РАЗДЕЛ  5  Основы автоматизированного управления производством

 

       Управление производством - это информационный процесс, обеспечивающий протекание какого-либо физического процесса и достижение им определенных целей.

       Регулирование - управление, имеющее своей задачей обеспечение постоянства какой-либо физической величины. Например, в экономике регулированием называется корректировка хода производства с помощью экономических рычагов (цен, норм, премирования и др.).

       Механизация производственного  процесса - замена физического труда человека работой механизмов, получающих энергию от какого-либо источника.

       Автоматизация производственного  процесса - замена физического труда человека, затрачиваемого  на управление механизмами и машинами, работой специальных устройств, обеспечивающих это управление (регулирование различных параметров, получение заданной производительности и качества продукта без вмешательства человека и т. п.).

       Механизация управления производством - это замена умственного труда человека, затрачиваемого на управление производством, работой технических средств с ручным вводом данных.

       Автоматизация управления производством - замена физического и умственного труда человека, затрачиваемого на управление производством, работой технических средств, обеспечивающих выполнение определенных управленческих pa6oт с заданной производительностью и качеством без вмешательства человека, за которым остаются только функции наблюдения и подготовки технических средств к работе.

       Система управления (техническая) - совокупность всех устройств, обеспечивающих управление каким-либо объектом. Любая система управления должна содержать источники информации о задачах и результатах управления, устройства или персонал, анализирующие и принимающие решения об управляющих воздействиях, а также исполнительные устройства.

       Автоматическая  система управления - система, в которой функции всех элементов выполняются различными устройствами без непосредственного участия человека.

       Автоматизированная  система управления - система, в которой для получения, обработки информации и управления используются различные устройства, однако определенные функции выполняются человеком или группой людей. Например, «Советчик мастера» - система, автоматически собирающая информацию о состоянии производственного процесса, обрабатывающая эту информацию и выдающая решения в виде рекомендаций. Это разомкнутые системы, так как цепь воздействия замыкается человеком, который принимает окончательное решение и реализует его.

       Автоматизированные  системы управления по мощности переработки информационных потоков делятся на три основные группы: автоматизированные системы управления технологическими процессами производства, автоматизированные системы управления предприятиями, объединениями и территориальными организациями, автоматизированные системы управления отраслевого или ведомственного назначения.

       Автоматизированные  системы управления технологическими процессами производства (АСУ ТП) решают проблему поддержания оптимального технологического режима оборудования. В этом случае совместно с объектом применяется ЭВМ, в задачу которой входит непрерывное вычисление критериев оптимальности (целевых функций) и выработка команд для управления процессом. Существуют два способа определения наилучшего технологического режима: поиск на объекте управления и вычисление параметров, оптимизирующих целевую функцию вне объекта.

       Автоматизированные  системы управления предприятиями, объединениями и территориальными организациями служат для сбора  и обработки информации, учета, планирования и управления народным хозяйством.

       Автоматизированные  системы управления отраслевого  или ведомственного назначения являются наиболее сложными системами, оснащенными мощной вычислительной техникой, сосредоточенной в главном вычислительном центре, в который поступает информация от периферийных вычислительных центров.

       По  характеру линий связи источников информации автоматизированные системы  управления делятся на радиальные, цепочные и древовидные.

       5.1 Автоматизация управления производством

       В связи с ростом и усложнением  предприятий, технологических процессов и ускорением ритма производства широкое внедрение получили информационные и управляющие системы, базирующиеся на средствах вычислительной техники. Процесс управления характеризуется тремя определяющими чертами: информационным характером процесса; возможностью выбора желаемого, оптимального для каждого конкретного случая хода процесса и его поддержания; возможностью контроля за ходом процесса, то есть наличием обратной связи. В связи с этим различают информационные, информационно-советующие, управляющие, самонастраивающиеся и самообучающиеся системы управления.

       Информационные  системы обеспечивают лишь переработку  поступающего объема информации и представляют ее в удобном для анализа виде.

       Информационно-советующие системы кроме переработки информации рекомендуют оператору решения наиболее целесообразные в той или иной ситуации.

       Управляющие системы обеспечивают управление производством  с минимальным участием оператора, который может корректировать управление в случаях, не предусмотренных алгоритмом, заложенным в систему управления. При изменении внешних условий процесса управления наиболее предпочтительны самонастраивающиеся системы управления предприятием, которые приспосабливаются к изменению условий работы.

       Самую высокую ступень автоматизации управления обеспечивают самонастраивающиеся системы, меняющие алгоритм управления в зависимости от вида управляющих и возмущающих воздействий.

       Автоматизированные  системы управления разделяются  по стадийности вырабатываемых воздействий  на системы технико-экономического планирования, технической подготовки производства, оперативного управления, бухгалтерского статического учета, анализа хозяйственной деятельности предприятия и делопроизводства. Сферы управления АСУП делятся на сферу управления основным и вспомогательным производствами. При этом могут решаться вопросы труда и заработной платы, материально-технического снабжения, управления технологическим оборудованием и качеством продукции.

       Автоматизированная  система управления предприятием является сложной вероятностной системой, для нормального функционирования которой требуется непрерывный контроль со стороны оператора. Структура и параметры, заложенные в систему, требуют экономико-математического моделирования и программирования процесса производства и управления им во всех подразделениях предприятия.

       Целью системы управления должно быть обеспечение  максимальной эффективности работы всех звеньев в отдельности и  всего предприятия в целом. Структура  и алгоритм управления автоматизированных систем в наибольшей степени определяются спецификой, характером и масштабом производства, а также критериями качества, определяющими эффективность работы предприятия.

       В настоящее время технически реализуемый  перечень управляющих и информационных функций, выполняемых автоматизированными системами управления, весьма велик и в общем виде сводится к следующему:

       управляющие функции - регулирование отдельных  параметров технологического процесса;

       однотактное логическое управление (выполнение блокировок, защит и т.п.); каскадное регулирование;

       многосвязанное  регулирование; выполнение программных  и логических операций дискретного  управления процессом и оборудованием;

       оптимальное управление установившимися режимами технологического процесса и работы оборудования;

       оптимальное управление технологическим объектом в целом с самоприспособлением системы управления.

       Приведенный перечень не исключает выполнения АСУ ТП и других функций, необходимых в том или ином случае.

       Информационно- вычислительные функции:

       сбор, первичная обработка и хранение технической и технологической информации;

       косвенные измерения параметров процесса и  состояния технологического оборудования;

       сигнализация  состояний параметров технологического оборудования;

       расчеты технико-экономических и эксплуатационных показателей технологического процесса и работы технологического оборудования;

       подготовка  информации для вышестоящих и  смежных систем и уровней управления;

       регистрация параметров технологического процесса, соотношения технологического оборудования и результатов расчетов;

       контроль  и регистрация отклонений параметров процесса и состояния оборудования от заданных;

       анализ  срабатывания блокировок и защит  технологического оборудования; диагностика  и прогнозирование хода технологического процесса и состояния технологического оборудования;

       диагностика и прогнозирование состояний  комплекса технических средств  АСУ ТП;

       оперативное отображение информации и рекомендаций ведения технологического процесса и управления технологическим оборудованием;

       выполнение  процедур автоматического обмена информацией с вышестоящими и смежными системами управления.

       В зависимости от объема выполняемых  функций существует ряд иерархических  уровней управления предприятием, которые  в совокупности осуществляют автоматизированные функции управления организационно-экономической и хозяйственно-производственной деятельностью предприятия на основе применения экономико-математических методов и ЭВМ.

       Верхним уровнем управления является комплексная  АСУ ТП, реализованная в масштабе предприятия и его основных подразделений (подсистем). Средним уровнем являются одна или несколько автоматизированных систем управления производственными процессами, входящих в качестве подсистем в комплексную АСУП и осуществляющих функции прямого оперативного управления производством. Низовым уровнем являются отдельные АСУ ТП, входящие в состав подсистем в АСУ или непосредственно в АСУП.

       При взаимодействии с вышестоящими уровнями АСУ ТП получает от них номенклатуру выпускаемой продукции, ее количество и сроки выпуска, технико-экономические показатели выполнения производственных заданий. В вышестоящие уровни АСУ ТП выдает обобщенные фактические данные о ходе технологических процессов, количественных и качественных показателях выпущенных изделий, состоянии технологического оборудования, потреблении инструмента, электроэнергии, вспомогательных материалов, технологической себестоимости и др. В зависимости от характера взаимосвязи АСУП и АСУ ТП различают автономные и интегрированные системы управления технологическими процессами.

       5.2 Основные принципы автоматизации управления производством (АСУП)

       Автоматизация управления производством основывается на организации управления до автоматизации  и частично или полностью использует основные принципы организации управленческого  труда. К первой группе можно отнести принципы, отвечающие на вопрос «как управлять?»

       В условиях автоматизированного управления производством действуют также  специфические принципы, определяющие организацию и функционирование АСУ и отвечающие на вопрос «как организовать автоматизированное управление?». Эти принципы можно отнести ко второй группе.

       Автоматизация управления стала возможной благодаря  наличию современных технических  средств, математического и организационного обеспечения, а также благодаря  экономичности автоматизации управленческих процессов и гибкости производственной информации. Это позволяет выделить третью группу принципов, определяющих возможность создания АСУ и отвечающих на вопрос «на чем основано автоматизированное управление?»

       Процессы  создания АСУП характерны наличием своих собственных принципов. Четвертая группа принципов отвечает на вопрос «как создавать автоматизированное управление?».