Проектирование подсистем и задач АСУ.

По данной проблеме темы дипломных проектов связаны чаще всего с разработкой функциональных подсистем и задач АСУ, информационного обеспечения, технического обеспечения и т. д.

Основное внимание при разработке данной темы необходимо уделить построению и анализу совокупности задач (подзадач), решаемых в подсистеме, а также разработке алгоритмов решения задач и их программной реализации.

Задача представляет собой основную структурную единицу функциональной части АСУ. Выделение задачи позволяет вести автономное проектирование и внедрять некоторые из задач параллельно с проектированием других. При этом должны учитываться информационные взаимосвязи между различными задачами. Результатом проектирования любой задачи является один из разделов технического проекта “Описание постановки задачи” и соответствующий раздел рабочего проекта “Программы решения задачи”.

В специальной части дипломного проекта необходимо проработать следующие вопросы:

1) Входная информация. Здесь дается описание процедур подготовки исходной информации, включая перечень подразделении исполнителей, описание регламента и технологических операций подготовки данных. Приводятся наименования и формы документов, условные обозначения, правила заполнения, сроки годности и хранения документов. Кроме того, необходимо дать количественные характеристики входного потока информации.

2) Выходная информация. Приводится описание условных обозначений, форм получаемых документов, процедур получения и использования этих форм. Дается перечень подразделений и описание производственно-хозяйственных ситуаций, в которых используется полученная форма. Кроме того, необходимо отразить количественные характеристики объема информации и сроки получения информации.

3) Внешние информационные связи. Содержат перечень и описание внешних входных (нормативно-справочных и оперативных) и выходных (информация, хранимая для связи с другими задачами) массивов с указанием наименований и идентификатора массива, наименование задачи, образующей или использующей массив, средства его создания и обслуживания.

4) Внутренние информационные связи. Содержат описание массивов, которые формируются и используются только в этой задаче.

5) Используемые средства пакета прикладных программ (ППП). Содержат описание компонент задачи, реализуемых средствами ППП, с указанием документации ППП. где производится подробное описание математических методов, алгоритмов и документации, определяющей параметры настройки ППП (параметры генерации, набор макроопределений, схемы описаний), а также перечень и описание алгоритмов блоков пользователя.

6) Выбор программных средств. Производится обоснование выбора программных средств, исходя из процедуры обработки информации на ЭВМ, характеристик используемой ЭВМ.

7) Алгоритм решения задачи. Содержит описание компонент задачи, реализуемых средствами оригинального программирования и средствами ППП. Дается описание алгоритма обработки данных, приводятся расчетные формулы и соотношения для контроля вычислений и требования к точности вычислений.

Рекомендуется разработку алгоритма решения задачи производить в две стадии. На первой – разрабатывается информационная схема решения задачи, где показываются: источники и приемники информации задачи; потоки документированной информации; ручные процедуры по преобразованию входной и выходной информации, блоки преобразования данных периферийными устройствами; блоки преобразования информации с помощью ЭВМ. Для изображения информационной схемы используются символы, регламентируемые ГОСТ

Вторая стадия заключается в уточнении информационной схемы и разработке алгоритма задачи. Для наглядного представления последовательности решения задачи могут быть использованы блок-схемы и т. п.

На этапе рабочего проектирования разрабатывается программа решения задачи, которая оформляется в соответствии с единой системой программной документации (ЕСПД).

В дипломных проектах следует рассмотреть вопросы обеспечения надежности информации и программ;

8) Контрольный пример. Выполняется для проверки правильности разработанного алгоритма решения задачи, отладки программ. Приводятся исходные данные и конечные результаты расчетов по задаче. Правильность алгоритма и работы программ оценивается совпадением итоговых данных контрольного примера и результатов вычислений на ЭВМ.

9)Выбор комплекса технических средств (КТС). Дается обоснование выбора КТС (без подробного расчета), исходя из организации сбора, передачи и подготовки информации на машинных носителях, обработки информации на ЭВМ, методов получения и размножения выходных документов.

5.3.1.1. Разработка информационного обеспечения АСУ

В специальной части дипломного проекта по данной теме, как правило, рассматриваются возможные пути совершенствования документооборота на предприятии: решается задача создания информационной базы АСУ (баз и банков данных) и оптимизация ее построения, прорабатываются рекомендации по внедрению информационной базы АСУ, программного обеспечения и т. д.

Отдельно выделяются вопросы контроля входной и выходной информации, обеспечения защиты и достоверности информации. Кратко излагаются вопросы технического обеспечения задач сбора и переработки информации. Детально излагаются вопросы:

1) Анализ существующего информационного обеспечения. В данном вопросе дается анализ существующей системы классификации и кодирования технико-экономической информации. Анализируются существующие методы организации, хранения, накопления и доступа к информационным массивам. При этом выявляется наличие и объем нормативных и справочных данных, периодичность и объем поступления оперативной информации.

2) Совершенствование информационной базы. На основании проведенного анализа делаются выводы о возможных путях совершенствования информационного обеспечения. Более рациональное информационное обеспечение может быть построено за счет создания методов организации информационных массивов в большей степени соответствующих характеру решаемых задач, структуре предприятия, технологии использования, за счет четкого разделения массивов на постоянные, вспомогательные, текущие, промежуточные и служебные.

Особое внимание следует уделить мероприятиям по совершенствованию и упорядочению системы классификации и кодирования. Решается вопрос о возможности создания или использования существующих баз или банков данных.

Каждому мероприятию по усовершенствованию информационной базы необходимо дать технико-экономическое обоснование.

3) Построение и оптимизация информационной базы АСУ. Необходимо рассмотреть вопросы организации обновления, добавления и сортировки информационных массивов.

Как правило, прорабатываются процедуры сбора и подготовки первичных данных, а также формы входных и выходных документов, задача устранения избыточности и дублирования информации, сокращения числа форм промежуточных документов.

4) Обеспечение достоверности и сохранности информации. В данном вопросе излагаются методы повышения достоверности обработки информации, системные, программные, аппаратные. Мероприятия по обеспечению сохранности информационных массивов.

5) Технические средства и машинные носители информации. Здесь дается обоснование выбора технических средств, используемых для подготовки первичных документов, машинных носителей информации, приводится характеристика выбранных носителей информации.

5.3.1.2.Разработка технического обеспечения АСУ.

а) Обоснование требований и выбор комплекса технических средств.

Цель построения комплекса технических средств (КТС) – обеспечить техническими средствами экономичное, надежное и своевременное выполнение следующих функций:

- сбор данных на местах, подготовка носителя и передача данных в вычислительный центр;

- подготовка данных на машинных носителях для ввода в ЭВМ;

- ввод данных в ЭВМ (с машинных носителей или каналов связи);

- обработка информации в ЭВМ;

- вывод результатов обработки данных на ЭВМ (на распечатку, на дисплеи, в каналы связи, на носители);

- размножение документации и представление потребителям информации.

Конкретный набор и последовательность ручных и машинных операций и процедур, характеризуемых постоянством способов выполнения, используемых технических средств и рабочих мест, отображается схемой технологического процесса.

Схему технологического процесса рекомендуется строить отдельно для объектов-источников информации, отдельно для вычислительного центра, а также промежуточных пунктов сбора и ретрансляции, если таковые предусмотрены.

При предъявлении требований к составу КТС, выборе оборудования, расчете количества однотипного оборудования и расчете его загрузки необходимо проверить возможность выполнения всех процедур, предусмотренных технологическим процессом.

При прочих равных возможностях удовлетворения требований к комплексу технических средств, предпочтение должно быть отдано варианту с минимальной стоимостью обработки данных с помощью выбранного КТС. Величина стоимости определяется по приведенным затратам, т. е. с учетом стоимости как само; комплекса средств, так и затрат на его эксплуатацию.

Системные ограничения обычно оговаривают допустимые затраты времени на весь цикл – от момента начала подготовки на местах данных для передачи до заданного момента представления информации пользователям, а иногда и на некоторые группы операций внутри цикла. В рамках этих ограничений интервалы времени, выделяемого на выполнение одних операций, могут варьироваться в зависимости от времени, выделяемого на выполнение других операций. Поэтому процесс определения типа и количества технических средств обычно носит итеративный характер.

В процессе анализа времени, затрачиваемого равными устройствами на выполнение их функций, и в процессе рассмотрения вариантов, выявляются “узкие” места нехватки времени (или дороговизны) по отдельным гриппам устройств. В этом случае следует либо выбирать устройства с большим быстродействием, либо увеличивать количество выбранных ранее устройств. Можно также снять критичность положения по недостатку времени, выделяемого на работу данной группой устройств, увеличивая производительность, смежной группы и тем самым, уменьшая время выполнения данной функции.

При первоначальном распределении общего выделенного времени на выполнение необходимых функций рекомендуется исключить из общего баланса те интервалы времени, которые определяются внешней средой или жестко задаются какими-то другими условиями (например, регламентированные сроки приема-передачи данных от внешних или вышестоящих организаций, от систем контроля технологических процессов и т. п.).

При выборе технических средств необходимо ориентироваться в первую очередь на “современную” вычислительную технику. При этом следует предусматривать использование не только тех средств, которые уже освоены промышленным выпуском, но и тех, выпуск которых намечен на ближайшие годы.

Соответственно при необходимом обосновании надо широко использовать дисплеи, абонентские пункты, устройства сопряжения с каналов связи, аппаратуру передачи данных повышенного быстродействия и т. д.

По результатам выбора и расчета загрузки комплекса технических средств, анализа и распределения времени между определенными операциями проектируются организация работы КТО и строятся временные диаграммы отдельно для внутрисуточного и внутримесячного циклов работы.

б) Разработка вопросов надежности сложных технических систем.

Целью указанной темы дипломного проекта является разработка методов повышенной надежности сложных технических систем на этапах их проектирования, изготовления или эксплуатации.

Решение задач надежности необходимо рассматривать в рамках подсистем АСУ нормирования, обеспечения или контрольных расчетов надежности автоматизированной системы управления проектированием, изготовлением, или эксплуатацией сложных технических систем.

Проблема повышения надежности включает методы, которые можно разделить на три группы: схемно-конструкторские (этап проектирования); производственные (этап изготовления); эксплуатационные (этап эксплуатации). Схемно-конструкторские методы повышения надежности используются инженерами-разработчиками в стадии проектирования технических систем. Производственными считаются методы, определяющие пути повышения надежности в процессе производства и компоновки сложных систем.

Эксплуатационные методы обеспечивают повышение надежности за счет организации технического обслуживания и ремонта систем на научной основе.

Наиболее актуальными задачами надежности сложных технических систем являются:

- выбор и обоснование показателей эффективности и надежности для сложных технических систем различного класса, исследование связи между показателями эффективности и надежности;

- разработка систем автоматизированного проектирования (САПР) сложных систем различного класса, исходя из требований обеспечения заданной надежности:

- автоматизация процесса проведения испытаний на надежность, совершенствование испытательного оборудования;

- разработка методов и алгоритмов определения оптимальных уровней надежности и ремонтопригодности систол; и элементов при нормировании показателей надежности;

- разработка систем контроля работоспособности технических систем и методов диагностики отказов;

- автоматизация непрерывного статистического наблюдения за фактической надежностью элементов сложных систол; в состоянии эксплуатации с целью проведения мероприятий по повышению их эксплуатационной надежности;

- разработка эффективных методов автоматизированного прогнозирования отказов элементов сложных технических систем;

- решение задачи оптимального технического обслуживания систем адаптивными методами, позволяющими совмещать сбор данных об эксплуатационной надежности систем с управлением их обслуживания;

- исследование вопроса влияния структурного построения сложной системы из одной определенной комбинации элементов на надежность всей системы (структурная надежность) и разработка методов количественной оценки показателей надежности систем на основании информации о надежности отдельных элементов;

- исследование надежности систем производственного процесса с целью определения минимальной надежности АСУ, необходимой для автоматизированного управления производственным процессом;

- исследование надежности комплексных систем “производственный процесс-АСУ” для определения оптимальных значений показателей надежности таких систем и их составных элементов; решение задачи оптимального резервирования элементов сложных технических систем с целью ликвидации “узких” мест с недостаточной надежностью рассматриваемых элементов для обеспечения требуемой надежности.

С позиций методов теории надежности проводится также и расчет комплекса технических средств (КТС) АСУ. Например, могут решаться следующие задачи:

- выбор рациональной структуры КTC;

- расчет состава и количества вычислительного оборудования;

- расчет количества терминального оборудования и линий передачи данных и др.

в) Вопросы взаимодействия оператора с технически ми средствами переработки информации.

Основные направления дипломных проектов:

- разработка вопросов взаимодействия оператора с техническими устройствами в системах “человек - машина”

- разработка методов и технических средств оценки функционального состояния и рабочих параметров оператора.

В основной части дипломного проекта должны быть отражены вопросы функционирования технических элементов разрабатываемой системы, анализ деятельности оператора в системе, разработаны алгоритмы и программы оценки эффективности решения задач управления, алгоритмы и программы расчета основных параметров, определяющих состояние оператора в системе “человек - машина”.

Дипломный проект может быть также посвящен разработке технических средств съема и обработки текущей информации о состоянии оператора в процессе выполнения рабочих операций.

При этом должны быть отражены вопросы расчета и конструирования аналого-цифровой аппаратуры и устройств согласования стандартных технических средств с разрабатываемой аппаратурой, разработка алгоритмов и программ определения выходных параметров проектируемых устройств.