Общая часть. Системы автоматизации, основные понятия
1.1 Функциональная структура системы управления сложным объектом
Система управления, которая основана на принципе полного рaспорядительства и значит, что в предприятии есть иерархия, где заместителями управляет руководитель, а остальными сотрудниками — заместители. При этом каждый орган управления специализируется на выполнении отдельных функций.
Данную систему управления используют в крупносерийном или массовом производстве. Область применения: компании, которые реализуют длительные и сложные инновационные проекты; крупные организации специализированного назначения; предприятия с узкой спецификациейи и однопродуктовые компании
Сущность функциональной структуры управления предприятием основана на необходимости возложить на менеджмент специфические задачи, они заключаются в:
- тщaтельном подборе руководителей в функциональные структурные подразделения;
- рaзделении и выравнивании загрузки подразделений; координировании действий руководителей;
- рaзработке механизмов мотивации;
-предотвращении сепаратистского развития;
- создании приоритета специалистов над линейным руководством.
Aвтоматическая защита тесно связана с сигнализацией и автоматическим управлением, которая воздействует на обслуживающий персонал об осуществленной операции и органы управления.
Система регулирования, которую используют для автоматического поддержания каких-либо параметров в объекте на заданном уровне или изменения их по определенному закону. Объект управления и специальное управляющее устройство в образуют автоматическую систему управлений.
Если целенаправленное воздействие осуществляет человек, то такое управление называют ручным.
Aвтоматизированная СУ ТП — является человеко-машинная система обеспечивающая автоматизированный сбор, обработку информации о ходе протекания ТП, выдачу управляющих воздействий на ТП в соответствии с принятым критерием управления и хранение.
AСУ ТП охватывает отдельные цеха, хранилища и опираясь на показатели отдельных технологических операций, хозяйства в целом помогает диспетчер, руководителю предприятия оперативно находить решения по оптимальному управлению производственным процессом.
Aвтоматическая СУ ТП представляет собой совокупность автоматических управляющих устройств и ОУ, взаимодействующих без непосредственного участия человека.
Входящих в общую систему управления комплексная автоматизация ТП означает установок по обработке материалов, автоматическое выполнение всего комплекса операций и их транспортированию по заранее заданным программам при помощи различных автоматических устройств.
Частичная автоматизация распространяется на отдельные производственные операции или установки, но не освобождает человека от участия в производственном процессе, зато существенно облегчает его труд, например, дистанционное управление электроприводами.
Функции человекa сводятся к изменению режима работы автоматических устройств и наблюдению за ходом процесса с целью достижения наилучших технико-экономических показателей, например, управление сушкой зерна и управление кормоприготовительными агрегатами.
В основе функциональной структуры управления лежит принцип полного распорядительства: выполнение указаний функционального органа в пределах его компетенции обязательно для подразделений.
Плюсы функциональной структуры управления:
- высокAя компетентность специалистов, отвечающих за выполнение конкретных функций;
- специализация подразделений на выполнении определенного вида управленческой деятельности, ликвидация дублирования, выполнение задач управления отдельными службами.
Минусы этого вида организационной структуры:
- нарушение принципа полноправного распорядительства, принципа единоначалия;
- длительная процедура принятия управленческих решений;
- снижение ответственности исполнителей за работу, поскольку каждый исполнитель получает указания от нескольких руководителей;
- трудности поддержания постоянных взаимосвязей между различными функциональными службами;
- несогласованность и дублирование указаний и распоряжений, получаемых исполнителями;
- каждый функциональный руководитель и функциональное подразделение считают свои задачи главенствующими, слабо согласовывая их с поставленными перед организацией общими целями.
Линейно-функциональная структура управления представляет собой наиболее распространенный вид иерархической структуры. Ее основу составляют так называемый «шахтный» принцип построения и специализация управленческого процесса по функциональным подсистемам организации (маркетинг, производство, исследования и разработки, финансы, персонал и пр.).
От структуры управления фирмой в целом и масштабов хозяйственной деятельности, зависит роль функциональных служб.
Функциональные службы осуществляют всю техническую подготовку производства.
Линейно-функциональной структуры:
- освобождение линейных руководителей от решения многих вопросов, связанных с планированием финансовых расчетов и материально-техническим обеспечением;
- глубокая подготовка решений, связанных со специализацией работников;
- каждый работник подчинен лишь одному руководителю по иерархической лестнице построение связей «руководитель-подчиненный».
Линейно-функциональной структуры их недостатки:
- взаимодействия на горизонтальном уровне между производственными подразделениями и отсутствие тесных взаимосвязей;
- каждое звено заинтересовано в достижении своей узкой цели, а не общей цели фирмы;
- аккумулирование на верхнем уровне наряду со стратегическими оперативных задач;
- чрезмерно развитая система взаимодействия по вертикали.
1.2 Жизненный цикл систем aвтоматизации
На основе стандартов разрабатываются информационные системы. Стандарты жизненного цикла определяют то, как развертывается,создается, применяется и ликвидируется система.
Под жизненным циклом системы обычно понимается непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания системы и заканчивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации.
Место и роль специалиста экономического профиля на стадиях жизненного цикла создания, развития и эксплуатации информационной системы
Aнализ планирование работ и первичных требований:
Данный этап предваряет инициацию работ над проектом.
Основной задачей являются: построение план-графика выполнения работ, анализ первичных бизнес-требований, предварительная экономическая оценка проекта, обучение и создание совместной рабочей группы.
Проведение обследования деятельности предприятия.
В рамках осуществляется:
- предъявляемых к будущей системе и предварительное выявление требовании;
- определение топологической структур предприятия;
- перечня целевых задач (функций) предприятия;
- по подразделениям и сотрудникам распределяется анализ функций;
- перечень применяемых на предприятии средств автоматизации.
При этом выявляются функциональные деятельности каждого из подразделений предприятия и функциональные взаимодействия между ними, информационные потоки внутри подразделений и между ними, внешние по отношению к предприятию объекты и внешние информационные взаимодействия.
- К сопровождению, повседневной эксплуатации, модернизация, статистики о функционировании ИС и сбор рекламаций, исправление ошибок, оформление требований к модернизации системы и ее выполнение, относится эксплуатация информационной системы:
- На ввод информационной системы в эксплуатацию, проводится комплексная отладка подсистем ИС, опытная эксплуатация, тестирование, обучение персонала, оформление акта о приемосдаточных испытаниях информационной системы и поэтапное внедрение ИС в эксплуатацию по подразделениям экономического объекта
На основе оценки совершенствование технологий, являются критериями оценки стоимостные и временные затраты выполнения бизнес-процессов, степень загруженности сотрудников.
Построенные модели являются не просто реализацией начальных этапов разработки системы, а представляют собой самостоятельный отделяемый результат, имеющий большое практическое значение, в частности:
- разработка системного проекта является первой фазой разработки собственно системы автоматизации, на которой требования заказчика уточняются, формализуются и документируются.
- необходимые аппаратные ресурсы, требования к базе данных, физические характеристики компонент системы, являются требованием к программным и информационным компонентам системы,
- архитектура системы и функции, распределение функций между аппаратной и программной частями;
Системный проект осуществляет:
- анализ применимости существующих систем управления предприятиями для решения формирование рекомендаций по выбору такой системы и требуемых задач;
- к программным средствам требуется разработка ;
- автоматизированных рабочих мест предприятия и способов взаимодействия между ними;
- принятие решения совместное с заказчиком о выборе конкретной системы разработке собственной системы или управления предприятием;
- по этапам и срокам автоматизации, разрабатываются предложения.
Технический проект на основе системного проекта и принятых решений по автоматизации осуществляется проектирование системы.
1.3 Классификация систем автоматизации
Котлоагрегатом - называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара, комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пара из воды, служит топливо.
Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются: процесс горения топлива, процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой, процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.
Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя. В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.
Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и передачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя. Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом.
Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом, проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.
Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в кубических метрах, необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения. Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения.
Процесс теплообмена в котлоагрегате идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом, в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание.
Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.
Системы автоматического регулированияобеспечивают заданное значение выходной величины, которое может быть постоянным или изменяться определенным образом в функции времени или другого параметра.
Системы автоматического управленияобеспечивают целесообразную работу объекта управления в рамках располагаемых ресурсов.
По виду математического описания:
Линейные системыописываются линейными дифференциальными уравнениями. Для линейных систем справедливпринцип суперпозиции. Реакция системы на любую комбинацию внешних воздействий равна сумме ее реакций на каждое из этих воздействий в отдельности.
Это позволяет выразить реакцию системы на любое сложное воздействие через последовательность ее реакций на простые воздействия. Благодаря этому принципу и была разработана общая теория линейных САУ.
Однако практически все реальные системы нелинейны, поскольку чтобы система стала нелинейной достаточно иметь в ее составе хотя бы одно нелинейное звено.
Нелинейные системыописываются нелинейными уравнениями, которые в общем виде не решаются. Поэтому для получения аналитического решения, описывающего поведение таких систем, прибегают клинеаризации – замене нелинейных зависимостей линейными приближениями, которые не слишком искажают реакцию реальных САУ.
Третья группавключает автоматизированные системы, в которых работает одинпользователь, допущенный ко всей информации автоматизированной системы, размещенной на носителях одного уровня конфиденциальности.Группасодержит два класса - 3Б и 3А.
Вторая группавключает автоматизированные системы, в которых пользователи имеют одинаковыеправа доступа(полномочия) ко всей информации автоматизированной системы, обрабатываемой и (или) хранимой на носителях различного уровня конфиденциальности.Группасодержит два класса - 2Б и 2А.
Первая группавключает многопользовательские автоматизированные системы, в которых одновременно обрабатывается и (или) хранитсяинформацияразных уровней конфиденциальности. Не все пользователи имеютправо доступако всей информации автоматизированной системы.Группасодержит пять классов - 1Д, 1Г, 1В, 1Б и 1А.
Среди таких систем наиболее распространенными являются информационно-поисковые системы, которые включают программные средства для организации ввода и хранения информации, поддержки общения с пользователем, обработки запросов и поисковый массив документов. Этот массив часто содержит не тексты документов, а только их библиографическое описание, иногда рефераты или аннотации.
Для работы системы используются поисковые образы документов (ПОД) – формализованные объекты, отражающие содержание документов.
Запрос преобразуется системой в поисковый образ запроса (ПОЗ), который затем сопоставляется с ПОД по критерию смыслового соответствия.
Вариантом информационно-поисковых систем являются библиотечные системы, с помощью которых создаются электронные каталоги библиотек.
Активно развивающейся в настоящее время разновидностью АИС являются географические информационные системы (ГИС). Геоинформационная система предназначена для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация.
ГИС позволяет упорядочивать информацию о данной местности или городе как комплекте карт. В каждой карте представлена информация об одной характеристике местности. Каждая из этих отдельных карт называется слоем.
Самый нижний слой представляет сетку координатной системы, в которой все карты зарегистрированы. Это позволяет анализировать и сравнивать информацию во всех слоях или в некоторой их комбинации.
Возможность разделить информацию на слои и дальнейшее их комбинирование определяет большой потенциал ГИС как научного инструментария и средства для принятия решения, так как обеспечивается возможность интеграции самой разной информации об окружающей среде и обеспечивается аналитический инструментарий использования этих данных.
В ГИС могут быть десятки и сотни слоев карт, которые выстроены в определённом порядке и показывают информацию о транспортной сети, гидрографии, характеристиках населения, экономической активности, политической юрисдикции и других характеристиках природной и социальной сред.
Такая система может быть полезной в широком диапазоне ситуаций, включающих анализ и управление природными ресурсами, планирование землепользования, инфраструктуры и градостроительства, управление чрезвычайными ситуациями, анализ местоположения и так далее.
Как уже отмечалось во введении, в настоящее время термин информационная система (подразумевается автоматизированная система) часто используют в более широком смысле, замещая им в частности и термин АСУ.
При этом под информационной системой понимается любая АС, используемая как средство сбора, накопления, хранения, обработки, передачи и представления информации в целях сопровождения и поддержки какого-либо вида профессиональной деятельности.
