В чем проявляется открытость систем автоматизации

Гибкость, открытость и прозрачность автоматизированной системы

Благодаря компьютерной интеграции уровней управления и организации автоматизированные производства приобрели свойства гибкости, открытости и прозрачности.

Гибкостью называют способность производственной системы переходить в пределах своих технологических возможностей из одного состояния в другое с целью выполнения изменившегося заказа. В современном производстве гибкость обеспечивается путем замены специализированного оборудования на многофункциональное с программным управлением. Понятие гибкости производства имеет несколько аспектов:

• — машинный — возможность переналадки установленных единиц технологического оборудования для выполнения поступившего заказа;
• — технологический — способность изменять способы изготовления объекта производства;
• — структурный — расширение возможностей технологической линии путем замены единиц оборудования;
• — производственный — способность продолжать работу при случайном отказе единицы технологического оборудования;
• — маршрутный — возможность изменения последовательности операций;
• — гибкость по продукту — способность перехода к выполнению поступившего заказа без изменения технологической линии;
• — гибкость по объему — способность изменять объемы выпуска продукции;
• — гибкость по номенклатуре — способность изменять программу выпуска продукции.

Степень гибкости оценивают по критерию

где п — число состояний технологической линии; ty — время перехода из /-го в у’-е состояние; Т — плановый период времени.

По степени гибкости производственная система может быть

• — жесткой (роторная линия для выпуска одинаковых изделий);
• — перенастраиваемой (линия специализированных машин, выстроенная согласно последовательности технологического процесса);
• — переналаживаемой, с переходом в новое состояние после остановки и переделки оборудования (линия универсальных машин с переналаживаемой оснасткой);
• — гибкой, например, группа перепрограммируемых из центра единиц технологического обюрудования с транспортными роботами;
• — реконфигурируемой, в которой изменяют программу взаимодействия технических средств автоматизации, подключенных к информационной шине.

Открытостью называют возможность применения в одной автоматизированной системе аппаратных и программных средств, выпускаемых разными фирмами. Для согласования их работы Международная электротехническая комиссия (IEQ разработала стандарты подключения технических средств к промышленным шинам, протоколов обмена информацией, программирования управляющих систем, выходных сигналов датчиков и входных сигналов исполнительных устройств.

Прозрачность — это возможность получения информации в режиме реального времени с любого уровня автоматизированной системы о работе любого элемента предприятия. Прозрачность обеспечивается благодаря соединению разных уровней автоматизированной системы информационными шинами с выходом в Интернет. В современных автоматизированных системах даже в локальные устройства управления единицами оборудования встраивают И^-сервер, позволяющий по протоколу TCP/IP обмениваться информацией с сетью Интернет. Менеджер и мастер участка могут быстро получать информацию о работе любой единицы оборудования и предприятия в целом. Так, ремонтник оборудования может получать инструкции по устранению неисправности, выйдя на сервер разработчика оборудования в сети Интернет.

Принципы построения АСУ

Новизна и необычность АСУ, огромная масштабность и сложность, большая стоимость, трудоемкость и продолжительность работ, многоплановость возникающих в процессе ее построении проблем требуют регламентации и упорядочения этого процесса в соответствии с определенной системой принципов построения АСУ. Для АСУ организационного типа выделены следующие принципы построения АСУ:

• · системности;
• · развития (открытости);
• · совместимости;
• · стандартизации (унификации);
• · эффективности.

Принцип системности заключается в том, что при декомпозиции должны быть установлены такие связи между структурными элементами системы, которые обеспечивают цельность АС и ее взаимодействие с другими системами. Системный анализ является научно-методической основой разработки АСУ, охватывающей как управляющую и управляемую части системы, так и ее внешнюю среду. Системный подход должен применяться при проектировании как объекта, так и органа управления в процессе их совместного функционирования. Принцип системного подхода должен проявляться при разработке всех видов обеспечения. В математическом обеспечении используется совокупность взаимосвязанных моделей. В программном обеспечении необходимо применять единообразную структуру построения, программную совместимость, наличие операционных систем, стандартизацию программ, использовать общие пакты прикладных программ. В техническом обеспечении обеспечивается взаимосвязь ЭВМ и периферийных устройств. В информационном обеспечении обеспечивается единство информационной базы, единой системы классификации и кодирования технико-экономической информации, использование унифицированной системы документации.

Принцип развития (открытости) заключается в том, что исходя из перспектив развития объекта автоматизации, АС должна создаваться с учетом возможности пополнения и обновления функций и состава системы без нарушения ее функционирования. Принцип предусматривает возможность ввода новых и совершенствования решаемых задач как при поэтапном вводе системы в действие, так и при дальнейшем ее развитии, сохраняя при этом целостность системы и взаимосвязи между задачами. Этот принцип связан с гибкостью, адаптацией системы к изменениям во внешней среде. При разработке АСУ следует обеспечить согласованность пропускной способности отдельных частей системы. В простейшем случае для последовательных участков добиваются, чтобы пропускная способность каждого последующего участка была не меньше, чем у предшествующего. При разработке АСУ, для которой существуют аналоги, следует использовать опыт предыдущих разработок. Каждый раз, когда в проекте используется иное решение, его необходимо обосновать соответствующим системным анализом. Для объекта нового типа на основе анализа группы объектов разработку АСУ ведут таким образом, чтобы ее можно было использовать в дальнейшем для аналогичных систем. Разрабатываемые АСУ должны обладать повышенной живучестью, то есть способностью некоторой компенсации нарушений функций отдельных частей и устройств. Система должна продолжать выполнение основных функций при таких нарушениях, хотя эффективность ее может оказаться пониженной. Один из путей повышения живучести системы — обеспечение возможности автономной работы ее подсистем, которые выполняют свои функции, хотя и с ухудшенной эффективностью, в течение некоторого времени без связи с вышестоящей подсистемой. Другим способом является возможность временного выполнения всех или части функций одной подсистемы другой (специфическая форма резервирования). С самого начала разработки АСУ важно предусмотреть поэтапный ввод ее в эксплуатацию. Это позволяет при ограниченных ресурсах быстрее получить реальный эффект, обеспечивает более плавный переход сотрудников к работе в новых условиях, улучшает отработку и опробование отдельных частей системы, повышает уверенность в ее будущей успешной работе.

Принцип совместимости заключается в том, что при создании систем должны быть реализованы информационные интерфейсы, благодаря которым она может взаимодействовать с другими системами в соответствии с установленными правилами. В соответствии с ГОСТ 34.003-90 совместимость АС — это комплексное свойство двух или более АС, характеризуемое их способностью взаимодействовать при функционировании. Совместимость АС включает техническую, программную, информационную; организационную, лингвистическую и, при необходимости, метрологическую совместимость. Техническая совместимость АС характеризуется возможностью взаимодействия технических средств этих систем. Программная совместимость АС характеризуется возможностью работы программ одной системы в другой и обмена программами, необходимыми при взаимодействии АС. Информационная совместимость АС характеризуется возможностью использования в них одних и тех же данных и обмена данными между ними. Организационная совместимость АС характеризуется согласованностью правил действия их персонала, регламентирующих взаимодействие этих АС. Лингвистическая совместимость АС характеризуется возможностью использования одних и тех же языковых средств общения персонала с комплексом средств автоматизации этих АС. Метрологическая совместимость АС характеризуется тем, что точность результатов измерений, полученных в одной АС, позволяет использовать их в другой системе.

Принцип стандартизации (разумной типизации, типовых проектных решений, унификации) заключается в том, что при создании систем должны быть рационально применены типовые, унифицированные и стандартизованные элементы проектные решения, пакеты прикладных программ, комплексы компоненты. Это особенно важно при создании АСУ высоких уровней управления, для которых трудоемкость работ достигает несколько тысяч человеко-лет. Принцип типовых проектных решений при разработке АСУ не предполагает максимальную типизацию. Приспособление типовых проектных решений к конкретным условиям требует много усилий, средств и времени, и кроме того многие типовые решения могут морально устареть. Поэтому типизация должна быть разумной. Уровень типизации может быть различным: от уровня подсистем и выполняемых ими функций до типовых программ решения специальных задач.

Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и целевыми эффектами, включая конечные результаты, получаемые в результате автоматизации.

Выделяют ряд дополнительных принципов, применение которых позволяет повысить эффективность разработки и внедрения АСУ:

• · первого руководителя;
• · новых задач;
• · автоматизации документооборота;
• · единства информационной базы.

Принцип первого руководителя (человеко-машинный принцип) подразумевает непосредственное участие первого руководителя, как человека, глубоко понимающего сущность и важность внедрения АСУ, в перестройке организационной структуры в условиях АСУ, в перераспределении функций и задач коллективов, их обучением, формированием нового отношения персонала к своим обязанностям и стилю работы. Т. е., разработка и внедрение АСУ должны находиться в ведении высшего руководителя той организации, для которой она разрабатывается.

Принцип новых задач предполагает при проектировании АС поиск задач таких, что их решение позволяет обеспечивать высокую эффективность АСУ. Этот принцип требует анализа управленческих задач и выявления потерь, происходящих в объектах управления. Высокая эффективность создаваемой АСУ в значительной степени обеспечивается введением принципиально новых задач, как правило, оптимизационных. Такие задачи в существующей системе при ручной технологии не решались или решались частично из-за отсутствия адекватной модели, невозможности переработать большой объем информации и добиться нужной точности, детальности и скорости расчетов.

Непосредственным следствием принципа системного подхода являются принципы автоматизации документооборота и единства информационной базы. В АСУ недостаточно лишь выполнять на ЭВМ расчеты по тем или иным моделям. Необходимо автоматизировать все остальные процессы, связанные с движением информации — сбор, хранение, передачу, обработку данных и выдачу их для использования в виде подготовленных машиной документов или в иной удобной форме. Принцип автоматизации документооборота предполагает, что весь поток документов, которыми обмениваются орган и объект управления, в условиях АСУ, проходит через один информационный центр. Принцип единства информационной базы исключает дублирование информации.

Требования к автоматизированным информационным системам

распределенность — способность системы обеспечивать совместную обработку документов несколькими территориально разнесенными подразделениями предприятия или несколькими удаленными друг от друга рабочими местами;

модульность — способность системы предоставлять пользователям возможность настраивать и выбирать функции системы исходя из специфики и сложности, деятельности предприятия, т. е. система автоматизации гибкая и состоит из отдельных модулей, интегрированных между собой (сбыт, склад, закупки, производство, персонал, финансы, транспорт);

открытость — система автоматизации интегрирована в другие информационные системы, она имеет открытые интерфейсы для разработки новых приложений и интеграции с другими системами.

При разработке информационных систем:

• • особое внимание уделяется методам измерения и сравнения логистических показателей, а также методам управления ими;
• • разрабатываются формализованные и всеобъемлющие системы оценки результатов обслуживания потребителей;
• • устанавливаются нормативы для каждого вида логистических процедур па протяжении всего процесса обслуживания потребителей;
• • создаются так называемые хранилища данных, являющиеся интегрированными элементами информационных систем предприятий. Основная цель создания таких хранилищ — облегчить доступ к данным всем менеджерам предприятия, а также потребителям и поставщикам;
• • системы оценки и контроля интегрируются с системами обслуживания заказов и планирования, включая прием и обработку заказов, планирование логистических операций, управление запасами планирование производства, складирование и транспортировку.

Рекомендации при внедрении информационной системы:

• • определиться с организационной структурой предприятия, т. е. попять, что мы имеем, что хотели бы иметь в ближайшем будущем, и разработать положение об организационной структуре предприятия;
• • разработать механизм финансово-экономического управления предприятием в целом, в том числе разработать положение о финансовой структуре, определить центры финансового учета и финансовой ответственности;
• • выделить основные логистические цели предприятия (в зависимости от необходимости решения задач, стоящих перед информационной системой): направления бизнеса, финансовые, технологические, информационные и материальные потоки; оценить документооборот;
• • разработать механизмы организации и оперативного управления цепями поставок: стандарты, формы учета и контроля, управленческой отчетности;
• • сформировать технологию стратегического управления цепями поставок, систему финансового планирования и контроля, а также систему финансового анализа.

В настоящее время в России имеются информационно управляющие системы трех основных типов: АСУ отдельных складов, системы управления обеспечения материалами и комплексные системы управления цепочек поставок. Наиболее целесообразно при выборе систем управления отдавать предпочтение комплексным информаци- онпо-управляющим системам, которые обеспечивают наибольший экономический эффект для предприятия.

Одной из таких эффективных систем управления является система AWACS( Advanced Warehouse Administration and Control System), разработанная за рубежом и адаптированная к Российским условиям компанией АВАЛОН СистемВижп. [1]

Особенность этой системы в том, что она автоматизирует не только отдельные склады, на и всю цепочку поставок. Ее основой служит центральный модуль, на который могут замыкаться несколько десятков сотен АСУ отдельных складов и производственных предприятий. Отдельные системы, установленные на удаленных расстояниях друг от друга складах и предприятиях, обмениваются между собой и с центральным модулем по внутреннему протоколу с использованием сервера. Интерфейс позволяет обмениваться этим системам достаточно компактным объемом информации, что очень важно при сегодняшнем состоянии и ценах на сетевые услуги и при использовании коммутированного доступа к этим услугам. Передаваемая информация включает в себя и словесные сообщения, и электронные документы, команды, подтверждение действий, данные о складских запасах, объемах поступления, и выдачи груза. В центральном модуле происходит накопление первичных статистических данных и прогнозирование потребностей и отгрузок с учетом сезонных колебаний потребностей товаров.

Логистическая система на производстве эффективна, когда создаются условия для ее интеграции в текущие производственные и коммерческие процессы. Эта проблема решается путем создания соответствующего информационного базиса. Сюда относятся: «актуальные обзоры» фондов (наличие фактических и планируемых заказов, содержание производственных основных и промежуточных складов) и сроков (поставки, обработки, ожидания, простои, соблюдение сроков).

Для сбора этих данных производственная система по всему предприятию располагает «датчиками и измерительными инструментами», которые контролируют объемы и сроки текущих процессов и передают эти сведения далее для интерпретации. Логистическая система предъявляет к своей «измерительной» сети следующие требования:

• • быстрый и надежный, ручной или автоматизированный сбор данных о транспортных средствах» и средствах производства;
• • структурирование внутрипроизводственной информационной системы поддержки принятия решений, которая в каждый момент содержит актуальную информацию о ходе производственных процессов по каждому из участков.

В настоящее время широко распространяются технологии безбумажных обменов информацией.

На транспорте, вместо сопровождающих груз многочисленных документов (особенно в международном сообщении), по каналам связи синхронно с грузом передается информация, содержащая о каждой отправляемой единице все необходимые для характеристики товара реквизиты. При такой системе на всех участках маршрута в любое время можно получить исчерпывающую информацию о грузе и на основе этого принимать управленческие решения. В ряде случаев грузоотправители получили доступ к файлам, отражающим состояние транспортных услуг и загрузку транспорта.

Обмен между производителями товаров и крупными магазинами для населения, включающий:

• • обмен накладными с транспортными конторами при прямой отправке товаров от производителя покупателю.
• • С помощью технологии безбумажных обменов информацией покупатель может непосредственно оформить заказы па покупку.

Чтобы реализовать эти возможности электронного обмена предприятия применяют стандартные протоколы обмена и заключают между собой коммерческие договоры. Разработаны и применяются стандартные компьютерные протоколы оформления сделок при следующих операциях:

• — заказах на покупку;
• — заказах на отправку партий грузов;
• — получении консультаций для грузоотправителей;
• — заполнении фактурных счетов;
• — различных выплатах;
• — оформлении накладных на перевозку грузов;
• — получении информации о перевозимых товарах.

Руководитель дирекции логистики сети универсамов «Пятерочка» Александр Лайцев [2] приводит пример, как действует механизм пополнения товарного запаса в магазинах торговой сети «Пятерочка».

«Существует некая ассортиментная матрица, составляющие которой — определенные товары — в определенном объеме должны присутствовать в наших торговых точках. Ответственность за их наличие несет управляющий магазина. Информационная система в автоматическом режиме постоянно анализирует запасы и, когда остаток какого-то товара подходит к критической точке, предлагает управляющему магазина сделать заказ. Естественно, это происходит ежедневно, и каждый день заказываются разные товары. Пока что — па данном этапе — рекомендации информационной системы можно и нужно корректировать, потому что программа пока еще не знает всех наших любимых праздников и не может рекомендовать заказать конфеты ко Дню учителя или сковородки к 8 Марта. Не смотря на это уже сейчас нашу программу можно назвать системой уровня ERP, потому что она связывает все цепочки предприятия: от управления материальными потоками — запасами — до управления потоками нематериальными. »

Лекция 2 Требования к архитектуре компьютерной системы автоматизации. Открытость архитектуры. — презентация

Презентация на тему: » Лекция 2 Требования к архитектуре компьютерной системы автоматизации. Открытость архитектуры.» — Транскрипт:

1 Лекция 2 Требования к архитектуре компьютерной системы автоматизации. Открытость архитектуры.

2 Требования к архитектуре компьютерной системы автоматизации Жизненный цикл КСА состо­ит из следующих фаз:

3 Требования к архитектуре компьютерной системы автоматизации Архитектура КСА – это абстрактное ее представление, которое включает в себя идеализированные модели компонен­тов системы, а также модели взаимодействий между компонентами. Элементами архитектуры являются модели (абстракции) датчиков, уст­ройств ввода- вывода, измерительных преобразователей, ПЛК, компьютеров, интерфейсов, протоколов, промышленных сетей, исполнительных устройств, драйверов, каналов передачи информации. Архитектура системы может быть различной в зависимости от решаемой задачи автоматизации. Задачами автоматизации могут быть:

4 Требования к архитектуре компьютерной системы автоматизации При построении архитектуры должны быть заложены следующие свойства будущей системы автоматизации: слабая связанность элементов архитектуры между собой (т.е. декомпози­цию системы на части следует производить так, чтобы поток информации через связи был минимален и через них не замыкались контуры автома­тического регулирования); тестируемость (возможность установления факта правильного функци­онирования); диагностируемость (возможность нахождения неисправной части систе­мы); ремонтопригодность (возможность восстановления работоспособности за минимальное время при экономически оправданной стоимости ремонта); надежность (например, путем резервирования); простота обслуживания и эксплуатации (минимальные требования к ква­лификации и дополнительному обучению эксплуатирующего персонала); безопасность (соответствие требованиям промышленной безопасности и технике безопасности); экономичность (экономическая эффективность в процессе функциониро­вания); модифицируемость (возможность перенастройки для работы с другими технологическими процессами); функциональная расширяемость (возможность ввода в систему дополни­тельных функциональных возможностей, не предусмотренных в техниче­ском задании); наращиваемость (возможность увеличения размера автоматизированной системы при увеличении размера объекта автоматизации); открытость; минимальное время на монтаж и пуско-наладку (развертывание) системы.

5 Открытость систем Открытой архитектурой можно считать модульную систему, допускающую замену лю­бого модуля на аналогичный модуль другого производителя, имеющийся в сво­ бодной продаже по конкурентоспособным ценам, а интеграция системы с други­ми системами (в том числе с пользователем) легко выполнима благодаря соответствию элементов системы общепринятым стандартам. Необходимыми условиями открытости яв­ляются: Открыты­ми, например, могут быть: физические интерфейсы, протоколы обмена, методы контроля ошибок, си­стемы адресации, форматы данных, типы организации сети, интерфейсы между программами, диапазоны изменения аналоговых сигналов; пользовательские интерфейсы, языки программирования контроллеров, управляющие команды модулей ввода-вывода, языки управления базами данных, операционные системы, средства связи аппаратуры с программ­ным обеспечением; конструкционные элементы (шкафы, стойки, корпуса, разъемы, крепеж­ные элементы); системы, включающие в себя перечисленные выше элементы.

6 Свойства открытых систем Системы с открытой архитектурой обладают следующими свойствами:

7 Достоинства открытых систем Достоинствами применения открытых систем являются: пониженные вложения на проектирование системы и предпроектные изыс­кания благодаря наличию на рынке большого выбора готовых компонентов открытых систем; упрощение процесса интеграции открытость подразумевает возможность простой интеграции разнородных систем; экономия финансовых средств благодаря низкой стоимости жизненного цикла (в основном вследствие конкуренции независимых производителей и отсутствия диктата цен монопольным поставщиком); увеличенное время безотказной работы благодаря выбору наиболее надеж­ных модулей из имеющихся на рынке; минимизированное время вынужденного простоя благодаря большому вы­бору взаимозаменяемых модулей всегда можно найти поставщика, имею­щего нужные модули на складе; минимальные усилия на ввод в действие как аппаратуры, так и программ­ного обеспечения благодаря устранению затрат времени на дополнительное обу­чение как монтажной организации, так и эксплуатирующего персонала; простое изменение конфигурации системы для работы с новыми техноло­ гическими процессами вытекает из свойств модульности и расширяе­мости открытых систем; минимальный объем дополнительного обучения персонала и, как след­ствие, простота обслуживания; увеличение времени жизни системы благодаря взаимозаменяемости отрабо­ тавшего ресурс и нового оборудования, а также возможности наращивания функциональных возможностей.

8 Недостатки открытых систем Недостатки открытых систем: при появлении в системе невоспроизводимых отказов некому предъявить претензии в силу большого числа поставщиков и участников проектирования; универсальность всегда находится в противоречии с простотой; эффект снижения надежности программного обеспечения, части которо­го пишутся разными производителями; наличие открытых кодов снижает надежность программной системы, по­скольку нарушается принцип инкапсуляции; как и любая стандартизация, открытость накладывает ограничения на диа­пазон возможных технических решений, затрудняя творчество и снижая вероятность появления новых и плодотворных технических решений.