Введение. Учебно-практическое пособие «Информационные технологии автоматического управления» является важнейшей составной частью многомодульного курса

Учебно-практическое пособие «Информационные технологии автоматического управления» является важнейшей составной частью многомодульного курса, предназначенного для подготовки аспирантов и соискателей, обучающихся по специальностям 05.13.01 – «Системный анализ, управление и обработка информации» и 05.13.18 – «Моделирование, численные методы и комплексы программ», а также бакалавров и магистров, обучающихся по техническим и технологическим направлениям подготовки.

Целью изучения пособия является освоение обучающимися современных практических методов автоматического управления технологическими процессами и операциями на базе единого системного подхода, включающего теорию систем, теорию автоматического регулирования, а также современные информационных технологии обработки информации.

Изучение пособия предполагает, что обучающиеся уже освоили общеобразовательные дисциплины: «Физика», «Химия», «Математика», «Теория вероятностей», «Информатика», а также необходимые материалы пособия «Основы информационных технологий автоматизированного управления».

Пособие предоставляет сконцентрированные знания, содержащиеся в многочисленных источниках отечественных и зарубежных авторов. При желании обучающиеся могут самостоятельно ознакомиться с литературой, рекомендуемой для дополнительного изучения. Однако, изложенный в пособии материал является самодостаточным.

В связи с тем, что в пособии затронут широкий круг вопросов, а объем материала в целом выходит за рамки часов, отведенных для соответствующих тем, специальные акценты будут сделаны преподавателями на лекциях и лабораторных занятиях.

С формальных позиций теории систем и управления каждый технологический объект (ТО), будь то предприятие в целом, производственный процесс или совокупность технологических операций, обязательно имеет конкретную структуру, определяемую как внутренними свойствами самого ТО, так и его связями с внешней средой. Важнейшим является выделение главных составляющих структуры и описание их связей с помощью совокупности различных параметров (констант и переменных). После описания структуры ТО необходимо выделить основные переменные, которые при неизменной структуре ТО подвержены изменению в процессе его функционирования. Собственно, ради изменения этих переменных (например, количества продукции) создается и поддерживается сама структура ТО. Совокупность данных переменных полностью определяет динамическое состояние ТО. Изменение динамического состояния в нужном направлении осуществляется с помощью управления - совокупности денежных, материальных и информационных средств. Замена начального состояния ТО на требуемое его конечное состояние является целью управления. Однако в силу определенных ограничений, присущих конкретному ТО, каждому управлению ставят в соответствие количественные критерии ограничения и критерии качества управления.

В отличие от управления состояниями ТО, которое предполагает неизменность структуры объекта управления, управление структурой ТО занимается именно вопросами рационального изменения структур управляемых объектов. Здесь также широко используется формализм состояний объектов управления, целевых критериев и критериев качества управления. Однако размерность задач значительно увеличивается за счет включения параметров структурного описания объектов как в переменные их состояний, так и в целевые критерии. Поэтому значительно увеличивается сложность задач структурного управления.

Управление структурой ТО нашло широкое отражение в таких приложениях, как реинженеринг, консалтинг, корпоративное управление бизнес процессами, управление проектами. Этим направлением практически занимаются многие зарубежные и отечественные фирмы – разработчики комплексных интегрированных и корпоративных управляющих сетевых систем, выполненных по современным технологиям систем управления базами данных (СУБД) в файл-серверной, клиент-серверной, многозвенной и распределенной архитектурах.

По оценкам экспертов, количество различных прикладных программ для управления состояниями и структурой ТО сегодня на отечественном рынке насчитывает десятки тысяч вариантов. Предлагаемые фирмами прикладные программные продукты работают в сетевых вариантах (т.е. обслуживают сотни и тысячи рабочих мест) и позволяют осуществлять комплексную автоматизацию таких важнейших сфер деятельности как бухгалтерский учет, управление персоналом, управление запасами, сетевое планирование, инновационное проектирование и реинженеринг предприятий, учет и управление производственными и коммерческими операциями и т.п. Разработчики включают в интегрированные и корпоративные программные продукты как средства управления состояниями предприятий, так и средства управления их структурой.

Однако следует отметить, что если решение задач управления состояниями ТО в большинстве предлагаемых продуктов унифицировано и однотипно в силу завершенности теории, то решение задач управления структурой ТО осуществляется эвристически на основании узкого опыта внедрения продуктов в конкретные отрасли. Именно с этим связано обилие фирм и предлагаемых ими программных продуктов.

Еще раз отметим, что пособие ориентировано на изучение достаточно полно разработанных в технике систем управления состояниями ТО. В нем изучаются не технологические проблемы, а проблемы применения систем управления состояниями технологических объектов на известных технологических примерах. Поэтому пособие не может заменить собою изучение сугубо технологических дисциплин, описывающих сущности технологических объектов и характерные для них примеры.

Пособие состоит из 2-х глав, заканчивающихся вопросами для самоконтроля. В конце пособия приводятся тесты по его темам. Правильные ответы на тесты студенты могут найти в соответствующих разделах пособия.

Глава 1 пособия содержит описание самых распространенных автоматических систем управления – систем автоматического регулирования.

Глава 2 пособия содержит описание цифровых систем управления. В модуле рассматриваются также экспертные корреляционно-экстремальные системы управления для спектральной компьютерной квалиметрии.