3.3. Иерархичность системы управления
.
Представляет интерес определение сферы действия (места) АСУТП в общей иерархической структуре автоматизированной системы управления производством.
Многоуровневой системе присущи следующие характерные особенности:
элементы верхнего уровня связаны с более крупным подсистемами и обрабатывают информацию за большие периоды времени;
элементы верхнего уровня связаны с более медленными процессами управления системой (обмен со средой происходит с меньшей частотой, динамика процесса выражена слабо, относительно велики периоды времени между моментами принятия решения);
описания и проблемы на верхних уровнях менее структуризированны, более трудны для количественной формации, принятие решения наиболее сложно.
Эти особенности в значительной степени влияют на выбор способа расчленения и многоступенчатого построения управляющих систем. При этом различие целей и характера производства на различных уровнях определяет структуру автоматизированной системы управления производством в целом.
Нижний уровень иерархии управления состоит из множества систем управления отдельными технологическими операциями. На этом уровне АСУТП можно считать взаимно независимыми.
Верхний уровень АСУТП – уровень комплексного управления процессами производства и ремонта отдельных изделий. Каждый процесс состоит из ряда технологических операций, а задача управления на этом уровне заключается в оптимизации параллельно – последовательного выполнения операций по времени и качеству.
Рис. 2. Пример обобщенной блок – схемы АСУТП с иерархической структурой: 1 – ВЦ; 2 – подсистема оперативного управления технологическими линиями; 3 – АСУ немеханосборочными процессами; 4, 5 – АСУ технологическими линиями № 1 и № 2; 6, 7 – АСУ технологическими операциями №1 и №2 (прямое цифровое управления); 8 – АСУ технологической операцией №3 с многоконтурным управлением через регуляторы; 9, 10 – регуляторы
3.4. Надежность систем управления
К современной автоматизированной системе управления предъявляются многогранные технические требования. Поэтому для реализации сложных систем необходимо применять десятки, сотни, тысячи различных элементов. Сложность АСУ отрицательно сказывается на ее надежности, в то время как характер выполняемых функций требует именно высокой надежности. Проблема надежности настолько сложна, что в ее решении должны участвовать все работники, занятые проектированием, производством и эксплуатации АСУ.
Надежность – свойство системы выполнять все заданные функции при определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени с сохранением значений основных параметров в заранее установленных пределах.
В основу науки о надежности положена теория, изучающая безотказную работу систем, устройств, элементов и их изменение под влиянием внешних и внутренних воздействий с целью определения характеристик надежности и выработки методов расчета и способов обеспечения нормального функционирования.
Надежность является важнейшим техническим параметром; ее количественные характеристики обязательно указывается в техническом задании на разработку.
Рис.
3. Зависимость стоимости системы от
своевременности (по этапам) расчета
надежности: Пл – планирование; ЭП –
эскизный проект; ТП – технический
проект; И – изготовление; Э – эксплуатация
Исходные данные, которыми располагает проектировщик систем, весьма ограничены. Обычно, это результаты коротко испытаний новых узлов в лабораториях, а также статические данные о надежности подобных систем в условиях эксплуатации, часто отличающихся от тех, для которых предназначается разрабатываемая система. Поэтому необходимо выяснить, на каких этапах разработки системы следует проводить мероприятия, связанные с обеспечением заданных показателей надежности.
На рис. приведены кривые, определяющие стоимость разработки в зависимости от качества организации работы по обеспечению надежности.
Кривая 1 показывает, что суммарная стоимость сильно возрастает в связи с тем, что расходы, связанные с (расчетом и) повышением надежности, произведены на последнем этапе, когда изделие забраковано потребителем, как не удовлетворяющее техническим требованиям. При этом расходы значительно превышает сумму намеченных ассигнований, т. к. приходится проводить дополнительные работы по переконструированию, переделкам и другим изменениям.
Малоэффективно использованные контроля качества продукции (кривая 2), который не может улучшить характеристики надежности, обусловленные плохой конструкцией. В этом случае стоимость изготовления системы также превышает сумму намеченных ассигнований, т. к. после выпуска изделия приходится прибегать к изменениям схем и переделкам.
Обеспечение надежности на этапе технического проектирования позволяет добиться значительного улучшения показателей стоимости (кривая 3). Оптимальное решение может быть достигнуто лишь в том случае, если необходимые расходы произведены на начальной стадии (кривая 4).