Обзор автоматизированных систем
2 Обзор автоматизированных систем.
Данный раздел относится к той части изучаемой дисциплины, которая посвящена вопросам принятия решений при анализе работы систем, находящихся в неустойчивом состоянии или в случае отказов и нарушения работоспособности. Рассмотрим в алфавитном порядке некоторые особенности автоматизированных систем управления.
2.1 Автоматизация управления. Это применение технических средств в помощь человеку при управлении техническими объектами, технологическими процессами производства или для обработки информации, используемой для принятия управленческих решений. В истории автоматизированной системы технологии обработки информации было несколько периодов:
1) механизация управления и процессов обработки данных;
2) разработка систем обработки данных (СОД);
3) разработка автоматизированных информационных систем (АИС), автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), предприятиями (АСУП);
4) разработка автоматизированных информационно-советующих систем (АИСС);
5) разработка локальных автоматизированных информационных систем на основе персональных ЭВМ и сетевых технологий;
6) интегрированная информационная система поддержки принятия решений на всех стадиях жизненного цикла, это системы CALS, CAD, CAM, CAE – технологий
Рекомендуемые материалы
2.2. Автоматизация формирования и анализа структур целей и функций систем.
Это средство, обеспечивающее процесс формирования и анализа структур целей и функций систем, которое является одним из принципиальных особенностей системного анализа, отличающей его от других направлений системных исследований. Изучение этого процесса показало, что это сложный итеративный процесс, требующий уточнения признаков структуризации, классификаторов по этим признакам, изменения их последовательности, обсуждения вариантов структуры и внесения изменений в классификаторы. При использовании различных методик структуризации целей и функций и признаков структуризации можно получить различные варианты структуры ЦиФ, кроме того, если структуру параллельно формируют разные специалисты, то даже при применении одной и той же методики они формируют различные варианты структуры, что обусловлено проявлением «закономерности целостности» на каждом уровне иерархической структуры.
Анализ пошагового формирования структуры ЦФ с применением методик структуризации позволяет частично формализовать этот процесс и подготовить возможность автоматизации.
Решение проблемы автоматизации формирования структуры ЦФ оказалось возможным только в диалоговом режиме, т.к. с математической точки зрения процедура «перебора вариантов» базируется на получении размещений с повторениями, число которых согласно теоремы комбинаторики определяется как 
число элементов в исходных списках, и если это число (признаков структуризации), например, 7, и в каждом классификаторе содержится хотя бы 7 составляющих, то R = 7*7, что даже много уже для ЭВМ.
Опираясь на основную идею «дерева целей» - отсечение малозначительных элементов дерева на каждом шаге структуризации,- можно существенно сократить перебор при автоматизации формирования структуры ЦФ. Для реализации этой идеи разрабатывают автоматизированные диалоговые процедуры анализа целей и функций системы. Процедура базируется на получении размещений с повторениями исходных списков классификаторов по используемым признакам структуризации, в результате чего возникает эффект появления нового смысла и позволяет сократить перебор вариантов путем отсечения малозначимых или не имеющих смысла размещений на каждом шаге структуризации. Очевидно, что здесь можно было бы применить идеи факторного анализа при формировании корреляционной матрицы с более значимыми парными коэффициентами корреляции.
2.3. Автоматизированная информационная система (АИС).
Это термин для названия всех информационных систем (ИС), в которых для сбора, хранения, обработки и поиска информации применяются средства электронно-вычислительной техники (ЭВТ). В истории становления ИС развивались следующие направления. Вначале был термин «системы обработки данных» (СОД), который использовался при разработке систем радиоуправления ракетами и космическими объектами при создании ИС сбора и обработки статистической информации о состоянии атмосферы. Далее, по мере увеличения памяти ЭВМ, основное внимание стали уделять проблемам организации баз данных (БД), появились автоматизированные банки данных (АБД), «базы знаний» на основе фреймов, «Базы целей и функций», позволяющие расширить толкование смысла ИС. Начиная с 60-х годов 20-го века в истории развития ИС в России независимо сформировались два направления: 1) разработка автоматизированных информационных систем (АИС), как 1-й очереди автоматизированных систем управления (АСУ); 2) разработка автоматизированных систем научно-технической информации (АСНТИ). Работы по их созданию начались практически одновременно.
1-е направление: АИС создавались как «Фактографические информационные системы» с представлением информации пользователям в виде регламентируемых форм, в которых фактографическая информация была сгруппирована в соответствии с решаемыми задачами производственных процессов предприятия.
2-е направление – разработка АСНТИ было инициировано возрастанием роли информации во всех сферах деятельности (подробно в курсах «Базы данных» и «Информационные технологии»).
Работы по созданию централизованных АСУ и АСНТИ были приостановлены в 1990-91гг, и в какой-то мере в этот период создавались локальные ИС на CD-ROM – дисках, страницы документальной и фактографической информации в сети “Internet”, но в настоящее время происходит адаптация к новым экономическим условиям. Такой же путь проходит и «Система автоматизированного проектирования» (САПР) изделий машиностроения и технологий их производства.
При переходе к рыночной экономике возрастает роль «нормативно-правовой» и «нормативно-методической» информации, регламентирующей деятельность предприятий при предоставлении им большей самостоятельности, для чего разрабатываются системы нормативно-методического обеспечения управления (СНМОУ) и их автоматизированный вариант – АСНМОУ – автоматизированная система нормативно-методического обеспечения управления. В настоящее время создаются «автоматизированные системы нормативно-правовой документации (АС НПД) различного рода и назначения типа систем «Консультант», «Кодекс», «Гарант» и т.д.
2.4. Автоматизированная система научно-технической информации (АС НТИ).
В 70-е годы – начало создания «Государственной системы научно-технической информации» (ГС НТИ) и поставлена задача разработки «Единой автоматизированной системы научно-технической информации» (АС НТИ). С применением принципов системного анализа была разработана структура этой системы, в которой предусмотрены:
А) Головной институт ГС НТИ – ВИНИТИ;
Б) Общегосударственные органы НТИ – регистрации отчетов, диссертаций и другой научной продукции;
В) Центральные отраслевые органы информации, как подсистемы АС НТИ;
Г) Межотраслевые региональные органы НТИ в республиках СССР, России, в регионах;
Д) Отделы или бюро НТИ на предприятиях, в НИИ и других организациях.
Основу системы НТИ составляют «информационно-поисковые системы».
Распад СССР внес существенные изменения в состав и особенностей функционирования ГС НТИ и ГАС НТИ, но в 1992г Министерством Науки РФ создана Государственная научно-техническая программа (ГНТП) – Федеральный информационный фонд по науке и технике,- в рамках которой регулируются работы по: созданию и эксплуатации общедоступных фондов НТИ; каталогизации информационных фондов; формированию и применению в использовании баз данных; разработке и внедрению современных библиотечных технологий и т.д.
В новых экономических условиях в структуру РГ СНТИ входят следующие хранители ее документальных информационных фондов:
1) Государственные информационные центры и библиотеки;
2) Система территориальных центров НТИ – объединение «Росинформресурс Миннауки РФ», включающее 69 центров;
3) Система НТИ министерств и ведомств России.
Важную роль в объединении информационных центров в единую систему обеспечивает «Автоматизированная система Российского Сводного Каталога» (АС РСК), которая представляет собой многофункциональную информационно-библиотечную сетевую систему, основанную на взаимодействии библиотек, органов НТИ, библиотечных и информационных сетей и организаций ведомственного и территориально-административного уровня, имеющих фонды научной и технической литературы.
2.5. Автоматизированная система нормативно-методического обеспечения управления
(АС НМОУ).
Данная система является автоматизированной информационной системой, обеспечивающей «Систему нормативно-методического обеспечения управления» предприятием или организацией. АС НМОУ должна содержать нормативно-правовые, нормативно-методические, нормативно-технические и организационно-распорядительные документы (НПД, НМД,НТД и ОРД), которые обеспечивают реализацию принятых проектных и управленческих решений в процессе функционирования предприятия. Процесс проектирования АС НМОУ как должной, открытой, развивающейся системы должен проходить все страты (иерархические уровни) от разработки концепции до создания нормативно-методического обеспечения, регламентирующего ее функционирование. В качестве методической основы создания АС НМОУ можно использовать идею стратифицированного представления процедуры поиска информации с углублением на каждой страте анализа документов, содержащихся в АС НМОУ путем структуризации их текстов: на верхней страте – поиск документов по функциям управления; на 2-й сверху – поиск разделов документов в соответствии с запросом пользователя, взаимоотношений между разделами связанных друг с другом документов; на 3-й страте – вывод текстов на дисплей или принтер (только текста или его разделов); на 4-й страте – аналитико-синтетическая обработка (АСО) текстов документов, что, например, требуется при поиске информации в текстах законов и других нормативно-правовых документах (НПД).
С точки зрения теории информационного поиска базы данных и информационно-поисковая процедура АС НМОУ создаются как автоматизированные документально-фактографические информационно-поисковые системы (АД ФИПС), при этом виды баз данных определяются спецификой конкретного предприятия. Базы данных для крупных предприятий имеют значительный объем, и для организации эффективных процедур поиска их нужно структурировать
Чтобы объединить все документы АС НМОУ в единую систему и реализовать идею стратифицированного углубления анализа текстов, необходим единый информационно-поисковый алгоритмический язык типа ЯОД и ЯМД, который должен устранить синонимию, ононимию, и другие недостатки естественного языка и позволить более однозначно описывать наименования и содержания документов, помогая им сопоставлять, сортировать по определенным показателям, осуществляя поиск по запросам, также переведенным на этот язык
В соответствии с идеей стратификации необходимо создавать сопряженные базы данных для различных страт. Используя теорию НТИ, удобно говорить не о создании баз данных для различных страт, а о создании 2-х, 3-х и более контурных автоматизированных документально-фактографических информационно-поисковых систем (АД ФИПС).
2.6. Автоматизированная система управления (АСУ).
Этот термин введен в 60-е годы 20-го века для названия широкого класса автоматизированных систем, предназначенных для сбора, хранения, обработки, поиска и предоставления информации, применяемой при принятии организационно-управленческих решений. Разработка АСУ была инициирована научно-техническим прогрессом и возникшими в связи с этим проблемами организационного управления.
Зарубежная практика шла по пути разработки отдельных программных процедур, а основные работы проводились в направлении исследования и совершенствования возможностей ЭВТ, разработки средств, обеспечивающих наиболее рациональную организацию информационных массивов, а также удобный для пользователя интерфейс в сочетании с развивающейся операционной системой (ОС) ЭВМ, наращивания памяти ЭВМ и др.
В СССР проблема обеспечения информацией управленческих работников сразу была поставлена системно: была разработана классификация АСУ, в которой выделялись АСУП для предприятий, ОАСУ – отраслевые АСУ для министерств, республиканские и региональные АСУ и общегосударственная автоматизированная система (ОГАС). Принципами построения АСУ для обеспечения адаптивности системы, способности ее к самоорганизации, необходимо предусмотреть соответствующие средства, обеспечивающие целеобразование, способность вырабатывать варианты поведения, а при необходимости изменить структуру СУ и АСУ. Эти особенности были осознаны с самого начала разработки АСУ и обусловили необходимость привлечения для их объяснения и обеспечения системных представлений «закономерностей функционирования и развития систем» - основ теории систем и системного анализа, где большую роль играет выделение «функциональной» и «обеспечивающей» частей АСУ. Структура ФЧ АСУ определяется на основе анализа целей и функций СУ, для обеспечения функционирования которой создается АСУ, т.е. ФЧ АСУ определяет цели и основные функции АСУ и включает подсистемы и задачи, выбранные для автоматизации. Структура ОЧ АСУ включает различные виды обеспечения
такие, как организационное, математическое, программное, информационное, техническое, лингвинистическое, эргономическое и т.д., необходимые для реализации подсистем и задач ФЧ АСУ, т.е. ОЧ АСУ представляет собой средства для достижения целей в реализации задач АСУ.
Структура этапов разработки АСУ.
1. Формирование структуры функциональной части (ФЧ) АСУ.
1.1. Анализ целей и функций организации.
1.2. Разработка структуры ФЧ АСУ последующей очереди.
1.3. Выбор первоочередных задач в подсистемах.
1.4. Проектирование подсистем АСУ.
2. Разработка структуры обеспечивающей части (ОЧ) АСУ.
2.1. Выбор и обоснование структуры ОЧ АСУ.
2.2. Проектирование отдельных видов обеспечения.
Вместе с этой лекцией читают "14.3 Русско-японская война 1904-1905 гг".
3. Управление разработками АСУ.
3.1. Разработка структуры организационного обеспечения управлением разработками АСУ,
3.2. Создание информационной системы для обеспечения проектирования подсистем и задач АСУ.
Принципы построения и эффективности АСУ существенно зависят от уровня развития информационных технологий. С появлением персональных ЭВМ происходит корректировка идей АСУ: от ВЦ (вычислительный центр) и централизованного управления – к распределенному вычислительному ресурсу и децентрализации управления. Такой подход нашел свое применение в «системах поддержки принятия решений» (СППР), которые характеризуют новый этап компьютерной информационной технологии организационного управления, при этом уменьшается нагрузка на централизованные вычислительные ресурсы и верхние уровни управления, что позволяет сосредоточить в них решение крупных долгосрочных стратегических задач. В то же время для обеспечения эффективного управления крупными предприятиями остается актуальной идея создания «интегрированных АСУ», а для обеспечения информацией по группам основных функций организованного управления предприятиями – «корпоративных информационных систем» (КИС).
2.7. Автоматическая система.
Это система, в которой все рабочие и управленческие операции выполняются техническими устройствами. Простейшими автоматическими системами называют сложные технические устройства, действующие без участия человека (станки с ЧПУ – числовое программное управление; сложные стабилизаторы высоковольтного напряжения, регуляторы, промышленные роботы). По мере повышения степени автоматизации труда и управления появляются автоматические участки, цеха, производства, заводы (электролитическое производство химической промышленности, некоторые виды взрывоопасных производств – пороха и ВВ). С усложнением технологий стали создаваться более сложные системы с гибкой, перенастраиваемой автоматизированной технологией или «гибкие производственные системы», некоторые из которых предназначены для уровня конвейерных линий, участков (ГАЛ, ГАУ) и их можно отнести к классу автоматических систем. Применительно к автоматическим системам, обеспечивающим управление производственными процессами, сложными агрегатами, летательными аппаратами используют термин «системы автоматического регулирования» (САР) или «системы автоматического управления» (САУ), составной частью которых является управляющий блок в виде управляющей ЭВМ, реализующей сложные алгоритмы управления. Для исследования таких систем разработано большое число методов и моделей, предложены классификации систем с точки зрения сложности их математического отображения (линейные, с постоянными, переменными, распределенными параметрами; импульсные линейные; нелинейные с различными способами аппроксимации), классификации методов исследования систем различных классов. В результате сформировались теории: вначале – теория автоматического регулирования (60-е годы) и теория автоматического управления. Исследования и разработки современных автоматических систем, приближающихся по сложности алгоритмов к человеку, занимаются такие направления современной науки как техническая кибернетика, робототехника, теория искусственного интеллекта.
