 |
|
Глава 1. Основные стадии создания асу
А.Г. МАМИКОНОВ
Проектирование
Допущено
Министерством высшего и среднего
Специального образования СССР
В качестве учебника
Для студентов вузов,
Обучающихся по специальности
"Автоматизированные системы управления"
Москва «Высшая школа» 1987
ББК 65.050.9 (2) 2
М22
УДК 658.5.011.56
Рецензенты:
кафедра автоматизированных систем управления Московского института нефти и газа им. И.М. Губкина (заведующий кафедрой проф. Л.А. Овчаров);
проф. Б.Я. Советов (Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина)).
Мамиконов А.Г.
М22 Проектирование АСУ: Учебник для спец. "АСУ" вузов. – М.: Высш. шк., 1987. - 303 с.: ил.
Рассмотрены вопросы проектирования автоматизированных систем управления предприятиями, объединениями и отраслями. Описаны основные стадии создания АСУ, проектирование систем на макро- и микроуровнях, проектирование функциональных подсистем. Изложены вопросы проектирования информационного, программного и технического обеспечения, построения имитационных моделей. Рассмотрены психологические аспекты проектирования. Даны основные сведения о технической документации при проектировании АСУ.
ББК 65.050.9 (2) 2
Ф6.5
© Издательство "Высшая школа", 1987
Предисловие
Задача учебного курса "Проектирование АСУ", по которому выпущен данный учебник, заключается в том, чтобы на основе предшествующих курсов учебного плана дать студентам завершающие знания в области современных научных и практических методов и моделей управления сложными организационными системами, проектирования и функционирования АСУ. По окончании изучения курса студенты должны уметь проектировать и эксплуатировать АСУ в самых различных сферах человеческой деятельности, владеть соответствующими навыками.
В силу специфики и сложности АСУ процесс проектирования во многом пока не формализован. Умение правильно поставить задачу, выявить и корректно записать критерии и ограничения приходит с опытом. Существующие ГОСТы и методические материалы определяют организационные вопросы и регламентируют состав и содержание проектной документации, но не содержат рекомендаций и указаний, раскрывающих сущность процесса создания АСУ.
Это предопределило значительные трудности подготовки данного учебника, содержание которого базируется как на освещении отдельных вопросов курса в отечественной и зарубежной литературе, так и на опыте автора по созданию научных основ проектирования АСУ, практических разработок АСУ различного назначения и чтения соответствующих лекций в высшей школе.
В первой главе рассмотрены основные стадии создания АСУ. Официальные материалы определяют эти стадии аналогично традиционным этапам проектирования и конструирования технических систем: техническое задание, техническое и рабочее проектирование, ввод в эксплуатацию. Однако специфика АСУ, заключающаяся в эволюционном, постепенном переходе от существующей системы к автоматизированной, приводит к тому, что в ряде случаев выделение упомянутых выше стадий является в известной мере искусственным. В частности, в них важнейшая для АСУ стадия сопровождения и развития системы, непрерывной ее адаптации к изменяющимся условиям управления, модернизации и совершенствования разработчиками, вовсе не предусмотрена. Поэтому наряду с изложением официальных материалов в этой главе приводятся сведения о некоторых неформальных этапах разработки АСУ, об особенностях создания систем, не имеющих аналогов.
Вторая глава посвящена внешнему проектированию системы, вопросам взаимодействия с внешней средой и определения эффективности. Здесь предпринята попытка заполнить пробел в литературных и методических материалах, относящийся к постановке задачи, умению понять ее содержание, сформулировать на описательном уровне и затем перейти к формальной записи. Это один из важнейших моментов, в котором сочетаются искусство и инженерный подход, характеризующий квалификацию разработчика.
В четырех последующих главах рассмотрены вопросы проектирования функциональных подсистем, информационного, математического и технического обеспечения. В силу ограниченности объема рассмотрены не все функциональные подсистемы и тем более не все содержащиеся в них задачи. Тем не менее разнообразие рассмотренных задач и подходов к методам их решения позволяет надеяться, что читатель получит основные сведения, необходимые разработчику, о характере задач, построении моделей и практической реализации их решения.
Развитие математических методов, постоянное появление новых алгоритмов оправдывают такую направленность на изучение методологии проектирования и некоторых примеров, а не на детальное изложение большого множества конкретных задач.
Седьмая глава посвящена психологическим аспектам проектирования. Несмотря на их исключительную важность для человеко-машинных систем, в обычной практике им уделяется недостаточно внимания. Здесь выделены два аспекта - учет при создании АСУ психологии руководителя, как лица, принимающего решения, и психологические факторы, влияющие на сам процесс проектирования.
В самостоятельную восьмую главу выделены вопросы имитационного моделирования, имеющие большое значение как при разработке, так и при функционировании АСУ. Материал этой главы ориентирован на практическое применение имитационных моделей.
В последней, девятой главе изложены официальные требования к технической документации на систему, оформляемой в процессе создания АСУ.
Учебник предназначен для студентов вузов, обучающихся по специальности "Автоматизированные системы управления". Его содержание соответствует типовой учебной программе по одноименному курсу. Предполагается, что студенты в соответствии с учебным планом уже изучили курсы "Основы построения АСУ", "Исследование операций", "Моделирование систем", "Базы и банки данных", "Операционные системы" и др. Вместе с тем учебник построен таким образом, чтобы его могли использовать в качестве пособия при проектировании специалисты - разработчики АСУ, не имеющие большого опыта разработки.
При подготовке рукописи большую помощь оказали сотрудники автора, а некоторые разделы написаны практически совместно с ними: с канд. техн. наук А.Б. Шелковым (гл. 4), канд. техн. наук Е.Б. Соколовой (гл. 4, 5), М.П. Шариковой (гл. 5), С.Э. Калугиным (гл. 6). В подборе материалов и оформлении рукописи активно участвовала Т.С. Ефимова. Всем им автор приносит глубокую благодарность.
Особую благодарность автор выражает д-ру техн. наук, проф. Б.Я. Coветову, д-ру техн. наук, проф. Л.А. Овчарову и сотрудникам руководимых ими кафедр за внимательное рецензирование рукописи и высказанные при этом замечания, во многом способствовавшие ее улучшению.
Все замечания и пожелания просьба направлять по адресу: 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14, издательство "Высшая школа".
Автор
Введение
Состояние советского общества на современном этапе в значительной мере определяется уровнем науки и техники, высоким и стабильным темпом развития социалистической экономики, быстрым увеличением производительности общественного труда, повышением благосостояния и культуры народа.
Принятые XXVII съездом КПСС "Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986–1990 годы и на период до 2000 года" указывают, что "... высшей целью экономической стратегии партии был и остается неуклонный подъем материального и культурного уровня жизни народа. Реализация этой цели в предстоящем периоде требует ускорения социально-экономического развития, всемерной интенсификации и повышения эффективности производства на базе научно-технического прогресса"*.
* Материалы XXVII съезда КПСС. - М.: Политиздат, 1986. С. 271.
Основой роста материального производства является переход на преимущественно интенсивный путь развития, всемерное ускорение научно-технического прогресса, применение его результатов в производстве и управлении. Развиваются концентрация и специализация производства, осуществляются его техническое перевооружение и реконструкция, намечен рост производительности общественного труда в 2,3-2,5 раза. На более высокую ступень предусматривается поднять социалистическую экономическую интеграцию, развивать специализацию и кооперирование производства, новые эффективные формы сотрудничества.
В этих условиях существенно возрастает сложность задач управления, без решения которых немыслимо сколь-нибудь эффективное функционирование производства.
Карл Маркс писал: "Всякий непосредственно общественный труд, осуществляемый в сравнительно крупном масштабе, нуждается в большей или меньшей степени в управлении, которое устанавливает согласованность между индивидуальными работами и выполняет общие функции, возникающие из движения всего производственного организма в отличие от движения его самостоятельных органов". (Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 23. С. 342.)
Партия и правительство постоянно ставят в качестве первоочередных задачи совершенствования управления народным хозяйством, в том числе за счет автоматизации. На широкое применение автоматизированной системы плановых расчетов, ее взаимодействие с отраслевыми и ведомственными АСУ нацеливают решения XXVII съезда КПСС.
За последние годы АСУ всех уровней получили в нашей стране широкое распространение и показали высокую эффективность, в особенности АСУ технологическими процессами. Большое значение имеет их развитие для создания комплексно-автоматизированных производств в двенадцатой пятилетке. Вместе с тем многие АСУ, главным образом организационного типа, оказались недостаточно эффективными, а в некоторых случаях просто нежизнеспособными. Основной причиной такого положения чаще всего является игнорирование разработчиками в процессе проектирования некоторых принципов создания АСУ.
Использование вычислительной техники в процессе управления не может являться самоцелью. Созданная на основе квалифицированно выполненного системного анализа АСУ ориентирована на конечный результат – повышение эффективности функционирования производства или иного объекта. Все системные решения - улучшение и автоматизация документооборота, обработка на ЭВМ больших массивов информации, составление различных сводок и отчетов, решение оптимизационных задач и т.п. -имеют смысл только в том случае, если в результате существенно повышается производительность труда работающих, улучшается использование материальных, энергетических и трудовых ресурсов, возрастает количество и качество выпускаемой продукции.
Нельзя забывать, что АСУ является человеко-машинной системой. Очень важно построить хорошую модель, адекватную объекту, создать эффективный алгоритм, написать и отладить быструю программу, не требующую больших вычислительных ресурсов, организовать сбор, хранение и поиск информации и т.д. Но если при этом не будет столь же тщательно учтен человеческий фактор, интересы работающих в системе управления людей, то трудно ожидать успешной эксплуатации такой системы. Во взаимодействии человека и ЭВМ безусловный приоритет следует отдавать человеку. Трудности, если они возникают, должны разрешаться за счет усложнения работы ЭВМ. Нельзя облегчать себе жизнь созданием более простых алгоритмов и программ за счет увеличения объема функций, выполняемых человеком, какими бы легкими они ни казались разработчику.
Разработанные системы должны обладать высокой степенью адаптации к непрерывно меняющимся требованиям пользователя и живучести, т.е. способности работать в условиях отклонений от нормальных ситуаций. Обеспечение таких свойств трудно поддается формализации и, кроме того, требует непрерывного участия инженера-системотехника в процессе анализа функционирования системы и введения необходимой модернизации без перерывов в работе. По существу именно это наряду с наблюдением за тем, насколько успешно выполняет свои функции АСУ, и обеспечением ее работы в соответствии с проектными решениями и является основной обязанностью эксплуатационников-системотехников. Не следует смешивать эти функции с деятельностью людей, эксплуатирующих АСУ в качестве пользователей – решающих задачи управления на основе созданных программного, информационного, технического и других видов обеспечения АСУ. Таким образом, понятие "эксплуатация АСУ" имеет два четко выраженных аспекта: использование АСУ в качестве инструмента, повышающего эффективность управления, и обеспечение ее работоспособности и развития.
Важнейшим условием успешной работы АСУ является подготовка персонала аппарата управления. Уже в процессе разработки должны осуществляться контакты с сотрудниками организации для правильной постановки задач, разъяснения и обсуждения принимаемых решений, обучения новым методам и формам работы. Сохранение и развитие этих контактов в процессе эксплуатации системы обеспечивает ее своевременную и эффективную адаптацию и модернизацию.
Инженер-системотехник должен обладать разносторонними знаниями, которые он получает при изучении различных курсов учебного плана своей специальности. Осмысление взаимосвязи комплекса специальных курсов, их обобщение и целеустремленное приложение к разработке АСУ, изучение методов проектирования является содержанием предлагаемого вниманию читателя учебника.
Глава 1. Основные стадии создания асу
Выделение отдельных стадий создания АСУ и определение содержания работ на каждой стадии имеет существенное значение для более четкого планирования, оперативного контроля и управления деятельностью коллектива разработчиков и отдельных исполнителей.
Создание эффективно действующей АСУ немыслимо без тесного взаимодействия и сотрудничества разработчиков системы и будущих ее пользователей. На разных стадиях это сотрудничество меняется по содержанию и объему, поэтому для каждой из них важно регламентировать права и обязанности заказчика и разработчика.
Специфика АСУ предопределяет некоторую размытость границ между стадиями, одновременное выполнение работ более ранних и более поздних стадий. В этих условиях регламентация становится особенно необходимой.
Наиболее существенное значение имеет выделение стадий разработки для крупных и не имеющих аналогов систем, где требуется выделение дополнительных стадий и введение различных методов декомпозиции системы для параллельного и взаимосвязанного проектирования отдельных ее частей.