Управлението на процесите е идея за автоматично и автоматизирано. Обобщение на урок по информатика на тема: „Управление на процеси. Въведение в автоматичните и автоматизирани системи за управление. ACS за различни цели, примери за тяхното използване

Тема 2.3. „Управление на процеси. Въведение в автоматичните и автоматизираните системи” Лекция №7. Управление на процеси. ACS План 1. 2. 3. 4. 1. Управление. Автоматизирана система за управление Функции на автоматизираната система за управление Контролни въпроси Управление. Управлението е най-важната функция, без която е немислима целенасочената дейност на всяка социално-икономическа, организационна и производствена система (предприятие, организация, територия). Система, която изпълнява управляващи функции, се нарича управляваща система. Най-важните функции, изпълнявани от тази система, са прогнозиране, планиране, отчитане, анализ, контрол и регулиране. Информационният процес е процес на получаване, създаване, събиране, обработка, натрупване, съхраняване, търсене, разпространение и използване на информация. Информационните системи са системи, в които протичат информационни процеси. Ако предоставената информация се извлича от произволен процес (обект) и изходът се използва за целенасочена промяна на същия обект, тогава такава информационна система се нарича система за управление. Видове системи за управление: ръчни, автоматизирани (човек-машина), автоматични (технически). 2. Автоматизирани системи за управление. Автоматизирана система за управление или ACS е комплекс от хардуер и софтуер, предназначен да контролира различни процеси в рамките на технологичен процес, производство или предприятие. ACS се използват в различни индустрии, енергетика, транспорт и т.н. Терминът автоматизиран, за разлика от термина автоматичен, набляга на запазването на определени функции от човешкия оператор, или от най-общо, целеполагащо естество, или неподлежащи на автоматизация. Автоматизираната система за управление на процесите (APCS) е набор от софтуер и хардуер, предназначени за автоматизиране на управлението на технологичното оборудване в предприятията. Системата за управление на процесите обикновено се разбира като цялостно решение, което осигурява автоматизация на основните технологични операции в производството като цяло или в част от него, което произвежда относително завършен продукт. Тук е важно да подчертаем думата „автоматизиран“. Това означава, че системата за управление в никакъв случай не е напълно автономна (независима), а изисква участието на лице (оператор) за изпълнение на определени задачи. За разлика от тях, системите за автоматично управление (ACS) са проектирани да работят без човешки контрол и са напълно автономни. Много е важно да се разбере тази фундаментална разлика между автоматизираните системи за управление и самоходните оръдия. Компонентите на системата за управление на процесите могат да бъдат отделни системи за автоматично управление (ACS) и автоматизирани устройства, свързани в един комплекс. По правило системата за управление на процесите има единна операторска система за управление на технологичния процес под формата на един или повече контролни панели, съоръжения за обработка и

архивиране на информация за хода на процеса, типични елементи за автоматизация: сензори, контролери, изпълнителни механизми. Индустриалните мрежи се използват за информационна комуникация на всички подсистеми. 3. Функции на СКУД. Функции, изпълнявани от автоматизирани системи за управление на процесите. Автоматизираната система за управление на процесите е предназначена за:  автоматизирана система; повишаване на ефективността на управлението, ефикасността и оперативната надеждност, намаляване на косвените разходи за експлоатация на отдалечени съоръжения; навременна координация на действията на отделите на предприятието; предоставяне на мениджърите и инженерния персонал на необходимата информация за вземане на ефективни решения за управление и планиране; осигуряване на оптимални решения за работата на технологичното оборудване; пълно регистриране на всички нормални и аварийни ситуации, както и      действия на операторите на автоматизирано работно място. Автоматизираната система за управление на процесите осигурява изпълнението на всички функции на съвременните автоматизирани системи: информационно-измервателни функции; информационни и изчислителни функции; технологични защитни и блокиращи функции; функции за автоматично управление; функции за дистанционно управление; функции за програмно управление; функции за тестване и диагностика на оборудване за автоматизирано управление на процесите. Класификация на системите за управление по информационни функции 1. Автоматични децентрализирани системи за наблюдение и управление, при които наблюдението на хода на технологичния процес и извършването на отделни контролни операции се извършва от локалния контролен панел. Технологичният процес на производство на всеки продукт, разглеждан като обект на управление, в съответствие с посоката на материалните и енергийните потоци, е разделен на отделни участъци, оформени в цехове или отдели. При разработването на децентрализирани системи за управление и управление на процесите за всяка такава секция се осигурява отделна система за управление, която не е функционално свързана със системите за управление на други цехове и отдели. 2. Централизирани системи за управление с предаване на информация за процеса към централната контролна точка (CPU). При разработването на този тип системи за управление цялата информация за технологичния процес от началото на производството до получаването на крайния продукт се изпраща в единна централизирана система за контрол и управление, където се обработва, след което се генерират управляващи действия. 3. Автоматизирани системи за управление на процесите (APCS), които в зависимост от информационните функции, които изпълняват, могат да решават проблемите с изчисляването на техническите и икономическите показатели на производството, проблема със събирането, първичната обработка и предаването на информация, проблема с анализа, обобщаване на информация за процеса и прогнозиране хода на технологичния процес. ACS е система човек-машина, която осигурява автоматизирано събиране и обработка на информация, необходима за оптимизиране на управлението в различни области на човешката дейност. Автоматизирана система за управление на процесите - автоматизирана система за управление за разработване и изпълнение на управляващи действия върху технологичен обект на управление в съответствие с избрания критерий за управление. Външните функции на автоматизираната система за управление на процесите включват функции за наблюдение на текущото състояние на обекта и контролни функции, които включват определяне на управляващи действия и тяхното изпълнение. Вътрешните функции на системата за управление на процеси обхващат: 2

организиране на комуникация с други системи за управление, по-специално с автоматизирана система за управление на предприятието и с други системи за управление на процеси; следене на правилното функциониране на системата; организиране на обслужване на опашки от приложения за решаване на задачи за управление на цифров компютър; разпределение на натоварването на отделни възли и блокове на системата за управление; проследяване на времето и броене на времеви интервали. Всяка автоматизирана система за управление на процеси изпълнява само тези функции, които са от значение за конкретен обект на управление. 4. 1. 2. 3. 4. 5. Тестови въпроси Какво е мениджмънт? какво е контролна система? какви видове системи за управление съществуват? какво е автоматизирана система за управление Какви функции изпълнява автоматизираната система за управление? 3

Управление на процеси. ACS

Управлението е най-важната функция, без която е немислима целенасочената дейност на всяка социално-икономическа, организационна и производствена система (предприятие, организация, територия).

Система, която изпълнява управляващи функции, се нарича управляваща система. Най-важните функции, изпълнявани от тази система, са прогнозиране, планиране, отчитане, анализ, контрол и регулиране.

Информационният процес е процес на получаване, създаване, събиране, обработка, натрупване, съхраняване, търсене, разпространение и използване на информация.

Информационните системи са системи, в които протичат информационни процеси.

Ако предоставената информация се извлича от процес (обект) и изходът се използва за целенасочена промяна на същия обект, тогава такава информационна система се нарича система за управление.

Видове системи за управление: ръчни, автоматизирани (човек-машина), автоматични (технически).

Автоматизираната система за управление или ACS е набор от хардуер и софтуер, предназначен да контролира различни процеси в рамките на технологичен процес, производство или предприятие. ACS се използват в различни индустрии, енергетика, транспорт и т.н. Терминът автоматизиран, за разлика от термина автоматичен, набляга на запазването на определени функции от човешкия оператор, или от най-общо, целеполагащо естество, или неподлежащи на автоматизация.

Автоматизираната система за управление на процесите (APCS) е набор от софтуер и хардуер, предназначени за автоматизиране на управлението на технологичното оборудване в предприятията.

Системата за управление на процесите обикновено се разбира като цялостно решение, което осигурява автоматизация на основните технологични операции в производството като цяло или в част от него, което произвежда относително завършен продукт. Тук е важно да подчертаем думата „автоматизиран“. Това означава, че системата за управление в никакъв случай не е напълно автономна (независима), а изисква участието на лице (оператор) за изпълнение на определени задачи. За разлика от тях, системите за автоматично управление (ACS) са проектирани да работят без човешки контрол и са напълно автономни. Много е важно да се разбере тази фундаментална разлика между автоматизираните системи за управление и самоходните оръдия.

Компонентите на системата за управление на процесите могат да бъдат отделни системи за автоматично управление (ACS) и автоматизирани устройства, свързани в един комплекс. По правило системата за управление на процеса има единна операторска система за управление на технологичния процес под формата на един или повече контролни панели, средства за обработка и архивиране на информация за процеса и стандартни елементи за автоматизация: сензори, контролери, изпълнителни механизми. Индустриалните мрежи се използват за информационна комуникация на всички подсистеми.

Функции, изпълнявани от автоматизирани системи за управление на процесите.

Автоматизираната система за управление на процесите е предназначена за:

• · повишаване на ефективността на управление, ефективността и надеждността на автоматизираната система;
• · намаляване на косвените разходи за експлоатация на отдалечени съоръжения;
• · навременна координация на действията на подразделенията на предприятието;
• · осигуряване на мениджърите и инженерния персонал с необходимата информация за вземане на ефективни управленски и планови решения;
• · осигуряване на оптимални решения за експлоатация на технологичното оборудване;
• · цялостно регистриране на всички нормални и аварийни ситуации, както и действията на операторите на автоматизирано работно място.

Автоматизираната система за управление на процесите осигурява изпълнението на всички функции на съвременните автоматизирани системи: информационни и измервателни функции; информационни и изчислителни функции; технологични защитни и блокиращи функции; функции за автоматично управление; функции за дистанционно управление; програмни логически контролни функции; функции за тестване и диагностика на оборудване за автоматизирано управление на процесите.

Класификация на системите за управление по информационни функции

1. Автоматични децентрализирани системи за наблюдение и управление, при които наблюдението на хода на технологичния процес и извършването на отделни контролни операции се извършва от локалния контролен панел.

Технологичният процес на производство на всеки продукт, разглеждан като обект на управление, в съответствие с посоката на материалните и енергийните потоци, е разделен на отделни участъци, оформени в цехове или отдели. При разработването на децентрализирани системи за управление и управление на процесите за всяка такава секция се осигурява отделна система за управление, която не е функционално свързана със системите за управление на други цехове и отдели.

• 2. Централизирани системи за управление с предаване на информация за процеса към централната контролна точка (CPU). При разработването на този тип системи за управление цялата информация за технологичния процес от началото на производството до получаването на крайния продукт се изпраща в единна централизирана система за контрол и управление, където се обработва, след което се генерират управляващи действия.
• 3. Автоматизирани системи за управление на процесите (APCS), които в зависимост от информационните функции, които изпълняват, могат да решават проблемите с изчисляването на техническите и икономическите показатели на производството, задачите за събиране, първична обработка и предаване на информация, задачите за анализ, обобщаване на информация за процеса и прогнозиране на хода на технологичните процеси процес.

ACS е система човек-машина, която осигурява автоматизирано събиране и обработка на информация, необходима за оптимизиране на управлението в различни области на човешката дейност.

Система за управление на процесите - автоматизирана система за управление за разработване и прилагане на управляващи действия върху технологичен обект на управление в съответствие с избрания критерий за управление.

Външните функции на автоматизираната система за управление на процесите включват функции за наблюдение на текущото състояние на обекта и контролни функции, които включват определяне на управляващи действия и тяхното изпълнение.

Вътрешните функции на системата за управление на процеси обхващат:

• - организиране на комуникация с други системи за управление, по-специално с автоматизираната система за управление на предприятието и с други системи за управление на процесите;
• - следене на правилното функциониране на системата;
• - организиране на обслужване на опашки от приложения за решаване на задачи за управление на цифров компютър;
• - разпределение на натоварването на отделни възли и блокове на системата за управление;
• - проследяване на времето и броене на времеви интервали.

Всяка автоматизирана система за управление на процеси изпълнява само тези функции, които са от значение за конкретен обект на управление.

1. Информационен процес - процес на получаване, създаване, събиране, обработка, натрупване, съхраняване, търсене, разпространение и използване на информация.

Информационните системи са системи, в които протичат информационни процеси.

Ако предоставената информация се извлича от произволен процес (обект) и изходът се използва за целенасочена промяна на същия обект, тогава такава информационна система се нарича система за управление.

2. Видове системи за управление:

· ръководство,

· автоматизиран (човек-машина),

· автоматични (технически).

Автоматизирана системае система, състояща се от персонал и набор от средства за автоматизация на тяхната дейност, внедряваща автоматизирана технология за изпълнение на установени функции.

Автоматизирана система за управление или ACS е комплекс от хардуер и софтуер, предназначен да контролира различни процеси в рамките на технологичен процес, производство или предприятие.

АСУ се използват в различни индустрии, енергетика, транспорт и др.

Терминът автоматизиран, за разлика от термина автоматичен, подчертава запазването на определени функции от човешкия оператор, или от най-общ, целево-ориентиран характер, или неподлежащи на автоматизация.

Концепция “ Автоматизирана система за управление” започва да се използва в Русия през 50-те години на ХХ век. Интензивното използване на такива системи започва през 1970-1980-те години. Тя беше насочена главно към улесняване на рутинните операции.

Появата на автоматизирани системи за управление се дължи на необходимостта от подобряване на организационната структура на управление на предприятие, организация, институция и др. Днес тя е необходим елемент от много отрасли на знанието и икономиката на страната. Автоматизираната система за управление е комбинация от екип от хора и комплекс от софтуер и хардуер, т.е. е система човек-машина, базирана на икономически и математически методи за управление и използване на компютърни инструменти.

Автоматизацията се основава на широкото използване на компютърни технологии (КТ) и необходимия за тях софтуер. Като технически средства за системи за автоматично управление се използват многомашинни, многопроцесорни комплекси, образуващи разпределени системи за обработка на информация с помощта на компютри и информационни мрежи. При внедряването на автоматизирани системи за управление обикновено се използват автоматизирани работни места и зони.

Задачите, които се решават в автоматизираната система за управление, се разделят на задачи, които изискват незабавен отговор и позволяват известно забавяне на времето за изпълнение.

Основно се разграничават следните режими на работа на автоматизираната система за управление: паралелна обработка, квантуване на времето за групова обработка, онлайн обработка, реално време и телеобработка на информация и данни. В режим квантуване на времетоНа всяка приложна програма се разпределя времеви отрязък, след което управлението се прехвърля към следващата програма. Увеличаването на скоростта на реакция на системата към потребителя се постига чрез оперативен(онлайн, директно) обработка на данни. При комбиниране на режим на многопрограмна компютърна работа с разделяне на времето и режим на директен достъп, a режим на споделяне на времето. Режим в реално времепредназначен за задачи, които изискват незабавен отговор. Характеризира се с дистанционна обработка на информацията ( телеобработка). Режимът на телеобработка може да се използва и в други случаи, например за пакетна обработка на данни.

Автоматизацията може значително да намали времето за създаване на нови видове оборудване, продукти и т.н., както и за обслужване на потребителите, значително да повиши нивото на тяхното обслужване, трансформира и модифицира отделни технологични процеси, а понякога и всички основни традиционно използвани технологии. Въпреки че автоматизираните системи първоначално са били предназначени за автоматизиране на сложни производствени процеси, не без причина те са били наречени автоматизирани системи за управление. Управлението на всякакви процеси е свързано с изпълнението на самите управленски функции, т.е. взаимодействие между хората в процеса на извършване на всяка работа. В този случай се активизира дейността на административно-управленския апарат и се подобрява документооборота. Важно място в подобни процеси винаги е било отделено на информацията, циркулираща в организацията.

АСУ са гъвкави интегрирани системи с елементи на изкуствен интелект. Те са фокусирани върху внедряването на безхартиено, безпилотно управление на съоръжения с адаптиране към променящите се външни условия и ресурси. Изпълнението на такива задачи се основава на използването на компютри, свързани с информационна мрежа или мрежи с други компютри.

За функционални задачи, които имат доста формализирани алгоритми за решаване (финансово-счетоводни, логистични, персонални и др.), въвеждането на автоматизирани системи за управление значително подобри отчетността, контрола на документацията, навременното вземане на решения и в много случаи това осигури значителна икономически ефект.

Следователно, за успешното функциониране на автоматизираните системи за управление е необходимо автоматизиране на информационните процеси, а оттам и създаването на автоматизирани информационни системи (АИС). Така беше в началото. В резултат на това се появиха информационни системи, които позволяват автоматизирано извършване на процеси, свързани с управлението на производството и различните видове дейности, както и работата в офиса. В Русия тези процеси започват през втората половина на 20 век.

Тогава стана ясно, че AIS може да се използва не само за подобряване на управлението на производствените процеси, но и за подобряване на качеството на създадените информационни продукти и услуги, подобряване на качеството и ефективността на потребителското обслужване и др. Информационните автоматизирани системи за управление имат способността да представят информация във форма, удобна за последваща употреба, обработка в компютър, както и предаването й по комуникационни канали.

2. Автоматизирани информационни системи
Автоматизирането на информационните процеси, което помага да се премахнат много рутинни операции, повишавайки комфорта и същевременно ефективността на работа, предоставяйки на потребителите нови, непознати досега възможности за работа с информация, също създава нови проблеми, чието решение може да бъде пренесено чрез използването на общонаучни методи и нови информационни технологии. На всеки етап от развитието на обществото те отразяват присъщото ниво на високи технологии.

Основната цел на AIS е да съхранява, осигурява ефективно търсене и прехвърляне на информация според съответните заявки, за да задоволи най-пълно информационните заявки на голям брой потребители.

ДА СЕ основни принципи на автоматизация на информационните процеси включват: изплащане, надеждност, гъвкавост, безопасност, приятелско отношение, съответствие със стандартите.

Отплатаозначава харчене на по-малко пари за получаване на ефективна, надеждна, продуктивна система с възможност за бързо решаване на поставените проблеми. Смята се, че периодът на изплащане на системата трябва да бъде не повече от 2-5 години.

Надеждностсе постига чрез надежден софтуер и хардуер и използването на съвременни технологии. Закупените продукти трябва да имат сертификати и (или) лицензи.

Гъвкавостозначава лесно адаптиране на системата към променящите се изисквания към нея, към въведените нови функции. Обикновено това се постига чрез създаване на модулна система.

Безопасностозначава гарантиране на безопасността на информацията, регулиране на работата със системата, използване на специално оборудване и криптиране.

Приветливосте, че системата трябва да бъде проста, лесна за научаване и използване (менюта, съвети, система за коригиране на грешки и т.н.).

Има четири вида AIS:

1. Обхващане на един процес (операция) в една организация.

2. Обединяване на няколко процеса в една организация.

3. Осигуряване на функционирането на един процес в мащаба на няколко взаимодействащи си организации.

4. Осъществяване на работата на няколко процеса или системи в мащаба на няколко организации.

При създаването на AIS е препоръчително организираните системи (подсистеми) да се унифицират възможно най-много за удобство на тяхното разпространение, модификация, експлоатация, както и обучение на персонала за работа с подходящ софтуер. Разработването на AIS включва идентифициране на процеси, които подлежат на автоматизация, тяхното изучаване, идентифициране на модели и характеристики (анализ), което помага да се определят целите и задачите на създаваната система. След това се въвеждат необходимите информационни технологии (синтез). За успешното извършване на проектантска и организационна работа се препоръчва да се идентифицират няколко прототипа на проектирания обект и инсталирания върху него софтуер и хардуер. Въз основа на тях разработете няколко варианта. След това се избират алтернативни, от които накрая се избира най-доброто решение.

AIS може да бъде представена като комплекс от автоматизирани информационни технологии, които съставят информационна система, предназначена да предоставя информационни услуги на потребителите. AIS обикновено използва автоматизирани работни станции (AWS), базирани на персонални компютри, разпределени бази данни и софтуер, ориентиран към крайния потребител.

Основната цел на автоматизираните информационни системи е не само да събират и съхраняват електронни информационни ресурси, но и да предоставят достъп на потребителите до тях. Една от най-важните характеристики на АИС е организирането на търсене на данни в техните информационни масиви (бази данни). Следователно AIS са практически автоматизирани системи за извличане на информация (AIRS),

AIPS може да бъде фактическа или документална.

Фактически AIPSОбикновено те използват таблични релационни бази данни с фиксирана структура на данните (записи).

Документален филм AIPSхарактеризиращ се с несигурност или променлива структура на данните (документа). За тяхното развитие обикновено се използват AIS черупки.

Примери за цифрово управлявано оборудване.

Цифровото управление (CNC) се отнася до компютъризирана система за управление, която чете инструкциите на специализиран език за програмиране (например G-код) и управлява задвижванията на машини за обработка на метал, дърво и пластмаса и машинни инструменти.

Машинните инструменти, оборудвани с цифрово управление, се наричат ​​машини с ЦПУ. В допълнение към оборудването за рязане на метал (например фрезоване или струговане), има оборудване за рязане на листови заготовки и за обработка под налягане.

CNC системата превежда програмите от входния език в команди за управление на главното задвижване, захранващи задвижвания и контролери за управление на машинни компоненти (включване/изключване на охлаждане, например). За да се определи необходимата траектория на движение на работното тяло (инструмент/заготовка), траекторията на обработка на частта се изчислява в съответствие с управляващата програма.

Схема за предаване на информация:

Процесите, които не отчитат състоянието на обекта на управление и осигуряват управление по директен канал (от системата за управление към обекта на управление), се наричат отворен.

Система, в която обект на управление получава информация за реалното състояние на обекта на управление по канал за обратна връзка, въз основа на която извършва необходимите управляващи действия по директен канал за управление, се нарича затворена системасистема за контрол или обратна връзка.

Въпроси:

1. Какво е автоматизирана система за управление.
2. Предназначение на ACS.
3. Какви функции изпълнява автоматизираната система за управление?
4. Дайте примери за автоматизирани системи за управление.

Домашна работа:Представете 1 пример за система за управление със затворен и отворен контур.

Терминът „автоматизирани системи за управление“ (АСУ) се появява за първи път през 60-те години на миналия век във връзка с въвеждането на системи за управление на производството в машиностроителните предприятия у нас.

Понятието „система“ е широко разпространено както в общата научна и специализирана литература, така и в ежедневието. Обикновено се използва като синоним на съвкупност, комплекс от конкретни реални обекти. Прехвърлянето на система от едно състояние в друго чрез въздействие върху параметрите на нейните елементи е управление на системата. Общата дефиниция на управлението може да се формулира по следния начин: управление на системата- това е целенасочено въздействие върху него, прехвърляне на системата от едно състояние в друго.

Управленските функции включват:

• - разработване на контролна информация, съответстваща на управляващата програма;
• - прехвърлянето му към обекта на управление;
• - получаване и анализ на информация от обекта на управление, характеризираща действителното му поведение;
• - коригиране или разработване на нова управляваща информация с цел оптимизиране на функционирането на обекта на управление.

Контролна системанаричат ​​система, в която се осъществяват посочените функции на управление и в която винаги могат да се разграничат най-малко две подсистеми - управляваща (субект) и управлявана (обект). Въздействието на субекта на управление върху обекта на управление трябва да бъде целенасочено.

Управленските задачи могат да бъдат различни както по характер, така и по обхват. Областта на управление също е много важна. Обикновено има три основни области на управление:

• - управление на инструменти, машинни системи, производствени и други процеси, които се случват с целенасоченото въздействие на човека върху предметите на труда и природните процеси;
• - управление на дейността на екипи, решаващи конкретен проблем;
• - управление на процесите.

Съвременното промишлено производство във всяка област на индустрията съчетава сложен набор от инженерни и технически средства, комуникации и технологични вериги, състоящи се от механично оборудване с различни видове задвижвания (например: електрическо задвижване, пневматично задвижване). В същото време един технологичен процес може да бъде осигурен от до няколко десетки различни устройства, механизми и системи, всяка от които изпълнява своята функция. Задачата на системата за автоматизация е да осигури най-рационалното (оптималното) взаимодействие на цялото оборудване, включено в технологичната верига на производствения процес. Благодарение на автоматизацията на производствените процеси се постига следното:

• - спестяване на енергийни ресурси;
• - оптимизиране на режимите на работа на технологичното оборудване, увеличаване на експлоатационния му живот;
• - предотвратяване на аварийни ситуации и намаляване на авариите на оборудването;
• - осигуряване безопасността на технологичния персонал;
• - оптимизиране на броя на технологичния персонал, създаване на безпилотни технологии.

Понятието „управление на процесите“ може да се разглежда като дейност за осигуряване на дадено качество, обикновено на продукт. В най-простия случай технологичният процес е обект (фиг. 84), чийто вход е променливата x(t), която характеризира свойството на някаква суровина, а изходът е променливата y(t), която представлява свойството на готовия продукт.

Ориз. 84.

В реалния живот обаче технологичният процес е сложен многоизмерен обект, който се влияе от множество свойства на суровината и нейните характеристики, както и параметри на процеса, които характеризират условията на неговото протичане: температура, скорост, налягане и др. В резултат характеристиките на продукта също са многоизмерни - химичен състав, качество, себестойност, количество.

Поради факта, че сложен технологичен процес е верига от операции, става необходимо да се определят функциите, които за предпочитане трябва да се изпълняват от човек, и функциите, които за предпочитане трябва да се изпълняват от компютър или други технически устройства. В тази връзка се въвежда терминът "автоматизирана система"система, чиито функции са разделени между човека и технологията.

Целта на създаването на автоматизирана система за управление е да се осигури най-пълното използване на потенциалните възможности на обекта за управление за решаване на възложените му задачи. Ефективността на автоматизираната система за управление се определя чрез сравняване на резултатите от функционирането на автоматизираната система за управление и разходите за всички видове ресурси, необходими за нейното създаване и развитие.

Съгласно ГОСТ 24.104-85 „Единна система от стандарти за автоматизирани системи за управление. Автоматизирани системи за управление. Общи изисквания" Автоматизираната система за управление в необходимата степен трябва автоматично да изпълнява:

• - събиране, обработка и анализ на информация (сигнали, съобщения, документи и др.) за състоянието на обекта на управление;
• - разработване на контролни действия (програми, планове и др.);
• - предаване на контролни действия (сигнали, указания, документи) за изпълнение и контрола им;
• - изпълнение и контрол на контролните действия;
• - обмен на информация (документи, съобщения и др.) с взаимосвързани автоматизирани системи.

Софтуерът на ACS трябва да има следните свойства:

• - функционална достатъчност (пълнота);
• - надеждност (включително възможност за възстановяване, наличие на инструменти за откриване на грешки);
• - адаптивност;
• - модифицируемост;
• - модулност на конструкцията;
• - лекота на използване.

Срок автоматиченподчертава способността на контролните устройства да взаимодействат с контролирания обект независимо, без човешка намеса.

Системите за управление могат да бъдат класифицирани според следните критерии:

• - степен на автоматизация на контролните функции;
• - степен на сложност на системата;
• - обусловеност на действието;
• - вид на контролния обект и др.

INзависимости върху степента на автоматизация на контролната функцияразличават: ръчно, автоматизирано и автоматично управление.

Например, металорежещите машини са оборудвани с механизъм, обикновено състоящ се от плъзгачи, шпиндели, водещи винтове и маси с напречно и надлъжно движение, което позволява на инструмента да се движи спрямо детайла. При ръчно управление на машинатаПрограмата за обработка се задава от работника след изучаване на чертежа на частта. Той определя реда на преходите при обработка на различни повърхности, броя на работните ходове, необходимия инструмент при смяната му, режима на рязане и др.

В автоматизирани машиниАвтоматизирани са отделни елементи от работния цикъл, например движението на подаване, движението на врязване на шлифовъчния диск в детайла, обработка на шлифовъчния диск и др. Автоматизираните машини могат да бъдат специализирани или специални. Специализираните машини са предназначени за извършване на определени операции при обработка на структурно и технологично сходни продукти и сходни геометрични форми, но с различни размери в определен диапазон. Специални машини се използват само в масово производство, те са предназначени да извършват една операция при обработка на продукт от един тип.

При автоматична (програмирана) обработка на машиниС компютърно цифрово управление (CNC) действията на оператора по време на производствения процес на частта са сведени до минимум. Съответно се изключват негативните фактори, възникващи по време на ръчния контрол (умора на работника, разсейване на вниманието му от външни влияния).

Друго предимство на използването на CNC технология е, че частта може да бъде произведена по-точно. Веднъж отстранена управляваща програма може да се използва на CNC машина за производство на две, десет или хиляда абсолютно идентични детайла, като същевременно напълно отговаря на изискванията за точност и взаимозаменяемост.

И накрая, друго предимство от използването на всяка CNC машина е гъвкавостта. Програмното управление означава, че производството на различни части се свежда до проста подмяна на управляващата програма. Предварително тествана контролна програма може да се използва произволен брой пъти и на всякакви интервали от време. Това от своя страна е още едно предимство, а именно възможността за бърза смяна на оборудването. Тъй като такива машини са лесни за настройка и работа, както и за зареждане на контролни програми в тях, това може значително да намали времето за настройка на машината.

Примери за цифрово управлявано оборудване

Оборудване за фрезоване и гравиране.Област на приложение: високопрецизно производство на сложни профили, дърворезба, рекламна продукция, гравиране върху камък и стъкло, пробиване, рязане на листови материали, производство на калъпи и калъпи, номера, значки, медали.

Металообработване. CNC фреза ще ви помогне бързо и ефективно да създадете високотехнологичен продукт или технологично оборудване, което изисква обработка на стомана и други метали.

Предмети на изкуството. CNC машини се използват за създаване на сувенирни продукти, интериорни елементи, дворцов и художествен паркет. Бижутата, църковната утвар, погребалните услуги също са сферата на техните възможности.

По степен на трудностсистемите се делят на прости и сложни. Една проста система няма разклонена структура и съдържа малък брой

Ориз. 85.

взаимодействащи елементи и изпълнява прости функции. Като проста автоматизирана система за управлениеМоже да се даде пример за система, която събира данни за технологичен процес (виж фиг. 85).

Сензорите генерират сигнали под формата на нива на напрежение, които се преобразуват в цифрова форма и се съхраняват в устройството за съхранение на компютъра. Такива данни са важни за инженера-технолог, който въз основа на тях може да промени математическия модел на управление на технологичното производство. U сложна системаима разклонена структура и значителен брой взаимосвързани и взаимодействащи елементи (подсистеми), които са обединени от общи оперативни цели.

На фиг. 86 е показан технологичният процес в типичен енергиен център, предназначен за генериране на топлинна и електрическа енергия.

Автоматизираната система за управление на центъра осигурява:

• - събиране и показване на параметрите на процеса (температура, налягане, ниво);
• - показване на състоянието на технологичното оборудване (работа, авария, положение на клапани и др.);
• - автоматично и ръчно управление на системата за рекуперация на топлина;
• - технологична сигнализация за аварии и параметри, превишаващи пределно допустимите стойности;
• - управление на технологични вентили и клапи;
• - архивиране на процесни параметри и алармени съобщения.

Контролери, комуникационно оборудване и софтуер събират данни за състоянието на оборудването и параметрите на енергийния комплекс, както и ги предават на автоматизираната работна станция на оператора.

Ориз.

Ориз.

Според условността на действиетовсички системи се делят на системи с детерминистично действие (детерминистични системи) и системи със случайно (вероятностно или стохастично) действие (случайни системи).

Детерминирана системаПрието е да се нарича система, в която нейните съставни елементи и връзките между тях взаимодействат по такъв начин, че ако са известни първоначалното състояние на системата и програмата за преминаването й в друго състояние, винаги е възможно точно да се опише какво ще бъде това ново състояние на системата. Пример за това е системата за автопилот на самолета. По време на полет автопилотът непрекъснато следи стойностите на каналите за управление на наклона и наклона (ъгловото движение на самолета). Ако и двата канала са в средно положение (пилотът е освободил контролите), автопилотът поема управлението и привежда самолета в хоризонтално положение.

Случайна (вероятностна, стохастична) системате наричат ​​система, в която нейните съставни елементи и връзките между тях си взаимодействат по такъв начин, че е невъзможно да се направи точна, подробна прогноза за нейното поведение или да се посочи последователността от състояния. Такава система винаги остава несигурна и прогнозите за нейното бъдещо поведение никога не излизат от рамката на вероятностните категории, с които това поведение се описва. Например сложните софтуерни системи съдържат грешки (ако не собствени, то предизвикани от използваните библиотеки на подпрограми). Програмистът може да контролира поведението на системата в контролни точки и гранични стойности.

Често неправилната обработка на гранични стойности води до проблеми. За да се подобри такава система, е необходимо да се доведе до ниво, при което е гарантирана надеждността на системата.

Надеждността се определя количествено от вероятността за безотказна работа. Вероятност за безпроблемна работае вероятността, че когато работи при определени условия, системата ще работи задоволително за определен период от време.

от вид обект на управление ACS се разделят на:

• - АСУТП за технологични процеси (АСУТП);
• - Система за автоматично управление на производствен цех (АСУП);
• - автоматизирани системи за управление на предприятията;
• - ACS за сектори на националната икономика (например промишленост, комуникации, транспорт) и др.

Основни функции АСУ за технологични процесиса следните операции:

• - автоматизирано управление на основното производствено оборудване по време на пуск, спиране и продължителна работа с поддържане на технологичните параметри в зададени граници;
• - автоматизирано управление на спомагателното оборудване;
• - предоставяне на информация на оперативния персонал за състоянието на технологичното оборудване;
• - възможността операторът да задава параметри на автоматичен режим и дистанционно управление на изпълнителните органи, включително аварийно дистанционно изключване на технологичното оборудване;
• - регулиране на технологичните параметри с помощта на софтуерни контролери в съответствие с проектните спецификации;
• - предупреждение и аварийна сигнализация за отклонения в параметрите на процеса и състоянието на задачата;
• - регистриране и архивиране на стойностите на технологичните параметри, действията на оператора и други събития в системата, генериране и отпечатване на протоколи (автоматично и по заявка на оператора);
• - защита срещу неоторизиран достъп до настройките и съхранените данни;
• - измерване, изчисляване и архивиране на брутните емисии на вредни вещества в атмосферата.

Разработени са типови проекти за внедряване на автоматизирани системи за управление на процесите за различни отрасли.

За енергия- автоматизирани системи за контрол на температурата на генератори; подсистеми на енергийни, парни и водогрейни котли с висока мощност; автоматизирани системи за управление и управление на котелни. Разработените системи за автоматично управление позволяват да се осигури прехвърлянето на котелни към съвместно изгаряне на два вида гориво (газ и мазут), осигуряват автоматизация на спомагателното производство (химическа обработка на вода, доставка на гориво и др.), позволяват за търговско отчитане на енергийните ресурси, както и интегриране на локални автоматизирани системи за управление на процесите в единна система за диспечерски контрол и управление.

За химическата и нефтохимическата промишленост- автоматизирана система за управление на процесите за производство на сярна, фосфорна и слаба азотна киселина; дозиране и претегляне на готови продукти и полуфабрикати; контрол, управление и аварийна защита при производството на амониева селитра, карбофос и азотна киселина.

За металургичната и минната промишленост- ACS

технологична линия за производство на огнеупорни материали; управление на топлинните процеси в пещта; основни технологични процеси на минно-обогатителни предприятия: трошене, флотация, сушене; пещи за пещи; енергиен сектор

За хранително-вкусовата и преработвателната промишленост- АСУТ за асансьорно технологично оборудване; зърнокомплекс; зърнопочистващо производство; етажен склад; инсталации за претегляне; обща и аварийна вентилация; пожарогасене на производствената сграда. В предприятията на преработвателната промишленост широко се използват системи за стабилизиране на влажността на зърното и системи за прогнозиране на самонагряване на зърното.

За жилищно-комунални услуги- АСУ на районни ТЕЦ; котелни помещения; автоматизирани системи за диспечиране и управление на котелни централи.

Автоматизирана система за управление на цехово производствообикновено е неразделна част от автоматизираната система за управление на завода.

Комплексното автоматизирано производство генерира изобилие от информация. Броят на компонентите, произведени от всяка линия, детайлите, диагностичните съобщения за отклонения на параметрите, естеството на грешките, престой (с причини), произведени продукти и доставка - това не е пълен списък на данните, които диспечерите и мениджърите на магазини трябва да получат незабавно .

Изброяваме по ред на нарастване на сложността основните задачи на системата за управление на магазина:

• - наблюдение на технологичния процес;
• - диагностика на технологично оборудване;
• - управление на производството в контекста на пускането на няколко модификации на продукта.

Съвременните автоматизирани системи за управление в цеха включват автоматизирани работни станции(ARM). Автоматизираното работно място е работното място на специалист, оборудвано с компютър и специален софтуер, които образуват единен информационен и изчислителен комплекс. Целият производствен процес може да бъде показан на екрана на монитора на работната станция под формата на мнемонична диаграма, като някои параметри се показват в реално време чрез анимирани изображения, които променят цвета си в зависимост от състоянието на съответния параметър.

В допълнение към функциите за визуализиране на състоянието на технологичния процес, такива системи осигуряват регистрация и архивиране на стойностите на параметрите на процеса и издаване на аларми, визуални и аудио.

Архивираните счетоводни данни ще бъдат полезни на цеховата счетоводна служба, тъй като ще предоставят надеждна информация за количеството, марките на произведения продукт и използваните суровини. В малък цех, благодарение на автоматизирано работно място, всички процеси в цеха могат да се контролират от един оператор от едно място.

Специален случай на автоматизирана система за управление може да бъде автоматизирана система за управление на предприятието- набор от софтуерни, технически, информационни, езикови, организационни и технологични средства и действия на квалифициран персонал, предназначени да решават проблемите на планирането и управлението на различни видове дейности на предприятието.

Внедряването на методологиите MRP (Material Requirements Planning) и ERP (Enterprise Resource Planning) обикновено се класифицира като автоматизирана система за контрол.

MRP системипозволява, въз основа на данни за материални запаси, компоненти, обем на готовата продукция, да се осигури наличието на необходимите материали в склада, производствените помещения, както и да се оцени необходимостта от нови покупки. По този начин основната идея на MRP системите е, че всяка счетоводна единица от материали или компоненти, необходими за производството на продукт, трябва да бъде налична в точното време и в точното количество.

Няма смисъл да се използват широко MRP системи, когато има еднакво търсене, големи партиди от материали и произведени продуктови артикули. Те рядко се използват в области като услуги, рафиниране на нефт, търговия на дребно, транспорт и др.

MRP е най-ефективен в системи, които имат дълги цикли на обработка и сложно многоетапно производство, тъй като в този случай планирането на производствения процес и управлението на запасите са много сложни.

ERP системислужат за автоматизиране на планирането, отчитането, контрола и анализа на всички основни бизнес процеси и решаване на бизнес проблеми в мащаб на предприятие (организация). ERP системата помага за интегрирането на всички отдели и функции на компанията в една система, като същевременно всички отдели работят с една база данни и за тях е по-лесно да обменят различни видове информация помежду си.

Обикновено една ERP система включва различни функционални модули, като счетоводство и данъци счетоводство,управление на склад, транспорт, каса, човешки ресурси, управление на взаимоотношенията с клиенти. Различни софтуерни модули на единна ERP система ви позволяват да замените остарелите разнородни информационни системи за управление на логистика, финанси, склад и проекти. Цялата информация се съхранява в единна база данни, откъдето може да бъде извлечена при поискване по всяко време.

Примерите за ERP системи включват:

• - Microsoft Dynamics (http://www.microsoft.com/rus/dynamics/default.mspx)
• - Galaktika ERP (http://galaktika.ru/);
• - Флагман (http://infosoft.ru/ru/).

До 90-те години на миналия век в нашата страна перспективно направление за развитие на автоматизираните системи за управление беше създаването на Национална автоматизирана система за управление (НОСУ), която осигуряваше взаимното свързване на управлението на всички административни, промишлени и др. съоръжения на страната, за да се осигурят оптимални пропорции за развитие на националната икономика. Този план не успя да се осъществи, но в момента автоматизирани системи за управление са въведени във всички сектори на националната икономика, например промишленост, комуникации, транспорт и др.

Интегрираната автоматизация на хранително-вкусовото, химическото, целулозно-хартиеното, металургичното, петролното, газовото производство и др. направи възможно оптимизирането на такива важни показатели като нивото на безопасност на персонала, опазване на околната среда и спазване на стандартите за контрол на качеството. Въвеждането на автоматизация на технологичните процеси в промишлеността води до намаляване на производствените разходи, както и максимално повишаване на ефективността на производството на потребителски стоки.

Използвайки примера за автоматизация на хранително-вкусовата промишленост, може да се отбележи, че разширяването на функционалността на съвременните микропроцесорни системи в тази индустрия е свързано с появата на значителен брой различни видове (системи) за показване на технологична информация; използване на динамични мнемонични диаграми; получаване на графики на промените в технологичните параметри за всеки период от време.

Създадени са и успешно работят автоматизирани системи за управление в захарната, хлебопекарната, маята, зърнената, млечната, месната и маслената промишленост на хранително-вкусовата промишленост.

Автоматизацията в различните видове транспорт, на първо място, улеснява и ускорява всички видове трудоемка работа в пристанища, кейове, гари и летища. Повишава се ефективността на диспечерските служби, безопасността и редовността на движението, качеството на услугата, подобрява се използването на транспортните единици и се намаляват експлоатационните разходи.

Например, пробната експлоатация на автоматизирана система за управление на специализиран общински транспорт в Ярославъл показа, че с нейна помощ е възможно:

• - автоматично определяне на местоположението на превозните средства и показването им на монитора на диспечера по отношение на плана (карта) на района;
• - автоматично проследяване на отклонения от маршрута и графика на движение с предаване на резултатите на диспечера;
• - предоставяне на диспечера на всички данни за всяко обслужвано превозно средство, включително координати на неговото местоположение, курс и скорост;
• - контрол на разхода на гориво и др.

В семинара ще разгледаме няколко примера за автоматизирани системи за управление, използвани в транспорта.

• 1. Формулирайте обща дефиниция на понятието „управление на системата“. Каква е системата?
• 2. Какви са функциите на управлението?
• 3. Какво се нарича система за управление?
• 4. Назовете трите основни области на управление.
• 5. Какво се постига чрез автоматизация на производствените процеси?
• 6. Опишете технологичния процес като обект.
• 7. Обяснете разликата между автоматичните и автоматизираните системи.
• 8. Каква е целта на създаването на автоматизирана система за управление?
• 9. Какво трябва да прави автоматизираната система за управление в съответствие със съществуващите GOST?
• 10. Какви свойства трябва да притежава ACS софтуерът?
• 11. Какви видове управление се различават в зависимост от степента на автоматизация? Дай примери.
• 12. Обяснете разликата между прости и сложни системи.
• 13. Обяснете разликата между детерминистичните и стохастичните системи.
• 14. Избройте функциите на автоматизираните системи за управление на технологичните процеси.
• 15. Дайте примери за типични проекти за внедряване на автоматизирани системи за управление на процесите.
• 16. Какви основни задачи на системата за управление на магазина познавате?
• 17. За какви цели се използват автоматизирани работни места?
• 18. Въз основа на какви методологии се внедряват автоматизирани системи за управление на предприятието? Дай примери.
• 19. Разкажете ни за внедряването на автоматизирани системи за управление в различни сектори на националната икономика на страната.

Работилница

ACS за различни цели, примери за тяхното използване

Първата вътрешна автоматизирана система за управление, предназначена за масово обслужване на пътници в реално време, започва да работи през 1972 г. под името „Експрес-1“.

Ако системата Express-1 беше предназначена за комплексна автоматизация на операциите с билети и каси в големи железопътни възли, тогава автоматизираната система за управление Express-2 (1982) управлява продажбата на билети и превоз на пътници в мащаба на регионите, разпределени на ж.п. мрежа. Районът на мрежата, обслужван от една автоматизирана система за управление Express-2, включваше територията на една или повече железници.

Чрез автоматизираната система за управление Express-2 всички процеси за управление на продажбата на билети, като се вземат предвид транзитните влакове, бяха автоматизирани, а продажбата на места беше организирана чрез бюрото за телефонни поръчки. Компютрите ES, използвани в Express-2 до средата на 90-те години. вече не отговаря на съвременните изисквания. Развитието на компютърните технологии и интернет поставиха пред железничарите задачата да модернизират компютърната мрежа Express. Този проблем беше успешно решен и от 2002 г. системата Express-3 започна да работи в железниците.

На базата на Express ACS са разработени и внедрени четири подсистеми:

• - автоматизираната справочно-информационна система „Екасис” е предназначена да предоставя на всички потребители на системата „Експрес” справочна информация по всички въпроси, свързани с пътуването на пътници с железопътен транспорт;
• - автоматизирана система за управление на багажа "ESUBR" решава проблеми, свързани с автоматизацията на регистрацията на транспортни и товаро-багажни документи;
• - автоматизираната система за управление на експлоатацията и ремонта на пътническия парк "АСУПВ" включва задачи за въвеждане и коригиране на данни за пътническия парк, анализиране и планиране на ремонтите на пътническия парк;
• - системата за управление на пътническите превози ASUL предоставя информация за изпълнението на ключови показатели, свързани с пътническите превози.

По този начин автоматизираната система за управление Express в пътническия сектор е не само система за продажба на билети и резервиране на места, но и механизъм, с който можете да решите голямо разнообразие от проблеми в областта на управлението на пътническия транспорт.

Нека отидем на уебсайта на ACS "Express" на адрес http://express-3.ru/. Основната страница на сайта е показана на фиг. 88.

Ориз. 88.

Нека проверим наличието на места по маршрута Москва-Орел. За да се запознаете с възможностите на програмата, не е необходимо да се регистрирате като абонат, можете да влезете в демо за вход и парола. И така полетата отИ Предипопълнете според фиг. 89.

Чрез натискане на бутона искане,влизаме през прозореца Наличност на места,където трябва да попълните полетата съгласно фиг. 90.

В резултат на заявката за търсене получихме информация за броя на местата в два влака (фиг. 91), пътуващи до град Донецк, но спиращи в град Орел. Както се вижда от запитването, в първия влак има само 48 горни места в купето, няма долни места, а във втория влак има 26 долни места в купето.

Ориз. 89.

Ориз. 90.

Ориз. 91.

Потребителят може да получи по-подробна информация, като кликне върху линка, посочващ номера на влака - 009M. Ще се отвори прозорецът, показан на фиг. 92, от който можете да получите информация за вида на вагона, стойността на билета, както и информация за всеки вагон за наличие на долни и горни места.

Ориз. 92.

С помощта на автоматизираната система за управление Express-3, която работи на уебсайта на Руските железници (RZD) на http://rzd.ru/, можете не само да видите информация за наличността на места по различни железопътни маршрути, но и да направите билет поръчка.

Нека отидем на уебсайта на руските железници и кликнете върху връзката „Разписание, наличност, цени на билетите“. Ще се отвори прозорец Графики наличност на билети, показани на фиг. 93.

Попълнете формата сами и натиснете бутона График.На

Ориз. 93.

Нека се върнем към основния формуляр и, като посочим датата на заминаване на влака, щракнете върху бутона Наличност на места.За да видите по-подробна информация и тарифи, изберете влак от предложения списък и натиснете бутона Продължи.Резултатът от заявката е показан на фиг. 95.

Ориз. 94.

Ориз. 95.

Както се вижда от резултатите от запитването, ние сме напълно информирани не само за тарифата, но и за броя на горните и долните места в купето или запазеното място.

След това трябва да се съгласите с правилото, че сме запознати с възможностите за издаване на документ за пътуване през Интернет, като поставите отметка в съответното квадратче и щракнете върху бутона Разгледайте.След това, след като завършим процеса на регистрация на уебсайта на Руските железници, ще можем да поръчаме билет до желаната дестинация.

Тестови въпроси и задачи

• 1. Разкажете ни за еволюцията на автоматизираната система за управление Express.
• 2. Какви подсистеми на базата на Express ACS са разработени и внедрени? Какви проблеми решават?
• 3. Използвайки уебсайта http://express-3.ru/, проверете наличието на места в една от посоките за превоз на пътници, посочени от учителя. Правете екранни снимки на всички действия. Изпратете резултата на имейл адреса на учителя.
• 4. Използвайки уебсайта на руските железници http://rzd.ru/, направете виртуална поръчка на билет за конкретна посока, посочена от учителя. Не завършвайте последната стъпка, водеща до действителната поръчка. Правете екранни снимки на всички действия. Изпратете резултата на имейл адреса на учителя.
• 5. Използвайки Интернет, намерете примери за внедряване на автоматизирани системи за управление, които могат значително да улеснят ежедневието на човек. Опишете процеса на действие с откритите автоматизирани системи за управление.