Автоматизированные системы научных исследований

Лекция 23

Тема: « Автоматизированные системы управления.

Автоматизированные системы научных исследований ».

1. Автоматизированные системы управления.

Во второй половине 60-х и 70-х годах получили развитие, так называемые автоматизированные системы управления сложными объектами хозяйственной деятельности (предприятиями, энергосистемами, отраслями, сложными участками производства).

Автоматизированная система управления (АСУ) - это комплекс технических и программных средств, совместно с организационными структурами (отдельными людьми или коллективом), обеспечивающий управление объектом (комплексом) в производственной, научной или общественной среде.

Цель разработки ивнедрения АСУ - улучшение качества управления системами различных видов, которое достигается

• своевременным предоставлением с помощью АСУ полной и достоверной информации управленческому персоналу для принятия решений;

• применением математических методов и моделей для принятия оптимальных решений.

Кроме того, внедрение АСУ обычно приводит к совершенствованию организационных структур и методов управления, более гибкой регламентации документооборота и процедур управления, упорядочению использования и создания нормативов, совершенствованию организации производства. АСУ различают по выполняемым функциям и возможностям информационного сервиса.

АСУ подразделяют по функциям:

· административно-организационные (например, системы управления предприятием - АСУП), отраслевые системы управления - ОАСУ);

· технологические (автоматизированные системы управления технологическими процессами - АСУТП, в свою очередь подразделяющиеся на гибкие производственные системы - ГПС, системы контроля качества продукции - АСК, системы управления станками и линиями с числовым программным управлением); интегрированные, объединяющие функции перечисленных АСУ в различных комбинациях.

По возможностям информационного сервиса различают информационные АСУ, информационно-советующие, управляющие, самонастраивающиеся и самообучающиеся.

Первоначально АСУ строились на основе больших ЭВМ, имевшихся в вычислительных центрах крупных предприятий и организаций, и предполагали централизованную обработку информации. Помимо штата вычислительного центра обслуживание АСУ требовало создания специального подразделения численностью 200 человек.

С появлением персональных компьютеров (ПК) и локальных вычислительных сетей (ЛВС) основой программно-аппаратного обеспечения АСУ стали распределенные информационные системы в сети ПК с архитектурой клиент – сервер. Такие системы позволяют вести учет событий и документальных форм по месту их возникновения, полностью автоматизировать передачу информации лицам, ответственным за принятие решений, создавая, таким образом, предпосылки для перехода к безбумажным комплексным технологиям управления, охватывающим все участки и подразделения предприятий и учреждений, весь производ­ственный цикл.

Остановимся подробнее на структуре и функциях АСУП - наиболее распространенной и одновременно наиболее сложной разновидности АСУ. Управление производством - сложный процесс, требующий согласованной деятельности конструкторов, технологов, производственников, экономистов, специалистов по снабжению и сбыту.

В задачи у правления входят:

· разработка новых изделий;

· определение технологий изготовления изделий, проектирование оснастки;

· расчет пропускной способности оборудования, потребностей во всех видах ресурсов и производственной программы (плана);

· учет процесса производства, контроль за расходом комплектующих, сырья, ресурсов;

· расчет издержек производства и основных технико-экономических показателей (прибыли, рентабельности, себестоимости и др.).

· Многие задачи, с которыми приходится сталкиваться АСУП, оказываются не поддающимися четкой формулировке, их решение основывается на неформальных факторах (например, социально-психологический климат, стиль руководства).

Цели внедрения любой АСУП:

· повышение эффективности принимаемых решений, особенно в части наилучшего использования всех видов ресурсов и сокращения потерь, достигаемых за счет обеспечения процесса принятия решений своевременной, полной и точной информацией, а также применения математических методов оптимизации;

· повышение производительности труда инженерно-технического и управленческого персонала (и его сокращение) за счет выполнения основного объема учетных и расчетных задач на ЭВМ.

Независимо от профиля АСУП они обладают однотипной функциональной структурой, рис. 1.

Рис. 1. Функциональная структура АСУП

Блок 1 - источники информации. В их роли могут выступать учетчики на различных участках производства, снабжения и сбыта, датчики на рабочих местах. Среди источников информации могут быть и внешние, такие как заказы на поставку продукции, нормативные акты, информация о ценах и другая документация.

Блок 2 выполняет предварительную обработку данных (проверку и уточнение, а затем передает ее в базу данных (блок 3) или непосредственно для последующей обработки и анализа (блок 4).

Блок 3 - база или банк данных. Данные являются результатом сбора информации, измерений характеристик объектов и процессов управления и в таких системах представляются в соответствии с определенными стандартами, образуя базу данных.

Блок 4 обработки и анализа информации - центральный блок АСУ. Он решает следующие задачи:

• управления базой данных, в том числе обеспечения ее обновления и целостности, защиты от несанкционированного доступа;

• реагирования в непредвиденных и аварийных ситуациях, требующих быстрого решения;

• финансовых и учетно-бухгалтерских расчетов типа учета состояния фондов, финансовых и налоговых операций, расчета прибыли и рентабельности;

• составления календарных и оперативных планов, обеспечения заказов на материалы и комплектующие, контроля за выполнением договоров, управления сбытом готовой продукции;

• оценки и прогнозирования рынка, анализа работы трудового коллектива;

• проектно-технологических расчетов.

Важнейшее значение при обработке и анализе информации играют экономико-математические модели.

С точки зрения общей организации управления можно выделить следующие основные группы практически используемых экономико-математических моделей:

а) прогнозирования показателей развития предприятия или объединения;

б) оптимизации производственной программы предприятий или объединений;

в) распределения производственной программы по календарным периодам; |

г) оптимизации направлений использования фонда развития предприятия или объединения;

д) оптимизации внутрипроизводственных транспортных потоков;

е) оптимизации использования отдельных видов ресурсов;

ж) оптимизации всякого рода нормативов ведения производственно-хозяйственной деятельности предприятий или объединений (партий деталей, норм запасов, размеров производственных резервов и т.д.);

з) разработки балансов производственно-хозяйственной деятельности.

Прогнозирование показателей развития предприятий или объединений осуществляется на основе пользования, главным образом, методов математической статистики. Последние позволяют ориентировочно определить тенденции изменения в перспективе показателей объема выпуска продукции, ее трудоемкости, величины затрат на производство и т.д. Как правило, для использования подобных методов необходимы статистические сведения о деятельности предприятия или объединения в прошлом.

Для определения тенденций развития производственно-хозяйственной деятельности на относительно близкую перспективу используют всякого рода экстраполяционные методы. Для этих целей на основе статистических сведений за прошедшие периоды рассчитывают соответствующие тенденциям развития того или иного аспекта производственно-хозяйственной деятельности регрессионные показатели, которые впоследствии применяют для оценки вероятных перспективных направлений.

Решение задач оптимизации производственной программы сводится к формированию таких номенклатур и объемов выпуска продукции, которые в условиях наличных и выделяемых ресурсов, контрольных показателей потребности рынка и ведения деятельности обеспечивали бы оптимизацию принятого критерия. Для решения задач такого класса широко применяют разнообразные модели, базирующиеся на методах линейного программирования; при этом в качестве исходных данных требуются контрольные показатели по выпуску продукции, величина ресурсов (труда, машинного времени и материалов), а также нормы расхода исходных ресурсов на изготовление единицы продукции.

Распределение производственной программы по календарным периодам выражается в установлении номенклатуры и объема выпуска продукции в определенные месяцы и кварталы года. Основной задачей использования моделей такого класса является обеспечение стабильности производственно-хозяйственной деятельности объединения или предприятия в течение рассматриваемого периода.

Оптимизация направлений использования фонда развития производства характерна для объединений, включающих значительное число предприятий. Решение этой задачи позволяет определить рациональные пути использования фонда развития, обеспечивающие достижение оптимума какого-либо критерия (максимизации выпуска продукции, минимизации затрат на производство или максимизации прибыли и т.д.).

Оптимизация использования отдельных видов ресурсов может осуществляться на самых различных уровнях управления производством. К данному классу задач можно отнести оптимизацию раскроя материалов, образования разнообразных смесей, использования оборудования, распределения работ по линиям и т.д. Наиболее типичным представителем данного класса задач является задача образования смеси из разнообразных исходных компонентов с целью минимизации затрат на производство. Такие задачи имеют место практически во всех отраслях народного хозяйства (от нефтепереработки до производства мороженого).

Разработка балансов производственно-хозяйственной деятельности предприятий или объединений осуществляется на основе использования математического аппарата межотраслевого баланса производства и распределения продукции.

Блок 5 - система формирования выходной информации - обеспечивает подготовку (обычно в печатном виде) различного рода сводок, справок, форм, технологических карт, чертежей и проектной документации, необходимых на производственных участках.

Автоматизированная система управления предприятием может состоять из следующих подсистем управления:

• технической подготовки производства (конструкторской и технологической подготовки);

• технико-экономического планирования;

• бухгалтерского учета;

• управления материально-техническим снабжением;

• оперативного управления основным и вспомогательными производствами;

• управления сбытом;

• управления кадрами;

• управления качеством;

• управления финансами;

• нормативного хозяйства и др.

Необходимо отметить, что реализация многих проектов АСУП в 70-е годы в нашей стране и во всем мире закончилась неудачей - эти системы «не прижились», оказались нежизнеспособными. В первую очередь, это вызвано тем, что в их концепции были заложены претензии на слишком высокую степень автоматизации управления, не оставляющую места для человека-руководителя. Кроме того, многие математические модели в АСУП были недостаточно точными и приводили к ошибкам.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Автоматизированные системы для научных исследований (АСНИ) представляют собой программно-аппаратные комплексы, обрабатывающие данные, поступающие от различного рода экспериментальных установок и измерительных приборов, и на основе их анализа облегчающие обнаружение новых эффектов и закономерностей.

Рис.2 Типовая структура АСНИ