Автоматические системы управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

10

1. ТИПОВАЯ СТРУКТУРА АСУ

В составе большинства АСУ (а для АСУП это обязательно) принято выделять функциональную и обеспечивающую части.

Функциональная часть подразделяется на подсистемы, выполняющие основные функции управления объектом автоматизации (например, предприятия). Необходимость выделения функциональных подсистем определяется сложностью управления современными производственными системами.

Обеспечивающая часть представляет собой комплекс методов, объединенных в соответствии с их спецификой и обеспечивающих решение задач во всех функциональных подсистемах АСУ.

Программное обеспечение АСУ -- совокупность системных и прикладных программ, реализующих нормальное функционирование АСУ.

Информационное обеспечение АСУ -- совокупность системно-ориентированных данных, описывающих принятый в системе словарь базовых описаний (классификаторы, типовые модели, элементы автоматизации и т.д.), и актуализируемых данных о состоянии Информационной модели объекта автоматизации (объекта управления) на всех этапах его жизненного цикла (ЖЦ).

Техническое обеспечение АСУ -- совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств получения, ввода, отображения, использования и передачи данных.

Математическое обеспечение АСУ -- совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при функционировании системы.

Лингвистическое обеспечение АСУ -- совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц, используемых в АС при функционировании системы для общения с КСА.

Организационное и методическое обеспечение АСУ -- совокупность документов, определяющих организационную структуру объекта и системы автоматизации, необходимые для выполнения конкретных автоматизируемых функций, деятельность в условиях функционирования системы, а также формы представления результатов деятельности.

Правовое обеспечение АСУ -- совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании АС и юридический статус результатов ее функционирования.

Эргономическое обеспечение АСУ -- совокупность взаимосвязанных требований, направленных на согласование технических характеристик КСА (комплекс средств автоматизации), параметров рабочей среды на рабочем месте с психологическими, психофизиологическими, антропометрическими, физиологическими характеристиками и возможностями человека-оператора.

Внутреннее строение АСУ характеризуют при помощи структур, описывающих устойчивые связи между их элементами. При этом используют следующие виды структур, отличающиеся типами элементов и связей между ними: функциональные (элементы -- функции, задачи, процедуры; связи -- информационные); технические (элементы -- устройства, компоненты и комплексы; связи -- линии и каналы связи); организационные (элементы -- коллективы людей и отдельные исполнители; связи -- информационные, соподчинения и взаимодействия); документальные (элементы -- неделимые составные части и документы АС; связи -- взаимодействия); алгоритмические (элементы -- алгоритмы; связи -- информационные); программные (элементы -- программные модули и изделия; связи -- управляющие); информационные (элементы -- формы существования и представления информации в системе; связи -- операции преобразования информации в системе).

Принцип комплексного, или системного, подхода при разработке АСУП состоит в том, что следует решать вопросы не только технического, но и экономического, организационного характеров и другие.

При разработке видов обеспечения АСУ следует учитывать также их взаимосвязь и направленность на достижение конечной цели разрабатываемой системы, а также способность практической реализации на единых технических средствах.

Принцип первого руководителя состоит в том, чторазработка и внедрение АСУП должны вестись при непосредственном участии и под руководством первого руководителя предприятия, внедряющего АСУП. Отечественная и зарубежная практика,показывают, что всякая попытка передоверить создание АСУП второстепенным лицам приводит к тому, что система ориентируется на решение рутинных задач и не дает желаемого эффекта. В рамках реализации данного принципа должно быть организовано эффективное взаимодействие между разработчиками АСУП и сотрудниками предприятия, внедряющего эту систему.

Принцип непрерывного развития системы заключается в том, что по мере развития АСУП непрерывно расширяется круг решаемых задач, причем новые задачи не заменяют уже внедренные.

Принцип автоматизации документооборота и единой информационной базы означает, что следует автоматизировать не только процессы обработки данных, но и оформление выходных документов, и сбор исходных данных. При этом необходимо стремиться к однократному вводу данных в систему и многократному их использованию.

Принцип модульности и типизации сводится к выделению максимально независимых частей системы (или модулей) и максимальному их использованию в различных подсистемах.

Принцип согласованности пропускных способностей отдельных частей системы устанавливает, что требуется примерное равенство пропускных способностей последовательных звеньев АСУП, что обеспечивает их равномерное использование и максимальную производительность системы в целом.

Опыт создания АСУ убеждает, что внедрение отдельных подсистем без предварительного совершенствования организационной структуры управления, не дает желаемых результатов. Игнорирование последовательного подхода к решению этой важной проблемы, как правило, приводит к некачественным разработкам и нарушению этапности внедрения АСУ на всех уровнях автотранспортных подразделений. Из этого вытекает еще один принцип -- принцип этапности (стадийности) создания АСУ.

Использование перечисленных принципов разработки АСУ и учет особенностей их проектирования позволяют создавать эффективные АСУ. Таким образом, исходя из этих и других принципов, в процессе формирования АСУ на автомобильном транспорте выделяются четыре основных направления, которые по существу и предопределяют содержание АС: комплексность функционально-организационных подсистем АСУ; комплексность всех видов обеспечения АСУ; автоматизация обработки, накопления и движения информации; этапность разработки АСУ.

АСУП должна обеспечить решение задач всех уровней с максимальной интеграцией основных этапов обработки данных. Эффективность функционирования такой системы обеспечивается соблюдением принципов организационной, технической, информационной и программной совместимости решения задач каждого уровня Управления.

С точки зрения технологии обработки данных АСУП определяйся как совокупность процессов сбора регистрации и передачи Необходимого минимума первичных сообщений, их преобразования, формирования отбора и выдачи нужной информации пользователям всех рангов управления. Исходя из этого, процесс проектирования АСУП можно рассматривать на трех взаимно обусловленных структурных уровнях: базовом, процедурном, функциональном.

Базовый уровень характеризует процессы образования первичных данных, их регистрации, сбора и передачи. На этом уровне определяются характеристики движения первичных данных, формируются количественные оценки потоков, маршруты следования документов, временные характеристики источников информации, характеристики ее качества (оценки актуальности, полноты, достоверности методов получения необходимой совокупности данных (регистрации, сбора формирования) на базе средств периферийной техники).

Процедурный уровень реализует процессы преобразования данных и сообщений, поступающих с базового уровня системы. Он обусловливается методами накопления, хранения и обработки данных.

Связь между базовыми и процедурными уровнями осуществляется посредством взаимодействия соответствующих баз данных и используемым комплексом технических средств. Именно на процедурном уровне осуществляется селекция и отбор информации. Из всей совокупности преобразуемых данных такой отбор реализуется в зависимости от назначения соответствующей информации, определяемого функциональным уровнем.

Функциональный уровень отражает реализацию результатов преобразования данных и передачу информации в функциональные подразделения управляемого объекта. Структура и состав информации на этом уровне полностью определяются требованиями пользователя и методами формирования и выдачи конечных результатов.

Определяющим уровнем, задающим последовательность преобразований данных и получения необходимой информации является функциональный уровень. Он может трактоваться, как уровень пользователя.

Четкая регламентация получения соответствующей информации в нужное время и в необходимом виде определяет ее структуру и состав на базовом уровне, а также последовательность выполнения процедур преобразования данных на процедурном уровне. Функциональный уровень, обусловливающий технологию управления, является определяющим при проектировании всей информационной системы.

2. ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ

автоматическая система управления перевозочный процесс транспортировка

Подсистема управления перевозками представляет собой совокупность задач планирования, организации, контроля, регулирования, учета перевозочного процесса, для решения которых используются экономико-математические методы и современные электронно-вычислительные средства. Укрупненный алгоритм управления перевозками включает три основных взаимосвязанных блока: информационный, управленческий, а также блок оценки результата и принятия решения.

Основой информационного блока являются оперативные данные о реальном состоянии дорожного движения (трафике) на автодорогах. От полноты и достоверности получаемых сведений зависит качество управленческих решений по планированию перевозок в реальных условиях протекания стохастического процесса на улично-дорожной сети. В процессе управления должны быть реализованы принципы выбора приоритетов и рациональных технологий, а также обоснована потребность в необходимых ресурсах.

Основная цель разработки АСУ АТП -- повышение эффективности работы ПС (подвижной состав) путем централизации функции планирования перевозок и оперативного управления транспортным процессом. Прогнозировать возмущения, влияющие на ритмичность и точность выполнения сменно-суточного плана (ССП) перевозок, дают возможность следующие действия: оптимизация заявок на ПС с учетом выполнения двусторонних договорных обязательств; выявление соответствия производительности погрузочно-разгрузочных механизмов заявке клиентуры на ПС; выработка вариантов переадресовки автомобилей в оперативном режиме с учетом дислокации ПС в данный интервал планирования; создание обоснованного резерва автомобилей; разработка новой схемы расчета ССП.

Планировать работу с каждым клиентом следует так, чтобы минимизировать возможность невыполнения ездок или отклонений от заданных временных интервалов.

Для организации четкого диспетчерского руководства ПС транспортное предприятие должно располагать достаточными техническими средствами для обеспечения бесперебойной оперативной связи между центральной диспетчерской предприятия и линейными диспетчерскими пунктами, а также постоянными пунктами отправления и получения грузов. Дальнейшее совершенствование диспетчерского руководства требует организации связи оперативно-диспетчерской службы непосредственно с водительским составом.

Принцип организации работы ПС ориентирован на первом этапе на централизованное планирование, а в последующем, при наличии сбойных ситуаций -- на перераспределение ТС вне зависимости от ранее выполненного закрепления автомобилей за определенными строительными объектами. Полномасштабное развертывание АСДУ в режиме оперативного планирования и управления перевозками ЖБИ позволило сократить транспортные издержки, связанные с нарушениями доставки, за счет сокращения времени доставки и повышения ее ритмичности.

Рассматривая схему планирования перевозок, характерную для доставки грузов потребителям своим или привлеченным транспортом, когда координация процесса перевозок осуществляется диспетчером и менеджером, следует сказать о необходимости адаптации «жестких» алгоритмов решения задач. Использование подобных адаптированных «гибких» алгоритмов называют системами поддержки принятия решений (СППР), относящимися к классу интеллектуальных систем.

Рассматривая систему транспортировки, например потребительских товаров со склада в магазины, к входящим информационным потокам следует отнести:

информацию о наличии грузов на складах грузовладельцев -- номенклатура, количество, сроки хранения, транспортные свойства (вид упаковки и пр.);

информацию о наличии ПС -- количество и тип технически исправных автомобилей, имеющихся в распоряжении службы организации перевозок или тех, что могут быть заказаны на условиях почасовой (или другого вида) оплаты;

заявки потребителей -- адреса пунктов завоза, количество завозимого груза и время (интервал времени) завоза;

*оперативные данные о состоянии транспортной сети региона.К исходящим информационным потокам относятся:

составленный сменно-суточный план перевозок (система маршрутов, маршрутная сеть), передаваемый конечным исполнителям;

рассчитанный интервал времени прибытия автомобиля, его государственный номер и другая подобная информация, передаваемая получателям грузов.

Третий вид информационных потоков -- обратная связь, т. е. оперативная информация о ходе перевязочного процесса и обо всех возникающих сбоях. На основе этой информации диспетчер, используя СППР, производит изменение маршрутов (либо, если это невозможно, выпускает резервный ПС или информирует клиентуру об изменении графика завоза) и дает соответствующие указания водителям.

В связи с разнообразием задач планирования и управления работы ПС становится все более актуальной идея стандартного представления данных в виде единой информационной базы системы транспортного обслуживания клиентов, удовлетворяющей требования различных категорий пользователей -- грузоотправителей, заказчиков, перевозчиков.

Современный уровень развития аппаратных и программных средств с некоторых пор сделал возможным повсеместное ведение баз данных оперативной информации на разных уровнях управления.

В последние годы оформился ряд новых концепций хранения и анализа корпоративных данных: хранилища данных; оперативная аналитическая обработка; интеллектуальный анализ данных (Data Mining).

Одновременный анализ по нескольким измерениям определяется как многомерный анализ. Каждое измерение включает направления консолидации данных, состоящие из серии последовательных уровней обобщения, где каждый вышестоящий уровень соответствует большей степени агрегации данных по соответствующему измерению. Так, измерение «Исполнитель» может определяться направлением консолидации, состоящим из уровней обобщения «предприятие -- подразделение -- отдел -- служащий». Измерение «Время» может включать два направления консолидации: «год -- квартал -- месяц -- день» и «неделя -- день», поскольку счет времени по месяцам и по неделям несовместим. В этом случае становится возможным произвольный выбор желаемого уровня детализации информации по каждому из измерений. Операция спуска соответствует движению от высших ступеней консолидации к низшим; напротив, операция подъема означает движение от низших уровней к высшим.

В специализированных СУБД (система управления базами данных), основанных на многомерном представлении, данные организованы не в форме реляционных таблиц, а в виде упорядоченных многомерных массивов:

гиперкубов (все хранимые в БД записи должны иметь одинаковую размерность);

поликубов (каждая переменная хранится с собственным набором измерений, и все связанные с этим сложности обработки перекладываются на внутренние механизмы системы).

В свою очередь, реляционные СУБД (системы ROLAP) обеспечивают значительно более высокий уровень защиты данных, хорошие возможности разграничения прав доступа, и в большинстве случаев корпоративные хранилища данных реализуются средствами именно реляционных СУБД, даже при том, что главный недостаток ROLAP по сравнению с многомерными СУБД (MOLAP) -- меньшая производительность. Только при использовании «звездообразных» схем построения СУБД производительность хорошо настроенных реляционных систем может быть приближена к производительности систем на основе многомерных баз данных.

Идея схемы «звезда» (star scheme) заключается в том, что имеются таблицы для каждого измерения, а все факты помещаются в одну таблицу, индексируемую множественным ключом, составленным из ключей отдельных измерений.

В сложных задачах с многоуровневыми измерениями имеет смысл обратиться к расширениям схемы «звезда» -- схеме «созвездие» (fact constellation scheme) и схеме «снежинка» (snowflake scheme). В этих случаях отдельные таблицы фактов создаются для возможных сочетаний уровней обобщения различных измерений.

Важно также уяснить, наглядны ли графические возможности, существует ли связь с геоинформационными технологиями, налажены ли механизмы экспорта результатов в стандартные форматы.

Как показывает практика, интеграция разнородных программных продуктов в устойчиво работающую систему -- один из наиболее важных вопросов, и его решение в ряде случаев может быть связано с большими проблемами.

Размещено на Allbest.ru