразделениями.

A4 – связь между вспомогательным и вспомогательным подразделениями.

А1, А2, А3, А4 – может заполнятся в натуральном или эквивалентном (деньгах) выражениях.

II отображается конечная продукция . Количество продукции i-ого вида выпускаемой в j-ом подразделении.

III отражает распределение и использование поступающих извне сырья, материалов, комплектующих изделий, топлива и т. д. и имеющихся на предприятии видов оборудования и трудовых ресурсов. Состоит из трех блоков: ресурсы, оборудование и кадры.

- это нормативы затрат r-того вида на производстве i-того изделия в j-том подразделения (подразделения использования сырья).

- содержит нормы расхода машинного времени оборудования вида g на производстве i-того изделия в j-том подразделении (подразделение использования оборудования).

- удельные затраты рабочего времени q-той профессиональной квалификационной группы для производства i-того изделия в j-том подразделения (подразделение использование трудовых ресурсов).

IV - отражает изменение запасов или резервов сырья, комплектующих изделия ( ), резерв работы времени оборудования g-того вида ( ).

Балансовые уравнения: объем производства

- потребность предприятия в сырье r-того вида

- потребность предприятия в оборудовании g-того вида

– потребность предприятия во времени

Вывод: эта модель может быть переведена в оптимизационную модель, если одно из уравнений привести к минимуму, а так решается задача линейного программирования.

24. Классификация асу

ПО ВИДУ УПРАВЛЕНИЯ:

а) АСУТП - технологическим процессами

б) АСУОЭ - организационного управления

в) ИАСУ – интегрированные.

АСУТП по виду производства делятся на АСУ дискретного производства и АСУ непрерывного производства. Любой производственный процесс включает 3 элемента: переработка, транспортировка и хранение. Если переработка осуществляется в несколько этапов, между которыми происходит транспортировка, то это дискретное производство, а если переработка идёт на фоне транспортировки, то это непрерывное производство.

Переработка информации происходит в любой АСУ. Это позволяет создавать интегрированные АСУ, которые включают в себя АСУТП и АСУОЭ. Иногда их называют АСУ производственно-хозяйственной деятельности (АСУПХД).

При создании АСУ предприятия изучается процессы сбора/обработки информации и принятие управленческих решений. Затем разрабатываются алгоритмы и программы автоматизирующие эти процессы, это называется алгоритмизация задач АСУ.

АСУ

АСУТП

у правления

ОАСУ

по иерархии

управления

ИПС

по уровню

автоматизации

АСУП-предприятия

ОАСУ-отраслевая

АСУО-объединения

ИПС- информационно-поисковая система

ИСС- информационно-советующая система

ИУС- информационно-управляющая система

САПР- система автоматизированного проектирования

25. Модели жизненного цикла асу.

Сегодня существует 3 модели жизненного цикла:

1. Каскадная модель. Предполагает переход на следующий этап проектирования только после полного окончания работы по предыдущему этапу

Недостатки: если что-то не так, то ошибки накапливаются, а Вы не можете вернуться на предыдущий этап.

2. Поэтапная модель. Предполагает наличие обратных связей из любых этапов в предыдущие.

3. Спиральная модель.

Эта модель делает упор на начальных этапах жизненного цикла, то есть анализ требований и проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путём создания прототипов. Каждый виток стратегии соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии системы. На нём уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом, углубляется и последовательно конкретизируются детали проекта. И в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Преимущества спиральной модели:

1. Накопление и повторное использование программных средств, модулей и прототипов.

2. Ориентация на развитие и модернизация системы в процессе её проектирования.

3. Анализ рисков и издержек в процессе проектирования

26. CASE – технологии. Системный структурный анализ.

Методы анализа бывают структурные и объектно-ориентированные. Суть: анализ предприятия сверху вниз (от общего к частному), выполняют декомпозицию системы. Методы сопровождаются стандартами и программными продуктами, которые говорят, что и как делать.

Для методов системного структурного анализа характерно:

1. разбиение системы на определенные уровни абстракций с ограничением количества элементов на каждом уровне (3-7, max 9)

2. ограниченный объем (content), включающий на каждом уровне лишь существенные детали

3. использование строгих формальных правил записи

4. последовательное приближение к конечному детальному описанию системы

Система делится на части – черные ящики, и тогда проектировщику необходимо знать только функцию этого ящика, вход и выход

• Каждый черный ящик должен реализовывать одну единственную функцию системы

• Каждый черный ящик должен быть легко понимаем вне зависимости от того, насколько сложно он работает

• Связь между черными ящиками должна вводиться только при наличии связи между соответствующими функциями системы

• Связи между ящиками должны быть простыми насколько возможно для обеспечения независимости

Принцип иерархического упорядочивания ящиков

Обязательное использование графических нотаций (программных продуктов)

Наиболее часто используемые графические нотации

DFD – data full diagrams

ERD - Entity Relationship diagram

STD – state transition diagram

IDEF – Integrated Computer Automated Manufacturing Definition

В результате использования этих двух пунктов последовательно приближаемся к конечному результату или точному описанию объекта.

Пример

Диаграммы Исикавы.

27. Марковский случайный процесс. Дискретные состояния (качественные состояния).

Дискретная цепь Маркова задается ориентированным графом, в котором вершина есть состояние системы, а дуги графа для дискретного времени есть вероятности перехода из состояния в состояние. Для непрерывного времени интенсивности перехода, которое обычно задано, искомыми являются вероятности пребывания системы в некотором состоянии.

Стрелками обозначается переход системы из одного состояние в другое.

P₀₁ – вероятность перехода системы из нулевого состояния в первое.

Этот ориентированный граф задается матрицей вероятностей переходов:

P₀₀ – вероятность задержки.

Р₄₄ – поглощающая вершина. Сколько бы система не «блуждала» по своим состояниям, она вернется в ту же вершину.

Одномоментно система может находиться только в одном состоянии. Сумма вероятностей по строке равна единице, так как все вероятности составляют полную группу событий.

Определение Марковского процесса (для дискретного времени):

.

Вероятность перехода из состояния i в состояние j на k-ом шаге, где k – состояние времени, определяется тем, что система на (k-1)-ом шаге находится в состоянии i, а на k-ом шаге в состоянии j. Случайный процесс будет Марковским тогда и только тогда, когда переход на j-шаг будет определяться состоянием на предыдущем шаге.

Условия Марковости:

Случайный процесс «блуждания» в системе по своим состояниям является процессом с пуассоновским законом распределения.

Свойства:

1. Стационарный;

2. Ординарный (одновременно система может находиться в двух состояниях);

3. Без последствий (отсутствие функциональной связи между состояниями).

Для вычисления P_j – на k-том шаге существует соотношение Колмогорова – Чепмена:

Переход из состояния в состояние зависит от того, в каком состоянии находилась система на предыдущем шаге.

P_ij(k) – матрица вероятности переходов на k-ом шаге, и эти вероятности могут меняться.

Для того, чтобы пользоваться этой формулой, необходимо знать начальные условия.

Вероятности i,j от шага к шагу могут меняться.

28. Управление запасами: Основная модель

Одна из обширных и важных научно-исследовательских операций. Решение проблем количества запасов.

Основная проблема: излишние запасы приводят к их омертвлению и дополнительным издержкам к их хранению. Недостаток запасов приводит к потерям и срывам работы предприятия.

Возник вопрос о соотношении затрат на хранение и соотношение затрат на пополнение этих запасов.

Очевидно, если издержки хранения по сравнению с затратами пополнения велики заказывать партию надо небольшими размерами, но часто. Если наоборот, если издержки пополнению по сравнению с издержками хранения велики, надо редко заказывать, но большого размера партии. Это означает, что возникла задача выбора такой стратегии управления запасами (когда и сколько заказывать) при которых сумма издержек хранения и пополнения запасов была минимальной.

В теории управления запасами рассмотрим группы задач: с одним складом и несколькими.

Различают задачи детерминированные и стохастические.

Основной метод теории управления запасами (формула Харриса)

Пусть нам задана некоторая функция Q(t) изменения запаса во времени. Пополнение происходит одномоментно, т.е. мгновенно. Затраты связанные с запасом принято делить на 3 категории:

А - стоимость товара

Б - Организационные издержки (входит оформление товара, доставка, разгрузка и т.д.)

В - Издержки хранения (аренда склада или амортизация)

Введём условные обозначения:

C - Цена единицы товара

d=const - Интенсивность спросов на единицу товаров в год, спрос постоянен и непрерывен

S - Организация издержек за одну партию товара, не зависит от размера поставки т.е. от количества товара в партии

h - Издержки на хранение запасов на единицу товара, постоянны.

q - Размер партии

q

Определим оптимальный размер партии q*.

Стоимость всего товара C*d.

Организационные издержки (d/q)*S. (d/q) число поставок в год.

Время τ, за которое расходуется ресурс на складе, а потом мгновенно пополняется. Средний уровень запасов на складе q/2=(τ*q)/2. τ – единица времени в которую мы изучаем склад и равна 1. Издержки на хранение (q/2)*h

C(q) – общие издержки

формула Харрисона.

Реальное положение вещей: модель производственных поставок.

А и Б неизменны.

В – M=(p-d)*r за время τ происходит пополнение и расход запасов, причем расходование происходит с интенсивностью p.

29. Алгоритмы решения задачи Джонсона.

Типовая задача теории расписаний – задача Джонсона:

Требуется обработать m-деталей, причем каждая деталь должна последовательно пройти обработку на n- станках.

m – деталей i = 1,…,m

n – станков j=1,…n

Технология обработки не задана (деталь обрабатывается в любом порядке)

Расписание – G-множество следующего вида:

G =

- время начала обработки i-ой детали на j-ом станке.

- время окончания обработки i-ой детали на j-ом станке.

- время обработки i-ой детали на j-ом станке.

На времена и накладываются следующие ограничения:

Для каждой детали обработка на станке (i+1) должна начинаться не раньше чем оканчивается обработка на станке j

На каждом станке одновременно может обрабатываться не более одной детали

, где s=1,…,m

s ≠ j

Начавшаяся операция не прерывается до полного ее завершения

Требуется определить порядок обработки деталей на станках – расписание минимизирующе общее время обработки.

Алгоритма для одного, двух, трех станков. От 4-ех и далее алгоритм не работает.

Эвристический алгоритм.

Первый способ моделирует работу диспетчера, который составляет расписание. На станок ставится деталь, которая требует наибольшее (наименьшее) время обработки. В этом алгоритме нету оптимальности

Второй способ получения решения – метод Монте-Карло – метод случайоного поиска решений.

Предположим есть один станок: 1,2,3,4,5,6 – детали

Генерируем случайный поиск – равномерно распределенный

1 деталь - 0,5

2 деталь - 0,3

3 деталь - 0,1

4 деталь - 0,7

5 деталь - 0,9

6 деталь - 0,4

Упорядочим случайные числа:

3,2,6,1,4,5 - случайное расписание.

«-»: последовательность псевдослучайная.(надо количество станков = количеству генераторов)

Смешанный поиск: эвристический алгоритм и случайный поиск – вероятностным образом выбирать длинную операцию – используя рандомизированный правила предпочтения. Этот метод наиболее часто используется.

Генетический алгоритм – дарвиновский механизм естественного отбора, наложенный на случайный поиск решений.Есть 6 деталей:

Получим случайное расписание: 3,6,2,1,5,4.

Как его улучшить? Сделаем все возможные попарные перестановки:

3 6 2 1 5 4

Получим 24 перестановки. Запоминаем лучшую перестановку и опять генерируем новое расписание, пока оно не будет лучше полученного, опять делаем перестановки и т.д.

Fn – значение критерия на «n» шаге

F(n+1) – значение критерия на «n-1» шаге

Для надежности можно сделать еще несколько раз, если не выскочим за , то надежно.

30. Требования, предъявляемые к информационному обеспечению АСУ

1.6.1. Информационное обеспечение АСУ должно быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций АСУ.

1.6.2. Для кодирования информации, используемой только в данной АСУ, должны быть применены классификаторы, принятые у заказчика АСУ.

1.6.3. Для кодирования в АСУ выходной информации, используемой на вышестоящем уровне, должны быть применены классификаторы вышестоящих систем управления, кроме специально оговоренных случаев.

1.6.4. Общие эргономические требования к кодированию информации - по ГОСТ 21829-76.

1.6.5. В АСУ для связи между устройствами комплекса технических средств должны быть применены:

входные и выходные сигналы:

электрические - тока и напряжения по ГОСТ 26.011-80, с дискретным изменением параметров по ГОСТ 26.013-81, кодированные по ГОСТ 26.014-81,

гидравлические по ГОСТ 26.012-80,

пневматические по ГОСТ 26.015-81;

наборы символов алфавитно-цифровые по ГОСТ 27465-87;

коды 8-битные по ГОСТ 19768-93.

1.6.6. Информационное обеспечение АСУ должно быть совместимо с информационным обеспечением систем, взаимодействующих с ней, по содержанию, системе кодирования, методам адресования, форматам данных и форме представления информации, получаемой и выдаваемой АСУ.

1.6.7. Формы документов, создаваемых АСУ, должны соответствовать требованиям стандартов УСД или нормативно-технических документов ведомства заказчика АСУ.

1.6.8. Формы документов и видеокадров, вводимых, выводимых или корректируемых через терминалы АСУ, должны быть согласованы с соответствующими техническими характеристиками терминалов.

1.6.9. Совокупность информационных массивов АСУ должна быть организована в виде баз данных на машинных носителях.

1.6.10. Форма представления выходной информации АСУ должна быть согласована с заказчиком (пользователем) системы.

1.6.11. Применяемые в выходных документах АСУ термины и сокращения должны быть общепринятыми в данной предметной области и согласованы с заказчиком системы.

1.6.12. В АСУ должны быть предусмотрены необходимые меры по контролю и обновлению данных в информационных массивах АСУ, восстановлению массивов после отказа каких-либо технических средств АСУ, а также контролю идентичности одноименной информации в базах данных.

Межгосударственный стандарт Единая система стандартов автоматизированных систем управления Автоматизированные системы управления системы управления Общие требования

???. Требования предъявляемые к информационному обеспечению АСУ.

Качество программного обеспечения (ПО).

1. Качество, заложенное на этапе разработки

2. Качество, определяемое эксплуатацией программ

3. Сопровождение ПО (тиражирование, исправление ошибок, выпуск обновлений, серий, трудоемкость, затратность)

Эффективность ПО определяется:

Э=Э₀-Э_Σ

Э – суммарный доход от использования комплекса программ в течение его жизненного цикла

Э_Σ – совокупность затрат на проектирование, эксплуатацию и сопровождение программ

Э_Σ=С_n+C_э+С_с

Э₀ – полная идеальная экономическая эффективность программы, т. е. совокупный доход от использования программы, который можно было получить, если бы не требовались затраты на создание, функционирование и сопровождение программы

Откуда возникла Э₀?

NPV – чистый дисконтированный доход

Говоря о качестве ПО, на любой стадии, говорят о его дружественности:

1. Дружественность интерфейса. Он должен быть понятен пользователю

2. Программа должна иметь командный диалог, который ведет по алгоритму программы

3. Должна быть обучающая компонента (HELP)

4. Толковое детальное руководство (должны быть контрольные примеры)

После этого можно сказать, что дружественность не влияет на проектирование программы.

30. Функциональная матрица. Оптимизация распределения функций управления по уровням и звеньям управления.

Требования, которым должна удовлетворять структура управления для ее оптимизации:

1. обеспечивать наикратчайший путь от звена управляющей системы до управляемого объекта;

2. должна состоять из оптимально-минимального числа ступеней и звеньев;

3. использовать наименьшее число входов и выходов каждого звена, обеспечивая одновременно его участие в процессе управления;

4. четко определять состав функций управления каждого звена;

5. должно быть исключено дублирование функций управления в звеньях.

4 этапа разработки (совершенствования) структуры управления:

1. Определяется степень централизации и децентрализации функции управления и число уровней (ступеней) управления.

2. Определяется (конкретизируется) состав и содержание функции управления.

3. Рассчитывается состав и число линейных и функциональных руководителей.

4. Устанавливается подчиненность в звеньях управления.

Когда идет проработка структуры управления, рисуют функциональную матрицу.

Функциональная матрица определяет:

1. Распределение функции управления по структурным подразделениям (звеньям управления), должностным лицам

2. Характер принимаемых решений (7 видов):

1. ! – единоличное решение

2. Р – решающий голов в коллективном решении с правом подписи

3. Р – решающий голос в коллективном решении без права подписи

4. К – контроль выполняется

5. И – Получение сведений для информирования того или иного должностного лица

6. П – подготовка документов по вопросу вариантов альтернатив

7. С – согласование (визирование)

СТРОКИ:1. Перспективное планирование

2. Месячное планирование

3. Подготовка производства

4. Оперативное регулирование производства

5. Разработка технологических процессов

6. Качество продукции

7. Охрана труда, техника безопасности

8. Материально-техническое снабжение

9. Приём на работу

10. Увольнение по инициативе администрации

СТОЛБЦЫ: 1.Директор предприятия

2. Главный инженер

3. Зам. Директора

4. Главный технолог

5. Начальник производственно-диспетчерского отдела

6. Начальник планового отдела

7. Главный бухгалтер

8. Главный механик

9. Главный энергетик

10. Начальник ОТК (Отдел Технического Контроля)

11. Начальник отдела кадров

12. Отдел труда и заработной платы

13. Инженер по технике безопасности

14. Начальник отдела снабжения

15. Начальник ОКС (Отдел капитального строительства)

16. Начальник отдела комплектации

17. Начальник в цеху

18. Проф. Ком.