- •Глава 1 Общая характеристика автоматизированного управления
- •1.1. Понятие автоматизированного управления
- •1.2. Основные аспекты автоматизированного управления
- •1.3. Классификация асу
- •Глава 2 Методология построения автоматизированных систем
- •2.1. Основные этапы становления и развития автоматизированного управления
Глава 1 Общая характеристика автоматизированного управления
Рост сложности задач, повышение требований к оперативности принятия решений приводят к необходимости дальнейшего развития автоматизированного управления в различных предметных областях. Этому способствовали появление новых математических и экономико-математических моделей, а также непрерывное совершенствование средств вычислительной и телекоммуникационной техники.
В данной главе приведена используемая терминология, рассмотрены области применения автоматизированного управления. Дана характеристика основных аспектов автоматизированного управления: главенствующая роль информации в процессе управления; иерархический характер процесса управления; системный подход к процессу построения автоматизированных систем. Приведена классификация АСУ и средств обеспечения процессов их проектирования, внедрения и эксплуатации.
1.1. Понятие автоматизированного управления
Управление — целенаправленный перевод системы из одного состояния в другое желаемое.
Система управления — совокупность взаимодействующих компонентов: объекта управления и управляющих частей.
Структура — совокупность элементов и их связей.
Простейшая структура приведена на рис. 1.1. Структура системы управления может быть многоуровневой (структурой подчинения). Объект управления (ОУ) — динамическая система любой природы, преобразующая ресурсы в продукты и находящаяся под действием управляющих и возмущающих воздействий.
Возмущающее воздействие — воздействие, выводящее систему в нежелательное состояние.
Рис.
1.1. Простейшая структура системы
управления
Решение (управляющее воздействие, управление) — воздействие, выбранное из множества возможных на основе поставленной цели и принятого критерия.
Критерий — оценка вариантов решений.
Цель — состояние, к которому стремится система.
Управляющая часть (УЧ) — часть системы, вырабатывающая решения и передающая их на объект управления.
Среда — метасистема, в которую рассматриваемая система управления входит составной частью.
Функционирование системы — работа системы в рамках заданной структуры.
Развитие системы — работа системы в условии острых противоречий, которые могут вызвать изменение структуры.
Рассмотрим подробнее объект управления (рис. 1.2) как систему преобразования ресурсов в продукты. Объект управления использует следующие виды общих ресурсов: материальные, трудовые, финансовые, оборудование.
При более подробном рассмотрении процессов в управляющей части возможно получить совокупность этапов (рис. 1.3). Эта схема
Рис.
1.2. Укрупненная схема объекта управления
Рис.
1.3. Цикл управления
пригодна для ручного, автоматического и автоматизированного управления.
Хорошо известны системы автоматического управления, работающие без участия человека. В основе автоматического управления лежит управление отдельными объектами на базе заданных алгоритмов, реализуемое техническими средствами. Используется три принципа управления: разомкнутое, замкнутое (обратная связь), компенсация возмущений.
По мере развития автоматического управления определились его основные направления: автоматическое регулирование (стабилизация), программное управление, следящие системы, экстремальное регулирование, поисковые системы, оптимальное управление, самонастраивающиеся системы.
Однако внедрение автоматических систем управления не позволило исключить человека из контура управления, а тенденции развития общественного производства, наоборот, усложнили функции, выполняемые им. Эти причины, атакже появление ЭВМ способствовали бурному развитию автоматизированного управления, отличительными чертами которого являются автоматизация комплексов процессов или объектов, включение человека в контур управления, информационный и вероятностный подход к процессу управления, использование ЭВМ как основного технического средства, реализующего функции управления.
Схема, приведенная на рис. 1.3, позволяет точнее определить понятие «автоматизированная система» как систему, в которой хотя бы на одном этапе цикла управления используются компьютеры и технические средства.
Очевидно, что могут быть выделены разные уровни автоматизации (режимы работы). Наиболее известны информационно-поисковый (рис. 1.4) и информационно-советующий режимы (рис. 1.5).
Рис.
1.4. Информационно-поисковая система
Автоматизированное управление базируется на теории информации, теории сложных систем, теории автоматического управления, теории принятия решений.
Современные проблемы управления характеризуются следующими особенностями.
Рост объемов и масштабов производства, усложнение материальных и, следовательно, информационных связей.
Существенный рост потоков информации, скорость поступления которой превышает возможности ее обработки человеком-руководителем, или лицом, принимающим решения (ЛПР).
Дефицит времени при принятии решений приводит к отсечению части информации, возможно и полезной. Это может вызвать резкое снижение качества принимаемых решений, принятие оши-
Рис.
1.5. Информационно-советующая система
бочных решений. Ошибки оказываются тем масштабнее, чем выше уровень иерархии принятия решений.
4. Для исправления последствий ошибочных решений могут понадобиться дополнительные ресурсы и время.
Рыночные отношения связаны следующими особенностями:
серийностью выпуска (производства) продукции при ее индивидуализации в зависимости от запросов потребителей;
ростом требований к качеству продукции;
потребностью в создании конкурентоспособной продукции за счет сокращения производственного цикла.
Перечисленные особенности повышают требования к качеству управления.
Улучшить качество управления возможно двумя путями:
экстенсивным (увеличением численности работающих) — возможности этого пути ограничены как возможностями человека, так и конечным количеством трудовых ресурсов;
интенсивным — широким использованием в управлении вычислительной техники и созданием автоматизированных, человеко-машинных систем управления. Место человека в таких системах определим позднее.
Последние исследования (компании Garter и Standish Group) показывают, что автоматизация позволяет сократить потребность в материалах и денежных средствах на 30 %, увеличить прибыль на 5...10 %, сократить время обслуживания клиентов на 20 %.
В то же время успехами во внедрении АСУ могут похвастаться лишь 16 % компаний, причем 53 % из них потратили денег и времени в 1,9 раза больше, чем первоначально планировали, а 31 % проектов провалился. Основная причина неудач — недостаточно умелое проведение автоматизации.
Таким образом, интенсивный путь имеет большие перспективы. Однако для его использования требуется более детально изучить процесс управления.