Состав и структура АСОИУ

Система включает в себя разнообразные элементы играющие различную роль в решении задач управления и организации производства. Выделение отдельных элементов осуществляется в соответствии со специфическими чертами. Выделение подсистемы или составляющих элементов системы делается в соответствии с ролью составляющих их элементов в решении задач управления и контроля объекта, что позволяет выделить два типа составляющих систему подсистем:

1. Функциональные.
2. Обеспечивающие.

Функциональные подсистемы

В совокупности функциональные подсистемы дают математическую модель функционирования предприятия. При проектировании системы после этапа обследования и анализа собранной информации сроиться математическая модель объекта (макет, прототип, набор разрозненных математических моделей разрозненных процессов). Модель исследуется и анализируется, что позволяет сформировать наборы определенных функций, которые могут послужить прототипом будущей функциональной системы. Опыт разработок показывает, что систему управления объектом можно разбить (по подсистемам) по следующим признакам:

1. По производственному.
2. По циклам или периодам управления.
3. По системам планирования и прогнозирования.
4. По системам контроля и отчетности.

Прежде чем рассмотреть конкретный состав функциональной подсистемы, рассмотрим какие системы в целом функциональными могут быть:

1. Поисковые системы.
2. Информационно-управленческие системы.
3. Информационно-управленческие системы реального времени.
4. Экспертные системы.
5. Системы проектирования.

Естественно от основной функции системы и зависит ее набор функциональных подсистем, хотя нельзя четко провести грани между этими системами. Самым лучшим и идеальным вариантом является заводской автомат. Будем рассматривать систему автоматизированного управления предприятия.

Для нее функциональный набор подсистем будет следующим:

1. Сбыт и маркетинг.
2. Прогнозирование и развитие объекта.
3. Перспективное планирование объекта.
4. Организация управления объектом.
5. Текущее планирование объектом.
6. Оперативное регулирование деятельностью объекта.
7. Учет, контроль и анализ деятельности объекта.

Набор систем можно сделать по функциям управления производственной роли:

1. Управление и процесс научно-исследовательских разработок (НИР), опытно-конструкторские работы (ОКР).
2. Управление и формирование производственных структур.
3. Управление производством основной продукции.
4. Управление вспомогательным производством.
5. Управление транспортом.
6. Управление производственными мощностями и процессом использования основных фондов.
7. Управление материально-техническим обеспечением.
8. Управление трудовыми ресурсами.
9. Управление маркетингом и сбытом продукции.
10. Управление финансами.
11. Управлением развитием и функционированием самой системы управления.

Главным при проектировании является выбор обоснования состава функционирования подсистем и задач. Это процесс очень сложный, на него могут влиять следующие факторы:

1)       оценка важности автоматизации тех или иных задач, которые определяются величиной экономического эффекта и потребностью решения задачи для производства и разработки системы;

2)       создание более совершенных условий для функционирования структуры объекта;

3)       трудоемкость и периодичность решения задач;

4)       возможность формирования отдельных задач управления;

5)       наличие ресурсов (трудовых и финансовых);

6)       степень подготовленности предприятия к внедрению системы;

7)       возможность создания единого комплекса задач на основе единого представления данных из совместимости программного продукта.

Состав подсистем, задач на начальных  последующих этапах разработки периодически пересматривается и уточняется в соответствии с целями, при этом желательно пользоваться методикой системного анализа и рассматривать систему управления по четырем уровням:

1. Уровень цели.
2. Уровень показателей достижения цели.
3. Уровень подсистем.
4. Уровень задач.

Обеспечивающие и управляющие подсистемы

Функции обеспечивающих и управляющих подсистем обеспечивают работу задач, программ и управляют процессом обработки информации. В действительности эти две функции выполняются не только ОС и оболочками (БД, языки программирования). В любой системе должны быть блоки, которые обеспечивают работу подсистем.

Пример: Проверка целостности БД, копирования, генератор отчетов.

Управление и синхронизация в системе могут осуществляется на разных уровнях:

1. Блок управления полностью или частично может находиться в самой задаче.

Пример: Расчет зарплаты. Технология расчета жестко закладывает порядок расчета и порядок работы программ, процедур, т.е. вначале идет ввод данных, формирование табеля, наряда, ввод или расчет отпускных, больничных, расчет премий и т.д. На последующих этапах расчет формирование удержаний, пересчет годовых показателей и уже потом печать платежек, ведомостей, и различных отчетов. Причем на каждом этапе должна осуществляться проверка законченности предыдущего этапа, следовательно на лицо жесткий вариант управления процессом обработки информации.

Более гибкий вариант управления с помощью системы меню, т.е. право выбора, отдается оператору, и нет жесткой синхронизации и управления.

При однотипности задач можно формировать специальные блоки управления.

1. Блок управления в подсистеме или общий для всей системы.
2. Функции управления распределены, частично централизованы.

При проектировании системы разработчик может не использовать готовую ОС, а создать свою систему, в которой будут заложены все функции обеспечения и управления.

Аналогично можно построить обеспечивающие системы (управляющая система может рассматриваться как одна из обеспечивающих систем). Под обеспечением можно понимать следующие функции: управление (как в однозадачном так и в многозадачном режимах), синхронизация в системах реального времени, контроль и целостность информации, связи между подсистемами, задачами, генерация отчетов, форм, генерация связей в адаптируемых или модифицируемых системах, формирование наборов данных с переменной структурой и т.д.

Для систем реального времени в их структуру основными подсистемами закладывается блок управления и блок обеспечения. Под управлением в таких системах понимается:

1. Процесс отслеживания времени и выполнения необходимый для данного промежутка времени программных блоков.
2. Отслеживание предприятий от их устройств или их готовности.
3. Отслеживание всего процесса сбора информации, ее обработки, выдача управляющих команд и различного вида информации.
4. Отслеживание аварийной ситуаций, как на объекте, так и в самой системе и т.д.

Обеспечение. Кроме вышеназванных функций необходимо выполнять функции различного вида контроля в том числе и контроль данных при чтении датчика, предварительной обработки ее и передаче, при обработке, хранении и восстановлении. Обеспечить хранение, модификацию кодов, кодовых страниц, коды специальных команд при работе с датчиками исполнительными устройствами или средствами отображения.

Набор подсистем очень сильно зависит от того, какая система создается:

1. Информационно-поисковая.
2. Информационно-управляющая.
3. Комбинация 1 и 2.

Естественно состав управляющих и обеспечивающих систем для первой и второй группы будут различны. Для обеспечения рабочей структуры системы мы должны:

1. Определить цели, которые должны быть доступны при создании системы.
2. Сформировать концепцию системы.
3. Обследовать объект, проанализировать и получить ответ возможно ли создать систему для достижения определенных ранее целей в соответствии с данной концепцией.
4. Если да, то уточняется состав и содержание подсистем, т.е. формируется состав системы необходимый для дальнейшего процесса проектирования целей.

Под целью могут пониматься:

• «Политические», т.е. это процесс информатизации общества и основное направление научно технического процесса.
• Коренное изменение и улучшение процесса управления объектом или предприятием.
• Достижение экономического эффекта.

Концепции

Разработка концептуальной модели будущей системы, это последующий этап после формирования цели (в формирование цели может входить концептуальный проект). При формировании концептуального проекта для производственного предприятия основными целями могут быть:

1. Оптимизация процесса управления и сбора информации.
2. Сокращение численности управленческого аппарата.
3. Многофакторный автоматизированный анализ управления, процесса производства, маркетинга, сбыта, материального обеспечения, финансового обеспечения, финансовых и материальных потоков, текущих потребностей, по разным факторным показателям.
4. Оптимизация производственной программы с учетом различных внутренних и внешних факторов.
5. Автоматизация отдельных функций управления.
6. Изменение временных периодов функции управления (при возможности масштабирования в определенном временном промежутке).
7. Повышение достоверности, своевременности, сбора, обработки многофакторной информации.

Цели для поисковой системы:

1. Многопараметровое формирование наборов данных и значений.
2. Поиск, обработка и выдача многофакторных показателей или информации.

Определение целей связано со следующими признаками:

После определения формирования целей необходимо провести предварительный анализ основанный на обработке следующих данных:

1. Описание (может быть краткое) структуры производства и связи между структурами.
2. Описание (может быть краткое) системы управления.
3. Определить какие данные для какой задачи нужны, провести предварительную оценку объема данных.
4. Есть ли ПК техника и используемые программные продукты.

После этого анализа можно выбрать путь (вариант) проектирования или работы над проектом.

1. Классический.
2. Ситуационный.
3. Метапрототип.

Необходимо провести концептуальное проектирование или другими словами сформировать предварительный или черновой вариант системы, в котором надо определить:

1. Структуру системы, т.е. состав подсистем, задач и связи между ними.
2. Состав технических средств, их расположение и качественный состав.
3. Выбрать способы решения задач, перечень основных показателей, состав, перечень параметров их характеристики, определить способ представления данных.
4. Состав основных требований.
5. Определить этапность реализации проекта, сроки, определить финансовые и материальные затраты.

Далее делается оценка возможности реализации выбранного проекта, т.е.:

1. Наличие достаточного финансирования.
2. Возможность реализации в заданные сроки.
3. Определить наличие достаточного опыта и знаний для реализации проекта.
4. Подходят ли выбранные способы и методы, и позволяют ли они решать те классы задач, которые включены в данный проект.
5. Наличие или возможность приобретения требуемых технических средств и оборудования.
6. Для систем реального времени возможность соблюдения временных требований по обработке сигналов и их отображения.

На этапе концептуального моделирования работа проводиться в двух направлениях:

1. Изучение предметной области, построение концептуальной модели данных и знаний.
2. Разработка структуры предметной области, метода представления данных и знаний и взаимодействие с пользователем.

Примечание: Проведение всей необходимой работы требует большого опыта и знаний.

Как правило на первом этапе прорабатывается и создается структура БД и БЗ с необходимым программным обеспечением, которое может является первым этапом реализации проекта. В литературе по проектированию даются другие рекомендации, где первым шагом является выбор общей структуры программного, алгоритмического и аппаратного обеспечения, что позволяет построить архитектуру будущей системы на базе состава решаемых задач, и выбора программных средств, оболочек, ОС. При этом необходимо учесть возможности технических средств и человеческого фактора (людских ресурсов).

Примечание: Если у разработчика или заказчика есть средства моделирования или автоматизированного проектирования, то на этом этапе моделируется будущая система и заказчик (пользователь) определяет необходимые ее параметры и возможность будущей системы отвечать заданным требованиям. В западной литературе на данном этапе делается спецификация или специфицируются все требования и параметры будущей системы.

Этап специфицирования — это:

1. Формирование всех требований и показателей.
2. Перечень документов и форм их представления в системе.
3. Описание связей в системе.
4. Описание всех режимов работы системы, подсистемы задач или АРМов.

Для нашей действительности все спецификации сводятся в один документ, который называется техническое задание (техническое задание согласно ГОСТу должно составляться заказчиком, за очень редким исключением он это   делает, как правило, техническое задание составляется исполнителем, так как заказчик или не имеет подготовленного специалиста в этой области, или не хочет этим заниматься).

В составе системы на этапе концептуального проектирования могут быть включены блоки, исполняющие различные функции, а именно:

1. Сбор и анализ информации.
2. Подсистема обучения.
3. Подсистема тестирования (объекта, системы, оператора).
4. Экспертная подсистема.
5. Отдельно разработана подсистема осуществляющая взаимодействие между модулями, функциями, задачами и с пользователем (иногда ее называют диалоговым процессом).
6. Могут быть включены модули связи, мосты.

Все эти блоки можно отнести к обеспечивающим подсистемам.

Далее согласно литературе, вторым шагом является определение структуры, методов отображения, хранение данных, знаний и способы их обработки. Совместно с пользователем выясняется или согласовывается:

1. Специфика данных, их использование, представление.
2. Характер и специфика знаний, способы их накопления, обработки и представления.

В общем виде концептуальное проектирование это:

1. Разработка модели будущей системы и информационной модели объекта.
2. Способы решения задач, представление данных и знаний.
3. Порядок реализации системы, включает этап обследования, проектирования подсистем задач, и реализация и внедрение.

Графически это выглядит так.

Согласно ГОСТу основанием для технического задания служит технико-экономическое обоснование, в котором должны найти отражение все положения которые мы рассмотрели на этапе концептуального проектирования (полное описание содержания формы данного документа см. ОСТ 11.091.655-84). Вкратце этот документ состоит из:

• характеристик объекта из существующей системы управления;
• цели, функции, задачи, создания автоматизированной системы;
• ожидаемые технико-экономические результаты;
• выводы и предложения.

В «Введении» должно быть изложено предполагаемые сроки, периоды содержащие работы, объемы, порядок финансирования и источники, сделаны ссылки на методически нормированные документы.

«Характеристика объекта» включает в себя общую характеристику объекта, характеристику системы управления и ее структуру, описание функций объекта и его структур, характеристику функций управления, характеристику методов управления, действующую характеристику документооборота, характеристику и перечень выявленных недостатков и способы их устранения, готовность объекта к внедрению.

В разделе «Экономическая эффективность» указывается перечень основных источников экономической эффективности ожидаемые затраты.

В разделе «Выводы и предложения» находится сопоставление ожидаемых результатов внедрения автоматизированной системы с заданными целями и критериями ее развития. Выводы о целесообразности создания системы и описание концептуальной модели.

Разработка ТЗ при создании АСОИУ является завершающим этапом предпроектной стадии и заключается в предоставлении основных данных необходимых для разработки системы. Требования к комплексу и задачам, требования к техническому комплексу и отдельным техническим составляющим, требования к информационному и математическому обеспечению. При разработке ТЗ устанавливает очередь создания АСОИУ, с указанием перечня подсистемы задач входящих в состав системы. Очередность разгрузки системы равно, как и сама структура самих очередей, особенно первой, предполагается следующими основными факторами.

1. Возможностью выбранного комплекса задач в конечных условиях данного объекта.
2. Возможностью использования технических средств того или иного уровня их развития.
3. Возможность преобразования и внедрения в наименьшие сроки тех или иных технических средств.
4. Подготовленностью предприятия, в том числе и его кадров.
5. Наиболее целесообразной технологией реализации всех частей системы с точки зрения общей суммы затрат.
6. Возможностью использования в последующих разгрузках результата проектирования и внедрения первой очереди систем.
7. Возможностью создания информационной базы систем.

На начальном этапе проектирования необходимо планировать создание и ведение основных наборов данных и их обслуживание.

Очередность проектирования и внедрения отдельных очередей системы должна быть отражена в общем графике работ по созданию АСОИУ.

Техническое задание должно содержать:

• Характеристику объекта и существующей системы управления.
• Цели, функции и задачи создания АСОИУ.
• Ожидаемые технико-экономические результаты создания системы.
• Примечание: большое значение рыночной экономики имеет достижение таких факторов, как респектабельность фирмы, возможность изменения системы управления и внутренней организации на базе достижения в управлении организации и ВТ.
• Выводы и предложения.

Разделы технического задания:

1. Наименование.
2. Основания для создания (развития АСОИУ).
3. Название и цели.
4. Требования к АСОИУ.
5. Состав, содержание и организация работ по подготовки объекта к выводу системы в действие.
6. Показатели эффективности АСОИУ.
7. Порядок контроля и приемки системы.
8. Источники разработки.

Разделы «Наименование» и «Основания для создания (развития АСОИУ)» должны соответствовать ГОСТ—24.201—85 (или пришедшим на замену).

В разделе «Название и цели» указывают: цели, сферы функционирования объекта, органы структуру и функции управления, подлежащие автоматизации основные показатели и критерии оценки достижения цели.

Раздел «Требования к АСОИУ» состоит из подразделов:

1. Требования к системе в целом.
2. Требования к видам обеспечения (алгоритмам, математическим и программным составляющим, техническим средствам и т.д.).

ГОСТ—24.101—85.

Требования к структуре систем включает:

• Перечень автоматизированных органов управления с указанием условий и режимом эксплуатации АСОИУ.
• Перечень функциональных подсистем и их основные характеристики.
• Место АСОИУ в иерархии управления, ее взаимосвязи с системами управления других уровней.
• Перспективы развития, модернизации, наращения системы. При необходимости допускается приводить структуру системы.
• Требования к функциям системы:
• Перечень функций, задач или их компонентов с указанием объемов и видов входной, выходной информации, источников ее возникновения или использования.
• Уровень автоматизации функции управления, охват вычислительной техникой структуры объекта, охват движения деталей, комплектующих, готовых изделий, материалов и т.д.

Требования к качеству и характеристикам реализации каждой функции включают:

• Точность.
• Время решения.
• Достоверность выдачи результатов.
• Периодичность форм представления информации.
• Продолжительность и режим вычислений.
• Режимы работы системы и режим работы рабочих мест.
• Требования к совместимости с другими системами, способы обмена информацией другого уровня системы.
• Требования по техническим параметрам включают:
• Виды технических средств.
• Общие требования к техническим средствам.
• Требования по защите информации или дополнительные со стороны заказчика.
• Требования по документированию:
• Требования по надежности (ГОСТ — 24.701—86).
• Требования к «видам обеспечения», указывают требования к информационному, программному, техническому и другим видам обеспечения системы. К информационному обеспечению ГОСТ — 24.201—85, ГОСТ — 24.104—85, в них указываются требования: к составу, структуре, к способу организации данных, наличие единой нормативно-справочной базы; использование отраслевых и международных классификаторов, унификация или использование унифицированных документов в форме документов; контроль, хранение, воспроизведение данных, языки, программные блоки, БД, ОС и т.д.

Требования к программному обеспечению должны соответствовать:

ГОСТ—24.104—85, ГОСТ—24.101—81, ГОСТ—24.206—80 (устарели).

В приложении к ТЗ необходимо приводить обоснование в потреблении технических средств.

Организационное обеспечение должно соответствовать действующим нормативно-техническим документам.

В разделе «Состав, содержание и организация работ по подготовки объекта к выводу системы в действие» указывают основные требования приводимые заказчиком, они должны включать:

• Создание необходимых для обеспечения функциональной системы обеспечения структур (обеспечения) комплектование и обучение персонала.
• Создание необходимых условий функционирования системы, при которым гарантируется соответствие системы требованиям в ТЗ.
• Регистрация вновь разработанных и унифицированных форм документов.
• План работ, перечень организаций соисполнителей.
• Обоснование очередности работ.

Раздел «Показатели эффективности»:

• Общие затраты по созданию АСОИУ по годам в том числе НИР, ОКР, затраты на приобретение техники, ее установку и пуск.
• Ожидаемая экономия от внедрения системы.
• Срок окупаемости затрат.

Разделы «Порядок контроля и приемки системы» и «Источники разработки» должны соответствовать ГОСТ—24.201—85.

Раздел «Порядок контроля и приемки системы» содержит план испытаний, форму испытаний или описание конкретных задач и примеров. Необходимые параметры конкретных показателей. Если система проходит испытание на специальных стендах, то составляется подробный план испытаний и описание всех режимов.

Раздел «Источники разработки» содержит перечень научно-исследовательских работ, перечень защищенных авторским правом разработок, патентов и т.д., список технической и научной литературы или ссылки на авторов.

Предпроектное обследование

Предпроектное обследование главной целью преследует получение исходных данных (в полном объеме) необходимых для проектирования и создания модели системы.

Обследование условно можно разбить на 2 этапа:

1. Сбор информации и анализ.
2. Моделирование и исследование модели.