Задача всякого управления организация и реализация целенаправленного взаимодействия на объект управления. Управление представляет собой процесс изыскания и реализации мер по переводу объекта в желаемое состояние

Вид материала

Содержание

Типы процессов управления
Функции организационного управления
Принятие решения в функциях управления
Понятие автоматизированного и автоматического управления
Классификация АСУ
Разновидности АСУП
Характерные особенности современных АСУП

Подобный материал:

Лекция 1

Управление, основные понятия и определения. Типы процессов управления. Функции организационного управления. Принятие решения в функциях управления. Понятие автоматизированного и автоматического управления. Системы автоматизированного управления (АСУ). Классификация систем управления.

Ключевые слова: управление, объект управления, субъект управления, цель управления, организационное управление, автоматизированное управление, бизнес-процесс, бизнес-функция, принятие решения.

Управление, основные понятия и определения

Понятие управления является одним из наиболее фундаментальных и всеобъемлющих в повседневной практике всех ячеек общества и различных организаций, общественно-государственной деятельности и особенно в современных системно-кибернетических науках, приближаясь в своей значимости к философским категориям.

Задача всякого управления – организация и реализация целенаправленного взаимодействия на объект управления. Управление представляет собой процесс изыскания и реализации мер по переводу объекта в желаемое состояние.

Понятие управления связано с такими понятиями как «объект управления», «воздействие», и «цель».

Объект управления - та часть окружающего мира, состояние которой представляет интерес для субъекта в данной ситуации и на которую он может воздействовать целенаправленно (рис. 1.1). При выделении объекта управления должны выполняться по крайней мере 2 условия:

на объект можно воздействовать;
это воздействие в принципе может приблизить нас к осуществлению поставленных целей в объекте, т.е. изменить его состояние в желательном для нас направлении.

X – канал воздействия среды на объект

Y – канал воздействия объекта на среду

U – канал воздействия управления на объект

Рис. 1.1 - Объект управления и его взаимодействие со средой и управлением.

Первым этапом всякого управления является выделение объекта и выявление каналов воздействий X,Y,U.

Понятие «воздействие» при решении задач управления рассматриваются только в информационном смысле. Выделение объекта управления и выделение каналов воздействия должно производиться только с точки зрения заданной цели управления.

Цель управления - совокупность условий, свойств и требований, которым должен удовлетворять объект управления.

Алгоритм управления - совокупность правил, методов и способов, позволяющих образовать (синтезировать) целенаправленное воздействие (управление), если известно действительное состояние объекта управления. Другими словами, алгоритм управления это инструкция о том, как добиваться целей управления в разных ситуациях. Наличие алгоритма управления является необходимым условием существования всякой системы управления.

При объединении объекта управления и управляющего устройства, реализующего алгоритм управления, получаем систему управления. Системой управления называют такую совокупность объекта управления и управляющего устройства, процесс взаимодействия которых приводит к выполнению поставленной цели управления (рис. 1.2).

– каналы получения информации об объекте управления.

Рис. 1.2 - Система управления

Цель и алгоритм управления по отношению к системе управления имеют внешний характер. Это связано с тем, что цель управления и алгоритм определяются не данной системой управления, а другой более высокого уровня.

Т.о. всякое управление характеризуется четырьмя аспектами:

канал управляющего воздействия U на объект;
каналы, по которым получается информация об объекте, необходимая для синтеза управляющего воздействия (, );
цель управления;
алгоритм управления.

Субъект управления - конкретные лица, управляющие системы коллективов, организаций, предприятий, ведомств, государств.

Для того, чтобы объекты достигли поставленных целей, субъект должен осуществлять управляющие воздействия, приводящие к желаемым изменениям управляемых параметров в объектах, обусловленные целями или заданной программой.

Таким образом, управление- это процесс, направленный на достижение определенных целей на основе имеющейся информации.

Формально управление можно представить как результат работы алгоритма

в зависимости от целей Z* и полноты информации I:

, (1.1)

где

– информация;

- цели управления.

Возможны другие определения управления.

Управление- это воздействия, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с управляемой программой или целью управления.

Управление- это целенаправленный процесс переработки информации, основой которого является целеполагание как завершающий этап формирования целей действий.

Для производственно-технологических систем (ПТС):

Управление- это процесс такого целенаправленного воздействия на объект, в результате которого объект переходит в требуемое (целевое) состояние. Организация, способ и вид воздействия

на объект связаны с определенной структурой управляющей системы

. Тогда формальное определение управления имеет вид:

, (1.2)

где

– информация;

- цели управления;

– структура управляющей системы,

– способ и вид воздействия на объект.

Типы процессов управления

По характеру объектов управления выделяют следующие типы процессов управления:

технологическое;

Технологическое управление в качестве объектов управления может использовать:

станки;
роботы-манипуляторы;
агрегаты;
автоматические линии;
технологические установки и процессы;
организационное.

Объекты управления в организационном управлении это производственные коллективы и подразделения предприятий цехов, участков и т.д..

организационно- технологическое.

Организационно- технологическое управление – это совместное организационно- технологическое управление объектами обоих типов.

Функции организационного управления

Организационное управление (управление ОПС) – многофазный процесс переработки информации, принятия решений, выработки и реализации управляющих воздействий для достижения поставленных целей.

В организационном управлении важным понятием является понятие функции управления. Функция управления - вид деятельности, работы, процесса, реализуемых системой в соответствии с ее назначением на множестве элементов. Последовательность функций во времени порождает целенаправленные процессы функционирования ОПС.

К общесистемным функциям организационного управления относят:

планирование;
учет (сбор данных);
контроль;
организация и координация;
анализ деятельности;
оперативное управление.

Таким образом, организационное управление- совокупность упорядоченных системных функций планирования, организации и координации, контроля и анализа, оперативного управления, учета, переработки и использования информации для выработки и реализации управленческих воздействий.

С точки зрения лица, принимающего решение (ЛПР), операции, входящие в системные функции делят на:

чисто управленческие;
исполнительские;

К управленческим функциям относят:

планирование;
организация;
координация;
контроль.

Исполнительские функции основаны на реагировании на текущие события.

Планирование - это процесс заблаговременной подготовки решений о том, что, кем, когда и сколько должно быть выполнено, включая обоснование и формирование целей. Функция планирования является первичной наиболее сложной и ответственной функцией управления. Содержание функции планирования:

определение целевого назначения и функциональных обязанностей, а также характера работ на перспективу;
прогнозирование выполнения работ;
постановка целей;
программирование или формирование плана действий по достижении целей;
разработка графика временной последовательности работ по достижению целей и реализации программы;
составление бюджета;
формирование общих планов действий (составление руководящих документов и выработка принципиальных решений;
формирование систематизированных методов выполнения работ).

Выделяют две стадии планирования:

перспективное (стратегическое);
текущее (тактическое).

Перспективное планирование входит в компетенцию высших звеньев в структуре органов управления и включает в себя выбор и обоснование главных целей ОПС, способов и средств их достижения, определение потребных времени и ресурсов. Также разрабатывается дерево целей, оцениваются перспективы развития организации, изменения структуры производства и управления в условиях комплексной автоматизации, технологии производства, внедрение достижений науки и техники. При обосновании решений на всех этапах планирования для повышения эффективности функционирования ОПС и предотвращения ошибок, критических ситуаций и потерь используют методы математического моделирования.

Функция организации включает:

создание условий для выполнения планов и достижения целей (создание организационной структуры, подбор и расстановка кадров, определение функций ее подразделений и установление порядка и условий их функционирования, прав, обязанностей и ответственности должностных лиц.);
распределение ресурсов для рационального использования;
классификация работ для контроля и управления.

Функция координации включает:

управление по стыкам организаций;
распределение работ;
распределение ответственности за конкретные работы.

Функция мотивации:

обучение и воспитание кадров;
создание условий и стимулов у исполнителей.

Функция контроля необходима для создания и поддержания условий и гарантий для фактического выполнения планов и достижения целей.

Функция контроля включает:

измерение параметров и создание уточненных нормативов на контролируемые параметры запланированных работ;
определение наличия, состояния ресурсов, работоспособности элементов ОПС;

Т.Е., основное содержание функции контроля - измерение параметров работ и исполнение принятых решений.

Функции контроля связаны с функцией учета ресурсов (времени, оборудования, количества и качества работ).

Норматив - определяет требуемые уровни (допуски) на физические параметры процессов и элементов ОПС, нормы на расценки работ, расхода материалов, нормы выработки, а также требуемые значения и пределы показателей и критериев экономического, информационного, вероятностно-временного характера. Могут использоваться критерии, принятые в системном анализе, теориях эффективности, информации, надежности, исследовании операций и др. Не имея нормативов, нельзя судить о степени и полноте достижения промежуточных и основных целей, о ценности работы и возникающих ошибках и потерях.

Функция анализа включает в себя оценку:

альтернативных вариантов планов и целей;
текущих и критических ситуаций в смысле риска и потерь;
эффективности функционирования ОПС и ее элементов ;
стратегии и деятельности органов управления;
качества работы подразделений и исполнителей;
качества продукции;
достаточности и распределения ресурсов.

Особенности функции анализа:

необходимость анализа во всех сферах человеческой деятельности, не только в управлении, но и в синтезе и проектировании систем, изделий и их производстве;
органическая связь с процессами принятия решений, что позволяет их объединить в рамках единой методологии - системного анализа.

В некоторых случаях может возникнуть необходимость в корректировке планов и изменении целей. Эти операции определяют функцию оперативного управления. Эта функция наиболее тесно связана с функциями контроля и анализа. (Иногда вопросы контроля и анализа включают в функцию оперативного управления).

Методы управления

Целевое управление по заранее разработанной программе

Управление, сводящееся к реакции на текущие события (метод «проб и ошибок» и «тушения пожара»).

Принятие решения в функциях управления

Реализация управленческих воздействий осуществляется на основе принятия решения. Принятие решения предваряется подготовительными действиями, а завершается оценкой принятого решения. Принятие решения включает анализ проблем, альтернатив, риска, выигрыша, потерь и синтез вариантов структур, стратегий, программ, ведущих к цели. Для этого используются формальные методы математического моделирования, а также опыт, интуиция, творческого озарение.

Различают следующие основные этапы принятия решения:

формулирование проблемы;
выявление целей;
формирование критериев;
сбор информации (нахождение альтернатив и определение их свойств.);
выбор одной или нескольких альтернатив на основе их сопоставления по выбранным критериям;
оценивание последствий выбора и качества решения;
если оценка отрицательна, то возврат к 1 (2,3).

Первые четыре этапа называют построением модели принятия решений, а само принятие решения часто отождествляют с выбором альтернативы, выполняемым на пятом этапе. Шестой этап должен подтвердить правильность принятого решения, либо его неприемлемость. С этой целью оно умозрительно сопоставляется с ближайшем к нему вариантами, и анализируются возможные последствия его реализации. В случае отрицательной оценки предполагаемого решения реализуется обратная связь к первым трем этапам, начиная с третьего этапа. На этом этапе могут быть изменены критерии оценки альтернатив. Если это не изменяет качества решения, корректируются цели принятия решения. Если и это не удовлетворяет ЛПР, может быть переформулирована сама решаемая проблема. При решении сложных проблем и для получения высокого качества решения заказчик привлекает специалистов различного профиля. К ним относятся специалисты в анализируемой предметной области (предметники), системный аналитик и ЛПР, если им не является сам заказчик, а также те лица, которых непосредственно касается рассматриваемая проблема. Системный аналитик выступает как гарант нейтральности и обеспечивает качество построения модели принятия решений.

Процессы принятия решения необходимы в той или иной степени во всех функциях управления. Наиболее полно процессы принятия решений проявляются в функции планирования.

Понятие автоматизированного и автоматического управления

Замену труда человека в операциях управления называют автоматизацией, а технические устройства, выполняющие операции управления,- автоматическими устройствами. Совокупность технических средств-машин, орудий труда, средств механизации, выполняющих данный процесс,- с точки зрения управления, является объектом управления. Совокупность средств управления и объекта образует систему управления. Систему, в которой все рабочие и управляющие операции выполняют автоматические устройства, называют автоматической системой. Систему, в которой автоматизирована только часть операций, другая же их часть (обычно наиболее ответственная) сохраняется за людьми, называют автоматизированной (частично автоматической) системой. Существует государственный стандарт (ГОСТ 34.003-90), содержащий общетехнические термины и пояснения, применяемые в области автоматизированных систем. Согласно этому стандарту, автоматизированная система (AC) – это система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций.

Классификация АСУ

Системы управления в промышленности, как и любые сложные системы, имеют иерархическую структуру. Классификацию АСУ проводят по различным признакам.

По уровню управления:

общегосударственная автоматизированная система(ОГАС) - автоматизированная система сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством на базе государственной сети вычислительных центров (ГСВТ) и единой автоматизированной системы связи страны;
отраслевая автоматизированная система управления (ОАСУ) - АСУ министерства или ведомства, предназначенная для управления подведомственными организациями как автономно, так и в составе ОГАС;
территориальная АСУ - система, предназначенная для управления административно-территориальным районом (республики, края, области, района, города), как автономно, так и в составе ОАСУ и (или) ОГАС;
АСУ производственным объединением (фирмой) - предназначена для управления производственным объединением (фирмой) как автономно, так и в составе ОАСУ и (или) ОГАС. АСУ предприятием (АСУП) - предназначена для управления предприятием как автономно, так и в составе АСУ, производственным объединением и(или) АСУ фирмой.

Если рассматривать предприятие как систему верхнего уровня, то следующими уровнями по нисходящей линии будут уровни:

завод;
цех;
производственный участок;
производственное оборудование.

По характеру объекта управления АСУ делят на:

АСУ предприятия (АСУП);
АСУ технологическими процессами производства (АСУТПП);
АСУ территориальными организациями;

АСОУ (автоматизированная система организационного управления ) - для управления коллективами людей в экономических и социальных системах.

АСОД (автоматизированная система обработки информации);
АСНТИ – управление научно-техническими исследованиями.

АСУП (АС управления предприятием) применяется на уровне от предприятия до цеха, АСУТП (АС управления технологическими процессами) – на уровне от цеха и ниже.

Автоматизированная система организационного управления (АСОУ) предназначена для управления коллективами людей в экономических и социальных системах.

Различают АСУП для предприятий с производством непрерывного типа; дискретного (мелкосерийное и единичное производство) и непрерывно-дискретного (поточно-массовое и крупносерийное производство).

Функции АСУП:

календарное планирование производства, потребностей в мощностях и материалах;
оперативное управление производством;
сетевое планирование проектов;
управление проектированием изделий;
учет и нормирование трудозатрат;
учет основных фондов;
управление финансами;
управление запасами (складским хозяйством);
управление снабжением – статистика закупок, контракты на закупку;
маркетинг (статистика и анализ реализации, контракты на реализацию, прогноз, реклама).

Процедуры, выполняющие эти функции – бизнес-функции.

Маршруты , состоящие из бизнес-функций- бизнес- процессы.

Разновидности АСУП

Англоязычный вариант АСУП – это ERP (Enterprise Resource Planning), АСУТП - MRP-2 (Manufacturing Resource Planning, системы управления информацией о материалах, производстве, контроле и т.д).

Мировые лидеры среди систем программного обеспечения АСУП приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Система	Фирма	Назначение
R3	SAP	―
Baan IV	Baan	―
MANMAN/X	Computer Associates CIS	―
Elite Series	Tecsys Inc.	―
АККОРД	Атлант Информ	―
―	Галактика	―
―	Парус	―
―	АйТи	―
―	R-Style (Россия)	―
―	REDLAB (Россия) info@redlab.ru	Полнофункциональная ERP-система для вузов- (на базе платформы R3 фирмы SAP AG)
Флагман	Фирма “Инфософт”, Россия	Корпоративная информационная система для комплексной автоматизации управления предприятиями, холдингами, корпорациями

Характерные особенности современных АСУП

открытость по отношению к ведущим платформам (UNIX, Windows, OS/2) и различным СУБД типа ORACLE, Ingres, Informix, Sybase, поддержка технологий типа ODBC (Open Data Base Connection), OLE (Object Linking and Embedding), DDE (Dynamic Data Exchange), поддержка архитектур клиент-сервер;
возможность работы в среде распределенных вычислений;
возможность сквозного выполнения всех допустимых бизнес-функций или их части, что обеспечивается модульным построением (количество функций может превышать 100) ;
адаптируемость к конкретным заказчикам и условиям рынка;
наличие инструментальных средств, в том числе языка расширения или 4GL. В R3 используется язык ABAP/L, в Еlite Series язык Informix-4GL;
техническое обеспечение АСУП- компьютерная сеть, узлы которой расположены как в административных отделах предприятий, так и в цехах.

Таблица 1.2

Примеры АСУ

АСУ	Назначение
АСУ Государственного Комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий	―
АСОИ ГК Совета Министров СССР по ценам	―
АСУ «Сельхоз»	―
АСУ «Морфлот»	―
АСУ железнодорожного транспорта	―
АСУ «Сирена»	Продажа билетов, бронирование мест на авиалиниях
АСУ «Автовокзал»	―
АСУ «Обмен»	―
АСУ «Издательство»	―
«Абитуриент АСУ ВУЗ»	―
Классификатор предприятий и организаций	―
ИПС «Анализ отказов»	Оценка качества выпускаемой продукции
Подсистема «Управление службой контрольно-измерительных приборов»	―
ГАСНТИ (Государственная автоматизированная система научно-технической информации)	―

Главная функция АСУТП – это сбор и обработка данных о состоянии оборудования и протекании производственных процессов для принятия решений по загрузке станков, выполнению технологических маршрутов. Программное обеспечение АСУТП на этих уровнях представлено системой диспетчерского управления и сбора данных – SCADA (Supervisory Control and Data Acquision). Кроме диспетчерских функций, SCADA выполняет роль инструментальной системы программного обеспечения для промышленных CASE-систем. Техническое обеспечение АСУТП – персональные компьютеры и микрокомпьютеры, связанные локальной вычислительной сетью.

В АСУТП используют программируемые контроллеры (PLC- Programmed Logic Controller) - компьютеры, встроенные в технологическое оборудование.

Функции SCADA:

сбор первичной информации от датчиков;
хранение, обработка и визуализация данных;
управление и регистрация аварийных сигналов;
связь с корпоративной информационной сетью;
автоматизация разработки прикладного ПО.

К разработке программ для PLC обычно привлекаются не профессиональные программисты, а заводские технологи. Поэтому языки программирования должны быть простыми, обычно построенными на визуальных изображениях ситуаций. Используются схемные языки.

Ряд языков стандартизован и представлен в международном стандарте (IEC 1131-3).

На уровне управления оборудованием в АСУТП выполняются:

запуск;
тестирование;
включение станков;
сигнализация о неисправностях;
выработка управляющих воздействий для рабочих органов программно управляемого оборудования.

Для этого в составе технологического оборудования используются системы управления на базе встроенных контроллеров.

Blog