В начало

Структура автоматизированной системы (Тема)

 

В общем смысле, деятельность промышленного предприятия можно представить как процесс переработки некоторых ресурсов в товарную продукцию:

 

Рис.1 Предприятие, как система ресурсы – продукты

 

В этом процессе завод можно схематически представить как основную производственную деятельность (собственно производственный процесс) и всю сопутствующую ей административно-хозяйственную деятельность по обеспечению процесса производства.

 Используемые в производстве ресурсы по своей экономической природе можно разделить на 3 группы:

1)     технические (агрегаты, машины, здания, сооружения и другие орудия труда);

2)     материальные (сырье, топливо, энергия и другие предметы труда);

3)     трудовые (люди труда).

Кроме того, современное промышленное предприятие не только производитель товарной продукции, но и участвует в сфере её обращения, организуя сбыт, реализацию своей продукции.

Учитывая это, деятельность промышленного предприятия можно упрощенно представить, как совокупность процессов подготовки необходимых материальных, технических и трудовых ресурсов и производства с помощью этих ресурсов готовой продукции, её сбыта и реализации.

Тогда модель предприятия можно представить в упрощенном виде. Она позволяет представить общую задачу управления предприятием в виде взаимосвязанных задач управления процессами подготовки, производства и сбыта.

 

Рис.2 Предприятие, как система ресурсы – сбыт

 

Обратная связь здесь отражает использование денежных средств реализации для восполнения расходуемых ресурсов.

Систему управления заводом можно представить в виде совокупности соответствующих функциональных систем управления выделенными видами деятельности и общезаводской системы координации (согласования решений) этих функциональных систем в интересах завода в целом. Подобная структура АСУ завода с расположением её по функциональным подсистемам следующая:

 

Рис.3 Укрупненная структура управления промышленным предприятием (разложения по функциональным подсистемам)

 

1.       Система координации осуществляет свои функции путем перспективного и текущего планирования работы предприятия, решения задач оперативной координации по заводу в целом, для всех функциональных систем.

2.       Система управления техническими ресурсами осуществляет планирование и управление капитальным строительством, заменой и ремонтом оборудования, основными фондами завода, амортизируемыми в процессе производства.

3.       Система управления материальными ресурсами осуществляет планирование и управление запасами сырья, материалов, топлива и других оборотных фондов производства.

4.       Система управления трудовыми ресурсами обеспечивает планирование и управление движением рабочей силы, её наймом, оплатой, обучением.

5.       Система управления производством осуществляет планирование и управление собственно производственным процессом переработки ресурсов в готовую продукцию завода, её качеством, технологией производства.

6.       Система управления сбытом продукции осуществляет планирование и управление отгрузкой готовой продукции, её реализацией и поступлением денежных средств завода, её фондами обращения.

Все функциональные системы осуществляют учет и анализ движения своих ресурсов, хода происходящих процессов. Выделяемые функциональные системы равноправны, иерархически они все управляются общезаводской системой координации, получая от нее соответствующие планы-задания. В систему координации функциональные системы предают всю необходимую ей укрупненную информацию о своей деятельности.

Между функциональными системами происходит обмен оперативной информацией.

Представленная структура позволяет решать общую задачу управления заводом по частям, решая взаимосвязанные задачи заметно меньшей сложности. Эта структура позволяет создавать интегрированную общую АСУ завода поэтапно, по отдельным выделяемым функциональным системам.

Однако общая задача управления заводом и задачи управления в каждой из функциональных систем образуют определенную иерархическую структуру задач, в которой выделяются несколько уровней решения.

    

Рис.4 Укрупненная структура управления промышленным предприятием (разложение по временным интервалам)

 

1.                  На уровне перспективного и текущего (технико-экономического) планирования определяют основные концепции сбалансированного развития предприятия на пятилетку, год, квартал – ассортимент выпускаемой продукции с учетом спроса потребителей и интересов производства; технологию и организацию производства; укрупненную производственную программу. К типичным задачам, решаемым на этом уровне, относятся, например:

-   альтернативная проверка различных планов капительных вложений и воспроизводства средств производства;

-   балансы материальных и других необходимых ресурсов;

-   распределение финансовых средств;

2.                  На уровне оперативного планирования происходит обработка (сортировка и анализ) поступающих заказов на продукцию и подготовка объемно-календарных планов для всех участков основного и обслуживающих производств. Основная задача этого уровня – составление оперативно-календарных планов на месяц, сутки, смену. Подготавливаемые планы являются основными рабочими документами предприятия и оказывают существенное влияние на экономические результаты его деятельности. В настоящее время при решении этих задач используются математические модели и методы оптимизации.

3.                  Полученные рекомендации требуют коррекции со стороны персонала управления особенно коррекции, связанной с текущим ходом производства, подготовкой ресурсов, изменением заказов. Это касается определения ритма и режимов работы основных производящих агрегатов и обслуживающего их оборудования, обеспечивающих текущую координацию работы (синхронизацию) участников производства при выполнении заказов. На уровне оперативного управления осуществляется контроль потоков ресурсов и их соответствие производственным графикам; оперативное управление транспортными средствами в интересах работы основных агрегатов; оперативная подача материалов со складов и на склады и т.п. Все эти сложные задачи решаются в большинстве случаев с помощью теории расписаний или эвристическими методами.

4.                  На уровне непосредственного управления технологическим процессом используют весьма разнообразные системы автоматического контроля и регулирования для различных агрегатов и происходящих в них процессах. Задачи, решаемые в  рамках этого уровня, до недавнего времени сводились к задачам стабилизации заданных параметров технологического режима. В настоящее время характерно стремление к решению задач оптимального управления этими режимами в рамках ограничений задаваемых уровнем оперативного управления. С точки зрения алгоритмов оптимизации эти задачи индивидуальны, зависят от механизма отдельных процессов и требований к ним.

Выделенные системы планирования и управления  строго иерархичны. Система каждого уровня детализирует решения вышестоящей системы, передает ей информацию о своем состоянии в обобщенном виде.

Для решения задач на уровнях планирования, необходимую информацию накапливают и укрупняют в течение соответствующих периодов планирования, используя текущую информацию. Чем выше уровень в системе, тем более обобщенная информация используется, тем более укрупненные решения принимаются на одном уровне.  На более низких уровнях происходит детализация решений на основе детализированной информации на менее продолжительные периоды времени. Принимаемые решения реализуют в течение всего периода планирования, корректируя их по мере возникновения возмущений или периодически в течение всего периода.

На уровнях оперативного управления производствами и технологическими процессами информацию используют непосредственно по мере её возникновения в ходе производства, в реальном времени. Принимаемые решения по управлению реализуют сразу, допустимые задержки обычно незначительны.

При сборе информации о состоянии объекта управления происходит её обработка, формирование и хранение информационных массивов, необходимых для различных уровней управления (в виде, удобном для использования).

При этом происходит обработка многочисленных документов, с помощью которых также достигается информированность о состоянии производственных показателей, ресурсах производства, о поставщиках и потребителях. Происходит формирование многочисленных документов учета и отчетности. Решаемые при этом задачи являются наиболее традиционной областью применения вычислительной техники для обработки больших массивов информации. Типичными задачами являются производственный учет и отчетность, бухгалтерский учет, балансы по материальному снабжению, статистика и т.д., которые раньше решались как задачи автономные, не интегрированные.

Представление общей структуры АСУ завода как совокупности функциональных систем (рис.3) и систем планирования и управления (рис.4) сопровождается пространственным разложением задач на каждом уровне временной иерархии, по отдельным участкам производства, внутри каждой из функциональных систем.

Рассмотрим пример подробной структуры для функциональной системы управления основным производственным процессом металлургического завода. Подробные структуры формируются и в рамках остальных функциональных систем завода.

 

Рис. 5. Укрупненная структура управления промышленным  предприятием (пространственное разложение):

 

I – перспективное и текущее планирование;

II - оперативное (календарное) планирование;

III – оперативное управление производством;

IV - управление технологическим процессом;

 

Таким образом, формирование АСУ завода происходит в процессе разложения общей задачи управления (декомпозиции) в трехмерном пространстве:

1)     по функциям управления;

2)     временным интервалам периода управления;

3)     в пространстве по участкам производства.

                            а)                                                                                       b)   

 

Рис. 6 Схема трехмерного разложения задачи управления:

a)      пространство разложения

b)      структура разложения

 

Система оперативного планирования и управления является главной для предприятий черной металлургии, а также для других предприятий с дискретно-непрерывным и дискретным производством.

Неоптимальное оперативное планирование и управление приводит к сверхнормативным простоям основных производственных                                                                 агрегатов (агломашин, доменных и сталеплавильных печей, прокатных станов), замедлению производственного процесса (скрытым простоям) этих агрегатов, выпуску некондиционной продукции (низкосортной) или бракованной продукции, выплате прямых штрафов организациям внешней экономической системы.

Оперативное планирование и управление обеспечивает текущую координацию работы агрегатов, обслуживающих механизмов и людей, объединенных единством производственного процесса. Для таких систем характерно выполнение следующих функций:

Составление оптимального плана-графика производственного процесса;

Оперативное управление производством, связанное с реализацией подготовленного плана-графика путем выработки и передачи на объект оптимальных  управляющих воздействий и команд. В этих случаях особое внимание уделяют координации производства как внутри участка, так и со смежными участками производства;

Оперативное получение точной информации о ходе производственного процесса, состоянии агрегатов и продуктов, необходимой для решения задач управления; оперативный учет по всему производству и на его участках.

Эти системы непосредственно и самым тесным образом связаны с системами управления технологическим процессом и агрегатами.