Основные принципы автоматизации управления технологическим процессом

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Автоматизация управления основывается на ряде принципов организации управления, которые можно разбить на четыре основных группы.

К первой группе можно отнести принципы организации производственного процесса. Эта группа принципов отвечает на вопрос: «Как управлять? »

При автоматизированном управлении производством действуют также принципы, определяющие организацию и функционирование АСУ). Эта группа принципов отвечает на вопрос: «Как организовать автоматизированное управление? »

Автоматизация управления стала возможной благодаря наличию современных технических средств, математического и организационного обеспечения, а также благодаря гибкости производственной информации. Это позволяет выделить группу принципов, определяющих возможность создания АСУ. Эта группа принципов отвечает на вопрос: «На чем основано автоматизированное управление? ».

Процессы создания АСУ - от проектирования до внедрения - характерны наличием своих собственных принципов. Эта группа принципов отвечает на вопрос: «Как создавать автоматизированное управление? ».

Третья и четвертая группа принципов будет последовательно рассматриваться во всех разделах данного курса. Первую и вторую группы принципов кратко изложим в настоящем разделе.

1.3. Принципы организации производственного процесса (первая группа)

Эти принципы определяют рациональное сочетание в пространстве и во времени всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов.

Принцип специализации. Специализация обусловливает выделение и обособление отраслей, предприятий, цехов, участков, линий и т. д., изготавливающих определенную продукцию или выполняющих определенные процессы. Уровень специализации предприятий и подразделений определяется сочетанием двух основных факторов - объемом производства и трудоемкостью продукции. На специализацию в значительной степени влияет стандартизация и нормализация, которые могут повысить масштабы производства однородной продукции. Специализация в целом отличается большой экономической эффективностью.

Соблюдение принципа специализации состоит в закреплении за каждым производственным подразделением, за каждым участком, вплоть до рабочего места, ограниченной номенклатуры работ, минимально возможного числа различных операций.

Принцип пропорциональности. Все производственные подразделения основных и вспомогательных цехов обслуживающих хозяйств, участков, линий, группы оборудования и рабочие места должны иметь пропорциональную производительность в единицу времени. Пропорциональные производственные возможности позволяют при полном использовании оборудования и площадей обеспечить равномерный выпуск комплектной продукции.

Несоблюдение принципа пропорциональности приводит к появлению " узких мест" и диспропорций, когда объем продукции или услуг тех или иных подразделений оказывается недостаточным для выполнения производственных заданий и тормозит дальнейшее развитие производства.

Принцип параллельности. Параллельное (одновременное) выполнение отдельных частей производственного процесса, этапов, фаз, операций расширяет фронт работ и резко сокращает длительность производственного цикла. Параллельность проявляется во многих формах - в структуре технологических операций, в совмещении основных и вспомогательных операций, в одновременном выполнении нескольких технологических операций и т. п.

Принцип прямоточности. Изделие, изготавливаемое предприятием, в процессе производства следует пропускать по всем фазам и операциям производственного процесса - от запуска исходного материала до выхода готовой продукции по кратчайшему пути без встречных и возвратных движений.

Соблюдение этого принципа реализуется в расположении зданий, сооружений, цехов, станков и в построении технологического процесса. Вспомогательные подразделения и склады размещаются возможно ближе к обслуживаемым ими основным цехам.

Принцип непрерывности. Перерывы в производстве необходимо устранять или уменьшать. Это относится ко всем перерывам, в том числе внутри операционным, междуоперационным, внутрисменным, междусменным. Машины или системы машин тем совершеннее, чем выше степень непрерывности их рабочего процесса. Организация производственного процесса тем совершеннее, чем выше степень достигнутой в нем непрерывности.

Принцип ритмичности. Производственный процесс должен быть так организован, чтобы в равные интервалы времени выпускались равные или возрастающие количества продукции и через эти интервалы времени повторились все фазы и операции процесса. Различают ритм запуска (в начале процесса), операционный ритм (промежуточный) и ритм выпуска продукции. Ведущим ритмом является последний.
Создание АСУ ТП должно быть направлено на соблюдение принципов организации производственного процесса. Функционирование АСУ ТП должно обеспечивать соблюдение принципов непрерывности и ритмичности.

1.4. Принципы организации автоматизированного управления (вторая группа)

Эти принципы определяют технологию управления в условиях АСУ.

Повышение экономической эффективности производства является первым общим принципом автоматизации управления. При несоблюдении этого принципа автоматизация становится неэкономичной, нецелесообразной.

Общее упорядочение является вторым общим принципом автоматизации управления. В процессе создания АСУ ТП и при ее функционировании на предприятии происходят интенсивные процессы упорядочения. Упорядочивается все - технология и процессы управления, структура и потоки информации, методы управления и обязанности должностных лиц, в результате чего организация производства поднимается на более высокий качественный уровень.

Принцип соответствия - третий общий принцип автоматизации управления. Он является частным проявлением системного подхода и означает, например, гармоничное соответствие между потребностями автоматизируемого объекта и возможностями АСУ ТП.

Принцип единообразия является четвертым общим принципом. Он означает унификацию и стандартизацию элементов АСУ ТП. Унификация элементов АСУ ТП упрощает и удешевляет процессы проектирования, процессы эксплуатации и облегчает преемственность при создании новых АСУ.

Декомпозиция АСУ ТП

Проблемы декомпозиции систем управления. Основная цель декомпозиции - разделение системы на части, имеющие меньшую сложность, с целью обеспечения условий для анализа и синтеза подсистем, для проектирования, построения, внедрения, эксплуатации и совершенствования систем управления.

Первой проблемой декомпозиции систем управления является разделение системы на части с меньшим числом элементов и связей - с меньшим числом переменных величин. Обычно систему разделяют таким образом, чтобы подсистемы поддавались какой-либо классификации, например, по функциям управления, по иерархии управления и др. Эго обеспечивает унификацию подходов к подсистемам.
АСУ ТП в целом должна быть спроектирована таким образом, чтобы все подсистемы ее имели свои локальные цели, выбранные в соответствии с общей целью системы. Как правило, общая цель, критерий функционирования и основные ограничения, накладываемые на работу АСУ ТП, формулируются в начале проектирования системы.

Второй проблемой является проблема декомпозиции критерия, т. е. нахождения критериев субоптимальности - критериев функционирования подсистем. Иногда она рассматривается как проблема конструирования критериев.

Выбор дополнительных критериев для подсистем нацеливает их работу на так называемую субоптимальность, в общем случае несовпадающую с оптимальностью всей системы.

Третьей проблемой декомпозиции является оценка субоптимальности действия подсистемы - степени отклонения получаемых результатов от оптимальной потребности системы в целом. Оценка отклонений позволяет найти пути сведения их к необходимому минимуму.

Четвертой проблемой является агрегатирование подсистем.

Пятая проблема - выбор стратегии функционирования. Для эффективного управления требуется совокупность приемов управления, разработанных с учетом общей стратегии.

Имеется также ряд проблем, связанных с надежностью функционирования подсистем, обменом информацией между ними, участием человека и др.

Декомпозиция является могучим методом анализа и синтеза систем, в том числе систем автоматизированного управления, и широко используется в практике создания АСУ ТП.

Декомпозиция АСУ и синтез подсистем. Известные направления декомпозиции АСУ позволяют выделить структурные, функциональные, этапные, поэлементные и другие подсистемы АСУ.

Под структурными (или организационными) понимают подсистемы, соответствующие структурному построению объекта. Например, структурные подсистемы в цехе - это подсистемы участков, переходов, комплектов, групп оборудования. Структурное направление декомпозиции АСУ имеет смысл в АСУ ТП, если объект управления неоднороден настолько, что алгоритмы управления для каждого подразделения или группы оборудования разные.

Под функциональными понимают подсистемы, соответствующие отдельным функциям управления (например, подсистемы контроля, оперативного управления). Они хорошо отражают сущность управления и поэтому применимы в автоматизированных системах управления любого уровня и назначения.

Этапные подсистемы - это подсистемы, соответствующие этапам деятельности. Выход одной этапной системы связан со входом другой.
Под элементными понимают подсистемы, отражающие человеко-машинную сущность АСУ. Обычно выделяют подсистемы человеческих факторов, информации, технического обеспечения.

В автоматизированных системах управления также целесообразно выделение подсистем по направлениям автоматизации.

Кроме этого производят декомпозицию на функциональные подсистемы второго рода - по признаку управления операциями технологического процесса.

Необходимо обеспечивать производство всеми ресурсами и затем сбывать его продукцию. Поэтому декомпозиция по направлению действия обеспечивающих подсистем позволяет выделить все виды обеспечения и организовать функционирование этих подсистем.

Эти три направления декомпозиции относятся к функционированию системы. Однако в жизнедеятельности систем важное место занимает ее создание и совершенствование. Поэтому предлагается еще одно направление декомпозиции - по этапному обеспечению жизнедеятельности систем.

Могут быть и другие направления разбивки систем, однако каждое из предлагаемых направлений декомпозиции АСУ имеет свое определенное назначение.

Виды обеспечения АСУ ТП

Автоматизация управления технологическим процессом стала возможной в современном ее представлении только в последнее время. Произошло это в результате накопления опыта, развития ряда научных направлений и создания соответствующих технических средств.

АСУ ТП возникли на стыке следующих отраслей науки и техники: технологическая автоматика, вычислительная техника, прикладная математика (в том числе программирование), теория информации, теория организации и управления, высокомеханизированное и автоматизированное технологическое оборудование большой мощности.

Автоматизация управления технологическим процессом реализуется в виде систем - АСУ ТП. АСУ ТП включает оперативный персонал, организационное, информационное, программное и техническое обеспечение ( ГОСТ 16084-75 ).

Оперативный персонал АСУ ТП включает технологов - операторов автоматизированного технологического комплекса (АТК), осуществляющих управление технологическим объектом, и эксплуатационный персонал АСУ ТП, обеспечивающий функционирование системы. Оперативный персонал необходимо специально подбирать с учетом требований, предъявляемых АТК, и специально его подготавливать.

Организационное обеспечение АСУ ТП включает описание функциональной, технической и организационной структур системы, инструкции и регламенты для оперативного персонала по работе АСУ ТП. Оно должно содержать совокупность правил и предписаний, обеспечивающих требуемое взаимодействие оперативного персонала между собой и комплексом средств.

Информационное обеспечение АСУ ТП включает систему кодирования технологической и технико-экономической информации, справочную и оперативную информацию. Формы выходных документов и другие формы представления информации не должны вызывать трудностей у персонала при их использовании.

В информационном обеспечении в соответствии с требованиями технического задания предусматривается некоторая избыточность, позволяющая обеспечить расширение массивов при развитии системы, а также совместимость со смежными и вышестоящими системами по содержанию, системе кодирования и форме представления информации, используемой для обмена.

Программное обеспечение АСУ ТП включает общее программное обеспечение, в том числе организующие программы и программы-диспетчеры, транслирующие программы, операционные системы, библиотеки стандартных программ и др. Специальное программное обеспечение - совокупность программ, реализующих функции конкретной системы и обеспечивающих функционирование комплекса технических средств. Обслуживающие программы обеспечивают внесение изменений, дополнений, снятие копий с информации, записанной на внешних носителях, контрольную распечатку информации и т. п.

Техническое обеспечение АСУ ТП, называемое также комплексом технических средств (КТС) или технической системой управления, включает:

средства получения информации о состоянии объекта управления и средства ввода данных в систему;
средства формирования и передачи информации в системе;
средства локального регулирования и управления;
средства вычислительной техники;
средства представления информации оперативному персоналу системы;
исполнительные устройства;
средства передачи информации в смежные и вышестоящие АСУ;
отдельные средства оргтехники, не увязанные в систему и обеспечивающие работу оперативного персонала;
приборы и устройства, необходимые для наладки и проверки работоспособности комплекса и запасные приборы.

Количество технических средств и их производительность должны быть достаточными для реализации всех функций, перечисленных в техническом задании на систему.

⇐ Предыдущая 1 23