О методологии проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами. Терминология системного подхода в АСУ ТП. Сущность системного подхода
Сложность объекта проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами приводит к тому, что система создания АСУ ТП и процесс ее проектирования также являются достаточно сложными. В связи с этим методология проектирования АСУ ТП разделена на общесистемные вопросы и специальные вопросы, такие как методология проектирования информационного и организационного обеспечения, математического и программного обеспечения, технического обеспечения и учет человеческих факторов в проектировании.
Все виды обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами необходимо разрабатывать с учетом системного подхода, экономической эффективности и надежности АСУ ТП.
В связи с тем, что существует необходимость в оценке научно-технического и технико-экономического уровня вновь созданной АСУ ТП, целесообразно отдельно описать общесистемные факторы: системный подход, экономическую эффективность, надежность, научно-технический уровень автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Рекомендуется начать процесс проектирования именно с этих вопросов и при проектировании всех видов обеспечения учитывать системный подход, вопросы экономической эффективности, требования к обеспечению заранее заданной надежности и технико-экономического уровня.
Система – комплекс элементов, находящихся во взаимодействии. Системный подход – понятие, подчеркивающее значение комплексности, широты охвата и четкой организации в исследовании, проектировании и планировании.
Подсистема, или часть системы, составляет совокупность элементов и алгоритмов, объединенных единым процессом функционирования, которые, взаимодействуя, реализуют определенную операцию, необходимую для достижения цели, поставленной перед системой в целом.
Сложная автоматизированная система управления состоит из большого числа взаимоувязанных элементов. Часто сложными системами называют системы, которые нельзя корректно описать математически либо потому, что в системе имеется очень большое число различных элементов, неизвестным образом связанных друг с другом, либо потому, что мы не знаем природы явлений, протекающих в системе, и поэтому количественно не можем их описать.
Иногда сложными называют системы, для изучения которых необходимо решать задачи с непомерно большим объемом вычислений или перерабатывать такой большой объем информации, что для этого даже при использовании самых быстрых ПК потребовалось бы много миллионов лет. сложную систему можно описать не менее, чем на двух различных математических языках.
Наличие столь разнообразных способов определения сложной системы свидетельствует о том, что характерных черт сложности много и до сих пор еще нет общепринятого определения сложной системы.
Система автоматического и автоматизированного управления может быть открытой, к которой подводится или от которой отводится вещество или энергия, и замкнутой, к которой не подводится или от которой не отводится вещество или энергия.
Иерархическая автоматизированная система – система произвольной природы, например, техническая, экономическая, биологическая, и назначения, имеющая многоуровневую структуру в функциональном, организационном или ином плане.
Системный подход отличается от традиционного предположением, что целое обладает такими качествами и свойствами, каких нет у его частей. Наличием этих качеств целое, собственно, и отличается от своих частей. Данная связь между целыми и его частями была положена в основу первых определений системы, например такого: система – это совокупность связанных между собой частей. При этом части системы могут, в свою очередь, представлять системы, тогда их называют подсистемами. Подсистема обладает свойством функциональной полноты, т.е. ей присущи все свойства системы.
Системный подход к проектированию автоматизированных систем управления технологическими процессами заключается в разбиении всей системы на подсистемы и учете при ее разработке не только свойств конкретных подсистем, но и связей между ними.
Например, при проектировании системы управления процессом приготовления бетонной смеси может быть поставлена задача максимизации производительности при заданных ограничениях на качество бетонной смеси. Однако данная система может быть подсистемой другой системы, например домостроительного комбината. Если указанное повышение производительности бетоносмесительного узла не учтено при проектировании подсистем, потребляющих бетон, то показатели функционирования домостроительного комбината останутся на прежних уровнях.
Системный подход опирается на известный диалектический закон взаимосвязи и взаимообусловленности явлений в мире и в обществе и требует рассмотрения изучаемых явлений и объектов не только как самостоятельной системы, но и как подсистемы некоторой большой системы, по отношению к которой нельзя рассматривать данную систему как замкнутую. Системный подход требует прослеживания как можно большего числа связей – не только внутренних, но и внешних, чтобы не упустить действительно существующие связи и факторы и оценить их эффекты.
Системный подход к анализу и разработке систем находит применение в том или ином аспекте многими науками, например, системотехника, исследование операций, системный анализ и др. Между этими науками нет четких границ, весьма часто в них используются одинаковые математические методы. Поэтому в настоящее время усилия специалистов направлены на разработку общей теории систем, использующей изоморфизм, аналогичность процессов, протекающих в системах различного типа. Общая теория систем должна стать теоретическим фундаментом системотехники и других, смежных с ней дисциплин. Остановимся кратко на сущности упомянутых теорий и их применение при проектировании автоматизированных систем управления технологическими процессами.
