Виды обеспечений АСОИУ и их структура

Качество и эффективность функционирования АСОИУ во многом определяются тем, насколько система обеспечена необходимыми средствами для реализации возложенных на АСОИУ задач управления.

Эти средства называют видами (компонентами) обеспечения АСОИУ.

Организационное обеспечение АСУ представляет собой совокупность средств и методов, предназначенных для проведения:

1) технико-экономического анализа существующей системы управления;

2) выбора и постановки задач автоматизации управления;

3) организации процесса функционирования объекта управления в условиях АСУ.

Оно необходимо для обеспечения взаимодействия персонала АСУ с техническими средствами и между собой в процессе решения задач управления. Структура организационного обеспечения на примере АСУ ВД представлена на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Схема структуры организационного обеспечения АСУ ВД

Информационное обеспечение АСУ – это совокупность реализованных решений по объемам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в АСУ при функционировании. Оно включает нормативно-справочную информацию, необходимые классификаторы используемой информации и их коды, унифицированные документы, массивы и базы данных, используемых при решении задач АСУ. Структура информационного обеспечения на примере АСУ ВД представлена на рис. 1.12.

Техническое обеспечение АСУ – это комплекс технических средств, обеспечивающий эффективное функционирование АСУ. Его специфика состоит в необходимости систематического обслуживания, проверки исправности, профилактики, различных видов ремонта. Эта специфическая область работы АСУ выполняется специалистами по электронике и вычислительной технике и не входит в круг обязанностей специалистов по разработке и эксплуатации АСУ. Однако проектирование всего комплекса технических средств АСУ, объединенного в обеспечивающую подсистему АСУ, является непосредственной задачей разработчиков системы. Структура технического обеспечения на примере АСУ ВД представлена на рис. 1.13.

Рис. 1.12. Схема структуры информационного обеспечения АСУ ВД

Рис. 1.13. Схема структуры технического обеспечения АСУ ВД

В плане реализации для конкретных АС технические средства могут образовывать достаточно сложные иерархические структуры на основе построения распределенных вычислительных сетей (РВС). Примеры таких структур приведены на рис.1.14 - 1.16.

Под программным обеспечением АС понимают совокупность программ и программных средств для реализации всего комплекса задач АС на базе применения средств вычислительной техники, а также соответствующие инструктивно-методические материалы.

Программное обеспечение обычно разбивают на две части:

- специальное (функциональное) программное обеспечение.

Специальное программное обеспечение в управляющих ЭВМ часто занимает 50-70 % от общего объема памяти программ.

Общее программное обеспечение можно разделить на две крупные компоненты:

- программное обеспечение вычислительного процесса,

- программное обеспечение технологии создания и сопровождения специального программного обеспечения (см. рис. 1.17).

Специальное программное обеспечение обычно разделяют на три компоненты:

- программы организации вычислительного процесса (см рис. 1.18).

Основные компоненты комплекса программ АС, определяющие взаимодействие с внешними объектами, контроль и организацию последовательности решения задач, могут быть объединены в типовую схему, структура которой слабо связана с содержанием функциональных задач АСУ и включает несколько (четких) групп программ:

IV. Решения функциональных задач, составляющих специальное программное обеспечение конкретного назначения.

Особенность этой типовой схемы (см. рис. 1.19) заключается в том, что она ориентирована на управляющие ЭВМ и поэтому несколько отличается от больших ОС. Рассмотрим ее функционирование.

I. Программы обмена с внешними абонентами. Эта группа состоит из программ приема и выдачи сообщений. Включение этих программ в работу обычно осуществляется аппаратно по инициативе внешних устройств. Управление этими программами производится диспетчером прерываний, который управляет также программой контроля прерываний и программой анализа сбоев и, возможно, другими программами с абсолютным приоритетом. Включение его производится аппаратно, и он программно почти не связан с основной частью комплекса программ АСУ.

II. Программы организации вычислительного процесса включают: программу периодических вычислений; программу тактировки периодических вычислений; центральный диспетчер; местные диспетчеры; программы взаимодействия ЭВМ и процессоров в вычислительной системе АСУ; программы взаимодействия с внешними накопителями.

Программа начального пуска включается оператором с пульта вычислительной системы, либо центральным диспетчером или периодически, или при изменении внешних условий для контроля и корректировки исходных данных режима функционирования объекта управления. Она обеспечивает сокращение времени, затрачиваемого на перевод вычислительной системы из исходного состояния в заданный режим работы.

Программа тактировки периодических вычислений (таймер) осуществляет контроль счетчиков реального времени и запись заявок на включение периодических программ в соответствии с заданным для них темпом.

Центральный диспетчер управляет включением групп программ, решающих крупные функциональные или вспомогательные задачи. Он включается после завершения каждой вызываемой им группы программ, а при отсутствии заявок и сообщений – после завершения анализа всей шкалы приоритетов.

Рис. 1.14. Схема структуры РВС для планирования и диспетчеризации основного производства

Рис. 1.15. Схема структуры распределенной вычислительной системы (РВС) для координации производства

Рис. 1.16. Схема структуры КТС на уровне технологической линии

Рис. 1.17. Схема структуры общего программного обеспечения АСУ

Рис. 1.18. Схема структуры специального программного обеспечения

Рис. 1.19. Типовая схема взаимосвязей программ АСУ

Местные диспетчеры управляют последовательностью подключения программных модулей в процессе решения задачи приоритетной группой программ, заданной центральным диспетчером. Они включаются центральным диспетчером или функциональными программами после их завершения.

Программы взаимодействия комплексированных ЭВМ или процессоров в составе вычислительной системы обеспечивают межмашинный обмен информацией и распределение функциональных задач по процессорам для обеспечения необходимой пропускной способности системы или с целью повышения надежности решения функциональных задач (например, дублирование решения задач и выбор результата решения по мажоритарному принципу).

Программы взаимодействия с внешними накопителями позволяют существенно увеличить объем памяти, доступной для хранения программ и информации. Эти программы распределяют память внешних накопителей между различными группами информационных массивов и программ, осуществляют вызов программ из внешней памяти в оперативную и выбирают массивы, подлежащие замещению. Они формируют и корректируют каталоги, определяющие расположение информации и программ на внешних накопителях, осуществляют контроль и защиту данных и программ на внешних накопителях от искажений из-за ошибок в программах и сбоев в аппаратуре.

III. Программы контроля обеспечения надежности осуществляют режимы контроля и восстановления вычислительной системы и управляющей системы как в процессе рабочего функционирования объекта управления в реальном времени, так и функциональный контроль всей системы управления или системы обработки информации вне рабочего режима.

Программа анализа сбоев включается либо схемно при выявлении сбоя методами аппаратного контроля, либо теми участками функциональных программ, на которых обнаружена ошибка или искажение информации. Она осуществляет регистрацию и накопление данных о всех выявленных искажениях вычислительного процесса и информации, вырабатывает решения по ликвидации последствий или уменьшению ущерба от выявленного искажения путем включения соответствующих программ или переключений в аппаратуре. Кроме того, она ведет статистику проявляющихся искажений для обеспечения поиска частичных отказов в аппаратуре и ошибок в программе в режиме профилактики и восстановления системы.

Программа анализа загрузки либо ведет учет холостого времени работы центрального диспетчера, либо подсчитывает суммарное время работы по основным функциональным программам и программам обмена информацией в течении некоторого наблюдательного времени. В зависимости от текущей загрузки вычислительной системы устанавливается темп включения программ контроля, других периодических программ, при необходимости подготавливает решения на перестройку структуры вычислительной системы при переходе значений загрузки через пороговые значения.

В процессе рабочего функционирования для контроля вычислительной системы могут включаться программы двух типов: программный диагностический тест контроля основных устройств системы без изменения информации, накопленной в оперативной памяти при решении функциональных задач, и программа контрольной задачи, имитирующая решения основных функциональных задач по подготовленным и зафиксированным сообщениям с точным сравнением результатов с известным эталоном.

Программы функционального контроля могут включаться:

1) при приеме сообщений функционального контроля внешних абонентов и периодически для формирования сообщений, обеспечивающих функциональный контроль аппаратуры внешних абонентов;

2) при выявлении систематических искажений в поступающей информации для определения их источника.

На основе анализа специализированных сообщений функционального контроля и информационных сообщений от внешних устройств вырабатывается информация о состоянии различных устройств управляющей системы, которая передается оператору системы.

Программа контроля обмена включается периодически и обеспечивает сравнение с эталонами контрольных сообщений, принятых от внешних абонентов, формирование и подготовку к выдаче контрольных сообщений для внешних абонентов, а также обобщение и результатов контроля обмена за некоторый интервал времени.

IV. Программы решения функциональных задач (специальное программное обеспечение) определяются типом и задачами системы управления. Включение функциональных групп программ производится либо через местный диспетчер (программы S5, S6, S7), либо непосредственной передачей управления между программами.

Для реализации процесса вычислений в системе оперативная память ЭВМ должна иметь определенную структуру, предполагающую существование нескольких зон памяти.

В типовой структуре оперативной памяти может быть выделено шесть таких зон:

1) зона программ организации вычислительного процесса;

Каждая из этих зон имеет свой объем, причем он может быть как постоянный, так и динамический, и свою структуру, представленную на рис. 1.20.

Для комплекса программ вычислительной системы, осуществляющей управление некоторым объектом, можно выделить несколько основных режимов его функционирования. Такими режимами являются:

1. Режим начального пуска, подготавливающий необходимые исходные данные для последующего функционирования АСУ в данном режиме.

2. Режим тестового контроля и поиска неисправностей. Его можно разделить на два подрежима:

2.1. С помощью специальных диагностических тестов;

2.2. С помощью контрольных задач являющихся частью комплекса программ, постоянно функционирующих в рабочем режиме.

3. Режим функционального контроля управляющей системы. Этот режим в значительной степени связан с режимом начального пуска и должен обеспечивать проверку безопасности включения рабочих режимов, выявление ограничений на функционирование, связанных с состоянием внешних объектов, и выдачу обслуживающему персоналу сводных данных, необходимых для принятия решения о включении управляющей системой и допустимых режимах ее функционирования.

4. Рабочий режим можно разбить на три подрежима в зависимости от нагрузки вычислительной системы основными функциональными задачами.

В подрежиме отсутствия внешних сообщений и ожидания информации система включена полностью в объект управления, может с ним взаимодействовать. Она находится в состоянии дежурства и ожидания, а рабочий режим сводится к готовности принятия обработать сообщение и к интенсивному контролю своих элементов и внешних абонентов. Периодически отображаются результаты контроля и включаются тесты для проверок всех компонент системы управления. Из программ, непосредственно связанных с решением функциональных задач, могут включаться, например, программы итогового отображения состояния системы.

В подрежиме рабочего функционирования при малой и средней загрузки вычислительной системы включается основное количество программ решения функциональных задач и устанавливается нормальный темп включения периодических программ. При этом может несколько снижаться темп функционального контроля вычислительной системы и внешних абонентов.

В подрежиме предельной загрузки и перегрузке вычислительной системы, работающей в реальном времени, рабочий режим должен перестраиваться для решения основных функциональных задач с допустимыми задержками и потерями входной и выходной информации. Для рационального использования производительности вычислительной системы в этих случаях приходиться сокращать объем и темп проверок, снижать в допустимых пределах темп включения периодических функциональных задач и переходить на решение ряда функциональных задач по запасным, т.е. «упрощенным» алгоритмам.

Лингвистическое обеспечение АСУ – это совокупность языковых средств формализации естественного языка, построения сочетания информационных единицы при общении персонала АС в условиях ее функционирования, общения персонала со средствами вычислительной техники. Структура лингвистического обеспечения на примере АСУ ВД приведена на рис. 1.21.

Рис. 1.21. Схема структуры лингвистического обеспечения АСУ ВД

Рис. 1.20. Типовая схема структур расширения оперативной памяти

Математическое обеспечение АСУ – это совокупность средств и методов, позволяющих строить математические модели задач управления. Эта компонента включает четыре составляющих ее элемента: средства математического обеспечения, методы выбора этих средств, соответствующую документацию, регламентирующую постановку и возможные методы решения задач, персонал, занимающийся разработкой математического обеспечения АСУ. Структура этого обеспечения на примере АСУ ВД представлена на рис. 1.22. Реализуется это обеспечение в виде программного обеспечения.

Рис. 1.22. Схема структуры математического обеспечения АСУ ВД

Под правовым обеспечением АСУ понимают совокупность норм, выраженных в нормативных актах, которые устанавливают и определяют организацию этих систем, их цели, задачи, структуру и функции, правовой статус АСУ и всех ее структурных элементов, регламентируют процессы создания и функционирования АСУ. Структура правового обеспечения АСУ дана на рис. 1.23.

Рис. 1.23. Схема структуры правового обеспечения АСУ

Эргономическое обеспечение АС – это совокупность методов и средств, которые используются на разных этапах разработки и функционирования АСУ для выбора проектных решений, создающих оптимальные условия для деятельности человека в АС, быстрейшего освоения системы и обеспечения высокой эффективности и безошибочной деятельности человека в ней.

Выделение обеспечивающих компонент АСУ и анализ их структуры позволяет не только описывать разные стороны функционирования АСУ, но и дает возможность оценить спроектированную АСУ с точки зрения того, на сколько принятые проектные решения полно отражают все виды обеспечений. Отсутствие или неполное описание хотя бы одного из перечисленных видов обеспечений или каких-либо их структурных элементов, как показывает практика, приводит к неэффективному использованию созданной АСУ.

Компоненты АСУ могут быть сгруппированы в три класса компонент:

1) функциональные компоненты, определяющие, какие функции управления объектом и в каком объеме выполняет АСУ;

2) организационные компоненты, регламентирующие порядок взаимодействия структурных подразделений объекта управления в процессе разработки, внедрения и функционирования АСУ;

3) 3) компоненты системы обработки данных, отражающие разные аспекты внутренней структуры процессов и средств их технической реализации, обеспечивающих получение, хранение, обработку и передачу информации, необходимой для автоматизируемого управления объектом управления. Обобщенная схема структуры АСУ в виде укрупненной декомпозиции составляющих ее компонент представлена на рис.1.24.

Особенность этой схемы, кроме ее обобщенного вида, пригодного для описания любой АСУ или ее функциональной подсистемы, состоит в том, что в качестве основного принципа построения система обработки данных АСУ принят принцип независимости компонентов математических моделей от компонентов моделей управления объектом управления, компонентов вычислительных алгоритмов от компонентов математических моделей, компонентов логической базы данных от компонентов вычислительных алгоритмов, компонентов физической базы данных от компонентов логической базы данных, компонентов программного обеспечения от компонентов физической базы данных.

При этом каждая компонента АСУ состоит из иерархических взаимосвязанных элементов, подчиняющихся общим закономерностям теории иерархических многоуровневых систем, каждый уровень которых представляет своего рода «деталь» данного компонента. Свойства элемента, его входные и выходные параметры, взаимосвязи между элементами, организация и управление элементами на различных уровнях иерархии подчиняются также общим законам иерархических многоуровневых систем. Внутренние «физические» свойства каждого элемента зависят от типа компонента и закономерностей, присущих только данному типу.

ГЛАВА 2. РЕГЛАМЕНТАЦИЯ ПОРЯДКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСУ

Создание новых и развитие действующих АСУ осуществляется в соответствии с государственными, общеотраслевыми и отраслевыми методическими материалами, обязательными в части состава, содержания и порядка выполнения работ для всех организаций, разрабатывающих и внедряющих АСУ. Эти документы отразили в себе большой опыт по проектированию АСУ.

Как правило, разработчиками АСУ крупными производственными объединениями и организациями непроизводственного назначения являются специализированные научно-исследовательские и проектные институты. Заказчиком таких работ являются те объединения и организации, для которых создаются АСУ. В некоторых случаях, объединение, предприятие или организация разрабатывает АСУ самостоятельно, используя для этого специально созданное подразделение, как правило, в составе вычислительного центра. В этом случае, оно само получает права и обязанности разработчика АСУ и несет всю полную ответственность за качество выполненных проектных работ.Работы по созданию новых и развитию существующих АСУ, осуществляются по стадиям и этапам. В общем случае их состав определен ГОСТ 34.601-90 и приведен в таблице 2.1.

Стадии	Этапы
1. Формирование требований к АСУ	1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АСУ. 1.2. Формирование требований пользователя АСУ. 1.3. Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АСУ (тактико-технического задания).
2. Разработка концепции АСУ	2.1. Изучение объекта. 2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ. 2.3. Разработка вариантов концепции АСУ, удовлетворяющего требованиям пользователя. 2.4. Оформление отчета о выполненной работе.
3. Техническое задание	3.1. Разработка и утверждение технического задания (ТЗ). 7.1
4. Эскизный проект	4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям. 4.2. Разработка документации на АСУ и ее части.
5. Технический проект	5.1. Разработка проектных решений по системе и ее частям. 5.2. Разработка документации на систему и ее части. 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АСУ и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку. 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации.
6. Рабочая документация	6.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части. 6.2. Разработка и адаптация программ.
7. Ввод в действие	7.1 Подготовка объекта автоматизации к вводу АСУ в действие. 7.2 Подготовка персонала 7.3 Комплектация системы поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями). 7.4 Строительно-монтажные работы 7.5 Пуско-наладочные работы. 7.6 Проведение предварительных испытаний. 7.7 Проведение опытной эксплуатации. 7.8 Проведение приемочных испытаний.
8. Сопровождение АСУ	8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами. 8.2. Послегарантийное обслуживание системы.

В зависимости от специфики создаваемой АСУ и условий ее разработки, допускается исключить стадию «Эскизный проект» и отдельные этапы работ на всех стадиях, объединять стадии «Технический проект» и «Рабочая документация» в одну стадию - «Технорабочий проект». Возможно также выполнять отдельные этапы работы до завершения предшествующих стадий, параллельное во времени выполнение этапов работ, включение новых этапов работ.

Конкретный состав выполняемых стадий и этапов устанавливается в техническом задании на АСУ и в договорах между участниками работ по созданию АСУ.

2.2. Содержание работ предпроектных стадий создания АСУ.

Стадии «Формирование требований к АСУ», «Разработка концепции АСУ» и «Техническое задание» относят к предпроектным стадиям создания АСУ. Основная цель их выполнения – обосновать необходимость создания АСУ, сформулировать требования, которым она должна удовлетворять, определить ее структуру, состав и последовательность выполняемых работ.

Первая стадия - «Формирование требований к АСУ», состоит из трех этапов.

На этапе 1.1. «Обследование объекта и обоснование необходимости создания АСУ» выполняют в общем случае следующие работы:

1. сбор информации о ранее выполненных разработках по созданию АСУ аналогичными объектами;

2. сбор данных об объекте автоматизации и осуществляемых видах его деятельности;

3. оценка качества функционирования объекта и осуществляемых им видов деятельности, выявление проблем, решение которых возможно средствами автоматизации;

4. оценка (технико-экономической, социальной и т.п.) целесообразности создания АСУ.

Этап 1.2. «Формирование требований пользователя АСУ» включает две группы работ.

Первая группа состоит из работ, связанных с подготовкой исходных данных для формирования требований к АСУ. К таким данным относят: описание существующей информационной системы объекта автоматизации, выявление ее недостатков и обоснование необходимости совершенствования, цели, критерии и ограничения создания АСУ, функции и задачи создаваемой АСУ и т.д.

Вторая группа работ связана с формировкой и оформлением требований пользователя АСУ. Эта группа работ во многом опирается на результаты, получаемые в процессе выполнения работ предыдущей группы.

Этап 1.3. «Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АСУ (тактико-технического задания)» является завершающим для стадии «Формирование требований к АСУ». Этот этап заканчивается составлением отчета по ГОСТ 7.32 и заявкой на разработку АСУ.

В общем случае основная часть отчета состоит из восьми разделов (РД–50–34.698-90).

1) Раздел «Характеристика объектов и результатов его функционирования» содержит общую характеристику объекта, включающую требования к объекту со стороны вышестоящей организации и (или) характер взаимодействия с внешней средой, организационную структуру объекта, требования к объему, номенклатуре и качеству результатов его функционирования.

2) Раздел «Описание существующей информационной системы» содержит сведения о функциональной и информационной структуре системы, ее качественных и количественных характеристик, показывающих взаимодействие ее компонентов в процессе функционирования. К таким характеристикам относят номенклатуру и объемы обрабатываемой информации, сроки и периодичность обработки, применяемые формальные методы решения задач и используемые технические средства.

3) В разделе «Описание недостатков существующей информационной системы» приводят результаты диагностического анализа системы. Его цель – оценить качество функционирования и организационно-технологический уровень системы, с точки зрения обеспечения объектом управления поставленных перед ним целей и задач, выявить недостатки в организации и технологии функционирования информационных процессов, определить степень влияния этих недостатков на качество функционирования системы.

4) В разделе «Обоснование необходимости совершенствования информационной системы объекта» показывают возможность повышения показателей функционирования объекта до уровня требуемых, за счет совершенствования его информационной системы путем создания АСУ.

5) Раздел «Цели, критерии и ограничения создания АСУ» содержит следующее:

- формулировки производственно-хозяйственных, научно-технических, экономических и др. целей создания АСУ,

- критерии, позволяющие оценивать степень достижения этих целей,

- характеристику ограничений по созданию АСУ (временные, стоимостные, трудовые и т.д.).

6) Раздел «Функции и задачи создаваемой АСУ» содержит обоснование выбора перечня автоматизируемых функций и комплексов задач с указанием очередности их внедрения, требования к характеристикам реализации функций и задач в соответствии с общими техническими требованиями к АСУ конкретного вида.

7) Раздел «Ожидаемые технико-экономические результаты создания АСУ» содержит следующее:

- перечень основных источников экономической эффективности, получаемых в результате создания АСУ,

- оценку ожидаемых изменений основных технико-экономических и социальных показателей производственно-хозяйственной деятельности объекта,

- оценку ожидаемых затрат на создание и эксплуатацию АСУ, с распределением их по очереди создания АСУ и по годам,

- ожидаемые обобщающие показатели экономической эффективности АСУ.

8) Раздел «Выводы и предложения» - завершающий раздел отчета по стадии «Формирование требований к АСУ». Этот раздел рекомендуется разделить на три подраздела.

8.1. Подраздел «Выводы о производственно-хозяйственной необходимости и технико-экономической целесообразности создания АСУ» содержит сопоставление ожидаемых результатов создания АСУ с установленными целями, принципиальное решение о создании АСУ (положительное или отрицательное).

8.2. Подраздел «Предложения по совершенствованию организации и технологии процесса деятельности» содержит предложения по совершенствованию производственно-хозяйственной деятельности объекта, организационной и функциональной структур системы управления, методов обработки информации, видов обеспечения АСУ.

8.3. Подраздел «Рекомендации по созданию АСУ» содержит следующие рекомендации:

- по виду создаваемой АСУ и ее совместимости с другими автоматизированными системами,

- по организационной и функциональной структуре, составу и характеристикам подсистем и видов обеспечения,

- по использованию технических средств и организации разработки и внедрения АСУ,

- по рациональному использованию имеющихся и привлекающихся ресурсов.

При положительном заключении о целесообразности создания АСУ составляется заявка на разработку АСУ. Заявка составляется в произвольной форме и содержит предложения организации-пользователя к организации-разработчику на проведение работ по созданию АСУ и его требования к системе, условия и ресурсы на создание АСУ.

Перейдем ко второй стадии – «Разработка концепции АСУ». Эта стадия в общем случае состоит из четырех этапов.

На этапе 2.1. «Изучение объекта» организация - разработчик АСУ по специальной программе проводит детальное изучение объекта автоматизации с целью:

1) выявления перечня, содержания и периодичности выполнения функций и задач управления на всех уровнях структуры объекта и его системы управления, по каждому подразделению и отдельным должностным лицам;

2) получения количественных характеристик системы информационных потоков между подразделениями и отдельными должностными лицами системы управления;

3) разработки формальных и неформальных методов обработки информации и принятия решений в системе управления, прав и обязанностей должностных лиц.

На этапе 2.2. «Проведение необходимых научно-исследовательских работ» организация-разработчик выполняет необходимые научно-исследовательские работы, связанные с поиском путей и оценкой возможности реализации требований пользователя.

На этапе 2.3. «Разработка вариантов концепции АСУ и выбор варианта концепции АСУ, удовлетворяющего требованиям пользователя» организация-разработчик, в общем случае, выполняет следующий комплекс работ:

1) разрабатывает альтернативные варианты концепции создаваемой АСУ, то есть определяются варианты облика и тех принципов и руководящих идей, которые могут быть положены в основу АСУ;

2) разрабатывает планы реализации каждого альтернативного варианта и дает оценку необходимых для этого ресурсов;

3) дает оценку преимуществ и недостатков каждого варианта, осуществляет выбор оптимального рационального варианта;

4) определяет требования, гарантирующие качество функционирования выбранного варианта АСУ, условия приемки системы.

На этапе 2.4. «Оформление отчета о выполненной работе» организация-разработчик подготавливает и оформляет отчет согласно требованиям ГОСТ 7.32. В основной части этого отчета приводят:

1) описание результатов изучения объекта автоматизации;

2) описание и оценку преимуществ и недостатков разработанных альтернативных вариантов концепции создаваемой АСУ, их сопоставительный анализ, на предмет удовлетворения требованиям пользователя;

3) обоснование выбора оптимального рационального варианта концепции и описание предлагаемой АСУ;

4) ожидаемые результаты и эффективность реализации выбранного варианта, ориентировочный план его реализации; 5) необходимые затраты ресурсов и требования, гарантирующие качество АСУ; 6) условия приемки системы.

Стадия 3 – «Техническое задание» - это очень важная стадия. Она состоит из одного этапа.

На этапе 3.1. «Разработка и утверждение технического задания на создание АСУ» проводят разработку, оформление, согласование и утверждение технического задания на АСУ. Техническое задание (ТЗ) разрабатывают и оформляют в соответствии с ГОСТ 34.602-89. Оно является основным документом, определяющим требования и порядок создания АСУ; в соответствии с ним проводится разработка АСУ и ее приемка при вводе в действие. ТЗ на АСУ содержит следующие 9 разделов, которые могут быть разделены на подразделы:

2) назначение и цели создания (развития) системы;

5) состав и содержание работ по созданию системы;

7) требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие;

1) В разделе «Общие сведения» указывают: полное наименование системы и ее условное обозначение; шифр темы или договора; наименование организаций-разработчиков и заказчика системы; основание для выполнения работ и сроки их выполнения; сведения об источниках и порядке финансирования работ по созданию системы; порядок оформления и предъявления заказчику результатов работы по созданию системы.

2) В разделе «Назначение и цели создания (развития) системы» указывают вид автоматизируемой деятельности и перечень объектов автоматизации, на которых предполагается ее использование, приводят наименования и требуемые значения тех показателей объекта автоматизации (технических, экономических и др.), которые должны быть достигнуты в результате создания АСУ, указывают критерии оценки достижения целей.

3) В разделе «Характеристики объекта автоматизации» приводят краткие сведения об объекте автоматизации со ссылкой на документы, содержащие такую информацию, а также сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды.

4) Раздел «Требования к системе» состоит из следующих подразделов: 1) требования к системе в целом; 2) требования к функциям (задачам), выполняемым системой; 3) требования к видам обеспечения.

4.1. В подразделе «Требования к системе в целом» указывают требования к структуре и функционированию системы, численности и квалификации персонала и режиму его работы, безопасности и надежности работы, эргономические требования, требования по сохранности информации при авариях, другие специальные требования, обусловленные особенностями и условиями функционирования АСУ.

4.2. В подразделе «Требования к функциям (задачам), выполняемым системой» приводят:

- по каждой подсистеме перечень функций, задач и их комплексов (в том числе обеспечивающих взаимодействие частей системы), подлежащих автоматизации;

- временной регламент реализации каждой функции (задачи или комплекса задач);

- требования к качеству реализации каждой функции (задачи или комплекса задач), к форме представления выходной информации, характеристики необходимой точности и времени выполнения, требования одновременности выполнения группы функций, достоверности выдачи результатов;

- перечень и критерии отказов для каждой функции, по которой задаются требования по надежности.

4.3. В подразделе «Требования по видам обеспечения» в зависимости от вида системы приводят требования к математическому, информационному, лингвистическому, программному и другим видам обеспечения АСУ. Рассмотрим эти требования более подробно.

Для математического обеспечения в ТЗ приводят требования к составу, области применения и способам использования в системе математических методов и моделей, типовых алгоритмов и алгоритмов, подлежащих разработке.

Для информационного обеспечения системы приводят требования: 1) к составу, структуре и способам организации данных в системе; 2) к информационному обмену между компонентами системы и со смежными системами; 3) по использованию государственных, отраслевых и других классификаторов и унифицированных форм документов; 4) по применению систем управления базами данных; 5) к структуре процесса сбора, обработки, передачи данных в системе и представлению данных; 6) к защите данных от разрушений при авариях и сбоях в системе и от несанкционированного доступа; 7) к процедуре придания юридической силы документам, продуцируемым техническими средствами АСУ.

Для лингвистического обеспечения системы приводят требования к применению в системе языков программирования высокого уровня, языков взаимодействия пользователей и технических средств системы, требования к кодированию и декодированию данных, к языкам ввода и вывода данных, и манипулирования данными, средствам описания объекта автоматизации, к способам организации диалога.

Для программного обеспечения системы приводят перечень покупных программных средств, а также требования: 1) к независимости программных средств от используемых технических средств и операционной среды; 2) к качеству программных средств и способам его обеспечения и контроля; 3) по необходимости согласования вновь разрабатываемых программных средств с фондом алгоритмов и программ.

Для технического обеспечения системы приводят требования к видам технических средств, в том числе программно-технических комплексов, к их функциональным, конструктивным и эксплуатационным характеристикам.

Для организационного обеспечения системы приводят требования к: 1) структуре и функциям подразделений, участвующих в функционировании системы или обеспечивающих ее эксплуатацию; 2) организации функционирования системы и порядку взаимодействия персонала АСУ и объекта управления; 3) защите от ошибочных действий персонала системы.

5) Раздел ТЗ «Состав и содержание работ по созданию (развитию) системы» должен содержать перечень стадий и этапов работ по созданию системы, сроки их выполнения и перечень организаций-исполнителей. Кроме этого, в этом разделе приводят перечень документов, предъявляемых по окончании соответствующих стадий и этапов, вид и порядок проведения экспертизы технической документации, программу работ по обеспечению требуемого уровня надежности создаваемой системы и ее метрологическому обеспечению.

6) В разделе «Порядок контроля и приемки системы» указывают: 1) виды, состав, объем и методы испытаний системы или ее частей; 2) общие требования к приемке работ по стадиям, порядок согласования и утверждения приемочной документации; 3) статус приемочной комиссии.

7) В разделе «Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие» необходимо привести перечень основных мероприятий и их исполнителей.

8) В разделе «Требования к документированию» приводится перечень подлежащих разработке документов, вид и формы их представления заказчику.

9) В разделе «Источники разработки» должны быть перечислены документы и информационные материалы, на основании которых разрабатывалось ТЗ и которые должны быть использованы при создании системы.

В процессе создания (развития) АСУ может возникнуть необходимость в дополнительной проработке отдельных вариантов, которые не были предусмотрены в ТЗ. В этом случае разработчик сообщает о такой необходимости заказчику и, при получении от него положительного решения, на его основании, разрабатывается дополнение к техническому заданию.

В зависимости от конкретных производственно-технических условий, особенностей используемых методов и средств разработки, а также в соответствии с экономической целесообразностью или по иным соображениям, создание АСУ может осуществляться в виде последовательности очередей. В этом случае ТЗ составляется и утверждается на систему в целом, с выделением первой очереди системы. При этом, допускается формировать задание на всю систему в обобщенном виде, с конкретизацией задач первой очереди, вплоть до составления и утверждения ТЗ на первую очередь, с указанием основных показателей развития системы в целом. На дальнейшее расширение или реконструкцию АСУ составляется и утверждается отдельное техническое задание.

Рис. 2.1. Технологический процесс создания АСУ на предпроектных стадиях

Обобщенная характеристика работ, выполняемых в процессе логического проектирования АСУ, приведена на рис. 2.2.

2.3. Содержание работ проектных стадий создания АСУ

Непосредственное проектирование создаваемой АСУ осуществляется на стадиях: 4. «Эскизный проект»; 5. «Технический проект»; 6. «Рабочая документация».

Работы, выполняемые на стадии 4. «Эскизный проект», носят предварительный характер. На этой стадии, как правило, решают общесистемные задачи, для чего: 1) определяют функциональную и организационную структуры создаваемой АСУ и структуру комплекса технических средств; 2) уточняют функции подсистем и состав относящихся к ним комплексов задач и отдельных задач; 3) разрабатывают и обосновывают концепцию

Рис. 2.2 Обобщенная характеристика этапа «Логическое проектирование системы»

информационной базы и ее укрупненную структуру; 4) уточняют функции системы управления базой данных, функции и параметры основных программных средств. Завершается данная стадия разработкой документов, виды которых определены ГОСТ 34.201. Требования к содержанию некоторых из этих документов приведены ниже в главе 4 данного пособия.

Основные проектные решения по созданию АСУ принимаются на стадии 5. «Технический проект». Эта стадия включает в себя четыре этапа.

На этапе 5.1. «Разработка проектных решений по системе и ее частям» выполняют работы, связанные с поиском и принятием общих решений по системе и ее частям:

1) функционально-алгоритмической структуре системы;

2) по функциям персонала и организационной структуре;

3) по структуре комплекса технических средств;

5) по организации и ведению информационной базы, системе классификации и кодирования информации;

На этапе 5.2. «Разработка документации на АСУ и ее части» проводят разработку, оформление, согласование и утверждение документации в объеме, необходимом для описания полной совокупности принятых проектных решений и достаточном для дальнейшего выполнения работ по созданию АСУ. Виды документов – по ГОСТ 34.201. Требования к содержанию некоторых из этих документов приведены ниже в главе 4 данного пособия.

На этапе 5.3. «Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АСУ и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку» проводят подготовку и оформление документации на поставку изделий для комплектования АСУ, определяют технические требования и составляют ТЗ на разработку изделий, которые не изготовляются серийно.

На этапе 5.4. «Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации» осуществляют разработку, оформление, согласование и утверждение заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации для проведения строительных, электротехнических, санитарно-технических и других подготовительных работ, связанных с созданием АСУ. Обобщенная характеристика стадии «Технический проект» представлена на рис. 2.3. Отметим, что стадию «Технический проект» еще называют стадией «Физического проектирования». Этим подчеркивается тот факт, что на этой стадии переходят от умозрительного, желаемого проектирования, на стадиях «Техническое задание» (ее можно по другому назвать стадией логического проектирования) и этапе «Эскизный проект», к реальному проектированию.

Стадия 6. «Рабочая документация» состоит из двух этапов.

На этапе 6.1. «Разработка рабочей документации на систему и ее части» осуществляют разработку рабочей документации, содержащей все сведения, которые требуются для обеспечения выполнения работ по вводу АСУ в действие и ее эксплуатации, а также для поддержания уровня эксплуатационных характеристик системы в соответствии с принятыми проектными решениями, ее оформление, согласование и утверждение. Виды документов, которые разрабатывают на этой стадии, определены ГОСТ 34.201. Требования к содержанию некоторых из этих документов приведены в главе 4 данного пособия.

На этапе 6.2. «Разработка или адаптация программ» проводят разработку программ и программных средств системы, выбор, адаптацию и (или) привязку приобретаемых программных средств, разработку программной документации в соответствии с государственными стандартами Единой системы программной документации (ЕСПД). Требования к содержанию некоторых из документов программного обеспечения АСУ

приведены в главе 4 данного пособия. Обобщенная характеристика этой стадии представлена на рис. 2.4. Эту стадию еще называют стадией программной реализации системы.

2.4. Содержание работ на стадиях ввода в действие и сопровождения АСУ

Стадия 7. «Ввод в действие», в общем случае, состоит из восьми этапов.

На этапе 7.1. «Подготовка объекта к вводу АСУ в действие» осуществляют реализацию принятых проектных решений по организационной структуре АСУ, обеспечивают подразделения объекта управления необходимыми инструктивно-методическими материалами, внедряют классификаторы информации.

Этап 7.2. «Подготовка персонала» включает обучение персонала и проверку его способности к работе по обеспечению функционирования АСУ.

На этапе 7.3. «Комплектация АСУ поставляемыми изделиями» обеспечивают получение необходимых изделий серийного и единичного производства, материалов и монтажных изделий.

Этап 7.4. «Строительно-монтажные работы» состоит из работ, связанных со строительством специализированных зданий, прокладкой кабельных связей, выполнением работ по монтажу технических средств и линий связи, испытанием и подготовкой технических средств для проведения пуско-наладочных работ.

На этапе 7.5. «Пуско-наладочные работы» проводят автономную наладку технических средств, загрузку информации в базу данных и проверку системы ее ведения, комплексную наладку всех средств системы.

Этап 7.6. «Проведение предварительных испытаний» включает испытания АСУ на работоспособность и соответствие ТЗ, устранение неисправностей и внешние изменения в документацию на АСУ. Завершается этап формированием акта о приемке АСУ в опытную эксплуатацию.

На этапе 7.7. «Проведение опытной эксплуатации» проводят опытную эксплуатацию АСУ, анализируют полученные результаты и, при необходимости, выполняют доработку программного обеспечения и дополнительную наладку технических средств. Заканчивается этап актом о завершении опытной эксплуатации.

Этап 7.8. «Проведение приемочных испытаний» выполняют с целью определения соответствия разработанной АСУ техническому заданию. После проведения испытаний и устранения недостатков, выявленных при испытаниях, оформляется акт о приемке АСУ в постоянную эксплуатацию.

Стадия 8. «Сопровождение АСУ» состоит из двух этапов.

На этапе 8.1. «Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами» осуществляют работы по устранению недостатков, выявленных при эксплуатации АСУ, в течение установленных гарантийных сроков, внесению изменений в документацию на АСУ.

Этап 8.2. «Послегарантийное обслуживание» включает работы по анализу функционирования системы, выявлению отклонения фактических эксплуатационных характеристик АСУ от проектных значений, устранению выявленных недостатков, внесению необходимых изменений в документацию на АСУ.

Рис. 2.4. Обобщенная характеристика этапа «Программная реализация проекта системы»

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И МОДЕЛИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА АС НА ПРЕДПРОЕКТНЫХ И ПРОЕКТНЫХ СТАДИЯХ ЕЕ СОЗДАНИЯ