Классификация ИС по степени автоматизации информационных процессов

В зависимости от степени автоматизации информационных процессов в системе управления ИС определяются как ручные, автоматические и автоматизированные (см. Рис. 7).

Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнение всех операций человеком.

Автоматические ИС выполняют все операции по переработке информации без участия человека. Создание автоматических ИС характерно для производственных систем, где объектом управления является какое-либо оборудование и производство носит массовый, серийный и крупнопартионный характер. Оно, как направление создания ИС, развилось в 80-е годы прошлого столетия и до сих пор вполне успешно конкурирует с другими ИС.

Процесс проектирования продукции осуществляется по заданию заказчика посредством диалога оператора с ЭВМ. Оператор выдает технические требования к продукции, а ЭВМ запоминает, стандартизирует информацию и производит необходимые расчеты. В процессе проектирования ЭВМ может непрерывно запрашивать и учитывать информацию о себестоимости и производительности реальных оборудования и процессов производства. Затем ЭВМ, используя эту информацию, определяет оптимальные условия для обеспечения минимальной себестоимости и максимальной производительности.

Рисунок 7. Классификация ИС по степени автоматизации информационных процессов

Полученная информация используется для производственного планирования с целью оптимизации процесса обработки путем выбора соответствующего оборудования, технологических процессов, последовательности операций, условий обработки и т.д. Эта информация, в свою очередь, используется для управления автоматизированными станками и оборудованием, которые могут самонастраиваться, автоматически с помощью промышленных роботов или других технических средств загружать и разгружать детали, выбирать инструмент, производить различные операции обработки резанием и давлением, а также термическую обработку и сборку.

Обратная связь от станков и оборудования осуществляется через специальные контуры обратной связи. ЭВМ непрерывно принимает информацию о реальной характеристике оборудования и процессов, сравнивает ее с «идеальной», т.е. запланированной. Если система обнаруживает отклонения от запланированной программы работ, то она отвергает первоначальный вариант и, осуществляя динамическое планирование, регулирует условия работы станков и процессов и добивается, чтобы производство работало в оптимальном режиме.

Тем временем станки и оборудование осуществляют самодиагностику; если при этом обнаруживается потенциальная возможность отказа какого-нибудь узла, то принимаются необходимые корректирующие действия, включающие замену вышедшего из строя модуля в системе. Более того, встроенные в станки приборы и контрольные машины осуществляют автоматический контроль изделия на всех этапах производства, чтобы любое отклонение от заданных технических требований автоматически корректировалось и поддерживалось в пределах допусков.

Таким образом, окончательно собранное изделие оказывается полностью проверенным и соответствующим техническим требованиям, предъявляемым к изделию.

Подобным образом работает автоматизированная система управления гибкой производственной системой (АСУ ГПС).

Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека и технических средств. В современном толковании в термин «информационная система» вкладывается обязательно понятие автоматизированной системы.

Автоматизированные ИС, учитывая их широкое использование в организации процессов управления, имеют различные модификации и могут быть классифицированы, например, по характеру использования информации и по сфере применения.

По сфере применения(левая часть рисунка 7)

Интегрированные (корпоративные) ИС используются для автоматизации всех функций фирмы на всех уровнях управления и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции (и производство и администрирование работ). Создание таких систем требует системного подхода с позиций главной цели, например, получение прибыли, завоевания рынков сбыта и т.д.

Информационные системы организационного управления предназначены для автоматизации функций управленческого персонала (администрирования работ). Учитывая широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто любые информационные системы понимают именно в этом толковании. К этому классу относятся ИС управления, как промышленными фирмами, так и непромышленными объектами: гостиницами, банками, торговыми фирмами и т.д.

ИС управления технологическими процессами (АСУ ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала при выполнении технологического процесса.

В наиболее общем случае АСУ ТП представляет собой замкнутую систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием, и реализацию управляющих воздействий на технологический объект.

Технологический объект управления – это совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим алгоритмам и регламентам технологического процесса. В зависимости от уровня АСУ ТП технологическим объектом управления могут быть:

· технологические агрегаты и установки,

· группы станков,

· отдельные производства (цехи, участки), реализующие самостоятельный технологический процесс.

Сегодня технологические процессы постоянно усложняются, а агрегаты, реализующие их, делаются все более мощными. Например, в энергетике действуют энергоблоки мощностью от 1000 до 4000 МВт, установки первичной переработки нефти пропускают до 12 млн. т. сырья в год, работают доменные печи объемом 3.5—5 тыс. кубометров, создаются гибко перестраиваемые производственные системы.

Человек не может уследить за работой таких агрегатов и технологических комплексов и тогда на помощь ему приходит АСУ ТП. В АСУ ТП, которые дают наибольший социальный и экономический эффект, за работой технологического комплекса следят многочисленные датчики-приборы:

· измерение физических сигналов, параметров;

· контроль функционирования технических и программных средств;

· формирование заданий на управление;

· реализация управления и т.д.

· изменяющие параметры технологического процесса (например, температуру и толщину прокатываемого металлического листа);

· контролирующие состояние оборудования (температуру подшипников турбины);

· определяющие состав исходных материалов и готового продукта.

Таких приборов в одной системе может быть от нескольких десятков до нескольких тысяч. Датчики постоянно выдают сигналы, меняющиеся в соответствии с измеряемым параметром (аналоговые сигналы), в устройство связи с объектом (УСО) ЭВМ. В УСО сигналы преобразуются в цифровую форму и затем по определенной программе обрабатываются вычислительной машиной. ЭВМ сравнивает полученную от датчиков информацию с заданными результатами работы агрегата и вырабатывает управляющие сигналы, которые через другую часть УСО поступают на регулирующие органы агрегата.

Например, если датчики подали сигнал, что лист прокатного стана выходит толще, чем предписано, то ЭВМ вычислит, на какое расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст соответствующий сигнал на исполнительный механизм, который переместит валки на требуемое расстояние.

Реализация целей в конкретных АСУ ТП достигается выполнением в них определенной последовательности операций и вычислительных процедур, в значительной степени типовых по своему составу и потому объединяемых в комплекс типовых функций:

Функции АСУ ТП подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

К управляющим функциям относятся:

· регулирование (стабилизация) отдельных технологических переменных;

· логическое управление операциями или аппаратами;

· адаптивное управление объектов в целом, например, управление участком станков с ЧПУ;

· оперативная коррекция суточных и сменных плановых заданий и др.

Информационные функции – это функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации для последующей обработки.

Вспомогательные функции состоят в обеспечении «контроля за состоянием» функционирования технических и программных средств системы.

Каждый этап развития технических средств производства характеризуется определенным уровнем развития технологии. В свою очередь, каждый уровень развития технологии определяет соответствующий уровень автоматизации технологических и производственных процессов, реализуемых системой управления.

АСУ ТП как компонент общей системы управления промышленным предприятием представляют низовой уровень автоматизированной системы управления предприятием (АСУП).

В АСУП, кроме АСУ ТП, может входить:

· гибкий автоматизированный участок (ГАУ);

· гибкая автоматизированная линия (ГАЛ);

· гибкий автоматизированный цех (ГАЦ);

· гибкий автоматизированный завод (ГАЗ), где осуществлена частичная или полная интеграция нескольких гибких автоматизированных цехов, линий, участков или модулей в единую производственную систему.

Система автоматизации проектных работ (САПР) – это организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователей системы) и выполняющая автоматизированное проектирование.

САПР появились в 80-е годы прошлого столетия и предназначены для автоматизации функций инженеров – проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Они вполне успешно используются и поныне, получив 2-ое дыхание с надстройкой в 3D – изображения и анимации.

Составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самодостаточные модули.

Подсистемой САПР называют выделенную по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающую получение законченных проектных решений.

По назначению подсистемы САПР разделяют на проектирующие и обслуживающие.

К проектирующим относят подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например, подсистема логического проектирования, подсистема конструкторского проектирования, подсистема проектирования деталей и сборочных единиц и т.п.

К обслуживающим относят подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например, подсистема информационного поиска, подсистема документирования проекта и т.п.