Управление производством на основе интегрированных систем проектирования и управления

Прежде чем приступить к обзору принципов построения современных интегрированных систем проектирования и управления, приведем небольшую историческую справку.

Непрерывную во времени картину развития автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП) можно разделить на три этапа [2], обусловленных появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.

Первый этап–отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметров настройки регуляторов.

Второй этап – автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).

Третий этап (автоматизированные системы управления технологическими процессами) характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале – применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем ­ активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

С начала 80-х годов XX столетия ведущие мировые производители средств автоматизации начали выпускать наборы программно-аппаратных средств для построения АСУ ТП (программно-технические комплексы – ПТК). Основными признаками таких наборов являются их совместимость; способность функционировать в единой системе; стандартизация интерфейсов; функциональная полнота, позволяющая строить целиком АСУ ТП из средств только данного набора.

В начале 90-х годов прошлого века в мире произошел резкий качественный скачок в развитии систем управления, а также были открыты межгосударственные и экономические границы, что дало возможность отечественным специалистам активно использовать в области автоматизации самые передовые компьютерные индустриальные технологии [11].

Конец XX столетия и начало третьего тысячелетия характеризуются широким проникновением интернет-технологий в производство и появлением интегрированных систем управления, объединяющих все уровни управления производством.

Определение интегрированной системы проектирования и управления

В настоящее время существует большое количество определений интегрированной системы [2, 6, 12, 27, 39, 41, 46, 48, 53, 55]. Некоторые из них охватывают только программную часть подобных систем, другие – аппаратную, третьи нацелены на проекты информационных систем, четвертые – на проекты систем управления технологическими процессами в реальном режиме времени. Дадим несколько распространенных определений интегрированной системы.

Интегрированная система – это программный продукт, обеспечивающий работу нескольких разнородных систем с единым интерфейсом. Возможен обмен данными между системами и общими стандартными частями.

Интегрированная система – программный комплекс в совокупности с сопровождающими документами, готовый к непосредственному использованию. Продуктом такой комплекс называется по аналогии с любым производственным товаром, полностью готовым для потребления.

Интегрированная система – это комплекс систем, состоящих из текстового редактора, электронных таблиц с деловой графикой, системы управления базой данных и средств коммуникации. Интегрированные системы очень удобны для многих категорий пользователей и имеют широкое применение.

Интегрированная система представляет собой операционную систему.

Интегрированная система – система управления, обеспечивающая объединение функций, связанных с анализом, диагностикой и управлением сетью.

Интегрированная система – это система, обеспечивающая доступ к каждому управляющему приложению из отдельного «окна» в общем пользовательском интерфейсе и позволяющая администратору работать с множеством систем с одной консоли, но, по сути, не обеспечивающая реальной интеграции, поскольку возможности разделения данных от различных приложений очень ограниченны. Основные характеристики интегрированной системы управления следующие:

· кросс-платформность – приложение, которое реализует функции отдельной дисциплины управления, прозрачно для различных операционных сред;

· кросс-дисциплинарность – приложения для различных дисциплин используют общую информацию;

· открытость – возможность интеграции средств управления других поставщиков;

· кросс-модульность – возможности обеспечивают совместную работу различных управляющих модулей и тем самым повышают эффективность всей системы в целом. Например, можно интегрировать средства управления программным обеспечением с приложением управления хранением. В результате программа резервирования будет информирована о том, какие прикладные системы устанавливались в последнее время, и будет выполнять резервирование только при необходимости.

Интегрированная система – система управления с согласованным пользовательским интерфейсом, обеспечивающая представление информационной инфраструктуры как с точки зрения системного и сетевого управления, так и исходя из интересов бизнеса.

Интегрированная система должна иметь возможность разделять информацию между различными операционными средами и дисциплинами управления; реализация этой возможности подразумевает наличие общего, возможно распределенного, депозитария данных и объектно-ориентированной архитектурной базы.

Интегрированная система – это система, предназначенная для статистического анализа, визуализации данных и разработки пользовательских приложений. Программа содержит широкий набор процедур анализа для применения в научных исследованиях, технике, бизнесе. Помимо общих статистических и графических средств в системе имеются специализированные модули, например, для проведения социологических или биомедицинских исследований, решения технических и промышленных задач: карты контроля качества, анализ процессов и планирование эксперимента.

Пользователями системы являются крупнейшие университеты, исследовательские центры, компании, банки всего мира, государственные учреждения.

В нижеследующем разделе дадим развернутое определение интегрированной системы проектирования и управления на основе выполняемых ими функций и принципов построения.