microbik.ru
1

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:

  1. на объект можно воздействовать;

  2. 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:

  1. канал управляющего воздействия U на объект;

  2. каналы, по которым получается информация об объекте, необходимая для синтеза управляющего воздействия (, );

  3. цель управления;

  4. 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:

  1. формулирование проблемы;

  2. выявление целей;

  3. формирование критериев;

  4. сбор информации (нахождение альтернатив и определение их свойств.);

  5. выбор одной или нескольких альтернатив на основе их сопоставления по выбранным критериям;

  6. оценивание последствий выбора и качества решения;

  7. 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.