книги / Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством

щий из номеров класса и типа. Например, клавишные счетные машины (код 51) отно­ сятся к классу 5, типу 1.

Дальнейшая классификация может производиться в Каждой группе средств само­ стоятельно.

Для пояснения классификации приведена табл. IX.2.

5. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Успешное решение задачи внедрения в различных отраслях народного хозяй­ ства автоматизированных систем управления технологическими процессами и про­ мышленными предприятиями зависит от правильной классификации систем авто­ матизированного управления производством *(АСУП).

АСУП состоят из организационных систем и технических средств (гл. II, п. 3). Создание типовых АСУП в настоящее время невозможно из-за значительного расхождения организационных систем управления предприятиями. Организацион­ ные системы управления необходимо тщательно «привязывать» к предприятию, учитывать как можно полнее его специфические особенности. Только такая «при*

вязка» может обеспечить эффективность функционирования АСУП.

В этих условиях типизация организационных систем возможна на уровне отдель­ ных задач, процедур, или, как это принято в настоящее время называть, на уровне «типовых проектных решений» (сокращенно ТПР). Предполагается комплектация

,всей организационной системы предприятия из таких ТПР как из отдельных куби­ ков.

Между тем технические средства не столь подвержены влиянию специфики пред­

приятия Это позволяет использовать на различных предприятиях одинаковые наборы технических средств, называемых комплексами технических средств (сокра­ щенно КТС).

Номенклатура потребных: типовых КТС АСУГ1 зависит от следующих основных характеристик производства:

1)отраслевой принадлежности (преобладание химических или механических процессов, агрессивность сред, запыленность и др.);

2)характеристика производственного процесса (прерывистый или непрерывный);

3) размеров производства (крупное, среднее, мелкое);

4)масштабов производства однотипной продукции (массовое, серийное, инди­ видуальное);

5)метода организации производственного процесса (поточное, групповая обработ­ ка, единичное);

6)степени механизации и автоматизации производственного процесса (комплексно

ичастично автоматизированное, комплексно механизированное, частично механи­ зированное, с преобладанием ручного труда);

7)потоков производственной информации (объемы информации, частота поступ­ ления, сложность обработки и т. д.).

Подсчитаем необходимое число типовых систем. Если не учитывать модификаций аппаратуры, связанных с агрессивностью сред, запыленностью, взрывобезопасностью, влагозащищенностью и т. п., то первые две характеристики совпадают (для хими­ ческих производств характерен непрерывный процесс, а для механических — пре­ рывистый). Последняя характеристика в значительной мере зависит от первых шести. Таким образом, учитывая число градаций в перечисленных основных харак­ теристиках производства, получаем потребность в 2*3*3*3»4 = 216 типовых систе­ мах.

Если ограничиться только двумя уровнями механизации и автоматизации произ­ водственного процесса, исключить пятую характеристику как совпадающую в боль­ шой степени с четвертой, и учесть, что непрерывный процесс бывает только в мас­ совом и серийном производстве, то число необходимых типовых систем сократится до 24 (табл. IX.3). Полагаем, что такое разнообразие типов систем сможет хорошо учесть специфику всех промышленных предприятий.

1 Это положение можно подтвердить хотя бы тем, что ЭВМ «Мниск-32» используется на предприятиях разных отраслей промышленности, но программы ее работы на заводах различ­

ные даже для решения одинаковых задач.

Коды типовых технических систем для автоматизированного управления производством промышленных предприятий

П р и м е ч а н и е . Первый знак кода — размеры производства, второй — характер производственного процесса, третий — вид производства однотипной продукцни,_четвертый — уровень механизации и автоматизации производственного процесса (1 — комплексная меха­ низация, комплексная н частичная автоматизация, 2 — частичная механизация с преобла­ данием ручного труда).

Увеличение кода системы ориентировочно соответствует росту сложности си­ стемы и ее стоимости.

Поскольку обычно предприятия включают производства различных типов с раз­ ными характеристиками (например, на одном заводе бывают цехи с индивидуальным, серийным и массовым производством), целесообразно иметь возможность компо­ новки систем из частей типовых систем.

Под каждым из 24 кодов понимается самостоятельная типовая техническая система для АСУП (см. табл. XVI.2).

Для определения оптимального числа типовых технических систем для АСУП Киевским отделением «Тяжпромавтоматика» были проведены специальные эконо­ мические исследования.

Число типовых технических систем q влияет на возможность более полного удов­ летворения требований промышленных предприятий, предъявляемых к АСУП. Поэтому чем больше значение q, тем разнообразнее номенклатура систем и тем пол­ нее удовлетворяются эти требования.

.С другой стороны, увеличение значения q приводит к росту стоимости систем, снижает их серийность.

где а — минимальная стоимость комплекса технических средств АСУП; b — стои­ мость изготовления комплексов технических средств, если выпускается один типо­ размер для всех М автоматизируемых предприятий; k — коэффициент пропорцио­ нальности в зависимости стоимости системы от размеров предприятия; — коэф­ фициент снижения стоимости изготовления комплексов технических средств при производстве двух типоразмеров по сравнению с одним.

Расчеты показывают, что

<7сР ^ 23.

Это значение хорошо согласуется с выбранными нами 24 типовыми техниче­ скими комплексами. Однако следует отметить, что высокий уровень стандартизации

блоков и узлов, высокий уровень кооперации при изготовлении систем снижает оптимальное значение этой величины.

По степени совершенства АСУП могут быть иесамоприспосабливающимнся и самоприспосаблнвающнмися.

В зависимости от задач, решаемых АСУП, различаются местные, централизо­ ванные и комплексные системы. Местные системы решают в основном простые и наи­ более эффективные задачи для участка производства или отдельного цеха (например, контроль работы оборудования, учет запасов, оперативное управление). Центра­ лизованные системы обслуживают отдельные производства или службы предприятия и решают одну или несколько задач. К таким системам следует отнести, например, системы автоматизированного табельного учета, системы диспетчеризации энерго­ хозяйства и др.

Комплексные системы охватывают все или несколько функций управления в мас­ штабе всего предприятия или крупной хозрасчетной его части (производство, корпус), Система, спроектированная для завода «Красный резинщик» в 1963 г., при исполь­ зовании ее в качестве типовой имела бы код 2222. Это информационная комплексная система с автоматизированным дистанционным сбором информации с помощью документов-перфокарт и выводом информации с помощью телетайпов; обработка информации осуществляется двумя комплектами счетно-перфорационных машин

и ЭВМ АТЭ-80.

Система, внедренная на домостроительном комбинате № 3 (г. Киев) в 1964 г.,, подпадает под код 2212. Аналогичная система, разработанная Киевским отделением института «Тяжпромавтоматика» для Харьковского домостроительного комбината, является централизованной информационной системой. Она обеспечивает авто­ матизированный дистанционный сбор информации с помощью датчиков с ручным вводом, обработку данных специализированной ЭВМ и получение управляющих команд и различных сведений для оперативного управления и учета.

Местные (локальные) системы имеют свои преимущества (низкая стоимость, быстрое внедрение, несложное проектирование и простой процесс внедрения) и недо­ статки (общий эффект получается небольшим и соответствует затратам, затруд­ няется внедрение централизованных и комплексных систем автоматизированного управления).

Централизованные системы позволяют получить значительный экономический эффект, о'днако сроки их проектирования и внедрения, затраты, трудности, которые приходится преодолевать в процессе внедрения, оказываются значительно боль­ шими, чем при внедрении местных систем.

При наличии отработанной аппаратуры для средних и крупных предприятий всегда целесообразнее внедрять централизованные системы. Для мелких предприя­ тий, для которых большие капиталовложения затруднительны, можно рекомендо­ вать использование местных систем как более дешевых и быстро окупаемых.

6. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ АСУП

От правильной постановки требований к техническим средствам и от степени их удовлетворения во многом зависит успех автоматизации управления. Однако и первое, и второе обычно вызывает значительные трудности.

Для постановки требований к техническим средствам АСУП необходимы знания (помимо знания автоматизируемого предприятия) теории управления, теории авто­ матизированного управления, механизации экономических расчетов и технологи­ ческой автоматики. Это является основным препятствием для специалиста, раз­ рабатывающего требования к техническим средствам АСУП.

Сложность удовлетворения этих требований вызвана как отсутствием аппаратуры с соответствующими характеристиками,' так и необходимостью компоновки комплек­ сов из отдельных средств (см. гл. X, XI, XII).

Для удобства рассмотрения технические требования можно подразделить на пять групп в соответствии с основами автоматизации управления производством промышленных предприятий [87]: информационные, организационные, математиче­ ские, технические и экономические.

Все требования так или иначе направлены на обеспечение совместимости объекта (предприятия в целом), технических средств и людей. Особо выделяются три вида

обеспечение возможности работать в условиях окружающей среды.на автомати­ зируемом предприятии, что особенно важно для периферийных технических средств (датчиков, устройств вывода данных);

надежность, в том числе помехоустойчивость, ремонтопригодность и т. п. (см. гл. XVIII);

использование унифицированных блоков, устройств, серийно выпускаемых про­ мышленностью;

простота эксплуатации и обслуживания.

К вспомогательным техническим требованиям относятся:

техническая совместимость средств, основанная на общей элементной базе, общей конструктивной базе;

требования эргономики, технической эстетики.

Использование новейшей элементной базы в оборудовании АСУП не является обязательным требованием, так как обычно это удорожает аппаратуру, ставит пре­ пятствия на пути использования хорошо отработанных и оправдавших.себя техни­ ческих средств, на первых порах снижает надежность КТС.

Экономические требования. Экономичность — основной принцип автоматизации управления производством. Поэтому, говоря об информационных требованиях, сле­ дует ставить вопрос об экономичной информационной совместимости вообще. Говоря об организационных требованиях, следует иметь в виду наиболее экономичную организацию управления с помощью выбираемого КТС, а не организацию управ­ ления вообще. «Математические» и «технические» требования об обеспечении решения задач означают экономичное решение задач, а не обеспечение решения задач вообще.

Следовательно, экономические требования должны учитываться во всех осталь­ ных требованиях, предъявляемых к техническим средствам.

Кроме того, могут быть сформированы и чисто экономические требования к КТС:

минимальные производственные площади для размещения КТС; минимальные затраты на вспомогательное оборудование, обеспечивающее работу

технических средств.

Эти требования обычно противоречивы, поэтому следует искать решение по мини­ муму приведенных затрат. '

При проектировании КТС следует соблюдать также следующие требования, носящие экономический характер: основное направление действия КТС должно обеспечивать исключение массовых операций управления, выполняемых вручную. Это означает необходимость механизации или автоматизации прежде всего массовых ручных операций и подбор соответствующей аппаратуры. Чем больше количество люден, работающих с каким-либо техническим средством, тем выше должен быть уро­ вень автоматизации, обеспечиваемый этим устройством-, уровень надежности устрой­ ства и тем проще должна быть технология работы с ним.

Комплектность. Рекомендации по структуре и комплектности КТС приведены в табл. XVI.2.

7. РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ ФИКСАЦИИ ИНФОРМАЦИИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Предпосылки для развития средств вычислительной техники и соответствующих средств фиксации информации создавались в течение ряда веков. Переход от ручной обработки информации к механизированной, а затем к автоматической ее обработке происходил постепенно.

Первым средством фиксации массовой информации стало книгопечатание. В IX в. в Китае оно выполнялось с деревянных гравированных досок. В Корее в XIII в. применялись литеры, отлитые из бронзы. В Германии в XV в. использовался ручной печатный станок с набором (И. Гутенберг), в России и на Украине он нашел при­ менение в XVI в. (первопечатник II. Федоров).

Суммирующая машина с механизацией сложения и 'вычитания появилась во Франции в 1641 г. (Б. Паскаль). Арифмометр для четырех арифметических действий изобретен в 1670 г. (Г. Лейбниц).

.Перфорация как средство фиксации информации начала развиваться с XVIII в. Во Франции в 1741 г. использовался перфорированный металлический барабан

с программой управления ткацким станком (Ж. Вокансон). Перфорированный кар­ тон для той же цели был применен Ж. Жаккаром в 1804 г. (Франция). Перфориро­ ванный носитель для автоматического ввода чисел и управления последовательностью операций счетной машины был предложен в 1824 г. в Англии Ч. Бэббиджом, который установил основные структурные элементы в проекте вычислительной машины.

Принцип фотографической фиксации информации был предложен в 1829—1839 гг. Ж. Н. Ньепсом и Л. Дагером (Франция). Фотографическая звукозапись предло­ жена в России в 1889 г. А. Ф. Виксцемским. Кинематограф изобретен в 1895 г. во Франции (О. и Л. Люмьер).

Бумажная перфолента для автоматического телеграфного аппарата с использо­ ванием кода Морзе впервые была применена в 1858 г. в Англии (Ч. Унтстон). Теле­ графный буквопечатающий аппарат появился во Франции в 1872—1876 гг. (Э. Бодо).

Арифмометр с «колесом Однера» был создан в России в 1874 г. (В. Т. Однер). Механическая звукозапись разработана в 1877 г: во Франции (Ш. Кром) и в США

(фонограф Т. А. Эдисона).

Магнитная звукозапись появилась в 1898—1900 гг. в Дании (В. Паульсен). Эластичная магнитная лента-звуконоситель ра.-работана в 1934 г (Германия).

Суммирующая автоматизированная счетная машина с непрерывной передачей десятков была изобретена R России в 1878 г. П. Л. Чебышевым. Он же в 1883 г. предложил приставку для умножения к арифмометру.

Табулятор для обработки статистических данных с применением перфокарт был применен в 1887 г. в 'США (Г. Голлерит).

Электронная лампа-триод изобретена в США в 1906 г. (Ли де Форест). Автоматические цифровые вычислительные машины «Марк-1» и «Марк-2» на

электромагнитных реле созданы.в 1944—1947 гг. в США (Гарвардский университет). Автоматическая цифровая электронная машина «ЭНИАК» на электронно-ламповых триггерах создана в 1945 г. в США (Пенсильванский университет).

Перваяотечественная быстродействующая электронная вычислительная машина БЭСМ построена в 1953 г. (С. А. Лебедев).

Первые отечественные автоматизированные системы оперативного управления созданы ЛИТМО в 1957 г. (Л. Гольденберг).

Разработка единой серии машин третьего поколения ЕС ЭВМ начата странами СЭВ в 1972—1973 гг.