Программно-математическое обеспечение асу. Математическое обеспечение асу

Математическое обеспечение АСУ ПС

Математическое обеспечение необходимо для формализации процессов управления (с целью их автоматизации) и реализации алгоритмов управления на ЭВМ. Математическое описание в общем случае включает:

* формализованные описания объектов и процессов управления;

* алгоритмы решения задач управления;

* программное обеспечение средств вычислительной техники, используемой на всех уровнях управления.

Процесс формализованного описания позволяет получить общее описание объекта управления и процесса управления в виде формализованных математических моделей. На базе этих моделей разрабатываются алгоритмы управления.

Алгоритмы управления определяют необходимую последовательность действий при управлении и позволяют формализовать описание процесса управления с целью автоматического его осуществления. Алгоритм является основой для разработки программы управления соответствующим объектом от ЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) необходимо для реализации алгоритмов управления на конкретных ЭВМ, входящих в состав АСУ ГПС. Под управлением ПО обеспечивается взаимодействие ЭВМ с оперативным персоналом и оборудованием в процессе управления.

Например, при автоматическом регулировании параметров объекта управления, система управления реализует функции автоматического регулятора:

x (t) = y з (t) - y (t);

U (t) = A {x (t)},

где x(t) – ошибка объекта управления; y з (t) – заданное значение управляемого параметра, y(t) – текущее значение управляемого параметра; U(t) – управляющее воздействие; A – оператор, зависящий от закона регулирования.

При автоматическом регулировании можно осуществить пропорциональное регулирование (П-регули-рование), пропорционально-интегральное регулирование (ПИ-регулирование), пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование (ПИД-регулирование), оптимальное управление, экстремальное управление и адаптивное управление. Выбранный вид управления будет определять оператор «А», в соответствии с которым по величине ошибки находится величина управляющего воздействия.

Обобщенный алгоритм, реализующий выполнение задачи автоматического регулирования параметра Y на ЭВМ, показан на рис. 206. При запуске задачи программа начинает отсчет времени и опрашивает объект управления. В результате опроса объекта происходит ввод текущего значения управляемого параметра Y(t).

Текущее значение управляемого параметра сравнивается с заданным и определяется рассогласование (ошибка), по величине которого вычисляется необходимая величина управления. Это управление выводится из ЭВМ и, воздействуя на исполнительный механизм объекта, изменяет его выходной параметр нужным образом.

Описанный алгоритм реализуется в виде управляющей программы для ЭВМ. В качестве ЭВМ в рассматриваемом случае может выступать, например, программируемый микроконтроллер. В этом случае программу можно написать на ассемблере используемого в микроконтроллере микропроцессора. Затем программа транслируется в машинные команды микропроцессора, последовательность которых записывается в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микроконтроллера.

Разработка программного обеспечения на машинных и алгоритмических языках программирования требует привлечения для решения задач специалистов-программистов, хотя лучше всего понимают задачу управления специалисты-технологи и управленцы. В результате возникла необходимость в разработке таких автоматизированных систем проектирования программного обеспечения, с которыми могли бы работать пользователи, не являющиеся специалистами в области программирования ЭВМ.

Такие системы рассматриваются как инструмент для разработки программного обеспечения АСУ ТП. В современных АСУ ТП взаимодействие между оператором и технологическим процессом осуществляется с помощью программного обеспечения, получившего общее название SCADA. SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition System) – система сбора данных и оперативного диспетчерского управления. SCADA-система выполняет следующие основные функции:

· контроль параметров и сбор данных о контролируемом технологическом процессе;

· управление технологическим процессом, реализуемое операторами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает требуемую эффективность и безопасность процесса.

SCADA-система автоматизирует сбор информации о технологическом процессе, обеспечивает интерфейс оператора, сохраняет историю процесса и осуществляет автоматическое управление процессом в необходимом объеме.

Инструментальные SCADA-системы являются инструментом для разработки программного обеспечения верхнего уровня АСУ ТП. SCADA-система часто имеет встроенную поддержку устройств ввода-вывода: управляющих контроллеров, датчиков и измерительных устройств, производимых ведущими мировыми фирмами для систем управления и сбора информации. Инструментальные SCADA-системы являются программным продуктом различных фирм, имея как много общих черт, так и существенные отличия.

Модели и алгоритмы, которые используются при функционировании АСУ. Управление любым объектом немыслимо без разработки модели, которая позволяет понять устройство оригинала, уточнить его состав, структуру, выявить основные свойства, понять законы, и взаимодействия составляющих элементов, их развитие во времени, а также взаимодействие с окружающей средой. Модель позволяет научится управлять объектом и выявить наилучшие способы управления им при заданных ограничениях для достижения поставленной цели. Варьируя внешними и внутренними факторами модели можно провести прогнозирование результатов управления строительства и реализовать оптимальные решения. Однозначная последовательность действий решения задачи называется алгоритмом. В процессе проектирования АСУ разработка алгоритма проходит несколько стадий – от самого общего описания, содержащего идею, замысел и т.д. до подробной его детализации. Начальную стадию разработки алгоритма часто называют структурной схемой решения задач. Они как правило содержат наиболее существенные блоки операций, действия и связи между ними. При решении задач на ЭВМ конечной стадией алгоритмизации является программа решения задачи в командах, выполняемых процессором. Программа и алгоритм – не одно и то же. Программа – алгоритм решения задачи, который может быть введен и реализован на ЭВМ. Для описания алгоритмов используются различные языки описания – алгоритмические языки, которые отличаются степенью детализации и классом описываемых задач. Алгоритмизация решения задач является важным этапом разработки АСУ. Этот этап тесно связан с этапом постановки задач. От того, как и на каком языке сформулирована задача, какова цель ее решения – во многом зависит алгоритм ее решения.

Наиболее часто под моделью понимается нечто подобное реальному объекту (его копия), обладающая теми, или иными сходными свойствами. Модель обычно заменяет реальный объект в тех случаях, когда это возможно и необходимо, или удобно. В условиях АСУ, основой функционирования которой является информация модели создаются для получения информации о свойствах и поведении реальных систем в определенных условиях, поэтому за основу принимается определение модели, как системы, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе – оригинале. Кроме основного назначения модели, которое дано в определении к нему можно добавить 3 главных свойства, которые характерны для них:

1. Модель – представитель определенного оригинала

2. Модель охватывает не все свойства оригинала, а только те, которые существенны для исследователя

3. Модель однозначно соответствует оригиналу, однозначное соответствие устанавливается для определенных объектов внутри определенного промежутка времени.

Моделирование – это опосредственное практическое, или теоретическое исследование объекта, при котором непосредственно изучается не сам интересующий нас объект, а некоторое вспомогательная искусственная, или естественная модель, которая позволяет в результате ее исследования получить …

2 класса моделей:

1. Физические – представляют собой некоторую материально-физическую систему и отличаются от моделируемого оригинала размером и т.п.

2. Абстрактные – используются в АСУ, они создаются с помощью языковых, логических, математических средств описания и абстракции, поэтому они физического сходства с оригиналом не имеют, однако призваны содержать и порождать информацию оригинала.

Наиболее распространенные – математические модели.

1. Статические и динамические

2. Детерминированные и вероятностные

3. Непрерывные и дискретные

4. Модели исследования операций, игровые модели, модели массового обслуживания, имитационные модели.

Этапы создания модели, на основе которых разрабатывается алгоритм, а затем и программа – следующие:

1. Формулировка цели моделирования

2. Получение и сбор информации о структуре модели, взаимодействии между элементами системы

3. Формирование представления об объекте и условиях его функционирования

4. Математическое описание, которое включает математическую формализацию, создание математических моделей с учетом ее решаемости.

5. Методы решения математических отношений

6. Алгоритм решения

7. Решение и его анализ

8. Сопоставление полученных данных с реальными

9. Контроль результатов деятельности

10. Корректировка модели.

Наиболее часто используются модели исследования операций .

Исследование операции - это научная дисциплина, и занимается изучением способов

повышения эффективности функционирования систем в различных условиях.

1. Распределительные – задачи, связанные с оптимальным распределением ограниченных ресурсах (задачи о назначении, транспортные задачи).

2. Задачи управления запасами (минимизация сроков, частоты и т.п.)

3. Задачи замены оборудования – оптимизация срока службы оборудования, длительность его использования, время замены оборудования, выбор оптимального плана ремонта с целью уменьшения вероятности отказа.

4. Упорядочивание и согласование – упорядочивание последовательности выполнения работ в совокупности со средствами их выполнения для достижения минимального выполнения работ, минимизации сроков или стоимости, или расхода ресурсов при выполнении заданного комплекса работ.

5. Задачи выбора оптимальных режимов движения.

6. Задачи массового обслуживания.

7. Задачи поиска – минимизация затрат на поиск неисправностей и т.д.

При решении всех этих задач вначале требуется изучение реальной системы и составлении ее математической модели, применительно к выбранному математическому методу оптимизации. Затем математическая модель преобразуется к целевой функции, в явном виде, выражающей главный критерий оптимизации, а дальше устанавливаются необходимые ограничения по второстепенным критериям. Физический смысл целевой функции зависит от существа оптимизационной задачи. Целевая функция чаще всего представляет собой подлежащую максимизации прибыль, или минимизацию затрат.

Фигурирующие в математической модели ограничения представляют собой систему ограничений, который сужают ОДЗ. В число методов исследования операций обычно входят классические методы оптимизации: прямой перебор, дифференциальные и интегральные исчисления и т.д. Методы поиска – наискорейшего спуска и т.д. Методы поиска экстремума и методы различного программирования.

Методы теории игр .

Теория игр является математической теорией оптимального поведения в условиях конфликтной ситуации. Основная задача - это определение оптимальных стратегий

поведения участников.

Конфликт - определяется как наличие у элементов системы нескольких целей и

связанные с этим интересы в их поведении.

Конфликт разделяется на

антагонистический – когда два лица преследуют противоположные интересы, и

НЕ антагонистические – когда интересы хотя и разные, но не противоположны.

В каждой игре исследуются 3 вопроса:

1. В чем состоит оптимальное поведение игроков в каждой игре

2. Существуют ли соответствующие стратегии

3. Нахождение оптимальной стратегии

В результате решения вопросов определяется путь решения задачи и строится модель.

Имитационное моделирование

Структурное сходство, подражание оригиналу в большей степени, чем в предыдущих моделях.

В отличие от моделей исследования операций, которые преследуют экстремум – в рамках имитационной модели невозможно получит оптимальное решение. Обычно они (?) имеют блочную, иерархическую структуру.

Описание математического обеспечения АСУ

Математическое обеспечение АСУ - совокупность программ и программных комплексов, посредством которых происходит преобразование алгоритмов программы пользователя, записанных на алгоритмических языках высокого уровня, в последовательность команд, понимаемых электроникой ЭВМ, организуется автоматическое прохождение задач пользователей на ЭВМ, обеспечивается эффективное использование оборудования ЭВМ.

Характер математического обеспечения АСУ существенно меняется по мере развития возможностей технических средств. Разработчики АСУ, продолжая создавать алгоритмы и программы сложных и типовых задач, подготовка которых пользователями затруднительна, все в большей степени должны готовить программные средства поддержки для непрофессиональных программистов. Это повышает требования к разработчикам АСУ в части знания ими методов подготовки и отладки программ, автоматизации программирования.

Совершенствуются и развиваются языки программирования высокого уровня, появились непроцедурные языки, близкие к естественному. Облегчая работу пользователя, эти языки требуют развитого системного программного обеспечения, содержание которого все чаше становится различным для разных пользователей и должно определяться в процессе проектирования конкретной системы.

Математическое обеспечение принято делить на общее и специальное.

Общее математическое обеспечение обычно состоит из операционной системы, средств поддержания системы математическое обеспечение в рабочем состоянии, средств программирования и приложений. К математическому обеспечение должны быть отнесены также испытательные программы, предназначенные для контроля исправности, не применяются при программировании и не влияют на него.

Специальное математическое обеспечение (СМО) является проблемно-ориентированным и реализуется в виде комплекса программ программного обеспечения, организующих работу технических средств по выполнению решаемых в АСУ задач.

В свою очередь специальное математическое обеспечение делят на:

Общесистемное, обеспечивающее функционирование всей системы управления в заданном режиме, включая управление работой ЭВМ и других технических средств с точки зрения использования их в АСУ, решение ряда задач по типовым схемам, которые могут быть необходимы многим пользователям. Последняя часть общесистемного СМО реализуется в виде «библиотеки стандартных программ», содержащей программы сортировки, редактирования, решения часто встречающихся математических задач;

Прикладное, состоящее из прикладных программ в соответствии с индивидуальными особенностями решаемых задач.

Математическое обеспечение строится на основе типизации алгоритмов по классам задач и унификации методов решения родственных задач независимо от подсистем, в которых они находятся. Такая группировка задач позволяет удешевить их математическое обеспечение, а также создать единые модели для решения различного класса задач. Можно выделить следующие классы задач:

Задачи первичного учета, являющиеся, как правило, массовыми, и поэтому эффективность их включения в АСУ зависит от автоматизации получения машиночитаемой информации;

Учетно-статистические задачи характеризуются большим числом логических операций при небольшом объеме простых математических операций;

Бухгалтерские задачи характеризуются большим числом операций сложения, вычитания, логических операций (сортировка, группировка, сравнение) и формированием таблиц в заданной форме;

Информационно-справочные задачи;

Задачи сложных неэкстремальных расчетов. Для решения задач данного типа целесообразно применять методы математического моделирования. Это позволит сократить трудность не только самих расчетов, но и работ необходимых для сбора исходной информации;

Задачи прогнозирования. Для их решения также применяется математическое моделирование;

Оптимизационные задачи - это наиболее эффективное использование методов моделирования. В машине могут быть "разыграны" любые варианты и ситуации и получена оценка каждого варианта во всех возможных ситуациях;

Задачи топографического моделирования;

Задачи оперативного управления производственными процессами;

Логические задачи.

Для реализации математического обеспечения создают программное обеспечение.

Основой программного обеспечения НОУ ДПО «Бизнес Образование» является конфигурация 1С:Франчайзи, поэтому необходимо рассмотреть используемые в ней механизмы организующих работу технических средств по выполнению решаемых в АСУ задач. Встроенный язык программирования 1С: Франчайзи - язык программирования, который используется в семействе программ «1С:Предприятие». Данный язык является предварительно компилируемым предметно-ориентированным языком высокого уровня.

Платформой предоставляется фиксированный набор базовых классов, ориентированных на решение типовых задач прикладной области:

Константа;

Справочник;

Документ;

Журнал документов;

Перечисление;

Обработка;

План счетов и др.

На основании базовых классов средствами визуального конфигурирования можно создавать любое количество порождённых классов (возможность определить новый класс программно - отсутствует). Допускается только одна явная ступень наследования классов. Как правило, объекты порождённых классов представляют собой записи (или некоторые наборы записей) в базе данных. Такие классы образуют «Дерево метаданных». В терминах встроенного языка программирования 1С такие классы называются объектами метаданных.

Поддерживаются русский и английский синтаксис команд.

Встроенный язык имеет много общих черт с такими языками, как Pascal, Java Script, Basic, но не является прямым аналогом какого-либо из этих языков. Как уже было сказано, прикладные решения в «1С:Предприятии» не программируются (кодируются) целиком, большая их часть описывается параметрически - в виде структур метаданных, с помощью дизайнера форм, отчетов и т.д. Соответственно, встроенный язык «1С:Предприятия» является скриптовым языком, предназначенным в первую очередь для программирования бизнес-логики в контексте объектной модели «1С:Предприятия». На нем программируются обработчики различных событий, изменяющих состояние объектов системы, например, обработчики команд пользователя, обработчики проведения документов и т.д.

Очень существенным моментом является то, что особенности построения языка напрямую соответствуют модели проектирования структур данных, реализованной в «1С:Предприятии». То, что вся разработка конфигурации ведется на основе использования стандартных объектов системы, позволяет разработчику прикладных решений применять соответствующие им объекты встроенного языка, имеющие большой набор функций и высокую гибкость.

В числе наиболее значимых технологических особенностей встроенного языка:

Предварительная компиляция. Перед исполнением модули преобразуются во внутренний код;

Кэширование скомпилированных модулей в памяти;

Мягкая типизация - тип переменных может изменяться в процессе работы;

Отсутствие программного описания объектов конфигурации прикладное решение может манипулировать либо встроенными в платформу «1С:Предприятия» объектами, либо объектами, описанными разработчиком в процессе визуального конструирования системы в виде объектов метаданных.

Существует несколько дополнительных компонент, расширяющих основные классы, их свободное добавление и изменение; фирмой- разработчиком они не рекомендованы к использованию. Это означает, что фирма 1С и её Франчайзи отказываются от какой либо технической поддержки конфигураций, использующих такие компоненты.

Так компонента 1С++ расширяет язык 1С средствами полноценного объектно-ориентированного программирования. Её использование значительно расширяет возможности конфигурирования 1С. Это свободный программный продукт, распространяемый под лицензией GPL.

Более того - существует полностью свободный проект 2C, не использующий, каких либо проприетарных модулей фирмы 1С или других производителей. Это переписанное «с нуля» свободно распространяемое под лицензией GPL расширяемое ядро 1С-подобной системы, в котором даже такие «встроенные объекты» 1C как справочники и регистры - переопределяемые прикладным программистом классы.

Язык платформы 2С проектировался с целью максимальной преемственности с существующими для 1С наработками, и является расширением базового языка 1С. Путём написания соответствующих базовых классов язык 2С может быть приближен как к 1С 7.7, так и к 1С 8.0, хотя 2С: Платформа и не может обеспечить 100 % автоматическую переносимость конфигураций из той или иной версии 1С: Предприятия.

Внешний компонент.Net Bridge позволяет «прозрачно» обращаться из языка программирования 1С к сборкам и встроенным классам.Net Framework. Поддерживает работу со всеми популярными версиями 1С: 7.7/8.0/8.1/8.2 .

Описание организационного и правового обеспечения

В общем виде совокупность организационного и правового обеспечений можно представить как структуру, охватывающую правовые документы, регламентирующие и описывающие схемы функционирования предприятия, интструктивно-методические материалы по обеспечению разработки и эксплуатации АСУ, а также организационно-распорядительные и нормативные документы. К этому виду обеспечения можно также отнести систему подготовки и переподготовки персонала.

Структура организационно-правового обеспечения представлена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 - Структура организационно-правового обеспечения

Выводы по главе

Проведя анализ функциональной структуры предприятия был выявлен состав функциональной части АСУ, определены задачи, решаемые каждой подсистемой.

Анализ обеспечивающей части АСУ определил проектные решения по информационному, техническому, программному, математическому, организационно-правовому обеспечениях. Определились направления, которые АСУ должна обеспечивать: автоматизированный сбор и обработку информации с использованием методов оптимизации по основным задачам управления, хранение в памяти ЭВМ и комплексное использование нормативно-справочной, оперативной и другой необходимой для принятия решения информации, организацию рационального документооборота на объекте управления, выделение прогрессивных методов планирования, учета и анализа хода производства.

В качестве основного недостатка выявленного в ходе анализ функционирующей АСУ выступило отсутствие автоматизированной подсистемы, позволившей бы сократить время сбора информации о прошедших обучение, и подготовки отчетности. Таким образом наиболее актуальным является создание автоматизированной подсистемы «1С: Центр сертифицированного образования», как составляющее автоматизированной подсистемы «Управление отношениями с клиентами».

Следует также обратить внимание на готовность предприятия к внедрению необходимой подсистемы и модернизации имеющейся АСУ.

Широкое применение современных средств вычислительной техники, внедрение в экономическую деятельность методов оптимизации и форматизации ситуаций значительно изменили технологию информационного обеспечения управления.

В современных условиях информационное обеспечение управления осуществляется с помощью автоматизированных систем управления (АСУ).

Автоматизированная система управления (АСУ) - информационная система, предназначенная для автоматизированного осуществления управленческих процессов.

Ввод в действие АСУ должен быть оправдан, т. е. должен приводить к полезным технико-экономическим, социальным или другим результатам. В частности, использование автоматизированной системы управления позволяет добиться снижения численности управленческого персонала, повышения качества функционирования объекта управления и самого управления и т. д.

К АСУ предъявляется ряд общих требований.

В первую очередь, должна быть обеспечена совместимость элементов друг с другом, а также с автоматизированными системами, взаимосвязанными с данной АСУ.

Автоматизированная система должна быть приспособлена к модернизации, развитию и расширению с учетом будущих перспектив.

АСУ должна иметь достаточную степень надежности для достижения установленных целей функционирования системы при заранее заданных условиях ее применения.

Автоматизированная система управления должна обладать достаточной адаптивностью к изменениям условий ее использования. При этом степень изменения условий применения системы, как правило, специально оговаривается заранее.

В АСУ должны быть предусмотрены контроль правильности выполнения автоматизируемых функций и диагностирование с указанием места, вида и причины возникновения нарушений правильности функционирования системы.

В автоматизированной системе управления должны быть предусмотрены меры защиты от неправильных действий персонала, приводящих к аварийному состоянию объекта или системы управления, от случайных изменений и разрушения информации и программ, а также от несанкционированного вмешательства и утечки информации.

АСУ, как и любую современную информационную систему, которая имеет сложную многоплановую структуру, можно разделить на две составляющие - функциональную часть и обеспечивающую.

Функциональная часть решает те задачи, ради выполнения которых создается каждая отдельно взятая система. Эти задачи преобразуются в соответствующие функции АСУ.

Любая АСУ в процессе своей работы должна выполнять следующие функции:

сбор, обработка и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т. п.) о состоянии объекта управления;

выработка управляющих воздействий (программ, планов и т. д.);

передача управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и контроль их передачи;

реализация и контроль выполнения управляющих воздействий;

Обмен информацией (документами, сообщениями и т. п.) с другими связанными с ней автоматизированными системами.

Состав автоматизированных функций АСУ и степень их автоматизации определяются в соответствии с технико-экономическими показателями, а также с учетом необходимости освобождения персонала от выполнения повторяющихся действий и создания условий для использования его творческих способностей в процессе работы.

Обеспечивающую часть АСУ можно разделить на следующие составные части:

программно-математическое обеспечение;

информационное обеспечение;

техническое обеспечение;

методико-организационное обеспечение;

лингвистическое обеспечение;

кадровое обеспечение.

Программно-математическое обеспечение является одной из наиболее важных составляющих современной информационной системы. Программное обеспечение составляют все программные средства, использующиеся как непосредственно для выполнения поставленных перед системой задач, так и для обеспечения нормального функционирования всего комплекса используемых технических средств. Математическое обеспечение представляет собой совокупность математических алгоритмов, методов и моделей, которые используются в работе информационной системы.

Программное обеспечение АСУ должно быть достаточным для выполнения всех ее функций, реализуемых с применением средств вычислительной техники. Кроме того, должны быть в наличии средства организации всех требуемых процессов обработки данных, позволяющие своевременно выполнять все автоматизированные функции во всех режимах функционирования АСУ.

Программное обеспечение АСУ должно обладать следующими свойствами:

Функциональная достаточность (полнота);

Надежность (в том числе восстанавливаемость и наличие средств выявления ошибок);

адаптивность к изменяющимся условиям;

возможность модификации системы при необходимости;

модульность построения;

удобство эксплуатации.

Как правило, программное обеспечение АСУ строится на базе уже существующих пакетов прикладных программ. Такое программное обеспечение допускает загрузку и проверку по частям и позволяет производить замену одних программ без коррекции других.

К программному обеспечению АСУ предъявляется ряд требований, которые позволяют добиться надежности работы системы в целом. В частности, программное обеспечение подбирается и настраивается таким образом, чтобы отсутствие отдельных данных не сказывалось на выполнении функций АСУ, при реализации которых эти данные не используются. В обязательном порядке осуществляются меры по защите от ошибок при вводе и обработке информации, обеспечивающие заданное качество выполнения функций автоматизированной системы.

Используемое программное обеспечение должно иметь средства диагностики технических средств АСУ и контроля достоверности входной информации.

Общее программное обеспечение АСУ должно позволять осуществлять настройку отдельных компонентов специального программного обеспечения и дальнейшее развитие программного обеспечения системы без прерывания процесса ее функционирования. Все программы специального программного обеспечения конкретной АСУ должны быть совместимы как между собой, так и с ее общим программным обеспечением. Кроме того, необходимо обеспечение защиты уже сгенерированной и загруженной части программного обеспечения от случайных изменений.

Информационное обеспечение включает в себя всю совокупность информации, на основе которой будет функционировать АСУ, в том числе данные по содержанию, системе кодирования, методам адресования, форматам данных и форме представления информации, получаемой и выдаваемой АСУ.

Совокупность информационных массивов АСУ организуется в виде баз данных на машинных носителях. Содержащаяся в базах данных информация должна постоянно обновляться в соответствии с периодичностью ее использования при функционировании системы. Предусматриваются необходимые меры по восстановлению информационных массивов при отказах каких-либо технических средств АСУ, а также меры по контролю идентичности одноименной информации в базах данных.

Техническое обеспечение составляет комплекс всех технических средств, использующихся при работе информационной системы. Современные технические средства отличаются большим разнообразием и позволяют решать широкий спектр задач.

Можно выделить следующие группы технических средств, обеспечивающих функционирование современных информационных систем:

Средства вычислительной техники (ЭВМ различной производительности и назначения);

средства коммуникации;

средства организационной техники.

Средства вычислительной техники используются на всех стадиях обработки и хранения информации и являются основой для интеграции всех технических средств в единую автоматизированную систему.

Средства коммуникации предназначены, в первую очередь, для передачи информации и, в ряде случаев, функционируют совместно со средствами вычислительной техники.

Оргтехника позволяет осуществлять с информацией различные действия (например, представление в различных формах, копирование и т. п.), а также вспомогательные операции в рамках различных задач информационного обеспечения управленческой деятельности.

Технические средства АСУ при взаимодействии с другими системами должны быть совместимы по интерфейсам с соответствующими техническими средствами этих систем и используемых систем связи.

Любое техническое средство АСУ должно допускать замену его аналогичным техническим средством без регулировки или каких-либо конструктивных изменений в остальных технических средствах АСУ

Методико-организационное обеспечение представляет собой совокупность методов, средств и специальных документов, устанавливающих порядок совместной работы технических средств АСУ и обслуживающего ее персонала, а также взаимодействие персонала между собой в процессе работы с системой. К этому виду обеспечения также относят различные методы и средства организации и проведения обучения персонала приемам работы с данной информационной системой (например, методики обучения, программы курсов и практических занятий, технические средства обучения и т. п.).

Основной целью методико-организационного обеспечения является поддержание работоспособности информационной системы и возможности дальнейшего ее развития. Инструкции, входящие в методико-организационное обеспечение АСУ, должны четко определять действия персонала при выполнении всех функций системы во всех режимах функционирования. Кроме того, инструкции должны содержать конкретные указания о действиях в случае возникновения аварийных ситуаций или нарушения нормальных условий функционирования АСУ.

Инструкции также играют роль правового обеспечения АСУ. В них закрепляется юридическая сила информации на носителях данных и документов, используемых при функционировании АСУ и создаваемых системой. Инструкциями регламентируются правовые отношения между людьми, входящими в состав персонала АСУ (права, обязанности и ответственность), а также между персоналом данной АСУ и персоналом иных систем, взаимодействующих с этой АСУ.

Лингвистическое обеспечение представляет собой совокупность языков общения обслуживающего персонала АСУ и ее пользователей с техническим, программно-математическим и информационным обеспечением системы, а также используемых в ней терминов и определений.

С помощью лингвистического обеспечения достигаются удобство, однозначность и устойчивость общения пользователей со средствами автоматизации. Обязательным условием является наличие средств исправления ошибок, возникающих при общении пользователей с техническими средствами АСУ.

Процесс автоматизации управления может осуществляться различными путями. В одном случае организация может установить и использовать компьютерные средства обработки информации лишь для упрощения некоторых рутинных операций процесса работы с документами. При этом общие принципы и методы работы с информацией остаются неизменными. Такой путь не является эффективным, так как не в полной мере использует возможности современных информационных технологий.

Принципиально другой подход заключается в создании комплексных систем автоматизации управленческой деятельности. Такие системы включают в себя не только средства обработки документов, но и системы управления базами данных, экспертные системы, современные средства телекоммуникаций и многое другое. Создание таких систем позволяет значительно повысить эффективность управления организацией.

В современных условиях функционирования организаций значительно повышаются требования к оперативности доставки информации потребителю и к скорости обработки информации. Поэтому создаются многоуровневые, распределенные АСУ Примерами таких систем являются банковские, налоговые, статистические, снабженческие и прочие службы, информационное обеспечение которых осуществляется путем создания электронных баз и банков данных, построенных с учетом организационной, функциональной и информационной структур объекта. Для их реализации используются средства и системы распределенной обработки информации, построенные на основе локальных автоматизированных рабочих мест, соединенных высокопроизводительными каналами связи.

Подобные многоуровневые распределенные АСУ позволяют эффективно решать проблемы оперативной обработки информации и работы с документами, помогают в анализе рыночных ситуаций и выработке управленческих решений.

Применение автоматизированной системы управления способствует повышению производительности конкретной организации и обеспечивает определенный уровень качества управления. Наибольшая эффективность АСУ достигается путем оптимизации планов работ предприятий и отраслей в целом.

Большое значение имеют быстрая выработка оперативных решений, четкое маневрирование материальными, финансовыми и прочими ресурсами, другие факторы. Поэтому процесс управления с использованием автоматизированных систем основывается на экономико-организационных моделях, в большей или меньшей степени отражающих структурные и динамические свойства объекта (предприятия, организации, фирмы). Адекватность модели является непременным условием ее применения. Под адекватностью понимается прежде всего ее соответствие объекту с точки зрения поведения в условиях, имитирующих реальную ситуацию. Кроме того, модель должна отражать поведение моделируемого объекта в части его характеристик и свойств, существенных для решения поставленной задачи. Очевидно, что полного повторения объекта в модели добиться невозможно. Однако можно пренебречь некоторыми деталями, несущественными для анализа ситуации и принятия соответствующего управленческого решения.

6.1Математическое обеспечения АСУ Под математическим обеспечением АСУ понимается совокупность различных математических методов, моделей, алгоритмов и комплексов программ, обеспечивающих функционирование АСУ в соответствии с ее целевым назначением. Под термином математическое обеспечение АСУ понимают математическое, лингвистическое и программное обеспечение АСУ. Особенностью математического обеспечения АСУ является: -увеличение относительной стоимости математического обеспечения по сравнению с комплексом технических средств (КТС) АСУ; -разумная типизация (унификация) прикладного программного обеспечения; -широкое применение ППП, стандартных оболочек и др.

Математическое обеспечения АСУ Математическое обеспечение (МО) можно разделить на три части: МО ЭВМ (или внутреннее); специальное математическое обеспечение (или внешнее); программные средства телеобработки данных Внутреннее МО включает операционные системы (MS DOS), системы программирования и тесты (программы проверки исправности работы устройств ЭВМ),

Математическое обеспечения АСУ Операционная система (ОС) - набор программ, управляющих процессом решения задач. Оптимальная загрузка всех узлов ЭВМ и внешних устройств является основной задачей ОС. В состав ОС входит ряд программ, из которых основными являются: диспетчер, супервизор, служебные программы. Диспетчер - программа, обеспечивающая определенный режим работы ЭВМ. Супервизор - программа, обеспечивающая работу, задаваемую машине человеком-оператором в рамках установленного для нее режима. К служебным - относятся программы ввода исходных данных; программы редактирования и выдачи результатов; программы общения ОС с человеком-оператором и др. ОС различают по целевому назначению на: общие для решение широкого круга задач и проблемные. В зависимости от организации решения задач на ЭВМ различают следующие режимы работы ОС: индивидуальный, пакетный, мультипрограммирование, разделение времени.

При индивидуальном режиме ЭВМ постоянно или на время решения задачи находится полностью в распоряжении одного потребителя. Пакетная обработка предполагает, что пользователь не имеет непосредственного доступа к ЭВМ. Подготовленные им задачи в виде программ и исходных данных загружаются оператором в ЭВМ и решаются пакетами. Мультипрограммирование предполагает возможность одновременно решать несколько задач по различным программам с учетом приоритета. При этом в каждый момент времени решается одна задача. Если при решении задачи появилась необходимость решения другой с более высоким приоритетом, то решение задачи прерывается, решается вторая задача, после ее решения продолжается решаться первая с того места, где произошла остановка и т.д. Режим разделения времени предполагает одновременное решение нескольких задач.

Математическое обеспечение АСУ. Основными целями ОС являются: увеличение производительности вычислительных систем (ВС) путем обработки непрерывного входного потока заданий и совместного использования ресурсов ВС одновременно выполняющимися в ОП задачами (эффект мультипрограммирования); планирования ВС в соответствии с приоритетами отдельных заданий, ведение учета и контроля использования ресурсов; обеспечение программистов средствами разработки и отладки программ; обеспечение оператора средствами управления ВС.

Математическое обеспечение АСУ Система программирования предназначена для автоматизации процесса программирования задач, она содержит трансляторы алгоритмических языков различных уровней и типов и обслуживающие программы. Система служебных программ (тестов) предназначена для контроля правильности функционирования ВС, обнаружения неисправностей и анализа видов и причин сбоев. Специальное (внешнее) МО включает ППП, программы конкретных задач АСУП, системную диспетчерскую программу. ППП - функционально законченные комплексы программных средств, ориентированные на решение определенного класса задач.

Математическое обеспечение АСУ Программы конкретных задач АСУП можно условно разделить на 3 класса: программы общие для всех отраслей (промышленности, транспорта, торговли и др); программы общие для предприятий авиационной отрасли; программы специфические для каждого предприятия (АРЗ, авиационного производственного объединения и др.). К 1 классу задач относятся задачи: (расчет заработной платы, учет кадров, учет материальных ценностей и т.д.). Ко второму - задачи диспетчерского управления (расчет режимов работы оборудования, расчет выпуска АТ и др.). К третьему - специфические задачи ремонта АТ(выпуск запасных частей при ремонте, подготовка АТ к вылетам и др.). Большое количество различных по целям и значению программ требует их организации в масштабах всей системы и это выполняется с помощью системной диспетчерской программы.

МО строится на основе типизации алгоритмов по классам задач и унификации методов решения родственных задач. Такой подход позволяет удешевить МО, а также создать единые модели для решения различного класса задач. К первому классу задач относятся задачи первичного учета (массовые) (повторяемость расчетов с абонентами - миллионы в год, расчетов по заработной плате - сотни тысяч в год и т.п.). Примеры задач первичного учета: суточный, декадный, месячный и годовой учет поступления и расхода ГСМ по авиакомпаниям, отрядам и др.; суточный и недельный, месячный налет ВС; учет и анализ отказов авиационного оборудования; учет движения и запасов материальных средств и др.

Первичный учет позволяет накопить попутно большое количество информации, последующее обобщение которой позволит получить полноценные статистические данные, необходимые для принятия решений. Эти задачи образуют класс учетно-статистических задач, к которым примыкают и задачи нормативного планирования. Математической характеристикой этих задач является большое количество логических операций при небольшом объеме простых математических операций. В числе задач этого класса можно отметить: составление всех форм статистической и бухгалтерской отчетности; расчет себестоимости продукции; расчеты потребностей в ГСМ и т.д. Обширную группу среди перечисленных составляют бухгалтерские задачи, характеризующиеся большим числом операций сложения, вычитания, логических операций (сортировка, группировка, сравнение) и формированием таблиц заданной формы. Математическое обеспечения АСУ

Математическое моделирование широко применяется в значительной в трех принципиально разных классах задач:в сложных не экстремальных расчетах, прогнозировании и оптимизации. В АСУ за человеком остаются функции принятия решений на основе данных выданных АСУ, непосредственное наблюдение за управляемым процессом (объектом) (контроль), разработка и установление решающих правил (критериев, нормативов, предельных уровней контролируемых величин), совершенствование управления и его формы, анализ результатов работы ЭВМ и подготовка мероприятий по совершенствованию работы системы.

6.3 Языки программирования для описания задач в АСУП языки высокого уровня (т.е. немашинные языки), которые стали своеобразным связующим мостом между человеком и машинным языком компьютера. Языки высокого уровня работают через трансляционные программы, которые вводят "исходный код" (гибрид английских слов и математических выражений, который считывает машина), и в конечном итоге заставляет компьютер выполнять соответствующие команды, которые даются на машинном языке. Существует два основных вида трансляторов: интерпретаторы, которые сканируют и проверяют исходный код в один шаг, и компиляторы, которые сканируют исходный код для производства текста программы на машинном языке, которая затем выполняется отдельно Интерпретаторы Одно, часто упоминаемое преимущество интерпретатор ной реализации состоит в том, что она допускает "непосредственный режим". Непосредственный режим позволяет вам задавать компьютеру задачу вроде PRINT *3/2.1 и возвращает вам ответ, как только вы нажмете клавишу ENTER (это позволяет использовать компьютер стоимостью 3000 долларов в качестве калькулятора стоимостью 10 долларов). Кроме того, интерпретаторы имеют специальные атрибуты, которые упрощают отладку. Можно, например, прервать обработку интерпретатор ной программы, отобразить содержимое определенных переменных, бегло просмотреть программу, а затем продолжить исполнение Компиляторы Компилятор-это транслятор текста на машинный язык, который считывает исходный текст. Он оценивает его в соответствии с синтаксической конструкцией языка и переводит на машинный язык. Другими словами, компилятор не исполняет программы, он их строит. Интерпретаторы невозможно отделить от программ, которые ими прогоняются, компиляторы делают свое дело и уходят со сцены. При работе с компилирующим языком, таким как Турбо-Бейсик, вы придете к необходимости мыслить о ваших программах в признаках двух главных фаз их жизни: периода компилирования и периода прогона.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 2.1. Машинно – ориентированные языки Машинно – ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно –ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности Машинно – зависимых языков: - высокое качество создаваемых программ (компактность и скорость выполнения); - возможность использования конкретных аппаратных ресурсов; - предсказуемость объектного кода и заказов памяти; - для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ; - трудоемкость процесса составления программ (особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок; - низкая скорость программирования; - невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.

Машинно-ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы: Машинный язык компьютер имеет свой определенный Машинный язык (далее МЯ), ему предписывают выполнение указываемых операций над определяемыми ими операндами, поэтому МЯ является командным. Однако, некоторые семейства ЭВМ (например, ЕС ЭВМ, IBM/370/ и др.) имеют единый МЯ для ЭВМ разной мощности. В команде любого из них сообщается информация о местонахождении операндов и типе выполняемой операции Языки Символического Кодирования Языки Символического Кодирования (далее ЯСК), так же, как и МЯ, являются командными. Однако коды операций и адреса в машинных командах, представляющие собой последовательность двоичных (во внутреннем коде) или восьмеричных (часто используемых при написании программ) цифр, в ЯСК заменены на символы (идентификаторы), форма написания которых помогает программисту легче запоминать смысловое содержание операции. Это обеспечивает существенное уменьшение числа ошибок при составлении программ Автокоды Есть также языки, включающие в себя все возможности ЯСК, посредством расширенного введения макрокоманд - они называются Автокоды. Развитые автокоды получили название Ассемблеры. Сервисные программы и пр., как правило, составлены на языках типа Ассемблер Макрос Язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ на более сжатую форму - называется Макрос (средство замены). В основном, Макрос предназначен для того, чтобы сократить запись исходной программы. Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором.

2.2. Машинно – независимые языки Машинно – независимые языки – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ и ВС. Подобные языки получили название высокоуровневых языков программирования. Программы, составляемые на таких языках, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка(задачи, сегменты, блоки и т.д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на МЯ. Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма Проблемно – ориентированные языки С расширением областей применения вычислительной техники возникла необходимость формализовать представление постановки и решение новых классов задач. Необходимо было создать такие языки программирования, которые, используя в данной области обозначения и терминологию, позволили бы описывать требуемые алгоритмы решения для поставленных задач, ими стали проблемно – ориентированные языки. Эти языки, языки ориентированные на решение определенных проблем, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме.Проблемных языков очень много, например:Фортран, Алгол – языки, созданные для решения математических задач; Simula, Слэнг - для моделирования; Лисп, Снобол – для работы со списочными структурами.

Универсальные языки Универсальные языки были созданы для широкого круга задач: коммерческих, научных, моделирования и т.д. Первый универсальный язык был разработан фирмой IBM, ставший в последовательности языков Пл/1. Второй по мощности универсальный язык называется Алгол-68. Он позволяет работать с символами, разрядами, числами с фиксированной и плавающей запятой. Пл/1 имеет развитую систему операторов для управления форматами, для работы с полями переменной длины, с данными организованными в сложные структуры, и для эффективного использования каналов связи. Язык учитывает включенные во многие машины возможности прерывания и имеет соответствующие операторы. Предусмотрена возможность параллельного выполнение участков программ. Программы в Пл/1 компилируются с помощью автоматических процедур. Язык использует многие свойства Фортрана, Алгола, Кобола. Однако он допускает не только динамическое, но и управляемое и статистическое распределения памяти Диалоговые языки Появление новых технических возможностей поставило задачу перед системными программистами – создать программные средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие человека с ЭВМ их назвали диалоговыми языками. Эти работы велись в двух направлениях. Создавались специальные управляющие языки для обеспечения оперативного воздействия на прохождение задач, которые составлялись на любых раннее неразработанных (не диалоговых) языках. Разрабатывались также языки, которые кроме целей управления обеспечивали бы описание алгоритмов решения задач.

Необходимость обеспечения оперативного взаимодействия с пользователем потребовала сохранения в памяти ЭВМ копии исходной программы даже после получения объектной программы в машинных кодах. При внесении изменений в программу с использованием диалогового языка система программирования с помощью специальных таблиц устанавливает взаимосвязь структур исходной и объектной программ. Это позволяет осуществить требуемые редакционные изменения в объектной программе. Одним из примеров диалоговых языков является Бэйсик. Бэйсик использует обозначения подобные обычным математическим выражениям. Многие операторы являются упрощенными вариантами операторов языка Фортран. Поэтому этот язык позволяет решать достаточно широкий круг задач Непроцедурные языки составляют группу языков, описывающих организацию данных, обрабатываемых по фиксированным алгоритмам (табличные языки и генераторы отчетов), и языков связи с операционными системами. Позволяя четко описывать как задачу, так и необходимые для её решения действия, таблицы решений дают возможность в наглядной форме определить, какие условия должны быть выполнены прежде чем переходить к какому-либо действию. Одна таблица решений, описывающая некоторую ситуацию, содержит все возможные блок-схемы реализаций алгоритмов решения. Табличные методы легко осваиваются специалистами любых профессий. Программы, составленные на табличном языке, удобно описывают сложные ситуации, возникающие при системном анализе.