Автоматизация функций управления - Автоматизированная система управления процессом

Оглавление:

В основных направлениях экономического и социального развития ставится задача развития производства электронных устройств регулирования и телемеханики, приводов, приборов и датчиков комплексных систем автоматизации технологических процессов, агрегатов, машин и оборудования. Во всем этом могут помочь автоматизированные системы управления.

Автоматизированная система управления или САУ — это набор аппаратных и программных средств, предназначенных для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. САУ используются в различных отраслях промышленности, в энергетике, на транспорте и т.д. Термин «автоматизированный», в отличие от термина «автоматизированный», подчеркивает сохранение некоторых функций, либо общих, целенаправленных по своей природе, либо неавтоматизированных для человеческих операторов.

Опыт создания автоматизированных и автоматизированных систем управления показывает, что управление различными процессами основано на наборе правил и законов, некоторые из которых оказываются общими для технических устройств, живых организмов и социальных явлений.

В зависимости от роли человека в процессе управления, форм коммуникации и функционирования связи «человек-машина», распределения информации и функций управления между оператором и компьютером, между компьютером и средствами контроля и управления, все системы можно разделить на два класса.

Информационные системы, предоставляющие измерительную информацию о ходе процесса или последовательности производства в легко понятной форме. Результат соответствующих расчетов определяет, какие контрольные действия должны быть предприняты для того, чтобы контролируемый процесс осуществлялся наилучшим образом. Полученная управляющая информация служит руководством для оператора, при этом основную роль играет человек, а вспомогательную — машина, предоставляя ему необходимую информацию.

Целью таких систем является обеспечение оператора информацией с высокой надежностью для эффективного принятия решений. Характерной особенностью информационных систем является работа компьютера в открытой схеме управления. Возможны информационные системы разных уровней: от простых, в которых данные о состоянии производственного процесса собираются вручную, до встроенных диалоговых систем высокого уровня.

Информационные системы должны, с одной стороны, сообщать о нормальном ходе производственного процесса, а с другой — о ситуациях, возникающих из-за отклонений от нормального процесса.

Существует два типа информационных систем: Информационно-справочные системы (пассивные), которые предоставляют информацию оператору после его подключения к системе по соответствующему запросу, и информационно-справочные системы (активные), которые сами периодически или через определенные промежутки времени выводят конкретную информацию для абонента.

Системы управления, которые, помимо сбора информации, позволяют также непосредственно выводить команды на исполнительные элементы или приводы. Системы управления обычно работают в реальном времени, то есть во времени с технологическими или производственными процессами. В системах управления наиболее важная роль принадлежит машине, а человек управляет и решает самые сложные задачи, которые по той или иной причине не могут быть решены вычислительными средствами системы.

Обычно каждую СКУД рассматривают одновременно с двух аспектов: с точки зрения ее функций (что и как она делает) и с точки зрения ее схемы, т.е. с помощью каких средств и методов эти функции реализуются. Соответственно, СКДУ разделена на две группы подсистем — функциональную и поддерживающую.

Автоматизированная система управления технологическими процессами или APCS решает задачу оперативного управления и мониторинга технических установок в промышленности, энергетике, транспорте, энергоснабжении и логистике.

Автоматизированная система управления производством (APMS) — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, логистику входов и выходов. Она осуществляет краткосрочное планирование производства с учетом производственных мощностей, анализа качества продукции и моделирования производственного процесса.

Автоматизированная система управления процессом

APCS обычно понимается как комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или на некоторых его участках, в результате чего получается относительно целостный продукт. Термин автоматизированный, в отличие от автоматического, подчеркивает возможность участия человека в отдельных операциях, как для поддержания человеческого контроля над процессом, так и в связи со сложностью или неуместностью автоматизации отдельных операций. Компоненты АСУТП могут включать как отдельные автоматизированные системы управления (АСУ), так и автоматизированные устройства, объединенные в единый комплекс. Как правило, СКУД имеет единую систему операторского управления процессом в виде одной или нескольких панелей управления, обработки и архивирования информации о процессе, типичных элементах автоматизации: датчиках, контроллерах, исполнительных устройствах. Для передачи информации всех подсистем используются промышленные сети.

Преимущества автоматизированной системы управления технологическими процессами включают в себя:

Оперативный и качественный сбор информации о технологических процессах.
Наличие в системе локальных коммуникационных модулей для обеспечения непрерывной передачи информации для обработки в центральном компьютере.
Локальные микропроцессоры в каждом звене цепи, которые позволяют управлять устройствами даже в случае временного выхода из строя центрального блока.

Коды и символы, используемые в СКДУ, должны быть близки к терминам и понятиям, используемым техническим персоналом объекта контроля, и не должны создавать трудностей для восприятия.

Предварительная проверка функций АСУТП, необходимых для ввода в эксплуатацию технологического оборудования, может быть выполнена на месте с помощью тренажеров.

Определение фактических значений показателей технико-экономической эффективности и надежности системы автоматического управления осуществляется после ее ввода в эксплуатацию. Время работы автоматической системы управления технологическим процессом, необходимое для определения фактических значений ее показателей, рассчитывается по соответствующим методикам, утвержденным в установленном порядке.

Автоматизированная система управления производством

СКД предназначена для повышения эффективности производственно-хозяйственной деятельности предприятия, производственного или научно-производственного объединения (далее — предприятие).

АСУ должна обеспечивать возможность автоматизированного сбора и обработки данных, широко используя методы оптимизации основных задач и подсистем управления на уровне завода и цеха, включая, при необходимости, дистанционные режимы обработки и диалоговые режимы в режиме реального времени.

СУБД должна реализовываться как совокупность совместно функционирующих подсистем, взаимодействие которых должно осуществляться через единую (унифицированную или распределенную) БД.

Организационная поддержка АСУ должна обеспечивать совершенствование методов управления и структуры системы управления предприятием при создании и развитии АСУ.

Стандарт распространяется на автоматизированные системы управления (АСУ) всех типов (кроме национальных) и определяет общие требования к АСУ в целом, функции АСУ, обучение персонала и виды поддержки АСУ, безопасность и эргономику, виды и процедуры испытаний при пуске АСУ, полноту АСУ, гарантии.

АСУ любого вида должны соответствовать требованиям настоящего стандарта, требованиям технического задания на их создание или разработку (далее — ТЗ АСУ), а также требованиям нормативно-технических документов, действующих в отделе АСУ заказчика.

Ввод в эксплуатацию АКС должен привести к полезным техническим, экономическим, социальным или другим результатам, например:

Снижение количества менеджеров;
Снизить качество функции объекта управления;
Улучшение качества управления и т.д.

АСУ должна обеспечивать совместимость между своими частями и с автоматизированными системами (АС), связанными с этой АСУ.

В тех случаях, когда СОС или группа СОС (АС) создается на базе компьютерной сети, для обеспечения функциональной совместимости элементов такой сети должны применяться многоуровневые системы протоколов связи.

Надежность СКУД в целом и каждой из ее автоматизированных функций должна быть достаточной для достижения заданных целей функционирования системы в заданных условиях применения.

Приспосабливаемость СКДУ должна быть достаточной для достижения заявленных целей своей функции в пределах заданного диапазона изменений условий использования.

СКДУ должна позволять контролировать правильность выполнения автоматизированных функций и осуществлять диагностику с указанием места, характера и причины нарушения правильности выполнения функций СКДУ.

В случае СКУД, имеющих измерительные каналы, должна быть возможность контроля метрологических характеристик измерительных каналов.

В СКУД должны быть предусмотрены меры по защите от неправомерных действий персонала, приводящих к аварийному состоянию установки или системы управления, от случайного изменения и уничтожения информации и программ, а также от несанкционированного вмешательства.

Каждая единица информации, поступающая в СКДУ, вводится в систему один раз по входному каналу, если это не приводит к невыполнению требований, определенных в спецификации СКДУ (на надежность, достоверность и т.д.).

Первоначальная информация одного и того же семантического содержания должна быть сгенерирована один раз в ACS, независимо от количества адресатов.

Информация, содержащаяся в базах данных СКДУ, должна обновляться в соответствии с периодичностью ее использования при выполнении функций системы.

СКУД должна быть защищена от утечки информации.

Имя СКУД должно содержать имя типа СКУД и объекта управления.

СКУД предназначена для автоматизации требуемого объема работ:

Сбор, обработка и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т.д.) о состоянии объекта контроля;
Разработка мер контроля (программы, планы и т.д.).
передача управляющих воздействий (сигналов, инструкций, документов) на исполнение и их контроль;
Выполнение и контроль за осуществлением мер контроля;
Обмен информацией (документами, сообщениями и т.д.) с взаимосвязанными автоматизированными системами.

Состав автоматизированных функций (задач, комплексов задач — далее — функции) СКУД должен обеспечивать возможность управления соответствующим объектом в соответствии с одной из целей, указанных в ТЗ СКУД.

Состав автоматизированных функций САУ и степень их автоматизации должны быть технически-экономически и (или) социально обоснованными, с учетом необходимости освобождения сотрудников от выполнения повторяющихся задач и создания условий для использования их творческих способностей в процессе работы.

Комплект технических средств СКДУ должен быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций СКДУ.

В комплексе технических средств САУ должны использоваться в основном технические средства серийного производства. При необходимости допускается использование технических средств индивидуального производства.

Технические средства АСУ должны быть размещены в соответствии с требованиями технической, в том числе эксплуатационной, документации к ним, и таким образом, чтобы было удобно использовать их в процессе эксплуатации АСУ и выполнять техническое обслуживание.

В СКУД должны использоваться технические средства со сроком службы не менее десяти лет. Применение технических средств с более коротким сроком службы разрешается только в обоснованных случаях и по согласованию с заказчиком СКД.

Защита технических средств СКД от воздействия внешних электрических и магнитных полей, а также от помех от цепей питания должна быть достаточной для эффективного функционирования технических средств СКД в процессе эксплуатации СКД.

Программное обеспечение ACS должно обладать следующими функциями:

функциональная достаточность (полнота);
надежность (в том числе возможность восстановления, наличие средств обнаружения сбоев);
Приспосабливаемость;
Модифицируемость;
Модульность конструкции и удобство в использовании.

Информационная поддержка СКДУ должна быть достаточной для выполнения всех автоматизированных функций СКДУ.

Классификаторы, принятые заказчиком ACS, должны использоваться для кодирования информации, используемой только в этой ACS.

Для кодирования выходной информации, используемой на более высоком уровне в СКУД, следует использовать классификаторы систем управления более высокого уровня, за исключением специально оговоренных случаев.

Информационное обеспечение СКДД должно быть совместимо с информационным обеспечением взаимодействующих с ней систем в части содержания, системы кодирования, методов адресации, форматов данных и формы представления информации, получаемой и выводимой СКДД.

Бланки, составляемые ACS, должны соответствовать требованиям стандартов USD или нормативно-техническим документам офиса клиента ACS.

Формы документов и видеоизображений, вводимых, выводимых или исправляемых через терминалы ACS, должны быть адаптированы к соответствующим техническим характеристикам терминалов.

Набор информационных полей СКДУ должен быть организован в виде баз данных на компьютерных носителях.

Форма представления выходной информации СКДУ должна быть согласована с заказчиком (пользователем) системы.

Термины и сокращения, используемые в выходных документах ACS, должны быть общепринятыми в данной области и согласованы с заказчиком системы.

СКДУ должна предусматривать необходимые меры по мониторингу и обновлению данных в информационных полях СКДУ, восстановлению полей после выхода из строя технических средств СКДУ и контролю идентичности той же информации в базах данных.

Организационная поддержка СКДУ должна быть достаточной для того, чтобы сотрудники СКДУ могли эффективно выполнять возложенные на них задачи по реализации автоматизированных и связанных с ними неавтоматизированных функций системы.

Организационная структура АКС должна позволять выполнять все функции АКС с учетом их распределения между уровнями управления.

Для каждой автоматизированной функции, выполняемой при взаимодействии данной СКДУ с другими системами, инструкции для персонала СКДУ и этих систем должны быть связаны со всеми режимами выполнения этой функции и включать в себя инструкции по действиям персонала в случае выхода из строя технических средств СКДУ.

Лингвистическая поддержка СКДУ должна быть достаточной для того, чтобы различные категории пользователей могли удобно общаться со средствами автоматизации СКДУ и реализовывать процедуры преобразования и машинного представления обрабатываемой в СКДУ информации.

Языковая поддержка ACS должна включать в себя:

Для описания всей информации, используемой в СКД, предоставляются языковые инструменты;
Используемые языковые инструменты унифицированы;
Стандартизированы описания отдельных информационных элементов и записи синтаксических конструкций;
Удобство, ясность и стабильность связи пользователя с инструментами автоматизации ACS гарантированы;
средства предоставляются для исправления ошибок, возникающих при общении пользователей с техническими средствами СКДУ.

Лингвистическая поддержка СКДУ должна быть отражена в документации (инструкциях, описаниях) организационной поддержки СКДУ в виде правил общения пользователей с техническими средствами СКДУ во всех режимах работы системы.

Юридическое сопровождение ACS должно охватывать ряд правовых стандартов:

Определение юридической силы информации о носителях данных и документах, используемых для работы СКД и создаваемых системой;
Регулирование правоотношений между лицами, принадлежащими к персоналу АСУ (права, обязанности и ответственность), и между персоналом АСУ и персоналом систем, взаимодействующих с АСУ.

Разработчик СКДД гарантирует соответствие СКДД требованиям настоящего стандарта и ТЗ СКДД при условии соблюдения пользователем условий и правил эксплуатации.

Соответствие изделий технических, программных средств и комплексов средств автоматизации, применяемых в САУ и поставляемых как промышленного назначения с требованиями норм и технических условий на них, гарантируется производителями этих видов продукции при соблюдении пользователем условий и правил эксплуатации.

Гарантийный срок для СКД рассчитывается со дня ввода СКД в эксплуатацию.

Гарантийный срок на СКД определяется техническими характеристиками СКД и не может быть менее 18 месяцев.

Проектирование систем управления играет важную роль в современных технологических установках. Преимущества усовершенствованных систем управления в промышленности могут быть огромными. К ним относятся улучшение качества продукции, снижение энергопотребления, минимизация максимальных затрат, повышение уровня безопасности и сокращение загрязнения окружающей среды. Сложность заключается в том, что некоторые из самых передовых идей имеют сложный математический аппарат. Теория математических систем, пожалуй, является одним из наиболее значительных достижений науки ХХ века, но ее практическая ценность определяется теми выгодами, которые она может принести.

Проектирование и эксплуатация автоматизированного процесса, направленного на обеспечение таких технических характеристик, как рентабельность, качество, безопасность и экологическая совместимость, требует тесного привлечения специалистов различных дисциплин.

Создание СКУД на объекте бизнеса (в компании, на предприятии, в банке и т.д.) — это, как правило, длительный процесс. Отдельные подсистемы СКУД проектируются и вводятся в эксплуатацию через последовательные очереди, включающие в функциональный состав новые задачи; в этом случае СКУД органично «вписывается» в систему управления. Как правило, первые очереди СКДУ ограничиваются решением чисто информационных задач. В дальнейшем их функции усложняются, в том числе использование оптимизационных вычислений, элементов оптимального управления. Степень вовлеченности СКУД в операции управления может варьироваться в широких пределах, вплоть до самостоятельной выдачи ЭВМ команд управления операцией (на основе полученных от нее данных). Так как внедрение СКД требует адаптации документации для машинной обработки, создаются унифицированные системы документации, а также классификаторы технико-экономической информации и т.д.

Важнейшей задачей автоматизации функций управления является повышение эффективности управления за счет повышения производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления.

Функции управления и цели их автоматизации

Система управления представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов и объектов управления. В целом, обобщенным назначением автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциала объекта управления.

Таким образом, цели автоматизации функций управления можно сформулировать следующим образом:

Предоставление соответствующих данных для лиц, принимающих решения
Повышение скорости рабочих процессов с точки зрения сбора и обработки данных, а также административной эффективности в целом.
Сокращение количества решений, которые должен принять менеджер.
Расширение уровня контроля над дисциплиной исполнителей
Снижение затрат на вспомогательные процессы
Сокращение количества решений, которые должен принять менеджер.
Расширение уровня контроля над дисциплиной исполнителей
Снижение затрат на вспомогательные процессы
Повышение адекватности принимаемых решений.

Для того чтобы определить функции автоматизированной системы управления, в первую очередь необходимо понять, каковы цели управления компанией в целом и какие ресурсы у нее имеются для их достижения. Каждая функция таких автоматизированных систем определяется набором задач и операций.

В целом функции автоматического управления состоят из следующих элементов (действий):

Планирование и прогнозирование;
Бухгалтерский учет, контроль, анализ;
Координация и регулирование.

Функции автоматизированных систем, связанные с формированием управляющих воздействий, могут быть классифицированы по ряду признаков:

Обработка информации — прием, хранение, управление, поиск, отображение, преобразование информации;
Обмен информацией (передача) — Обмен информацией с различными уровнями организации и обмен информацией с руководителем;
Трансформация информационного содержания для принятия решений в области анализа, управления операциями или прогнозирования.

Структурные формы автоматизации функций управления

Децентрализованная структура эффективна для автоматизации технически независимых объектов управления материальными, энергетическими, информационными и другими ресурсами.

Децентрализованная структура автоматизации функций управления состоит из ряда независимых систем, имеющих собственную информационную и алгоритмическую базу. Для разработки управляющего воздействия на каждый из этих объектов контроля необходимо получить необходимую информацию о состоянии данного конкретного объекта.

В централизованной структуре все процессы реализуются в едином органе управления, который на основе проведенного анализа собирает и обрабатывает управляющий сигнал. Такие структуры уместны, когда количество контролируемых, отслеживаемых и регулируемых параметров велико или объект управления географически рассредоточен.

В централизованной распределенной структуре сохраняется принцип централизованного управления, т.е. воздействие на все объекты управления осуществляется на основе информации о состоянии всей группы объектов.

Иерархическая структура является результатом возрастающей сложности иерархии управленческих задач. Это помогает решать информационные проблемы отдельных органов управления, но в то же время приводит к необходимости согласования решений этих органов или создания над ними нового органа управления.

На странице курсовые работы по менеджменту вы найдете много готовых тем для курсовых по предмету «Менеджмент».

Здесь темы рефератов по менеджменту

Читайте дополнительные лекции: