АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ
— комплекс мероприятий, обеспечивающих управление производственным процессом (ПП) с помощью системы автомат, управления и человека. Осн. целью А. у. п. п. является совершенствование управления ПП, направленное на улучшение его технических и эконом, показателей. Более того, иногда осуществление ПП невозможно без автоматизации управления этим процессом (напр., автоматизация неустойчивых физ.-хим. процессов). В основе А. у. п. п. лежат методы автоматического управления теории, информации теории, вычислительной техники, операций исследования и др. А. у. п. п. - сложная комплексная инженерная проблема, в которой объединяются многие задачи. Осн. его этапы таковы: технико-экономический анализ, оценивающий целесообразность А. у. п. п.; моделирование производственного процесса, как объекта управления; разработка структуры системы А. у. п. п. и решение задачи синтеза алгоритма управления; техническая реализация А. у. п. п. Между этими этапами существует тесная связь, обуславливаемая прежде всего тех.-эконом. соображениями. Наличие такой связи вызывает необходимость повторения всего цикла исследований или его части, организации своего рода процедуры последовательных приближений, направленной на отыскание приемлемого варианта автоматической системы управления (САУ).
Комплексное рассмотрение проблем создания САУ в настоящее время еще не обеспечено полностью теорией и соответствующими инженерными методами расчета и проектирования. При А. у. п. п. некоторые задачи могут оказаться неразрешимыми с позиций теории автоматического управления, и тогда эти задачи должен решать человек, который оказывается включенным в систему управления и действует в соответствии со своим опытом и интуицией. В этом случае говорят о системе автоматизированной. Если функционирующий в этой системе человек будет действовать на основе определенного набора правил — некоторого алгоритма, то его можно рассматривать как автомат в составе системы управления. Различие между автоматизированной и автомат, системами с формальной точки зрения в этом случае исчезает,
Рассмотрим подробнее этапы построения САУ. Для проведения тех.-эконом. анализа необходимо принять некоторые критерии, количественно оценивающие качество управления. Простейшим критерием является себестоимость производства единицы продукции.
Более сложные критерии могут учитывать качество производимой продукции, себестоимость на некотором интервале времени и др. характеристики ПП. Грубым признаком плохо управляемого ПП является значительная дисперсия критерия качества при многократном повторении циклов производства. Для более тонких выводов необходимо провести математическое, физ. или натурное моделирование ПП с позиций теории управления. Широко используемая схема объекта управления (ОУ) представлена на рис. Здесь: х - выходные параметры ОУ, к которым относят выход ПП (в общем случае — поток энергии, вещества, изделий), и — входные величины ОУ, к которым относят регулируемые потоки компонентов, необходимых для осуществления ПП, и параметры, которые определяют протекающие ПП. В ОУ осуществляется преобразование входных потоков и в выходные х.
Сложность современных технологий приводит к большим затруднениям при получении (а иногда и последующем использовании) модели ПП. Эти затруднения обусловлены прежде всего большой размерностью входов и выходов ОУ (порядка десятков и сотен), сложной структурой и неопределенностью преобразований входных потоков внутри ОУ. Более того, во многих случаях характер этих преобразований изменяется во времени случайным образом. Эти изменения принято отображать случайным возмущающим воздействием (на рис. — z). В сложных ПП применяют т. н.
декомпозиции методы — разбиение модели ПП на составляющие ее части, каждая из которых рассматривается как модель самостоятельного ОУ.
Матем. модель ПП как ОУ необходима и на следующей стадии — при выборе структурной схемы системы и определения алгоритма управления. Здесь очень существенной является информация о состоянии ОУ. В общем случае характеристики состояния ОУ извлекаются из наблюдений за его входами и выходами (см. Идентификация объектов управления).
Упрощенная схема объекта управления при автоматизации управления производственным процессом.
Это делает необходимым изучение вопроса о возможности измерения входных и выходных величин, о погрешностях измерений, степени достоверности получаемых результатов и пр.
Динамические свойства ПП вызывают необходимость включать в состав информации об ОУ значения его входных и выходных величин не только в текущий, но и в прошедшие моменты времени. Объем необходимой информации при этом значительно возрастает, и организация информационных потоков становится сложной тех. задачей, для решения которой требуются спец. подсистемы предварительной обработки данных.
В случае, когда модель ОУ содержит не наблюдаемые непосредственно (скрытые) возмущения (параметры), применяют системы управления замкнутые, содержащие обратную связь, по которой поступает информация об этих возмущениях или параметрах.
После выбора структурной схемы определяется информация, которую можно использовать в управляющем устройстве (УУ). Задача УУ — на основе этой информации выработать решение об управляющем воздействии на входе ОУ с целью изменить его выходную величину х. При этом необходимо установить определенное соотношение между информацией о состоянии ОУ, вводимой в УУ, и управляющим воздействием, поступающим из УУ на вход ОУ (алгоритм управления).
На этапе тех. реализации производится выбор вариантов технических средств для осуществления как операций по организации или первичной обработке информации об ОУ, так и операций по вычислению управляющих воздействий. Применение ЦВМ в качестве УУ должно быть глубоко экономически обоснованным. Иногда целесообразно использовать для реализации алгоритма управления спец. аналоговую или комбинированную вычисл. машины, обеспечив этим общий выигрыш по ряду технико-эконом. характеристик системы.
Такое комплексное рассмотрение всех этапов А. у. о. п. представляет собой своего рода системный подход к процедуре проектирования автоматизированных или автомат, систем управления производственными процессами. Развитие инженерных методов проектирования последних систем необходимо для создания автомат, систем управления совр. технологическими процессами. Автоматизация управления цехами, предприятиями и еще более сложными объединениями пока носит лишь частичный характер (автоматизированы в основном системы обработки информации). Принятие же решений по оперативному планированию и управлению производством осуществляет человек. Лит.: Трапезников В. А. Автоматическое управление и экономика. «Автоматика и телемеханика», 1966, № 1; Бир С. Кибернетика и управление производством. Пер. с англ. М., 1965.
В. И. Иваненко.
