47324 (Інформаційне забезпечення інформаційних систем)

План

1. Загальні поняття інформаційного забезпечення інформаційних систем.

2. Оперативний персонал, Метрологічне забезпечення (МЗ).

3. Загальновизнана схема алгоритмізації виробничого процесу (АВП).

1. Інформаційне забезпечення АСУ визначається характеристиками інформації, що зберігається і оброблюється в системі, в аспекті процедур операції з даними безвідносно до їх змісту. Визначимо термін дані стосовно АСУТП як первинні відомості, що отримуються від прямого спостереження за ТОП і які передаються у формі чисел, слів або спеціальних позначень, а термін інформація - як відомості, отримані після відповідної переробки даних і таких, що розкривають зміст чисел, слів і позначень, які описують той або інший ТОП.

Відмітимо, що в АСУТП основну роль грає інформація, що відображає, яка характеризує матеріальну або абстрактну суть за допомогою опису їх властивостей або відносин.

Стосовно інформаційного забезпечення принципи системного підходу формулюються таким чином:

• створення єдиної інформаційної бази (ІБ) - стосовно АСУТП це в основному внутрішньомашинна ІБ;

• розробка типової схеми обміну даними між системою і оперативним персоналом включаючи формування ІБ, внесення до неї змін і видачу даних;

• розробка єдиної загальносистемної схеми зберігання і забезпечення вирішуваних завдань початковими даними;

• забезпечення можливості поетапного і безперервного нарощування ємкості інформаційної бази, тобто динамічного способу її формування;

• забезпечення одноразовості і незалежності введення даних від часу рішення і кількості вирішуваних завдань.

Виходячи з перерахованих принципів основними завданнями інформаційного забезпечення з урахуванням взаємозв'язку з іншими видами забезпечення функціонування системи є: визначення форм інформаційного представлення об'єктів і процесів (ТОП), структури і складу інформації, її взаємозв'язок з вирішуваними завданнями, а також формування нормативного словника для позначення і опису об'єктів і їх властивостей. Стандарт встановлює, що до складу інформаційного забезпечення включаються нормативно-довідкова інформація, необхідні класифікатори і уніфіковані документи, якщо такі необхідні - в АСУТП вони можуть бути не потрібні (рис. 1).

Слід зазначити, що важливість реалізації системних принципів і вирішення завдань інформаційного забезпечення зростає при збільшенні масштабів ТОП. На нижньому рівні управління окремими операціями завдання можуть вирішуватися в рамках розробки математичного і програмного забезпечення, при переході ж до вищих рівнів, збільшенні значущості оперативного персоналу роль інформаційного забезпечення стає все більш важливою, а завдання його розробки - до певної міри самостійною.

У міру зміни характеру взаємодії персоналу з ЕОМ (внутрішньо-машинною інформаційною базою) ускладнюється структура і склад засобів інформаційного забезпечення, а також посилюється його взаємозв'язок з лінгвістичним забезпеченням. Для ілюстрації цієї тенденції можна привести структуру засобів інформаційного забезпечення автоматизованої інформаційно-довідкової системи (АЇДС).

Інформаційне забезпечення АСУ

Визначення об'ємів

розміщення і

форми організації

інформації в ІБ

Визначення змісту

і структура

нормативно-

довідкової

інформації

Перелік,

визначення змісту

і структура

класифікаторів

Визначення

змісту і

структура (форма)

уніфікованих

документів

Інформаційна база АСУ

Позамашинна:

сукупність повідомлень,

сигналів і документів,

яка використовуються

при функціонуванні

АСУ у формі,

що сприймається

людиною

Внутрішньомашинна:

сукупність

використовуваних

в АСУ даних

на машинних носіях

системи

Рис. 1

Вся інформація, що зберігається у внутрішньомашинній інформаційній базі, ділиться на наступні групи: наочна інформація; каталоги; допоміжні тексти; довідники; таблиці, що управляють; протокольна інформація.

Перша група складає основу бази даних, в неї входять всі масиви даних і інформації, необхідної для персоналу (користувачів).

Серед масивів другої групи основну роль грає генеральний каталог, що формується у вигляді індексної таблиці, структура якої може мінятися для різних конфігурацій системи з урахуванням структури і об'єму інформації в наочній області. Крім того, передбачається формування приватних каталогів по окремих носіях і видах інформації, що дозволяє організувати додатковий сервіс для користувача і забезпечити резервування накопичувачів.

Допоміжні тексти забезпечують діалоговий режим роботи системи. Так, сукупністю кодограм є машинний довідник по структурі даних і способам їх кодування.

Інструктивні документи дозволяють за допомогою відповідних апаратно-програмних засобів виклику виконувати «програмоване навчання» шляхом спілкування з підсистемою. Редагуючі тексти призначаються для оформлення вихідних записів, а сигнальні - для інформування про різні нештатні ситуації (відсутність необхідної інформації, збій і ін.).

До складу інформаційного забезпечення входять також цифрові довідники для переходу від однієї системи кодування до іншої і текстові довідники для розшифровки цифрових код.

У всіх режимах використовуються спеціальні таблиці, що управляють, структури, що описують, і розміщення інформації (опис масивів і записів), схему трансляції і контролю запитів, реакції на позаштатні ситуації. І нарешті, передбачається формування і накопичення масиву інформації протокольного типу.

Істотний вплив на ефективність інформаційного забезпечення роблять проектні вирішення внутрішньо-машинної частини інформаційної бази.

Відомо, що в сучасних, які діють, АСУ можна виділити два основні види організації внутрішньо-машинної частини ІБ: пофайлову організацію масивів даних (файл - сукупність даних, яка складається з логічних записів, що відносяться до однієї теми) і організацію на основі баз даних.

Пофайлова організація передбачає створення спеціалізованих на рішення конкретних завдань масивів даних, при цьому здійснюється жорстка прив'язка даних до алгоритмів перетворення і що реалізовує ці алгоритми програмам, що ускладнює процес користування інформаційною базою і реалізацію завдань, що ініціюються у формі запитів. Істотним недоліком пофайлової організації є надмірність інформації, оскільки для вирішення різних завдань часто записуються одні і ті ж дані. Застосування пофайлової організації даних і в даний час пояснюється високою швидкістю обробки даних, оскільки структура і організація файлу відповідає логіці його обробки програмою.

Загальновизнана перспективність для практично будь-яких автоматизованих систем обробки інформації (включаючи АСУТП) створення баз даних, в тому або іншому ступені що виключає недоліки пофайлової організації. База даних АСУ - це сукупність використовуваних при функціонуванні АСУ даних, організована на певних правилах, що передбачають загальні принципи опису, зберігання і маніпулювання даними, і незалежна від прикладних програм.

У визначенні підкреслюється одна з основних властивостей баз даних – їх «незалежність» від прикладних програм. Останнє означає, що зміна одних програм не приводить до зміни інших. Таким чином, забезпечується відносна простота додавання нових або модифікації даних, що зберігаються, а також можливість застосування загального керованого способу пошуку даних.

Інша найважливіша властивість організації ІБ на основі баз даних - це мінімальна надмірність даних, оскільки, в принципі, одними і тими ж даними можна користуватися при вирішенні різних завдань. На практиці повністю незалежні дані бувають так само рідко, як і повністю ненадмірні. Дійсно, як показує аналіз еволюції концепції баз даних і досвіду створення різних систем з базами даних, проектувальники йдуть на різні компроміси при організації машинних баз даних для отримання практично прийнятного комплексу таких характеристик, як продуктивність, гнучкість, економічність. Як правило, в АСУ виділяють декілька баз даних, автоматично керованих СУБД, яка може забезпечити одночасний доступ до кожної бази даних декількох користувачів. У бази даних включають так звані загальносистемні масиви, крім того, виходячи з практичної доцільності в ІБ, виділяють також локальні масиви для вирішення окремих завдань.

Для автоматизованих систем управління організаційно-технологічними процесами (АСУОТП) ділянок і цехів можливість прямого доступу персоналу до баз даних, діалогової роботи з даними має істотне значення для ефектного ухвалення рішень і вироблення регулюючих дій. Тому важливим є розвиток способів взаємодії людини з ЕОМ з можливістю прямого доступу до БД.

2. Метрологічне забезпечення - це встановлення і застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правив і норм для досягнення єдності і необхідної точності вимірювання.

Прийнято розглядати метрологічне забезпечення (МЗ), як органічне поєднання чотирьох груп (основ): наукової основи, технічних і організаційних основ, а також правив і норм МЗ.

Науковою основою є метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності і способи досягнення необхідної точності. Зародившись в надрах природних наук, метрологія в даний час стала розділом технічної фізики.

Вимірювання фізичних і хімічних величин, які характеризують стан і хід технологічного процесу, є одній з головних функцій АСУТП. Основною метою МЗ є отримання необхідної точності вимірювань в умовах експлуатації систем, а також одноманітність способів виразу результатів вимірювань в процесі функціонування АСУТП для можливої їх зіставності. Всі ці умови повинні виконуватися незалежно від типу системи і її галузевої приналежності.

Відповідно до стандартів, АСУТП є автоматизованою системою управління для вироблення і реалізації дій, що управляють, на технологічний об'єкт управління відповідно до прийнятого критерію управління. АСУТП включає технологічне устаткування, засоби автоматизації, оперативний персонал (оператори, технологи, диспетчери), які, взаємодіючи в реальному масштабі часу, управляють технологічним процесом по заданих алгоритмах і узагальненому техніко-економічному критерії за наявності технологічних, економічних, соціальних і екологічних обмежень.

Метрологічне забезпечення АСУТП знаходиться у стадії становлення - методи і засоби практично не розроблені. Це обумовлено перш за все тим, що АСУТП як об'єкт МЗ є оригінальним комплексом, до якого не застосуємо традиційний підхід, загальноприйнятий в метрології.

З погляду МЗ АСУТП можна виділити наступні основні ознаки:

• індивідуальність цільових і алгоритмічних функцій АСУ ТП одного типу;

• органічний нерозривний зв'язок комплексу технічних засобів вимірювання, регулювання, обчислювальних комплексів, людини-оператора з конкретним технологічним об'єктом управління;

• малосерійного і одноразового виконання для більшості АСУ безперервних технологічних процесів. В той же час виробу, що комплектують АСУТП, - засоби вимірювань і засобу автоматизації - є серійними виробами, до яких пред'являються загальноприйняті технічні вимоги і які повинні мати технічні умови, передбачені Гостами;

• АСУТП на відміну від комплексу технічних засобів ГСП в більшості випадків не проходять стадій макетування, лабораторної перевірки, періодичних і типових випробувань в повному комплекті, а відразу ж після проектної розробки комплектуються і вмонтовуються безпосередньо на конкретному технологічному об'єкті управління;

• елементи, що становлять, АСУТП - об'єкт управління, засоби вимірювання, канали зв'язку, регулятори, виконавчі механізми, обчислювальні комплекси в більшості випадків віддалені один від одного (іноді на значні відстані), знаходяться в різних умовах експлуатації і схильні до дії різноманітних впливаючих чинників. Ці впливи настільки істотні, що можуть звести до нуля очікувану економічну ефективність від впровадження автоматизованої системи.

Умови експлуатації всіх технічних засобів на реальних об'єктах, як правило, не можуть бути змінені і приведені до визначених, наприклад, нормальним умовам. Це виключає можливість при випробуваннях АСУ ТП визначати або контролювати ті метрологічні характеристики (МХ) каналів вимірювання і точні характеристики каналів управління, які нормуються на стадії проектування для нормальних умов. Тому часто ці характеристики АСУ ТП визначають розрахунковими методами. Ефективність таких розрахунків цілком залежить від достовірності початкової інформації, обгрунтованості методик розрахунку, досвідченості і кваліфікації проектувальників систем.

Канали АСУ ТП нерівноцінні по своєму функціональному призначенню. Найважливішими є ті, які забезпечують безпечні для обслуговуючого персоналу умови експлуатації і безаварійне протікання технологічного процесу. Вторинними по значущості є канали, що забезпечують задану кількість і якість "найвагоміших" (у економічному плані) матеріальних і енергетичних потоків, що беруть участь у виробництві. При обстеженні ряду АСУ ТП в металургійній, хімічній і енергетичній промисловості виявилось, що тільки 10-15 % каналів є - самими значущими і дорогими, а 90-85 % доводиться на «маловагомих».

Розробка метрологічного забезпечення конкретною АСУ ТП тісно пов'язана з розробкою всіх інших її основних складових і може бути проведена в повному об'ємі тільки за наступних умов: визначенні узагальненого техніко-економічного критерію управління) обґрунтуванні раціонального об'єму первинної інформації, що поступає з об'єкту і, забезпечує задану якість продукції опрацьовуванню кількісної оцінки величини економічного ефекту, що отримується від впровадження комплексів управління з урахуванням ступеня адекватності об'єктів управління, точних характеристик і метрологічних характеристик технічних засобів, що входять в склад АСУТП.

Особливу увагу необхідно приділити відробітку метрологічного забезпечення АСУ ТП, коли в її створенні беруть участь організації багатьох відомств, що мають різний науковий і технічний рівень. Тоді виникають ситуації, при яких різні комплекси системи створюються і працюють відповідно до технічних умов різних розробників і досягнення необхідних точностних і технічних характеристик системи в цілому ускладнене. Єдиний вихід з положення, що створилося, - максимальна увага питанням метрологічного забезпечення на стадії технічного завдання і технічного проектування системи.

Аналіз АСУ ТП, як об'єкту МЗ, дозволяє сформулювати деякі загальні принципи організації робіт по метрологічному забезпеченню АСУ ТП.

1. Метрологічне забезпечення АСУ ТП повинне охоплювати всі види перетворення інформації і сигналів в системах. Це можливо здійснити, базуючись при розробці структурних схем систем на коректному обстеженні об'єкту автоматизації, за допомогою атестованих методик виконання вимірювань, або його моделюванні.

2. В даний час вимоги МЗ АСУТП можна, в основному, розповсюдити на технічні засоби систем і інформаційні для вимірника канали. Специфічні труднощі виникають тут при детальнішому розгляді систем, що мають в своєму складі як засоби вимірювань, так і пристрої, що не відносяться до них (обчислювальна техніка). Розповсюдження ж вимог метрології на канали і пристрої, які здійснюють функції, що управляють, коли буде розроблена відповідна нормативна база.

3. Метрологічне забезпечення АСУ ТП повинне містити єдиний комплекс нормованих МХ і показників точності для всіх ланок системи в цілому повинен відображати випадковий характер похибок що виникають в АСУ ТП, і забезпечувати можливість обґрунтованої оцінки розрахунковим шляхом МХ ланок, а також оцінки показників точності результатів вимірювання, контролю управління, здійснюваних системами, з урахуванням дії на різні ланки систем різних по характеру і величині впливаючих чинників.

4. Метрологічне забезпечення АСУ ТП повинне містити три складові частини:

• методики проведення робіт;

• технічні засоби МЗ;

• структуру організації робіт по МЗ, що особливо важливе при метрологічній атестації систем.

При організації робіт по МЗ АСУ ТП слід більш повно враховувати як конкретні властивості систем, так і деякі особливості їх проектування і експлуатації, які зводяться до наступного:

1. Оскільки у ряді випадків не забезпечується єдиний підхід до проблем нормування МХ засобів вимірювань, контролюючих технологічні процеси і сировину, а також окремих компонентів системи, що приводить до метрологічної несумісності при їх використанні у вимірювальних каналах (ПК) АСУ ТП, необхідно максимально використовувати що випускаються в рамках ГСП агрегатовані комплекси, мінімально урізноманітнити вживані методи вимірювань, що зведе до мінімуму відмінності в номенклатурі МХ використовуваних систем вимірювання і методів їх нормування.

2. Оскільки наявні відомості про характеристики вимірюваних величин різних технологічних процесів часто недостатні для науково обґрунтованого проектування системи, то при вирішенні питань застосування конкретних технічних засобів на стадії розробки ТЗ і технічного проекту АСУ ТП необхідно проводити додаткові дослідницькі роботи по уточненню методик виконання вимірювань, а якщо буде потрібно, то і їх атестації.

3. У тих випадках, коли методики розрахунку МХ вимірювальних каналів по МХ їх ланок і інших розрахункових методиках неможливо застосувати для розрахунку МХ вимірювального каналу АСУ ТП в цілому, слідує такий розрахунок проводити для окремих частин каналу з подальшою стиковкою для отримання МХ каналу в цілому. При неможливості проведення і таких розрахунків слід визначити МХ експериментально на макетах ПК або в процесі дослідної експлуатації АСУ ТП.

4. Методики випробувань і перевірки ПК АСУ ТП повинні бути орієнтовані на використання зразкових СІ, що випускаються в країні. Бракуючі зразкові СІ повинні бути розроблені і атестовані до початку випробувань СІ.

5. Нормативно-технічна документація, що регламентує порядок проведення випробувань будь-якого вигляду (внутрішніх, відомчих, міжвідомчих), метрологічну експертизу систем і метрологічний нагляд за ними в процесі експлуатації, повинна бути розроблена як мінімум на рівні стандартів підприємства.

Метрологічна атестація (МА) систем - дослідження, направлене на визначення дійсних МХ даного екземпляра або типу системи в реальних умовах експлуатації складання документа, який засвідчує МХ, визначені в процесі МА.