Реферат: Автоматизированное управление в технических системах

По мере развития отмеченных выше тенденций стало очевидно, что функциональные возможности традици­онных средств автоматизации в сфере переработки информации уже недостаточны. И тогда на первый план вышла электронная вычислительная машина (ЭВМ). Она сразу взяла на себя практически все функции слож­ной первичной обработки данных и централизованного контроля, а также рутинную задачу ведения отчетности (составления протоколов) о работе технологического объекта, ставшую в усложнившемся производстве обя­зательной. Но это было только начало. Поскольку ЭВМ стоила слишком дорого, разработчики систем управле­ния старались возложить на нее как можно больше функций. В этой ситуации стремление автоматизировать процессы принятия решений помогло быстро осознать значение новых функциональных возможностей ЭВМ во многих направлениях.

В результате средства вычислительной техники стали не только разгружать человека от выполнения рутинной нетворческой работы, связанной с большим числом про­стых операций по обработке крупных массивов инфор­мации, но и оказывать ему помощь в выполнении твор­ческих задач (принятие решений по распределению ограниченных ресурсов, оптимизации технологического процесса и т. п.).

Важно отметить, что по мере повышения степени автоматизации принятия решений, необходимых для управления отдельными технологическими аппаратами и участками, последние теряют значение самостоятель­ных объектов управления и сливаются во все более крупные производственные комплексы. В результате появились мощные централизованные системы управле­ния, в которых с помощью ЭВМ концентрируются контроль и управление большим числом агретов. По­нятно, что в такой системе оператор-технолог как звено, принимающее наиболее ответственные решения по управлению всем объектом в целом, играет исключи­тельно важную роль.

Как уже отмечалось, основным инструментом для решения современных проблем управления материаль­ным производством служат так называемые АСУ, в ко­торых центральная, главенствующая роль и творческие способности человека сочетаются с широким применени­ем современных математических методов и средств ав­томатизации, включая вычислительную технику.

В соответствии с государственным стандартом АСУ—это человеко-машинная система, обеспечиваю­щая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности. Процесс оптимиза­ции предполагает выбор такого варианта управления, при котором достигается минимальное или максималь­ное значение некоторого критерия, характеризующего качество управления.

Как правило, общий критерий экономической эффек­тивности управления технологическим процессом непри­меним из-за сложности определения необходимых коли­чественных зависимостей в конкретных условиях; в та­ких случаях формируют частные критерии оптимально­сти, учитывающие специфику управляемого объекта и дополненные условными ограничениями. Такими частны­ми критериями, например, могут быть:

· максимальная производительность агрегата при опре­деленных требованиях к качеству продукции, условиях эксплуатации оборудования и т. д.;

· минимальная себестоимость при выпуске продукции в заданном объеме и заданного качества;

· минимальный расход некоторых компонентов, напри­мер дорогостоящих присадок или катализатора.

Чтобы добиться желаемого (в том числе оптимально­го) хода технологического процесса, в системе управле­ния им необходимо в нужном темпе выполнять множест­во различных взаимосвязанных действий: собирать и анализировать информацию о состоянии процесса, реги­стрировать значения одних переменных и стабилизиро­вать другие, принимать и реализовывать соответствую­щие решения по управлению и т. д. Именно эта «дея­тельность» системы управления была ранее названа функционированием, т. е. выполнением ею установлен­ных функции.

2. Что такое комплексная задача управления и в чем состоит проблема ее декомпозиции?

Функция управления в сложных системах осуществляется управ­ляющей частью А с которой взаимодействует остальная управляемая часть В (рис. 1)

Как видно из структуры система состоитиз управляющих устройств и управляемых объектов. Такое выделение приводит к упрощению исследования системы.

Для управления современными объектами используется большое количество элементов (подсистем). Совокупность элементов, участвующих в управлении называется управляющим комплексом. Типичный управляющий комплекс состоит из элементов следующих типов (рис. 2): D – датчики осведомительной информации; S – средства передачи информации; L- управляющие элементы; O – органы управления;- k, k¹ - различные преобразующие и переходные устройства

Рис. 2

Роль элемента каждого типа в процессе функционирования ясна из его названия.

Управление сложной системой может быть централизованным

и децентрализованным. Централизованное управление предполагает концентрацию функций управления в одном центре сложной системы. Такая структура обладает рядом достоинств: I) позволяет доста­точно просто реализовать процессы информационного взаимодейст­вия; 2) создает принципиальную возможность глобально-оптималь­ного управления системой в целом; 3) исключает необходимость в пересылках промежуточных результатов; 4) позволяет легко кор­ректировать оперативно-изменяемые данные; 5) дает возможность достигнуть максимальной эксплуатационной эффективности при ми­нимальной избыточности технических средств.

С системотехнической точки зрения основными недостатками структуры с единым управлением являются: необходимость исключи­тельно высокого объема запоминающих устройств, высокой произво­дительности и надежности средств обработки данных для достиже­ния приемлемого качества управления; высокая суммарная протя­женность каналов связи при наличии территориально-рассредоточенных объектов управления.

Децентрализованное управление - распределение функций уп­равления по отдельным элементам системы. Построение системы с такой структурой возможно только в случае независимости объек­тов управления по материальным, энергетическим, информационным ресурсам. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект необходима информация о состоянии только этого объекта. Фактически такая система представляет собой совокупность нес­кольких независимых систем со своей информационной и алгоритми­ческой базой.

Процесс управления значительно упрощается при использовании системы управления с иерархической структурой. Для управления иерархической структуры характерно наличие нескольких уровней. управления. Типичным примером систем такого рода является адми­нистративное управление. На рис-3 приведены классы структур.

3. Приведите примеры систем управления Запасами?

Задачи управления запасами составляют самый распространенный и изученный в настоящее время класс задач исследования операций. Они обладают следующей особенностью. С увеличением запасов уве­личиваются расходы на их хранение, но уменьшаются потери из-за возможной их нехватки. Следовательно, одна из задач управления запасами заключается в определении такого уровня запасов, кото­рый минимизирует следующий критерий: сумму ожидаемых затрат по хранению запасов, а также потерь из-за их дефицита.

В зависимости от условий задачи управления запасами делятся на следующие три группы:

1. Моменты поставок или оформления заказов на пополнение запа­сов фиксированы. Определить объемы производимой или закупаемой партии запасов.

2. Объемы производимой или закупаемой партии запасов фикси­рованы. Определить моменты оформления заказов.

3. Моменты оформления заказов и объемы производимых или за­купаемых партий не фиксированы. Определить эти величины, исходя из сформулированного выше критерия.

Задачи управления запасами составляют самый многочисленный класс экономических задач исследования операций, решение которых имеет важное народнохозяйственное значение. Особенно повышается значениеэтих задач в период массового внедрения АСУ. Правильное и своевременное определение оптимальной стратегии управления запа­сами, а также нормативного уровня запасов, позволяет высвободить значительные оборотные средства, замороженные в виде запасов, что в конечном счете повышает эффективность используемых ресурсов. Достаточно в этой связи упомянуть первую АСУП в нашей стране — систему «Львов», внедренную на Львовском телевизионном заводе, где значительная составляющая экономической эффективности от внедрения АСУП, определялась в результате оптимального управле­ния запасами предприятия.

Элементы системы задачи управления запасами следующие:

1) система снабжения; 2) спрос на предметы снабжения; 3) возмож­ность пополнения запасов; 4) функции затрат; 5) ограничения; 6) при­нятая стратегия управления запасами.

Рассмотрим подробнее каждый из этих элементов. Системы снабжения бывают: децентрализованные однокаскадные;

централизованные многокаскадные.

Спрос на предметы снабжения бывает: стационарный или не­стационарный; детерминированный или случайный.