Система "Львов" - принципы, структура, функции
Кузнецов В.К., Морозов А.А., Скосырев Н.А., Скурихин В.И., Шкурба В.В.
АСУ АСПР
С расширением современного производства, ростом объемов производства и ускорением темпов технического прогресса, развитием специализации и кооперирования производства усложняются и методы координирования работы всех производственных участков и обслуживающих отделов на предприятии, в результате чего управление предприятием становится все более трудоемким и сложным процессом.
Сейчас основным в управлении производством является координация процессов производства, согласование работы всех экономических и технологических служб с целью обеспечения наилучшего использования ресурсов для производства продукции и доведения ее до потребителя.
Согласованная ритмичная работа всех производственных подразделений зависит от того, насколько оперативно аппарат управления сможет оценивать фактическое состояние производства и хозяйственной деятельности на предприятии, насколько точно и дальновидно он сможет предвидеть, определить тенденции развития производства и хозяйственной деятельности, насколько правильны будут принятые на основе этих оценок и прогнозов решения по ликвидации возможных отклонений от плана, переориентации производства, изменению организации производства.
Возможности такого рода оценок, предвидений, регулирования производства определяются как своевременностью, точностью, полнотой отражения фактического состояния хода производственно-хозяйственной деятельности, скоростью переработки этой информации в различных направлениях, так и качеством методов и способов прогнозирования производственно-хозяйственной деятельности, поиска наилучших вариантов планово-корректирующих решений в условиях отклонений реального хода производства от запланированного.
Современная организация, техническая оснащенность и методы работы управленческого аппарата на предприятии не позволяют с достаточной полнотой, точностью и оперативностью решать подобные задачи. Этим объясняется то, что традиционные формы управления заменяются методами научной организации руководства, математическими методами теории оптимальных решений, современными методами и техникой обработки планово-экономической информации.
В настоящее время в управлении предприятием, отраслью, народным хозяйством все больше используются новые средства и методы. Накоплен значительный опыт применения счетно-перфорационных машин (СПМ) и электронных вычислительных машин (ЭВМ) в механизации и автоматизации различного рода информационных процессов учета, планово-производственных расчетов, технической подготовки производства.
В отличие от отдельных применений ЭВМ в управлении производством, автономного решения с помощью ЭВМ планово-производственных задач, применения СПМ в плановых расчетах и составлении отчетности в системе «Львов» осуществляется комплексное, взаимоувязанное решение задач планирования, прогнозирования, оперативного регулирования и учета производственно-хозяйственной деятельности.
Автоматизация и механизация отдельных процессов и стадий управления производством не устраняют огромного объема работ по подготовке данных к решению. Большое место в этом случае занимают вопросы ввода и вывода информации, технические комплексы решения задач довольно громоздки и дороги, требуют большого штата обслуживания. В этих условиях не представляется возможным своевременно решать задачи оперативного, долгосрочного прогнозирования и планирования производства, оперативной корректировки плановых заданий, слишком велико запаздывание в представлении данных для управления (достаточно сказать, что бухгалтерская отчетность на крупных предприятиях обычно отстает от производства даже в условиях применения СПМ на 5—10 и более дней).
Системы управления предприятиями эффективны только в том случае, если, во-первых, задачи учета и управления решаются на предприятии в едином комплексе, когда охватывается вся схема движения информации в целом от самой первичной информации до выдачи данных управляющим органам, во-вторых, вся производственная деятельность охвачена единой математической моделью и на основе этой модели автоматически ставятся и решаются задачи оптимального планирования и управления производством. При этом необходимо, чтобы математическая модель производства и задачи оптимизации производства на основе этой модели были неразрывно связаны с внутримашинной информацией о ходе производства и хозяйственной деятельности и исключали участие человека на промежуточных стадиях подготовки информации для решения этих задач. Необходимо также, чтобы решение задач, его порядок, организация, диспетчеризация также определялись и производились автоматически. Только при этих условиях автоматизированные системы управления могут быть действительно эффективны, в противном случае производительность машин и оперативность решения задач значительно снижаются.
Автоматизация информационных процессов на предприятиях, их системная организация, применение математических моделей и методов в управлении производством, органическое единство системы управления, автоматической обработки данных, системы производства — вот характерные черты автоматизированных систем управления предприятиями.
В системе «Львов» (рис. 1) реализованы принципы оптимального управления производством с помощью комплекса взаимоувязанных математических моделей, автоматической организации и диспетчеризации решения
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ, № 3, 1969
3
комплексирования — общих НМЛ, ОЗУ, библиотеки, распараллеливания. Мультипроцессорный режим обработки информации, положенный в основу технического комплекса, позволяет охватить весь объем решаемых на производстве задач, включая инженерные, непосредственно не связанные с задачами управления производством.
Использование объединенных ЭВМ позволяет значительно повысить надежность функционирования АСУП в целом (благодаря наличию в ней горячего ре-зервирования), а следовательно, и эффективность системы.
В техническом комплексе заложена возможность по-модульного наращивания гаммы внешних устройств по мере подключения АСУП к управлению производством. Комплекс АСУП «Львов», помимо двух модифицированных ЭВМ «Минск-22», включает в себя следующие устройства:
1) приема и выдачи данных с телеграфных аппаратов УПВТ, обеспечивающее одновременную и независимую работу любого количества телеграфных аппаратов ТА из 30 возможных (предусмотрено увеличение числа аппаратов до 60), или пультов запроса ПЗ;
2) ввода данных от автоматических и полуавтоматических датчиков учета количества выпущенных изделий ДУВИ и рабочих шагов конвейерных линий сборочного цеха, позволяющее одновременно и независимо вводить данные от 30 точек (может быть увеличено до 60) (блок счетчиков-накопителей БСН);
3) ввода данных от автоматических датчиков учета рабочего состояния оборудования типа «Да» — «Нет» ДСО, позволяющее учитывать рабочее состояние 36 единиц (может быть увеличено до 72) оборудования (блок состояния оборудования БСО); в системе предусмотрено использование до 100 цеховых устройств контроля состояния оборудования на базе серийной машины «Сигнал», доукомплектованной разработанным в институте блоком «Выводное устройство контроля оборудования» ВУКО, позволяющим поддерживать связь этой машины с ЭВМ «Минск-22». Использование комплекса обеспечивает возможность контролировать до 104 единиц оборудования;
4) устройство вывода информации на световое табло— индикатор СТИ, представляющее собой автоматическое управляемое от ЭВМ поле из 240 люминесцентных индикаторов, на каждом из которых может быть высвечена любая из десяти цифр;
5) генератор текущего времени ГТВ, позволяющий производить синхронизацию графика решения задач управления и учета с ходом производственного процесса в реальном масштабе времени;
6) датчик случайных чисел ДСЧ, с помощью которого можно получать случайные числа, распределенные по равномерному закону и необходимые для решения задач управления методами моделирования;
7) устройство сопряжения ЭВМ с аппаратурой передачи данных АПД по телефонным каналам связи (регистр обмена РгО).
8) коммутатор внешних устройств КВнУ, обеспечивающий селекторную и мультиплексерную связь внешних устройств, с центральным вычислителем технического комплекса.
Технический комплекс системы функционирует в сочетании с подсистемами дистанционного визуального контроля, селекторной связи и подсистемой диспетчеризации, включающей в себя телефонный узел на 40 номеров, промышленную телевизионную установку ПТУ (типа ПТУ-03), магнитофоны, регистраторы производства РП, пульт управления главным диспетчерским пультом ПУГДП, пульты управления заготовительными цехами ПУЗЦ, пульт управления сборочным цехом ПУСЦ
Отличительной особенностью работы ЭВМ в составе технического комплекса АСУП является системный режим ее использования: работа в замкнутом контуре управления предприятием в реальном масштабе времени, автоматизированное решение большого количества взаимоувязанных задач управления как отдельными производственными подразделениями предприятия, так и предприятием в целом, автоматическое управление очередностью и последовательностью решения задач.
Разработка системы позволила при некоторых модификациях значительно расширить функции ЭВМ, а также использовать ее в системах управления, работающих в режимах разделения времени. В системе «Львов» автоматизированы процессы обмена оперативной информацией автоматической системы обработки данных со службами аппарата управления предприятия, процессы управления техническим комплексом при решении основных планово-производственных задач.
Это достигнуто на основе как схемных доработок ЭВМ «Минск-22», так и составленных служебных программ и диспетчирования решения задач.
Разработанный в техническом комплексе схемно-про-граммный аппарат разделения времени, управляемый программой-диспетчером, позволил совместить непрерывный обмен оперативной информацией с процессами решения основных задач управления и обработки данных.
Разработанная в техническом комплексе системы «Львов» гамма устройств обеспечивает дистанционный ввод в основной вычислитель оперативной производственной информации от различных источников непосредственно в момент ее возникновения, а также вывод необходимых сообщений в различные производственные подразделения и службы аппарата управления предприятием.
Основной режим работы технического комплекса системы «Львов» — системный.
Системный режим решения задач управления в реальном масштабе времени связан с синхронизацией графика решения задач с графиком производственного процесса, определяющим очередность решения задач.
Системный режим работы технического комплекса автоматизированной системы управления предприятием обеспечивает наличие в ней соответствующего математического обеспечения.
Системное математическое обеспечение технического комплекса системы «Львов» позволяет автоматизировать процессы централизованного информационного обслуживания, оперативного ввода и систематизации производственной информации, а также оперативного контроля и управления системным режимом работы технического комплекса в процессе решения задач управления предприятием. Разработанные служебные программы обеспечивают взаимосвязанное системное функционирование технического комплекса, реализуют процессы сбора, передачи и накопления данных, контроль, анализ и обработку принятой информации.
Комплекс программ специализированного математического обеспечения по своему функциональному назначению подразделяется на два вида: диспетчеризации вычислительного процесса в системе; обмена и оперативной обработки первичных данных.
Статистические данные, полученные разработчиками АСУП в результате предварительных обследований промышленных предприятий, позволили установить, что на первичную подготовку информации для ее последующей обработки на ЭВМ затрачивается до 40% ручного труда работников аппарата управления предприятием. Отсюда очевидна актуальность автоматизации процессов оперативной обработки первичных данных.
6
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ, № 3, 1969
Комплекс программ диспетчеризации выполняет следующие функции:
1) после окончания работы очередной программы управления производством из списка задач, подлежащих решению в текущий интервал времени, выбирает очередную, в соответствии с графиком решения задач и присвоенным ей приоритетом;
2) осуществляет подготовку и загрузку вычислительной системы программами и массивами исходных данных, необходимых для решения очередной задачи;
3) управляет комплексом устройств ввода-вывода данных, обеспечивающих непрерывную связь автоматизированной системы управления с производством, в соответствии с принятой дисциплиной обслуживания;
4) организует выдачу информации на поступившие в систему запросы;
5) контролирует ряд наиболее существенных составляющих вычислительного процесса, информируя оператора о характере и месте сбоя очередности решения задач.
С помощью комплекса программ обмена и первичной обработки данных выполняются последовательный ввод и компоновка вводимого документа в оперативной памяти технического комплекса, редактирование документов, формирование машинных форм документов.
При заполнении первичного производственного документа на терминальном оборудовании осуществляется последовательный процесс посимвольного кодирования информации, передача ее по каналу связи и запись в ячейки оперативной памяти ЭВМ.
Поскольку данные в текущий момент времени принимаются в свободные ячейки памяти, то после окончания приема очередного документа (что распознается расшифровкой соответствующего признака) производится его компоновка.
Программы «редактирование документа» выполняют очистку документа от служебных кодов, необходимых при дистанционном вводе данных по каналу связи, перекодирование данных из кода терминального оборудования в символьный код ЭВМ, контроль и исправление в документе возможных ошибок, допущенных оператором при вводе данных.
По признакам, присущим данному виду документа, производится его логический контроль.
В результате логического контроля документа, осуществляемого ЭВМ, формируется сообщение оператору, передавшему документ. Наличие обратной связи позволяет оператору убедиться в достоверности приема вычислительной системой оперативных данных. Если данные переданы в ЭВМ без ошибок, оператор получает из машины соответствующее подтверждение.
Программы формирования машинных форм документов подготовляют массивы исходной оперативной информации для задач управления, планирования и учета в стандартном и удобном для обработки виде.
В соответствии с принятой в системе методикой оперативная информация, получаемая из введенных первичных документов, относится к одному из десяти классов, каждому из которых соответствует массив оперативных данных. Массив оперативных данных одного из классов представляет массив «машинных форм» документов, отнесенных к данному классу. «Машинная форма» документа составляется из первично обработанных документов выборкой соответствующих реквизитов и размещением их в ячейках «машинного документа» в определенных, заданных макетами разрядах.
Составленные комплексом программ «машинные формы документов» записываются в долговременную память на магнитной ленте и в дальнейшем используются для решения задач в системе.
Обычно различают два класса средств математического обеспечения АСУП: программы математического
обеспечения служебного назначения; программы решения задач системы управления предприятием.
В комплекс программ математического обеспечения служебного назначения, как правило, включают: программы-трансляторы языков универсального и специального назначения; интерпретирующие, компилирующие и другие программы комплексирования стандартных подпрограмм; программы диспетчеризации решения задач в системе; программы обеспечения приема, контроля и первичной обработки данных в системе; стандартные программы обработки данных.
В системе на основании принципов экономной организации памяти и максимального сокращения сроков решения задач программирование осуществлялось на языке машины. В процессе совершенствования системы в комплекс программ математического обеспечения включены: интерпретирующая система обработки экономической информации для программирования и обработки решения планово-экономических задач, дополненная стандартными программами обработки данных, организации работы с массивами.
В настоящее время в системе «Львов» с помощью современных технических средств обработки данных решаются следующие задачи.
1. Управление производством. Предложен и реализован единый комплексный подход к построению общей методики организации и планирования работы предприятий массового и крупносерийного производства дискретного типа. В основе этого подхода лежит идея отыскания общего ритма работы предприятия, организации работы всего предприятия по циклическому план-графику. Последняя обладает рядом существенных преимуществ: облегчает учет и планирование, повторяемость процесса, позволяет отчетливо видеть общую картину, точнее оценивать такие факторы, как повышение производительности труда, снижение себестоимости продукции и т. п.
Математические исследования показали, что при некоторых условиях, всегда имеющих место для производственных систем, оптимальные решения уравнений, к которым может быть сведена модель предприятия, являются периодическими.
В качестве основного критерия отыскания оптимального ритма работы предприятия выбран критерий минимизации производственного цикла. Эту задачу можно решать также по критерию минимума затрат.
В процессе разработки системы исследованы различные схемы и методы решения задач календарного планирования производства. В результате этих исследований установлена практическая неприменяемость решений, основанных на приведении задач календарного планирования к задачам линейного программирования, построены схемы точного и приближенного решения задач календарного планирования, основанные на идеях последовательного анализа вариантов и применения правил и функций предпочтения (в том числе и рандомизированных функций предпочтения) в решении задач этого класса.
Рандомизированные функции предпочтения позволяют найти оптимальные решения, получаемые с помощью детерминированных функций предпочтения, и с увеличением числа вариантов решений все более уменьшают вероятность невозможности получения оптимального решения.
Применение рандомизированных функций предпочтения позволяет, помимо решений, полученных с помощью детерминированных функций предпочтения, в какой-то мере оценивать, насколько далеко оптимальное решение от наилучшего, полученного в данной серии испытаний; производить достаточно обоснованные оценки наиболее приемлемого числа испытаний в данных условиях и с произведенными затратами.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ, № 3, 1969
2*
В системе реализованы следующие программы: расчета величин партий деталей и периодичности их запуска в производство; построения и корректировки календарных план-графиков работы цехов серийного производства; расчета незавершенного производства в заготовительных цехах; оперативного управления цехом массового производства (цех сборки телевизоров); управления комплектовочно-заготовительным участком (КЗУ); управления инструментальным производством.
Решение таких задач обеспечивает координированное и взаимоувязанное управление всеми основными цехами завода и службами комплектации.
В результате решения определяются: общий ритм работы предприятия, размеры партий обрабатываемых деталей в цехах серийного производства; стандарт-план работы предприятия в этом ритме; ритмы работы сборочных поточных линий; уровни страховых запасов на поточных линиях; календарные план-графики работы основных цехов; сменные задания по цехам и участкам; график поставок материалов и комплектующих изделий для обеспечения производства; графики потребления и производства оснастки и инструмента.
2. Планирование материально-технического обеспечения производства. Управление материальным обеспечением производства, календарная увязка работы цехов предприятия с комплектацией производства осуществляются путем построения календарного план-графика обеспечения и локального регулирования обеспечением. Календарный план-график производства является исходным пунктом построения календарного план-графика обеспечения производства (с принятым «опережением» поставок запуска деталей в производство).
Задача локального регулирования обеспечением сводится к применению признанных методов теории регулирования запасов.
Так, на комплектовочно-заготовительном участке в соответствии с общей потребностью сборки оценивается показатель «обеспеченность» сборки (во времени) деталями по каждому наименованию. В системе эти оценки делаются в основном прямыми расчетами (опыт показал, что такое прогнозирование, как правило, достаточно для управления снабжением). Вместе с тем в математическом обеспечении системы имеются программы статистического прогнозирования расходования запасов на складах, определения точки и партий заказа материалов для комплектующих изделий.
В системе для решения этих задач реализованы программы: планирования потребности материалов для цехов основного производства; слежения за запасами на складах завода; расчета дефицита материалов на складах завода, идущих на товарный выпуск.
Решение этих задач обеспечивает комплексное планирование и регулирование материально-технического обеспечения на предприятии, контроль запасов материалов на предприятии.
Результаты решения задач используются службами материально-технического обеспечения в их практической работе.
3. Учет. Задачи учета играют существенную роль в системе, обеспечивая не только оперативно-производственное планирование и управление, но и составление отчетности, в частности снабженческо-сбытовой и финансовой деятельности.
В системе в решении задач учета реализованы три новых принципа: «одноразового» ввода первичных данных с последующим многократным использованием этих данных в различных направлениях; одновременного с вводом в машину машинного синтаксически-логического контроля и отбраковки вводимых данных; избирательности» учета, т. е. обеспечения возможности более детального и всестороннего слежения за теми позициями, к которым привлечено наибольшее внимание.
В системе реализованы следующие программы учета: движения товарно-материальных ценностей в производстве; расчетов с поставщиками завода; реализации готовой продукции; материалов в цеховых кладовых; нормативных затрат на основное производство (нормативные калькуляции); расчетов с дебиторами и кредиторами; работы основного оборудования в сборочном и механо-штамповочном цехах; отклонений от нормативов; раскроя материалов; стоимости оценки незавершенного производства; труда и заработной платы; основных средств; кассовых и банковских операций и состояния других важнейших счетов бухгалтерии.
Решение задачи контроля основного оборудования позволяет организовать действенный учет и контроль загрузки оборудования и трудовых затрат на наиболее ответственных участках производства.
Перечень задач системы выбран главным образом на основании оценок возможной эффективности задач.
Внедрение системы позволило получить следующий экономический эффект: по итогам внедрения первого этапа 201 тыс. руб.; по итогам последующего совершенствования системы 464 тыс. руб.
Срок окупаемости системы — 1 год.
Произведенные расчеты показывают, что эффективность вложения средств в АСУП для Львовского телевизионного завода в 3 раза превышает эффективность вложения средств в производство.
В настоящее время Институт кибернетики АН УССР и Львовский телевизионный завод продолжают работы по совершенствованию и модернизации системы.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ № 3, 1969
