Конспект уроку "Управління процесами. Подання про автоматичні та автоматизованих системах управління в соціально-економічній сфері"

Автоматизована система управління (АСУ) комплекс апаратних і програмних засобів, призначений для управління різними процесами в рамках технологічного процесу, виробництва, підприємства. АСУ застосовуються в різних галузях промисловості, енергетиці, транспорті і т. П.

Творцем перших АСУ в СРСР є доктор економічних наук, професор, член-кореспондент Національної академії наук Білорусії, основоположник наукової школи стратегічного планування Микола Іванович Ведута ().

Найважливіше завдання АСУ - підвищення ефективності управління об'єктом на основі зростання продуктивності праці і вдосконалення методів планування процесу управління. Розрізняють АСУ об'єкти і функціональні автоматизовані системи, наприклад, проектування планових розрахунків, матеріально-технічного постачання і т.д. До складу АСУ входять наступні види забезпечень: інформаційне, програмне, технічне, організаційне, метрологічне, правове і лінгвістичне.

Основними класифікаційними ознаками, що визначають вид АСУ, є: сфера функціонування об'єкта управління (промисловість, будівництво, транспорт, сільське господарство, непромислова сфера і т.д.) вид керованого процесу (технологічний, організаційний, економічний і т.д.); рівень в системі державного управління, включення управління народним господарством відповідно до діючих схемами управління галузями (для промисловості.

Функції АСУ в загальному випадку включають в себе наступні елементи (дії): планування та (або) прогнозування; облік, контроль, аналіз; координацію і (або) регулювання. Класи структур АСУ У сфері промислового виробництва з позицій управління можна виділити наступні основні класи структур систем управління: децентралізовану, централізовану, централізовану розосереджену і ієрархічну.

Види АСУ: Автоматизована система управління технологічним процесом вирішує завдання оперативного управління і контролю технічними об'єктами в промисловості, енергетиці, на транспорті Автоматизована система управління виробництвом вирішує завдання організації виробництва, включаючи основні виробничі процеси, вхідну і вихідну логістику. Здійснює короткострокове планування випуску з урахуванням виробничих потужностей, аналіз якості продукції, моделювання виробничого процесу.

Управління процесами. АСУ

Управління - найважливіша функція, без якої немислима цілеспрямована діяльність будь-якої соціально-економічної, організаційно-виробничої системи (підприємства, організації, території).

Систему, що реалізує функції управління, називають системою управління. Найважливішими функціями, реалізованими цією системою, є прогнозування, планування, облік, аналіз, + контроль і регулювання.

Інформаційний процес - процес отримання, створення, збору, обробки, накопичення, зберігання, пошуку, розповсюдження і використання інформації.

Інформаційні системи - системи, в яких відбуваються інформаційні процеси.

Якщо поставляється інформація витягується з будь-якого процесу (об'єкта), а вихідна застосовується для цілеспрямованої зміни того ж самого об'єкта, то таку інформаційну систему називають системою управління.

Види систем управління: ручні, автоматизовані (людино-машинні), автоматичні (технічні).

Автоматизована система управління або АСУ - комплекс апаратних і програмних засобів, призначений для управління різними процесами в рамках технологічного процесу, виробництва, підприємства. АСУ застосовуються в різних галузях промисловості, енергетиці, транспорті і т. П. Термін автоматизована, на відміну від терміна автоматична підкреслює збереження за людиною-оператором деяких функцій, або найбільш загального, целеполагающего характеру, або не піддаються автоматизації.

Автоматизована система управління технологічним процесом (АСУ ТП) - це комплекс програмних і технічних засобів, призначений для автоматизації управління технологічним обладнанням на підприємствах.

Під АСУ ТП зазвичай розуміється комплексне рішення, що забезпечує автоматизацію основних технологічних операцій на виробництві в цілому або якомусь його ділянці, що випускає відносно завершений продукт. Тут важливо зробити акцент на слові «автоматизована». Під цим мається на увазі, що система управління аж ніяк не повністю автономна (самостійна), і потрібна участь людини (оператора) для реалізації певних завдань. Навпаки, системи автоматичного управління (САУ) призначені для роботи без будь-якого контролю з боку людини і повністю автономні. Дуже важливо розуміти цю принципову різницю між АСУ і САУ.

Складовими частинами АСУТП можуть бути окремі системи автоматичного управління (САУ) і автоматизовані пристрої, пов'язані в єдиний комплекс. Як правило АСУТП має єдину систему операторського управління технологічним процесом у вигляді одного або декількох пультів управління, засоби обробки та архівування інформації про хід процесу, типові елементи автоматики: датчики, контролери, виконавчі пристрої. Для інформаційного зв'язку всіх підсистем використовуються промислові мережі.

Функції, що виконуються АСУ ТП.

АСУ ТП призначається для:

· Підвищення оперативності управління, ефективності і надійності роботи автоматизованої системи;
· Зниження непрямих витрат на експлуатацію віддалених об'єктів;
· Своєчасне координування дій підрозділів підприємства;
· Забезпечення керівників та ІТП персоналу інформацією, необхідною для прийняття ефективних рішень управління і планування;
· Забезпечення оптимальних рішень роботи технологічного обладнання;
· Повне протоколювання всіх штатних і позаштатних ситуацій, а також дій операторів АРМ.

АСУ ТП забезпечує виконання всіх функцій сучасних автоматизованих систем: інформаційно-вимірювальні функції; інформаційно-розрахункові функції; функції технологічних захистів і блокувань; функції автоматичного регулювання; функції дистанційного керування; функції програмно-логічного управління; функції перевірок і діагностики обладнання АСУ ТП.

Класифікація систем управління з інформаційних функцій

1. Автоматичні системи децентралізованого контролю і управління, в яких спостереження за ходом технологічного процесу і виконання окремих операцій управління здійснюється з місцевого щита управління.

Технологічний процес виробництва будь-якого продукту, що розглядається як об'єкт управління, відповідно до напряму матеріальних і енергетичних потоків розбитий на окремі ділянки, сформовані в цеху або відділення. При розробці систем децентралізованого контролю і управління процесом для кожного такого ділянки передбачена відособлена система управління, не пов'язана функціонально з системами управління іншими цехами і відділеннями.

2. Системи централізованого контролю з передачею інформації про процес в центральний пункт управління (ЦПУ). При розробці цього типу систем управління вся інформація про технологічний процес від початку виробництва до отримання кінцевої продукції направляється в єдину систему централізованого контролю і управління, де вона обробляється, після чого формуються управляючі дії.
3. Автоматизовані системи управління технологічним процесом (АСУ ТП), які в залежності від виконуваних ними інформаційних функцій можуть вирішувати завдання обчислення техніко-економічних показників виробництва, завдання збору, первинної обробки і передачі інформації, завдання аналізу, узагальнення інформації про процес і прогнозування протікання технологічного процесу.

АСУ - людино-машинна система, що забезпечує автоматизований збір і обробку інформації, необхідної для оптимізації управління в різних сферах людської діяльності.

АСУ ТП - АСУ для вироблення і реалізації керуючих впливів на технологічний об'єкт управління відповідно до обраного критерію управління.

До зовнішніх функцій АСУ ТП відносяться функції контролю за поточним станом об'єкта і функції управління, які включають в себе визначення керуючих впливів і їх реалізацію.

внутрішні функції АСУ ТП охоплюють:

- організацію зв'язку з іншими системами управління, зокрема з АСУ підприємства і з іншими АСУ ТП;
- контроль за правильністю функціонування системи;
- організацію обслуговування черг заявок на вирішення завдань управління на ЦВМ;
- розподіл завантаження окремих вузлів і блоків системи управління;
- стеження за часом і відлік часових інтервалів.

Кожна АСУ ТП реалізує тільки ті функції, які є актуальними для конкретного об'єкта управління.

1. Інформаційний процес - процес отримання, створення, збору, обробки, накопичення, зберігання, пошуку, розповсюдження і використання інформації.

Інформаційні системи - системи, в яких відбуваються інформаційні процеси.

Якщо поставляється інформація витягується з будь - якого процесу (об'єкт), а вихідна застосовується для цілеспрямованої зміни того ж самого об'єкта, то таку інформаційну систему називають системою управління.

2. Види систем управління:

· Ручні,

· Автоматизовані (людино-машинні),

· Автоматичні (технічні).

Автоматизована система - це система, що складається з персоналу і комплексу засобів автоматизації його діяльності, що реалізує автоматизовану технологію виконання встановлених функцій.

АСУ застосовуються в різних галузях промисловості, енергетиці, транспорті і т. П.

Термін автоматизована, на відміну від терміна автоматична підкреслює збереження за людиною - оператором деяких функцій, або найбільш загального, целеполагающего характеру, або не піддаються автоматизації.

поняття " Автоматизована система управління"В Росії стало використовуватися в 50-і роки ХХ століття. Інтенсивне застосування таких систем починається в 1970-1980-і роки. Воно було направлено в основному на полегшення рутинних операцій.

Поява АСУ обумовлено необхідністю вдосконалення організаційної структури управління підприємством, організацією, установою і т.п. нині це необхідний елемент багатьох галузей знань і господарства країни. АСУ являє собою сукупність колективу людей і комплексу програмно-технічних засобів, тобто є людино-машинної системою, що базується на економіко-математичних методах управління, використання коштів ЕОМ.

Автоматизація базується на широкому використанні засобів обчислювальної техніки (СВТ) і необхідного для них ПО. В якості технічних засобів АСУ отримали використання багатомашинні, багатопроцесорні комплекси, що утворюють за допомогою ЕОМ і інформаційних мереж розподілені системи обробки інформації. При реалізації АСУ зазвичай застосовуються автоматизовані робочі місця і ділянки.

Які вирішуються в АСУ завдання ділять на завдання, що вимагають негайної відповіді і допускають певну його затримку за часом виконання.

В основному виділяють наступні режими роботи АСУ: паралельної обробки, квантування часом для пакетної обробки, оперативної обробки, реального часу і телеобработки інформації і даних. В режимі квантування часомкожній прикладній програмі виділяється квант часу, після закінчення якого керування передається наступній програмі. Збільшення швидкості відповіді системи користувачеві досягається шляхом оперативної (Онлайнової, безпосередній) обробки даних. При поєднанні багатопрограмного режиму роботи ЕОМ з квантуванням часу і режимом безпосереднього доступу формується режим поділу часу. Режим реального часу призначений для завдань, що вимагають негайної відповіді. Він характеризується дистанційній обробкою інформації ( телеобработки). Режим телеобробки може використовуватися і в інших випадках, наприклад, для пакетного режиму обробки даних.

Автоматизація дозволяє істотно скоротити час створення нових зразків техніки, продуктів і т.д., а також обслуговування користувачів, значно підвищити рівень їх обслуговування, перетворює і видозмінює окремі технологічні процеси, а часом - всі основні традиційно використовувані технології. Хоча спочатку автоматизовані системи призначалися для автоматизації складних виробничих технологічних процесів, все ж їх недарма назвали АСУ. Управління будь-якими процесами пов'язано з виконанням власне функцій управління, тобто взаємодії людей в процесі виконання будь-яких робіт. В цьому випадку активізується діяльність адміністративно-управлінського апарату і вдосконалюється документообіг. Важливе місце в подібних процесах завжди відводилося циркулюючої в організації інформації.

АСУ - гнучкі інтегровані системи з елементами штучного інтелекту. Вони орієнтовані на реалізацію безпаперового, безлюдного управління об'єктом з підстроюванням до зовнішніх умов і ресурсів. Реалізація подібних завдань будується на застосуванні ЕОМ, об'єднаних інформаційною мережею або мережами з іншими ЕОМ.

Для функціональних завдань, що мають досить формалізовані алгоритми рішення (фінансово-бухгалтерський облік, матеріально-технічне постачання, кадри та ін.), Впровадження АСУ дозволило значно поліпшити звітність, контроль проходження документації, своєчасність прийняття рішень, і в багатьох випадках це дало значний економічний ефект .

Отже, для успішного функціонування АСУ виникає потреба автоматизації інформаційних процесів, а значить і створення автоматизованих інформаційних систем (АІС). Так і було спочатку. В результаті з'явилися інформаційні системи, що дозволяють в автоматизованому режимі виконувати процеси, пов'язані з управлінням виробництвом і різними видами діяльності, а також з діловодством. У Росії ці процеси починаються з другої половини XX століття.

Потім стало очевидним, що АІС можуть використовуватися не тільки для вдосконалення управління виробничими процесами, але і з метою поліпшення якості створюваної інформаційної продукції і послуг, підвищення якості та оперативності обслуговування користувачів і т.п. Інформаційні АСУ мають можливість подання інформації у вигляді, зручному для подальшого використання, обробки в ЕОМ, а також передачі її по каналах зв'язку.

2. Автоматизовані інформаційні системи
Автоматизація інформаційних процесів, сприяючи ліквідації багатьох рутинних операцій, підвищуючи комфортність і одночасно ефективність роботи, надаючи користувачам нові, раніше невідомі, можливості роботи з інформацією, створює і нові проблеми, вирішення яких може бути здійснено лише на базі використання загальнонаукових методів і нових інформаційних технологій. На кожному ступені розвитку суспільства вони відображають властивий йому рівень високих технологій.

Основна мета АІС - зберігання, забезпечення ефективного пошуку і передачі інформації за відповідними запитами для найбільш повного задоволення інформаційних запитів великої кількості користувачів.

До основним принципам автоматизації інформаційних процесів відносять: окупність, надійність, гнучкість, безпеку, дружність, відповідність стандартам.

окупністьозначає витрату менших коштів, на отримання ефективної, надійної, продуктивної системи, можливістю швидкого вирішення поставлених завдань. При цьому вважається, що термін окупності системи повинен складати не більше 2-5 років.

надійність досягається використанням надійних програмних і технічних засобів, використання сучасних технологій. Куплені засоби повинні мати сертифікати і (або) ліцензії.

гнучкість означає легку адаптацію системи до зміни вимог до неї, до вводиться новим функціям. Це зазвичай досягається створенням модульної системи.

Безпека означає забезпечення схоронності інформації, регламентація роботи з системою, використання спеціального обладнання і шифрів.

дружністьполягає в тому, що система повинна бути простою, зручною для освоєння і використання (меню, підказки, система виправлення помилок і ін.).

Виділяються чотири типи АІС:

1. Охоплює один процес (операцію) в одній організації.

2. Об'єднуючий кілька процесів в одній організації.

3. Забезпечує функціонування одного процесу в масштабі кількох взаємодіючих організацій.

4. реалізує роботу декількох процесів або систем в масштабі кількох організацій.

При створенні АІС доцільно максимально уніфікувати організовувані системи (підсистеми) для зручності їх розповсюдження, модифікації, експлуатації, а також навчання персоналу роботі з відповідним ПО. Розробка АІС передбачає виділення процесів, що підлягають автоматизації, вивчення їх, виявлення закономірностей і особливостей (аналіз), що сприяє визначенню цілей і завдань створюваної системи. Потім здійснюється впровадження необхідних інформаційних технологій (синтез). Для успішного проведення проектно-організаційних робіт рекомендується виявити кілька прототипів проектованого об'єкта і встановлюваних на ньому програмно-технічних засобів. На їх основі розробити кілька варіантів. Потім з них вибирають альтернативні, з яких нарешті - найкраще рішення.

АІС можна уявити як комплекс автоматизованих інформаційних технологій, що становлять інформаційну систему, призначену для інформаційного обслуговування споживачів. В АІС зазвичай застосовуються автоматизовані робочі місця (АРМ) на базі персональних ЕОМ, розподілені бази даних, програмні засоби, орієнтовані на кінцевого користувача.

Основне призначення автоматизованих інформаційних систем не просто зібрати і зберегти електронні інформаційні ресурси, а й забезпечити до них доступ користувачів. Однією з найважливіших особливостей АІС є організація пошуку даних в їх інформаційних масивах (базах даних). Тому АІС практично є автоматизованими інформаційно-пошуковими системами (АІПС),

АІПС бувають фактографічними і документальними.

фактографічні АІПС зазвичай використовують табличні реляційні БД з фіксованою структурою даних (записів).

Документальні АІПС відрізняються невизначеністю або змінною структурою даних (документів). Для їх розробки зазвичай застосовуються оболонки АІС.

Приклади обладнання з числовим програмним управлінням.

Числове програмне управління (ЧПУ) означає комп'ютеризовану систему управління, що зчитує інструкції спеціалізованої мови програмування (наприклад, G-код) і керуючу приводами метало-, дерево- та пластмасообрабативающіх верстатів і верстатної оснащенням.

Верстати, обладнані числовим програмним управлінням, називаються верстатами з ЧПУ. Крім металорізальних (наприклад, фрезерні або токарні), існує обладнання для різання листових заготовок, для обробки тиском.

Система ЧПУ робить переклад програм з вхідної мови в команди управління головним приводом, приводами подач, контроллерами управління вузлів верстата (включити / вимкнути охолодження, наприклад). Для визначення необхідної траєкторії руху робочого органу (інструменту / заготовки) відповідно до керуючої програмою розраховується траєкторія обробки деталей.

Схема передачі інформації:

Процеси, які не враховують стан об'єкта управління і забезпечують управління по прямому каналу (від керуючої системи до об'єкта управління), називаються роз'єднаними.

Система, в якій керуючий об'єкт отримує інформацію про реальний стан об'єкта управління по каналу зворотнього зв'язку, Виходячи з якої, виробляє необхідні керуючі дії по прямому каналу управління, називається замкнута система управління або системою зі зворотним зв'язком.

питання:

Що таке автоматизована система управління.
Призначення АСУ.
Які функції здійснюють АСУ?
Привести приклади АСУ.

Домашнє завдання: Придумати по 1 наприклад замкнутої і розімкнутої системи управління.

Термін «автоматизовані системи управління» (АСУ) вперше з'явився в 60-х роках минулого століття в зв'язку з впровадженням систем управління виробництвом на машинобудівних підприємствах нашої країни.

Поняття «система» широко поширене як в загальнонаукової і спеціальної літератури, так і в повсякденному житті. Зазвичай воно використовується як синонім сукупності, комплексу певних реальних об'єктів. Переклад системи з одного стану в інший шляхом впливу на параметри її елементів і є управління системою. Загальне визначення управління можна сформулювати так: управління системою- це цілеспрямований вплив на неї, що переводить систему з одного стану в інший.

Функції управління полягають в:

- виробленні керуючої інформації, відповідною програмою управління;
- передачі її об'єкту управління;
- отриманні і аналізі інформації від об'єкта управління, що характеризує його фактичне поведінка;
- коригування або виробленні нової керуючої інформації з метою оптимізації функціонування об'єкта управління.

системою управлінняназивають систему, в якій здійснюються зазначені функції управління і в якій завжди можна виділити як мінімум дві підсистеми - керуючу (суб'єкт) і керовану (об'єкт). Вплив суб'єкта управління на об'єкт управління має бути цілеспрямованим.

Завдання управління можуть бути різними як за характером, так і за обсягом. Дуже важлива також сфера управління. Зазвичай виділяють три основні сфери управління:

- управління знаряддями праці, системами машин, виробничими та іншими процесами, що відбуваються при цілеспрямованому впливі людини на предмети праці і процеси природи;
- управління діяльністю колективів, вирішальних ту чи іншу задачу;
- управління процесами.

Сучасне промислове виробництво в будь-яких галузях промисловості об'єднує в собі складний комплекс інженерно-технічних засобів, комунікацій, технологічних ланцюжків, що складаються з механічного обладнання з різними типами приводів (наприклад: електропривод, пневмопривід). Одночасно один технологічний процес можуть забезпечувати до декількох десятків різних пристроїв, механізмів і систем, що виконують кожна свою функцію. Завдання системи автоматизації - забезпечити найбільш раціональне (оптимальне) взаємодія всього обладнання, що входить в технологічний ланцюг виробничого процесу. завдяки автоматизації виробничих процесів досягається:

- економія енергоресурсів;
- оптимізація режимів роботи технологічного обладнання, збільшення його ресурсу;
- попередження аварійних ситуацій і зниження аварійності обладнання;
- забезпечення безпеки технологічного персоналу;
- оптимізація чисельності технологічного персоналу, створення безлюдних технологій.

Поняття «управління процесом» можна розглядати як діяльність по забезпеченню заданої якості, як правило, продукту. У найпростішому випадку технологічний процес являє собою об'єкт (рис. 84), на вході якого діє змінна x (t), що характеризує властивість будь-якого сировини, а на виході змінна y (t), що представляє собою властивість готового продукту.

Мал. 84.

Однак в реальному житті технологічний процес - це складний багатовимірний об'єкт, на який впливають численні властивості сировини і його характеристики, а також параметри процесу, що характеризують умови його протікання: температура, швидкість, тиск і т.д. В результаті характеристики продукту також багатовимірні - хімічний склад, якість, вартість, кількість.

У зв'язку з тим що складний технологічний процес являє собою ланцюжок операцій, виникає необхідність визначити функції, які переважно слід виконувати людині, і функції, які переважно слід виконувати комп'ютера або іншим технічним пристроям. У зв'язку з цим вводиться термін «Автоматизована система»,т. е. система, функції якої розділені між людиною і технікою.

Мета створення АСУ полягає в забезпеченні найбільш повного використання потенційних можливостей об'єкта управління для вирішення поставлених перед ним завдань. Ефективність АСУ визначають зіставленням результатів від функціонування АСУ і витрат усіх видів ресурсів, необхідних для її створення і розвитку.

Згідно ГОСТ 24.104-85 «Єдина система стандартів автоматизованих систем управління. Автоматизовані системи управління. Загальні вимоги»АСУ в необхідних обсягах повинна автоматизовано виконувати:

- збір, обробку та аналіз інформації (сигналів, повідомлень, документів і т. П.) Про стан об'єкта управління;
- вироблення керуючих впливів (програм, планів і т. П.);
- передачу керуючих впливів (сигналів, вказівок, документів) на виконання і її контроль;
- реалізацію і контроль виконання керуючих впливів;
- обмін інформацією (документами, повідомленнями і т. П.) З взаємопов'язаними автоматизованими системами.

Програмне забезпечення АСУ має володіти такими властивостями:

- функціональна достатність (повнота);
- надійність (в тому числі восстанавливаемость, наявність засобів виявлення помилок);
- адаптованість;
- модифицируемость;
- модульність побудови;
- зручність експлуатації.

термін автоматичнапідкреслює можливість керуючих пристроїв взаємодіяти з керованим об'єктом самостійно, без участі людини.

Класифікацію систем управління можна здійснювати за такими ознаками, як:

- ступінь автоматизації функцій управління;
- ступінь складності системи;
- обумовленість дії;
- тип об'єкта управління і ін.

Взалежно від ступеня автоматизації функції управліннярозрізняють: ручне, автоматизоване і автоматичне керування.

Наприклад, металорізальні верстати обладнуються механізмом, зазвичай складається з санчат, шпинделів, ходових гвинтів і столів з поперечним і поздовжнім переміщенням, який дозволяє переміщати інструмент щодо оброблюваної деталі. При ручному управлінні верстатом програму обробки задає робочий після вивчення креслення деталі. Він визначає порядок переходів при обробці різних поверхонь, число робочих ходів, необхідний інструмент в його зміну, режим різання і т. Д.

В автоматизованих верстатах автоматизовані окремі елементи робочого циклу, наприклад рух подачі, рух врізання шліфувального круга в заготовку, правка шліфувального круга і т. п. Автоматизовані верстати бувають спеціалізованими або спеціальними. Спеціалізовані верстати призначені для виконання певних операцій при обробці конструктивно і технологічно подібних виробів і подібної геометричної форми, але різних розмірів в певному діапазоні. Спеціальні верстати використовують тільки в масовому виробництві, Вони призначені для виконання однієї операції при обробці вироби одного найменування.

При автоматичної (за програмою) обробці на верстатах з числовим програмним управлінням (ЧПУ) дії оператора в процесі виготовлення деталі зведені до мінімуму. Відповідно, виключаються негативні фактори, які мають місце при ручному управлінні (втома робочого, відволікання його уваги зовнішніми впливами).

Інша перевага застосування технології ЧПУ полягає в більш точній виготовленні деталі. Одного разу налагоджена керуюча програма може бути використана на верстаті з ЧПУ для виробництва двох, десяти або тисячі абсолютно ідентичних деталей, причому при повному дотриманні вимог до точності та взаємозамінності.

І нарешті, ще однією перевагою від застосування будь-якого обладнання з ЧПУ є гнучкість. Програмне управління означає, що виготовлення різних деталей зводиться до простої заміни керуючої програми. Раніше перевірена керуюча програма може бути використана будь-яке число раз і через будь-які проміжки часу. У свою чергу, це також є ще однією перевагою, а саме можливістю швидкого переналагодження обладнання. Оскільки такі верстати легко налаштовувати і запускати, а також завантажувати в них керуючі програми, це дозволяє істотно зменшити час налагодження верстата.

Приклади обладнання з числовим програмним управлінням

Фрезерно-гравірувальне обладнання. Сфера застосування: високоточне виготовлення складних профілів, різьблення по дереву, виробництво реклами, гравірування по каменю і скла, свердління, розкрій листових матеріалів, виготовлення форм і прес-форм, номерків, значків, медалей.

Металлобработка. Фрезерний верстат з ЧПУ допоможе швидко і якісно створити високотехнологічний продукт або технологічне оснащення, де потрібна обробка сталі та інших металів.

Предмети мистецтва. Верстати з ЧПУ використовують при створенні сувенірних виробів, елементів інтер'єру, палацового та художнього паркету. Ювелірні вироби, церковне начиння, ритуальні послуги - теж сфера їх можливостей.

За ступенем складностісистеми підрозділяються на прості і складні. Проста система не має розгалуженої структури, містить невелику кількість

Мал. 85.

взаємодіючих елементів і виконує найпростіші функції. В якості простий АСУ можна привести приклад системи, що здійснює збір даних про будь-якому технологічному процесі (див. рис. 85).

Датчики генерують сигнали у вигляді рівнів напруги, які перетворюються в цифрову форму і надходять в пристрій комп'ютера. Такі дані важливі для інжене- ра-технолога, який на їх основі, здатний змінити математичну модель управління технологічним виробництвом. У складної системи є розгалужена структура і значна кількість взаємопов'язаних і взаємодіючих елементів (підсистем), які об'єднані спільними цілями функціонування.

На рис. 86 показаний технологічний процес в типовому енергетичному центрі, призначеному для вироблення теплової та електричної енергії.

АСУ центру забезпечує:

- збір і відображення параметрів технологічного процесу (температура, тиск, рівень);
- відображення стану технологічного обладнання (робота, аварія, положення засувок і т.д.);
- автоматичне і ручне управління системою утилізації тепла;
- технологічну сигналізацію аварій і перевищень параметрами гранично допустимих значень;
- управління технологічними засувками і заслінками;
- архівування параметрів технологічного процесу і аварійних повідомлень.

Контролери, комунікаційне обладнання та програмне забезпечення здійснюють збір даних про стан обладнання та параметрів енергетичного комплексу, а також передачу на автоматизоване робоче місце оператора.

Мал.

Мал.

За обумовленості діївсі системи підрозділяють на системи з детермінованим дією (детерміновані системи) і на системи з випадковим (імовірнісним або стохастичним) дією (випадкові системи).

детермінованою системою прийнято називати таку систему, у якій складові її елементи і зв'язки між ними взаємодіють так, що якщо відомі початковий стан системи і програма переходу її в інший стан, то завжди можна точно описати, яким буде це новий стан системи. Як приклад можна привести систему автопілотування літака. Під час польоту автопілот безперервно відстежує значення каналів управління креном і тангажу (кутовий рух літального апарату). Якщо обидва канали виявляються в середньому положенні (пілот відпустив ручки управління), автопілот бере керування на себе і виводить літак в горизонтальне положення.

Випадкової (ймовірнісної, стохастичною) системою називають таку систему, у якій складові її елементи і зв'язки між ними взаємодіють таким чином, що не можна зробити точного, детального передбачення її поведінки, стверджувати про послідовність станів. Така система завжди залишається невизначеною, і пророкування про її майбутнє поведінці ніколи не виходить з рамок імовірнісних категорій, за допомогою яких ця поведінка описується. Наприклад, складні програмні системи містять помилки (якщо і не власні, то наведені використовуваними бібліотеками підпрограм). Програміст може контролювати поведінку системи на контрольних точках і прикордонних значеннях.

Часто саме невірна відпрацювання прикордонних значень призводить до проблем. Для того щоб удосконалювати подібну систему, необхідно довести її до такого рівня, коли забезпечується надійність системи.

Кількісно надійність визначається ймовірністю безвідмовної роботи. Ймовірністю безвідмовної роботи називається ймовірність того, що при роботі в заданих умовах система буде задовільно функціонувати протягом встановленого проміжку часу.

за типу об'єкта управлінняАСУ діляться на:

- АСУ технологічними процесами (АСУ ТП);
- АСУ виробництвом цеху (АСУП);
- АСУ підприємствами;
- АСУ галузями народного господарства (наприклад, промисловістю, зв'язком, транспортом) і т.д.

основними функціями АСУ технологічними процесами є такі операції:

- автоматизоване управління основним виробничим обладнанням в процесі пуску, зупинки і тривалої роботи з підтриманням технологічних параметрів в заданих межах;
- автоматизоване управління допоміжним обладнанням;
- уявлення оперативному персоналу інформації про стан технологічного обладнання;
- можливість завдання оператором параметрів автоматичного режиму і дистанційне керування виконавчими органами, включаючи аварійний дистанційний останов технологічного обладнання;
- регулювання технологічних параметрів за допомогою програмних регуляторів відповідно до проектним завданням;
- попереджувальна і аварійна сигналізація відхилень технологічних параметрів і стану завдань;
- реєстрація та архівування значень технологічних параметрів, дій оператора і інших подій в системі, формування і висновок протоколів на друк (автоматично і за запитом оператора);
- захист від несанкціонованого доступу до параметрів настройки і записала даними;
- вимір, розрахунок і архівування валових викидів шкідливих речовин в атмосферу.

Для різних галузей промисловості розроблені типові проекти впровадження АСУ ТП.

для енергетики- автоматизовані системи температурного контролю генераторів; підсистем енергетичних, парових та водогрійних котлів великої потужності; автоматизовані системи контролю та диспетчеризації котелень. Розроблені системи автоматичного управління дозволяють забезпечити переведення котелень на сумісне спалювання двох видів палива (газ і мазут), забезпечити автоматизацію допоміжних виробництв (хімводопод- готування, топлівоподача і т.д.), дозволяють забезпечити комерційний облік енергоресурсів, а також інтеграцію локальних АСУ ТП в єдину систему диспетчерського контролю та управління.

Для хімічної та нафтохімічної промисловості- АСУ ТП виробництва сірчаної, фосфорної і слабкої азотної кислоти; дозування та зважування готової продукції і проміжних матеріалів; контролю, управління і протиаварійних захистів на виробництвах аміачної селітри, карбофоса і азотної кислоти.

Для металургійної та гірничодобувної промисловості- АСУ

технологічною лінією виробництва вогнетривких матеріалів; управління тепловими процесами печі; основних технологічних процесів гірничо-збагачувальної комбінатів: дроблення, флотації, сушки; печей випалу; енергогосподарств.

Для харчової та переробної промисловості- АСУ технологічним обладнанням елеватора; зернокомплекси; зерноочисного виробництва; складу підлогового зберігання; вагових установок; загальнообмінної і аварійної вентиляції; пожежогасіння виробничого корпусу. На підприємствах переробної промисловості знайшли широке застосування системи стабілізації зволоження зерна та системи прогнозування самозігрівання зерна.

Для житлово-комунального господарства- АСУ районних теплових станцій; котелень; автоматизовані системи диспетчеризації та контролю котелень.

Автоматизована система управління виробництвом цеху зазвичай є складовою частиною АСУП заводу.

Складне автоматизоване виробництво породжує величезний обсяг інформації. Число виготовлених кожною лінією вузлів, заготовок, діагностичні повідомлення про відхилення параметрів, характер несправностей, простоях (із зазначенням причин), виробленої продукції і відвантаження - це далеко не повний перелік тих даних, які оперативно повинні отримувати диспетчери і керівники цеху.

Перерахуємо в порядку зростання складності основні завдання системи управління цехом:

- моніторинг технологічного процесу;
- діагностика технологічного обладнання;
- управління виробництвом в умовах випуску декількох модифікацій продукції.

Сучасні АСУП цехом мають в своєму складі автоматизовані робочі місця(АРМ). АРМ - це робоче місце фахівця, обладнане комп'ютером і спеціальним програмним забезпеченням, що утворюють єдиний інформаційно-обчислювальний комплекс. На екрані монітора АРМ може відображатися весь технологічний процес виробництва у вигляді мнемосхеми, при цьому деякі параметри відображаються в реальному часі за допомогою анімованих зображень, що змінюють свій колір - в залежності від стану відповідного параметра.

Крім функцій візуалізації стану технологічного процесу, подібні системи забезпечують реєстрацію та архівацію значень технологічних параметрів, і видачу сигналів тривог, візуальних і звукових.

Архівні облікові дані будуть корисні бухгалтерії цеху, так як дадуть вичерпні відомості про кількість, марках виробленого продукту і витрачений сировину. У невеликому цеху завдяки АРМ усіма процесами в цеху може керувати один оператор з одного місця.

Окремим випадком АСУ може служити автоматизована система управління підприємством - комплекс програмних, технічних, інформаційних, лінгвістичних, організаційно-технологічних засобів та дій кваліфікованого персоналу, призначений для вирішення завдань планування і управління різними видами діяльності підприємства.

До категорії АСУП прийнято відносити реалізацію методологій MRP (англ. Material Requirements Planning - планування потреб в матеріалах) і ERP (англ. Enterprise Resource Planning - планування ресурсів підприємства).

MRP-системидозволяють на основі даних про запаси, комплектуючих, обсязі готової продукції забезпечити наявність на складі, в виробничих приміщеннях необхідні матеріали, а також оцінити потребу нових закупівель. Таким чином, основна ідея MRP-систем полягає в тому, що будь-яка облікова одиниця матеріалів або комплектуючих, необхідних для виробництва вироби, повинна бути в наявності в потрібний час і в потрібній кількості.

MRP-системи немає сенсу широко використовувати там, де є рівномірний попит, великі розміри партій матеріалів і виготовлених номенклатурних позицій. Вони рідко застосовуються в таких сферах, як обслуговування, нафтопереробка, роздрібна торгівля, Транспорт і т. П.

MRP дає найбільший ефект в системах, що мають тривалий цикл обробки і складне багатоступінчасте виробництво, так як в цьому випадку планування процесу виготовлення продукції та управління запасами досить складні.

ERP-системислужать для автоматизації планування, обліку, контролю і аналізу всіх основних бізнес-процесів і вирішення бізнес-завдань в масштабі підприємства (організації). ERP-система допомагає інтегрувати всі відділи і функції компанії в єдину систему, при цьому всі департаменти працюють з єдиною базою даних і їм простіше обмінюватися між собою різного роду інформацією.

Зазвичай ERP-система включає в себе різні функціональні модулі, наприклад бухгалтерський і податковий облік, управління складом, транспортуваннями, казначейство, кадровий облік, управління взаємовідносинами з клієнтами. Різні програмні модулі єдиної системи ERP дозволяють замінити застарілі розрізнені інформаційні системи з управління логістикою, фінансами, складом, проектами. Вся інформація зберігається в єдиній базі даних, звідки вона може бути в будь-який час отримана за запитом.

Як приклади ERP-систем можна привести:

- Microsoft Dynamics (http://www.microsoft.com/rus/dynamics/default.mspx)
- Галактика ERP (http://galaktika.ru/);
- Флагман (http://infosoft.ru/ru/).

Аж до 90-х років минулого століття в нашій країні перспективним напрямком розвитку АСУ було створення Загальнодержавної автоматизованої системи управління (ЗДАС), яка передбачає взаємний зв'язок управління всіма адміністративними, промисловими і ін. Об'єктами країни з метою забезпечення оптимальних пропорцій розвитку народного господарства. Цим планом не вдалося збутися, однак у даний час АСУ впроваджені в усі галузі народного господарства, наприклад в промисловість, зв'язок, транспорт і т.д.

Комплексна автоматизація виробництв харчової, хімічної, целюлозно-паперової, металургійної, нафтової, газової та ін. Дозволила оптимізувати такі важливі показники, як рівень безпеки персоналу, захист довкілля, Відповідність стандартам контролю якості. Впровадження автоматизації технологічних процесів в промисловості призводить до зниження собівартості продукції, а також максимального підвищення ефективності виробництва товарів масового споживання.

На прикладі автоматизації харчової промисловості можна відзначити, що розширення функціональних можливостей сучасних мікропроцесорних систем в цій галузі пов'язано з появою значної кількості різних видів (систем) відображення технологічної інформації; використанням динамічних мнемосхем; отриманням графіків зміни технологічних параметрів за будь-який проміжок часу.

АСУ створені й успішно функціонують у цукровій, хлібопекарської, дріжджовий, зерновий, молочної, м'ясної, масложирової галузях харчової промисловості.

Автоматизація на різних видах транспорту, перш за все, полегшує і прискорює всі види трудомістких робіт в портах, на пристанях, станціях і аеродромах. Підвищуються ефективність диспетчерських служб, безпеку і регулярність руху, якість обслуговування, поліпшується використання транспортних одиниць, знижуються експлуатаційні витрати.

Наприклад, дослідна експлуатація автоматизованої системи управління спеціалізованим транспортом міського господарства в м Ярославлі показала, що з її допомогою можливо:

- автоматичне визначення місцезнаходження транспортних засобів і відображення їх на моніторі диспетчера з прив'язкою до плану (карті) місцевості;
- автоматичне відстеження відхилень від маршруту і графіка руху з видачею результатів диспетчеру;
- видача диспетчеру всіх даних про будь-якому обслуговується транспортному засобі, В тому числі координат його місця розташування, курсу і швидкості руху;
- контроль витрати палива та ін.

У практикумі ми розглянемо кілька прикладів автоматизованих систем управління, що застосовуються на транспорті.

1. Сформулюйте загальне визначення поняття «управління системою». Що таке система?
2. У чому полягають функції управління?
3. Що називають системою управління?
4. Назвіть три основні сфери управління.
5. Що досягається завдяки автоматизації виробничих процесів?
6. Опишіть технологічний процес як об'єкт.
7. Поясніть різницю між автоматичними і автоматизованими системами.
8. Яка мета створення АСУ?
9. Що повинна виконувати АСУ згідно з існуючими ГОСТами?
10. Якими властивостями повинна володіти програмне забезпечення АСУ?
11. Які види управління розрізняють в залежності від ступеня автоматизації? Наведіть приклади.
12. Поясніть різницю між простими і складними системами.
13. Поясніть різницю між детермінованими і стохастичними системами.
14. Перерахуйте функції АСУ технологічними процесами.
15. Наведіть приклади типових проектів впровадження АСУ ТП.
16. Які основні завдання системи управління цехом ви знаєте?
17. Для яких цілей використовують АРМ?
18. На основі яких методологій реалізовані автоматизовані системи управління підприємством? Наведіть приклади.
19. Розкажіть про впровадження АСУ в різні галузі народного господарства країни.

Практикум

АСУ різного призначення, приклади їх використання

Перша вітчизняна АСУ, призначена для масового обслуговування пасажирів в реальному масштабі часу, почала функціонувати в 1972 р під ім'ям «Експрес-1».

Якщо система «Експрес-1» була призначена для комплексної автоматизації квитково-касових операцій в великих залізничних вузлах, то АСУ «Експрес-2» (1982 г.) керувала продажем квитків і пасажирськими перевезеннями в масштабі регіонів, що виділяються на мережі залізниць. У регіон мережі, що обслуговується однією АСУ «Експрес-2», входила територія однієї або кількох залізниць.

Через АСУ «Експрес-2» були автоматизовані всі процеси управління продажем квитків з урахуванням транзитних поїздів, організовано продаж місць через бюро замовлень по телефону. Використовувані в «Експрес-2» ЄС ЕОМ до середини 1990-х рр. не могли вже відповідати сучасним вимогам. Розвиток обчислювальної техніки, Інтернету поставили перед залізничниками завдання модернізувати обчислювальну мережу «Експрес». Це завдання було успішно вирішена, і з 2002 р на залізницях почала працювати система «Експрес-3».

На базі АСУ «Експрес» розроблені і впроваджені чотири підсистеми:

- автоматизована довідково-інформаційна система «Екасіс» призначена для отримання всіма користувачами системи «Експрес» довідкової інформації з усіх питань, пов'язаних з проїздом пасажирів по залізницях;
- автоматизована система управління багажної роботою «ЕСУБР» вирішує завдання, пов'язані з автоматизацією оформлення перевізних і грузобагажная документів;
- автоматизована система управління експлуатацією і ремонтом парку пасажирських вагонів «АСУПВ» включає завдання по введенню і коригуванню даних про пасажирському вагонному парку, аналізу та планування ремонтів вагонів пасажирського парку;
- система управління пасажирськими перевезеннями «Асуль» видає інформацію про виконання основних показників, пов'язаних з пасажирськими перевезеннями.

Таким чином, АСУ «Експрес» в пасажирському господарстві є не тільки системою продажу квитків і резервування місць, а й механізмом, за допомогою якого можна вирішувати найрізноманітніші проблеми в галузі управління пасажирськими перевезеннями.

Перейдемо на сайт АСУ «Експрес» за адресою http://express-3.ru/. Головна сторінка сайту показана на рис. 88.

Мал. 88.

Перевіримо наявність місць у напрямку Москва-Орел. Для ознайомлення з можливостями програми необов'язково проходити реєстрацію абонента, можна ввести логін demo, пароль demo. Отже, поля віді дозаповнимо згідно рис. 89.

натиснувши кнопку запит,ми потрапляємо у вікно Наявність місць,де слід заповнити поля згідно рис. 90.

В результаті пошукового запиту ми отримали інформацію про кількість місць в двох потягах (рис. 91), що прямують до міста Донецьк, але роблять зупинку в місті Орел. Як видно із запиту, в першому поїзді є тільки 48 верхніх місць в купе, нижні місця відсутні, а в другому поїзді є 26 нижніх місць в купе.

Мал. 89.

Мал. 90.

Мал. 91.

Більш детальну інформацію користувач може отримати, натиснувши на посилання, що позначає номер поїзда - 009М. Відкриється вікно, представлене на рис. 92, з якого можна отримати відомості про тип вагона, вартості квитка, а також інформацію по кожному вагону про наявність нижніх і верхніх місць.

Мал. 92.

За допомогою АСУ «Експрес-3», що функціонує на сайті Російські залізниці (РЖД) за адресою http://rzd.ru/, можна не тільки подивитися інформацію про наявність вільних місць на різні залізничні напрямки, а й зробити замовлення квитків.

Перейдемо на сайт РЖД і зробимо клацання на посиланні «Розклад, наявність місць, вартість квитків». відкриється вікно Розкладі наявність квитків, представлене на рис. 93.

Самостійно заповніть форму та натисніть кнопку Розклад.на

Мал. 93.

Повернемося на головну форму і, вказавши дату відправлення поїзда, клацнемо по кнопці Наявність місць.Для перегляду більш детальної інформації та вартості проїзду виберемо поїзд із запропонованого списку і натиснемо кнопку Продовжити.Результат запиту представлений на рис. 95.

Мал. 94.

Мал. 95.

Як видно з результатів запиту, ми повністю інформовані не тільки про вартість проїзду, але і про кількість верхніх і нижніх місць в купе або плацкарті.

Далі слід погодитися з правилом про те, що ми ознайомлені з особливостями оформлення проїзного документа через Інтернет, поставивши відповідний прапорець, і натиснути кнопку Оформити замовлення.Далі після проходження процесу реєстрації на сайті РЖД ми зможемо замовити квиток на потрібний напрямок.

Контрольні питання і завдання

1. Розкажіть про еволюцію АСУ «Експрес».
2. Які підсистеми на базі АСУ «Експрес» були розроблені і впроваджені? Які завдання вони вирішують?
3. За допомогою сайту http://express-3.ru/ перевірте наявність місць на одному з напрямків пасажирських перевезень, зазначеному викладачем. Виконайте скріншоти всіх дій. Результат вишліть на адресу електронної пошти викладача.
4. Використовуючи сайт Російських залізниць http://rzd.ru/, здійсните віртуальний замовлення квитка на певний напрям, вказане викладачем. Останній крок, який призводить до реального замовлення, не дозволяйте. Виконайте скріншоти всіх дій. Результат вишліть на адресу електронної пошти викладача.
5. За допомогою мережі Інтернет знайдіть приклади реалізації АСУ, які дозволяють істотно полегшити повсякденне життя людини. Опишіть процес дій зі знайденими АСУ.

Лекція №7. Управління процесами. АСУ

план

5. Управління.

6. Автоматизована система управління

7. функції АСУ

8. Контрольні питання

1. Управління.

Інформаційні системи - системи, в яких відбуваються інформаційні процеси.

Види систем управління: ручні, автоматизовані (людино-машинні), автоматичні (технічні).

2. Автоматизовані системи управління.

3. Функції АСУ.

Функції, що виконуються АСУ ТП.

АСУ ТП призначається для:

· Підвищення оперативності управління, ефективності і надійності роботи автоматизованої системи;

· Зниження непрямих витрат на експлуатацію віддалених об'єктів;

· Своєчасне координування дій підрозділів підприємства;

· Забезпечення керівників та ІТП персоналу інформацією, необхідною для прийняття ефективних рішень управління і планування;

· Забезпечення оптимальних рішень роботи технологічного обладнання;

· Повне протоколювання всіх штатних і позаштатних ситуацій, а також дій операторів АРМ.

Класифікація систем управління з інформаційних функцій

2. Системи централізованого контролю з передачею інформації про процес в центральний пункт управління (ЦПУ). При розробці цього типу систем управління вся інформація про технологічний процес від початку виробництва до отримання кінцевої продукції направляється в єдину систему централізованого контролю і управління, де вона обробляється, після чого формуються управляючі дії.

3. Автоматизовані системи управління технологічним процесом (АСУ ТП), які в залежності від виконуваних ними інформаційних функцій можуть вирішувати завдання обчислення техніко-економічних показників виробництва, завдання збору, первинної обробки і передачі інформації, завдання аналізу, узагальнення інформації про процес і прогнозування протікання технологічного процесу.

Внутрішні функції АСУ ТП охоплюють:

Організацію зв'язку з іншими системами управління, зокрема з АСУ підприємства і з іншими АСУ ТП;

Контроль за правильністю функціонування системи;

Організацію обслуговування черг заявок на вирішення завдань управління на ЦВМ;

Розподіл завантаження окремих вузлів і блоків системи управління;

Стеження за часом і відлік часових інтервалів.

Кожна АСУ ТП реалізує тільки ті функції, які є актуальними для конкретного об'єкта управління.

4. Контрольні питання

1. Що таке управління?

2. що таке система управління?

3. які види систем управління існують?

4. що таке АСУ