Общая характеристика АИС

Предпосылки возникновения АИС

В настоящее время наука превращается в ведущий фактор дальнейшего совершенствования общественного производства. Научно-техническая революция, происшедшая во второй половине текущего столетия, преобразовала не только общественное производство, но и жизнь людей. Потребности человека привели к резкому расширению номенклатуры выпускаемых изделий, к повышению качества и надежности создаваемых машин. Уже в 60-е годы наметились существенные изменения масштабов производства, усложнились задачи управления технологическим процессом, промышленным предприятием, экономикой в целом. Сократился жизненный цикл выпускаемых аппаратов и машин, что вызвало переход к новым гибким технологиям, позволяющим при изменении технологического процесса либо при перенастройке оборудования изменять характер и номенклатуру выпускаемых изделий. Однако даже при постоянстве выпускаемой продукции наиболее актуальной является проблема повышения производительности труда. В этих условиях совершенно естественной является автоматизация производства, которая невозможна без широкого использования средств вычислительной техники. Появление первых вычислительных машин заставило инженеров, ученых переосмыслить весь процесс управления производством и перейти к автоматизированному управлению.

Современный руководитель получает такой объем информации, который намного превышает его психологические возможности. Поэтому уже в 60-е годы наблюдался значительный рост управленческого персонала. Нужно было искать новые принципиальные пути решения проблемы. Таким путем явился переход к автоматизированному управлению, которое лежит в основе современных автоматизированных систем управления; причем в качестве объекта управления здесь могут выступать операция" участок, цех, производство, объединение, отрасль, народное хозяйство страны. Если в качестве управляемого процесса используется технологический, то это автоматизированная система технологического типа. Если же в качестве управляемого процесса используется производственно-экономический, то это организационно-экономическая система [4].

На начальном этапе развития автоматизированные системы управления копировали ручное управление, и поэтому в их основе лежала организационная структура управления производством, принятая до создания АИС. Этим объяснялись и первые неудачи, возникшие при внедрении АИС, поскольку зачастую АИС автоматизировали тот беспорядок, который имел место в управлении производством до их создания, и способствовали дезорганизации производства. Тем не менее, для тех функциональных задач, где имелись достаточно формализованные алгоритмы решения (задачи финансово-бухгалтерского учета" материально-технического снабжения и др.)" внедрение АИС позволило значительно улучшить отчетность" контроль прохождения документации, своевременность принятия решений, и во многих случаях это дало значительный экономический эффект. Именно в 60-е годы возникло первое поколение автоматизированных систем управления, для которых было характерно следующее: выбор организационно-экономических задач учетного характера для их решения, отсутствие оптимизационных задач, копирование ручного способа управления, использование достаточно мощных по тому времени вычислительных средств для решения несложных задач. Хотя это не могло способствовать прогрессу в создании автоматизированных систем, но накопленный опыт внедрения их в этот период уже показал, что необходимо: 1) перед внедрением АИС провести тщательную ревизию организационной структуры управления предприятием, приспособить эту структуру под автоматизированную систему; 2) использовать вычислительные средства, которые незначительно превосходят потребности решаемых функциональных задач по вычислительным ресурсам; 3) охватить в комплексе объект управления, т. е. пытаться объединить в одной системе управление технологическим процессом и организационно-экономической деятельностью предприятия; 4) увеличить долю решаемых оптимизационных задач, от которых можно ожидать наибольший экономический эффект. Опыт разработки и внедрения АИС предприятиями показал высокую экономическую эффективность (хорошая организация труда и производства, повышение точности планирования, обеспечение большей ритмичности предприятия, уменьшение доли ручного труда) применения систем на крупных объединениях. Средний срок окупаемости АИС такого типа составил в среднем два года.

Было создано значительное количество автоматизированных систем отраслевого назначения, в которых объектом автоматизации являлась отрасль промышленности. В качестве объекта управления выступало министерство со своими подразделениями, при котором создавался информационно-вычислительный центр. Большие успехи были достигнуты в области перспективного планирования, капитального строительства, прогнозирования развития отрасли, а также в таких типовых подсистемах, как материально-техническое снабжение, финансово-бухгалтерский учет и др. Однако эти системы ограничивались лишь учетными информационными задачами, в них не реализовывался замкнутый контур управления, имел место отрыв АИС предприятием от АИС технологическим процессом. Эти задачи предстояло решить в дальнейшем с помощью интегрированных систем управления, наряду с организационно-экономическими задачами решались и технологические. Одновременно с широким развитием АИС возникла острая нехватка кадров в этой области. Поэтому в 1968 г. организуется Подготовка инженеров-системотехников в области проектирования и эксплуатации автоматизированных систем управления широкого назначения. В этот период стало ясно, что разработка и проектирование АИС—это системная задача. Для разработки АИС необходимо хорошо знать экономико-математические методы управления, отлично представлять организацию производства, знать основы теории автоматизированного управления производством, информатику, уметь проектировать системы на базе современных средств автоматизации проектирования.

Но обычными ручными средствами создать автоматизированную систему управления трудно. Большие сроки ее создания (пять лет) противоречили времени морального старения средств вычислительной техники, которые менялись в среднем через семь лет. Морально совершенной системе оставалось функционировать два-три года, что было явно недостаточно. В этих условиях возникла проблема создания средств автоматизации проектирования автоматизированных систем управления. Был выдвинут ряд позиций, связанный с разработкой типовых проектных решений по отдельным функциональным задачам, по техническому обеспечению, по элементам программного обеспечения АИС; появились базовые варианты автоматизированных систем управления. Однако в целом темпы развития автоматизированных систем и главным образом темпы их создания и проектирования оказались недостаточными. Нужно было обратить особое внимание на интегрированность системы, на автоматизацию всех функций системы от технологического процесса до организационного управления и в дальнейшем развивать автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Первые АСУ ТП были введены в период с 1966 по 70-е годы. Наибольшее количество таких систем было внедрено в химической и нефтехимической промышленности, в черной и цветной металлургии, в энергетике, что показало высокую их эффективность. Срок окупаемости в среднем составил 1—2 года. Созданные АСУ ТП по своему характеру были автоматизированными системами: в них значительная роль отводилась оператору, который по информации, предоставляемой ЭВМ, принимал решения сам либо реализовал решения, подсказанные ЭВМ.

Наряду с созданием АСУ ТП предусматривалось серийное производство роботов для автоматизации и механизации процессов механообработки, литья, сварки, сборки, окраски, гальванопокрытий, прессовых и погрузочно-разгрузочных работ. Внедрение робототехнических систем позволяло освободить от тяжелых работ около 250 тысяч человек. Повсеместное внедрение АСУ ТП в комплексе с промышленными робототехническими системами позволяет в ближайшее время перейти к цехам и предприятиям-автоматам, которые будут обладать наивысшей производительностью и экономической эффективностью.

Создание интегрированных автоматизированных систем управления, сочетающих в себе элементы АСУ ТП, АСУП, автоматических систем, является исключительно сложной задачей. Эта стыковка, прежде всего, оказывается возможной на информационном уровне, так как решение, принимаемое руководителем с помощью АСУП, выдается в форме документа, а решение, выработанное в АСУ ТП, поступает в виде электрического сигнала на исполнительный механизм. Внедрение АСУ ТП позволяет автоматизировать управление наиболее крупными технологическими комплексами, создать системы программного и оптимального управления, а внедрение АСУП—оптимизировать процессы планирования производства, выработки оперативных управляющих воздействий. Разница между этими системами, прежде всего, в горизонтах планирования, в частоте выдачи управляющих сигналов. Автоматизацию управления производством нельзя отрывать от автоматизации самого производства. Этим и вызывается необходимость проведения совместных работ по автоматизированному и автоматическому управлению на всех уровнях народного хозяйства.

Эволюция развития систем управления проходила следующим образом: на определенных этапах автоматизированное управление рассматривалось как высшая ступень; однако по мере освоения, познавания законов управления от человека управление переходило к автоматам, и автоматизированное управление уступало место автоматическому. В этом смысле автоматическое управление можно считать тем пределом, к которому должно стремиться автоматизированное. Однако, учитывая интегрально весь комплекс решаемых задач, можно считать, что автоматизированное управление с участием человека, принимающего решение, никогда не может быть исключено ни из сферы производства, ни из сферы управления им, так как всегда останется необходимость принятия творческих решений в условиях недостаточной или неопределенной информации. Поэтому проблему создания АИС нужно рассматривать в тесной взаимосвязи с проблемой создания автоматических систем управления, поскольку автоматическая система является нижним уровнем АСУ ТП, АСУ ТП тесно связана с АСУП, а в совокупности они образуют единую комплексную систему управления производством. В условиях ускорения научно-технического прогресса и перехода экономики на интенсивный путь развития необходимо незамедлительное внедрение результатов научных исследований в производство. Цикл от идеи до создания серийного изделия должен быть резко сокращен, а поэтому проведение научных исследований должно проходить также интенсивным путем, что возможно за счет лучшей их организации и внедрения средств автоматизации. Современное научное исследование обычно характеризуется широким использованием уникального оборудования, широкомасштабностью проводимого эксперимента, выдвижением новых математических моделей и аналогий. Поэтому весьма важным является оперативность проверки выдвигаемых теорий, возможность принятия решений исследователем в реальном масштабе времени проведения эксперимента.

В 60-х годах возникла необходимость автоматизации научных и, прежде всего, экспериментальных исследований, где ставились конкретные задачи, связанные с проведением физических, химических, биологических, медицинских экспериментов. Решение этих задач оказалось возможным лишь при широком использовании средств вычислительной техники. Использование автоматизированных систем управления экспериментом резко повысило оперативность его проведения, возникла возможность выполнять эксперименты, которые ранее провести было невозможно.

В качестве технической базы автоматизированных систем управления экспериментом стали применяться многомашинные комплексы, на нижнем уровне которых использовались автоматические регистрирующие устройства; на среднем уровне — управляющие вычислительные машины; на верхнем — универсальные электронные вычислительные машины, обеспечивающие обработку результатов эксперимента. Такая трехуровневая структура организации технических средств была следствием трехуровневого разделения решаемых функциональных задач. Повышение качества производимых изделий тесно связано с принципами их аттестации, испытаниями в экстремальных условиях. Автоматизация такого процесса позволяет получить значительный экономический эффект в сфере производства, а потоку развитие получили автоматизированные системы комплексных испытаний. По характеру функционирования они во многом совпадают с автоматизированными системами управления экспериментом и технологическими процессами. При испытаниях реализуются типовые алгоритмы управления. Однако доля автоматизированного управления в основном падает на исследовательскую часть, когда в процессе испытаний выявляются некоторые новые, ранее неизвестные закономерности в поведении изделий, что позволяет перейти к новому уровню качества, тем самым обеспечивая развитие производства. Таким образом, возникшие в 60-е годы основные предпосылка появления АИС (усложнение функций управления производством, рост объема производственной информации, необходимость решения оптимизационных задач, развитие средств вычислительной техники) привели к созданию нескольких поколений АИС.

автоматизированный управление организационный подсистема.