О декомпозиции автоматизированных систем управления. Синтез подсистем автоматики

Известные направления декомпозиции автоматизированных систем управления позволяют выделить структурные, функциональные, этапные, поэлементные и другие подсистемы АСУ ТП.

Под структурными или организационными понимают подсистемы, соответствующие структурному построению объекта. Например, структурные подсистемы в цехе – это подсистемы участков, переходов, комплектов групп оборудования. Структурное направление декомпозиции автоматизированных систем управления имеет смысл в АСУ ТП, если объект управления неоднороден настолько, что алгоритмы управления для каждого подразделения или группы оборудования разные.

Под функциональными понимают подсистемы, соответствующие отдельным функциям управления. Например, подсистемы контроля, оперативного управления. Они хорошо отражают сущность управления и поэтому применимы в автоматизированных системах управления любого уровня и назначения.

Этапные подсистемы – это подсистемы, соответствующие этапам деятельности. Выход одной этапной системы связан со входом другой.

Под элементными понимают подсистемы, отражающие человеко-машинную сущность автоматизированных систем управления. Обычно выделяют подсистемы человеческих факторов, информации, технического обеспечения.

В автоматизированных системах управления целесообразно выделение подсистем по направлениям автоматизации. Эти подсистемы особенно хорошо отражают преимущество декомпозиции системы по нескольким пересекающимся направлениям, так как охватывает все общее, что имеется у различных подсистем по вопросам автоматизированного сбора информации, обработки информации и т.п. Декомпозиция системы по большому числу пересекающихся направлений, на первый взгляд, создает ряд трудностей, пугает большим количеством подсистем, однако именно это пересечение направлений приводит к увязке всех подсистем и обеспечивает их успешное слияние после внедрения в единую систему.

Можно предложить декомпозицию на функциональные подсистемы второго рода – по признаку управления операциями технологического процесса. Необходимо обеспечивать производство всеми ресурсами и затем сбывать его продукцию. Поэтому декомпозиция по направлению действия обеспечивающих подсистем позволяет выделить все виды обеспечения и организовать функционирование этих подсистем.

Эти три направления декомпозиции относятся к функционированию системы. Однако в жизнедеятельности систем важное место занимает ее создание и совершенствование. Поэтому предлагается еще одно направление декомпозиции – по этапному обеспечению жизнедеятельности систем.

Перечисленные четыре направления декомпозиции автоматизированных систем управления позволяют достаточно полно расчленить систему, учесть в проекте все ее особенности, обеспечить независимое поэтапное внедрение большинства подсистем и успешное их функционирование.

В условиях создания автоматизированных систем управления на всех уровнях управления возникает проблема формализации связей между автоматизированными системами управления. Решение этой задачи актуально и при обычных связях между соисполнителями по горизонтали и между руководителями и подчиненным по вертикали позволяет получить определенный эффект за счет упорядочения связей и четких взаимоотношений, а также за счет снижения трудоемкости этих связей. Поэтому создание соответствующих подсистем связи является актуальным.

Могут быть и другие направления разбивки систем, однако каждое из предлагаемых направлений декомпозиции АСУ имеет свое определенное назначение:

• структурное направление позволяет получить сравнительно независимую подсистему или комплекс задач для каждого подразделения или группы внутри подразделений;
• функциональное направление дает возможность создавать подсистемы или группы задач по функциям управления процессом;
• разделение на функции второго рода позволяет получить специализированные подсистемы для управления сложными оригинальными операциями;
• человеко-машинный подход дает возможность выделить в проекте человеческие факторы и аппаратную часть. Например, технику безопасности, условия эффективного функционирования человека и др.;
• направление автоматизации выделяет подсистемы, которые удобно описывать в проекте. В них содержатся общие правила, относящиеся ко многим подсистемам. Это позволяет не повторять эти материалы в других разделах проекта, а также унифицирует подходы во всех подсистемах;
• обеспечивающее направление, как и функциональное, позволяет выделить подсистемы по профилю работы специалистов, транспортников, энергетиков, снабженцев и др., однако в число обеспечиваемых ресурсов следует отнести и все виды информации, необходимой для управления, для чего потребуются особые специалисты и аппаратура;
• направление этапов жизнедеятельности системы дает возможность упорядочить процессы развития и совершенствования автоматизированной системы управления с помощью соответствующих подсистем, а при необходимости и процессы создания производств.

Декомпозиция подсистем должна сопровождаться укрупнением подсистем. Это необходимо по двум причинам: чтобы не создавать сравнительно простых и мелких подсистем и чтобы общее число подсистем не было слишком большим.