Особенности современного предприятия как объекта автоматизированного управления

1.1.1.1. Требования стандарта Государственный образовательный стандарт подготовки инженеров по специальности 230102.65 (220200)–Автоматизированные системы обработки информации и управления устанавливает следующее содержание курса “ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ”: Понятие автоматизированного и автоматического управления; модели и процесс принятия решения; автоматизированные системы управления производством, научным экспериментом, обучением, технологическим процессом; категориальные понятия системного подхода; организационная и функциональная структура систем; методика и примеры формализации систем; последовательность разработки автоматизированной системы; обеспечивающие подсистемы; информационная технология проектирования автоматизированной системы. Целью дисциплины является изучение принципов построения автоматизированных систем управления (АСУ), различных методов и алгоритмов управления производством и технологическими процессами. 1.1.1.2. Связь с другими дисциплинами Часть материала данной дисциплины рассматривается в предшествующем курсе «Системный анализ», а именно: - категориальные понятия системного подхода к изучению и проектированию сложных, в частности автоматизированных систем; - обеспечивающие подсистемы автоматизированных систем; - последовательность разработки автоматизированной системы; - информационная технология проектирования автоматизированной системы. Дисциплина "Теоретические основы автоматизированного управления" строится на использовании материала, освоенного студентами в курсах «Методы оптимизации», «Теория принятия решений», «Организация и планирование производства», «Моделирование», «Системный анализ». Дисциплина используется при изучении материала дисциплин «Проектирование АСОИиУ» и «Корпоративные информационно-управляющие системы».   1.1.2. Знания и умения, которые должен получить студент 1.1.2.1. Что должен знать студент В результате изучения дисциплины студенты должны     знать: - назначение, характеристики, основные задачи и алгоритмы управления основных функциональных подсистем автоматизированных систем управления производством: технико-экономического планирования, технической подготовки производства, оперативного управления, управления материально-техническим снабжением предприятия и др.; - основные цели, функции, режимы функционирования и структуру систем управления технологическими процессами; - направления и виды интеграции систем управления организационными и техническими (технологическими) системами, технологию создания ИАСУ. 1.1.2.2. Что должен уметь студент После изучения дисциплины студент должен уметь: - строить модели объемного планирования производства, загрузки оборудования и балансовые модели планирования, осуществлять поиск оптимального плана производства и оптимальной загрузки оборудования; - строить детерминированные и стохастические сетевые модели планирования проекта, рассчитывать временные, стоимостные и ресурсные параметры моделей; - строить модель календарного планирования производства, осуществлять поиск рационального плана, решать задачи оперативного регулирования производства; - строить детерминированные и стохастические, одно и многопродуктовые модели управления запасами предприятия, осуществлять поиск оптимальных параметров моделей (размер заказа, периодичность заказа, размер страхового запаса и т.д.), решать задачи замены оборудования. Лекция 2.1. Особенности современного предприятия как объекта автоматизированного управления Страница 1 2.1.1. Функциональные подсистемы АСУ предприятием (АСУП) 2.1.1.1. Классификация предприятий Объектами управления в организационно-экономических АСУ являются предприятия, поэтому такие системы часто называются АСУП. Предприятие – это самостоятельный хозяйственный субъект, производящий продукцию, выполняющий работы или оказывающий услуги в целях удовлетворения общественных потребностей и получения прибыли. По принадлежности к отраслям экономики различают предприятия: промышленности, сельского хозяйства, строительства, транспорта, связи, науки и научного обслуживания, информатики, торговли, сферы услуг и т.д. В свою очередь промышленные предприятия можно классифицировать - по принадлежности к той или иной отрасли промышленности; - по степени специализации и массовости выпускаемой продукции (на предприятии массового, крупносерийного, среднесерийного, мелкосерийного и единичного производства); - по характеру производства (с непрерывным, дискретным или смешанным технологическим циклом). Целью управления современным предприятием является получение максимальной прибыли (дохода).        2.1.1.2. Принципы выделения подсистем АСУП При проектировании АСУП ввиду сложности ее структуры, необходимо рассматривать её как систему, состоящую из отдельных частей. Так как в большинстве случаев АСУП разрабатывается для уже существующих предприятий с заданной структурой, то для обеспечения взаимодействия АСУ с традиционными службами предприятия, структуру АСУ принято разделять по функциям. Часть АСУ, выделенную по признаку некоторой общности функций управления, называют функциональной подсистемой. Существует 3 аспекта разделения АСУ на функциональные подсистемы: 1) алгоритмическая общность элементов системы, которая включает в себя: а) единство критериев управления; б) единство математических моделей; в) единство методов решения задач; 2) информационная общность, в соответствии с которой в одну подсистему объединяют элементы, имеющие одну и ту же предметную область, тем самым минимизируя внешние информационные потоки (связи) подсистем; 3) функциональная общность, подразумевающая единый характер управленческих решений и воздействий внутри данной подсистемы. 2.1.1.3. Функциональные подсистемы АСУП Исходя из вышеперечисленных принципов выделения подсистем, сформировался некий стандартный набор функциональных подсистем АСУП: 1) подсистема технико-экономического планирования (ТЭП); 2) подсистема технической подготовки производства (ТПП); 3) подсистема управления сбытом и реализацией продукции (УСРП); 4) подсистема оперативного управления основным производством (ОУП); 5) подсистема оперативного управления вспомогательным производством (ОУВП); 6) подсистема управления материально-техническим снабжением (УМТС); 7) подсистема управления качеством продукции (УКП); 8) подсистема управления финансами и бухгалтерского учёта (УФБУ); 9) подсистема управления персоналом (УК) и некоторые другие. Целесообразность выделения тех или иных функциональных подсистем зависит от типа производства (единичное, серийное или массовое), от деления предприятия на цехи и участки и т.д. 2.1.2.1. Перечень иерархических уровней управления предприятием Так как современное предприятие – явно выраженная иерархическая система, то и АСУП также должна строиться по иерархическому принципу с различного вида зависимостью между элементами системы. Наиболее часто в АСУП выделяют следующие иерархические уровни управления движением материального потока: 1) перспективное (стратегическое) планирование и прогнозирование деятельности предприятия; 2)  управление подготовкой производства; 3)  технико-экономическое планирование; 4) общезаводское производственное планирование и управление; 5) внутрицеховое оперативное управление. Каждый уровень включает в себя функции управления всеми этапами движения материального потока на данном уровне и в общем случае не совпадает с функциональными подсистемами. 2.1.2.2. Краткая характеристика иерархических уровней управления предприятием 1-ый уровень – это первоначальный этап управления предприятием, в процессе которого выявляются общие закономерности развития предприятия, вероятностные количественные и качественные сдвиги в производственной программе, эффективные направления и формы научно-технической, экономической и социальной политики. Одна из основных функций управления на этом этапе – прогнозирование потребности в продукции предприятия. 2-ой уровень. АСУ на этом уровне ведет и корректирует нормативно-справочную базу данных, в которую входят все конструкторско-технологические и экономико-организационные нормативы на производимую продукцию. 3-ий уровень. Здесь на основе укрупнённых экономических показателей, подготовленных на 1-ом уровне, осуществляется разработка объёмного плана производства продукции по всей номенклатуре и проводится обеспечение этого плана необходимыми ресурсами. В течение планируемого периода осуществляется контроль, и при необходимости корректируются технико-экономические показатели. Остальные уровни управления обеспечивают выполнение предприятием основных разделов плана в конкретных производственных условиях при наилучшем использовании имеющихся ресурсов. 4-ый уровень. Здесь осуществляется планирование и регулирование графика выпуска продукции и загрузки производственных мощностей, планирование графика потребности в материальных ресурсах. На 5-ом уровне осуществляется управление конкретными цехами, оперативное планирование и регулирование очерёдности обработки продукции на каждом агрегате цеха, загрузки мощностей по конкретным производственным участкам. Таким образом, уровни  управления отличаются периодичностью и сроками принимаемых решений, реализуемыми функциями, обобщенностью, объёмом, обновляемостью и оперативностью используемой информации. 2.1.3. Фазы процесса управления предприятием 2.1.3.1. Основные фазы управления предприятием Наряду с делением процесса управления предприятием на подсистемы и уровни, большое значение имеет расчленение всего процесса управления на фазы управления в соответствии с общими принципами теории управления в стохастических системах. Выделяют 3 основные фазы: 1) Фаза планирования. Определение оптимальной траектории (программы) производства или, другими словами, основных плановых показателей производства  на определенный период времени. Выделяют: - объёмное планирование (сколько); - календарное планирование (когда); 2) Фаза учёта. Получение данных о состоянии управляемого объекта за определенный промежуток времени или, другими словами, о фактическом выполнении отдельных этапов плана. Выделяют: - статистический учёт (статистика, анализ); - бухгалтерский учёт (финансы: затраты и прибыль); - оперативный учёт (сколько и чего произвели); 3) Фаза регулирования. Поиск управляющих воздействий для устранения случайных возмущений, отклоняющих управляемую систему от оптимальной траектории или, другими словами, ликвидация возможных отклонений производства от плана. Выделяют: - регулирование объемов и производительности; - регулирование календарных планов; - регулирование запасов; - регулирование затрат; - регулирование качества и т. д. 2.1.3.2. Вспомогательные фазы управления предприятием Кроме основных фаз управления выделяют 3 вспомогательных фазы: 1) Фаза нормирования. Определение постоянных параметров  производственного процесса (нормы потребления ресурсов, производительности агрегатов и т. д.). Выделяют: - расчётно-техническое нормирование; - опытно-статистическое нормирование; 2) Фаза анализа и контроля хода производства. На основе учётных данных и плановых заданий осуществляется расчёт параметра рассогласования этих величин; 3) Фаза измерения. Сбор первичной информации с объекта управления, необходимой для проведения операций учёта. 2.1.3.3. Функциональная модель процесса управления предприятием С учетом этих фаз функциональную модель процесса управления предприятием можно изобразить следующим образом: (рис. 2.1). Деление процесса управления на отдельные фазы позволяет подойти к разработке алгоритмов управления, реализующих различные функции управления с единых позиций. Рис. 2.1. Модель функционирования АСУП.   2.1.3.4. Схема взаимосвязи отдельных функциональных подсистем АСУП в различных фазах управления предприятием  Рассмотрим более подробно взаимосвязи отдельных функциональных подсистем АСУП в различных фазах управления предприятием  (рис. 2.2.). Рис. 2.2. Модель взаимосвязи отдельных функциональных подсистем АСУП Обозначения на рисунке: 1 - учёт поступления материалов и комплектующих изделий; 2 - учёт движения материалов и комплектующих изделий на складах; 3 - учёт выполнения плана участками и цехами; 4 - учёт движения и отгрузки готовой продукции; 5 - объёмное планирование; 6 - календарное планирование; Þ - материальные потоки, ® - информационные потоки; x1(t)-x4(t) - вектора входных параметров (переменных); y1(t)-y4(t) - вектора состояний системы (выходы с фазы учёта); v1(t)-v6(t) - вектора  внутренних управляющих сигналов; u1(t)-u3(t) - вектора  управляющих воздействий. Рассмотрим по этой модели функционирование АСУП в каждой фазе управления. 2.1.3.5. Функционирование АСУП в фазе планирования Управляющая информация от вышестоящих организаций в виде контрольных нормативов (v1) (или что чаще в современных условиях от главных менеджеров предприятия) поступает в планово-экономический отдел, где происходит её анализ, и составляются исходные данные для объёмного планирования производства. Модель объёмного планирования связывает ресурсы предприятия и количество выпускаемой продукции, не раскрывая выпуск во времени, даёт суммарные показатели работы предприятия за некоторый интервал времени. Рассчитанные АСУП планы объёмов производства (v2) поступают в планово-экономический отдел (ПЭО), вышестоящие организации (главным менеджерам) и передаются в производственно-диспетчерский отдел (ПДО) и отдел материально-технического снабжения (ОМТС). На основе разработанных объёмных планов (v2) АСУП составляет календарные планы производства (v3), которые передаются в фазу контроля и анализа, фазу регулирования, в службы управления цехами, в ПДО, ОМТС и финансово- сбытовые отделы (ФСО). 2.1.3.6. Функционирование АСУП в фазах учёта, контроля и анализа, регулирования В фазе учета определяется фактическое состояние процесса производства. Исходные данные для учёта: x1 - информация о поступлении материалов и комплектующих изделий на предприятие; x2_- информация о выдаче материалов и комплектующих изделий в производство; x3 – информация об уровне незавершенного производства в основных цехах; x4_- информация  об изготовленной продукции. Результатами работы являются сводные учётные показатели процесса производства (y1-y4), которые поступают в фазу контроля и анализа. В фазе контроля и анализа на основе объёмных (v2) и календарных планов (v3), а также данных о фактическом состоянии хода производства (y1-y4) вырабатывается информация об отклонениях плановых показателей от фактических,  поступающая в фазу регулирования (v6). В фазе регулирования на основе календарных планов (v3) и данных об отклонениях (v6) вырабатываются управляющие команды по средствам  ликвидации этих отклонений (v5), поступающие в ПДО и производится коррекция календарных планов (v4).