Базовые сведения о надежности информационных технологий управления (стр. 5 из 13)
Системная надежность компьютерных технологий управления
При создании интегрированных систем автоматизированного управления важна роль оптимизационных расчетов, заключающаяся в определении условий, при которых существует заданное значение целевой функции принимаемое за экстремум. Чтобы считать систему интегрированной относительно заданной функции цели, ограничения должны соответствовать реальным возможностям управления ИАСУ. Характеристикам реализуемости АСУ могут служить показатели надежности. Эти взаимосвязанные значения ограничений образуют базу интеграции.
Комплекс оптимизационных расчетов играет роль системы управления базой интеграции, которая периодически обновляется.
Характеристикой реализуемости АСУП, АСУТП и других видов АСУ могут служить показатели надежности.
База интеграции может содержать разделы, отражающие оптимизационные расчеты показателей надежности АСУП и АСУТП, при которых распределение ресурсов на разработку этих компонентов при проектировании и функционировании, обеспечивает получение заданного эффекта.
Одно из направлений комплексной автоматизации управления связано с созданием организационно-технологических АСУ, относящихся к таким разновидностям интегрированных АСУ (АСУОТ), в которой согласованно функционируют АСУ технологическими процессами (АСУТП) и АСУ организационно-экономического типа (АСУП). В процессе функционирования АСУОТ согласованно решаются объединенные в комплекс задачи АСУП и АСУТП, образующие функциональную часть АСУОТ (рис. 4.4). В этих условиях параметры надежности функционирования элементов АСУП и АСУТП, в качестве которых выступают персонал и средства обеспечивающей части, должны быть согласованы, что определяет необходимость согласованного распределения ресурсов на создание АСУП и АСУТП.
Согласованное распределение ресурсов между различными компонентами автоматизированных систем, например АСУТП и АСУП, ведет к формированию, объединенных единой базой интеграции и системной технологией, организационно-технологических АСУ.
АСУТП может быть представлена взаимодействующими элементами: “производственный персонал - средства автоматизации - технологическое оборудование”. Компенсацию потока различных нарушений в технологическом процессе обеспечивает система автоматизированного организационного управления (АСУП). Параметры элементов АСУТП и АСУП связаны между собой. Оба вида систем достаточно сложные, многоэлементные с большим числом состояний. Для таких систем и их объединения в виде АСУОТ справедливы соотношения, связывающие энтропию распределения параметров надежности элементов, определяющих состояния систем, вызванных ненадежностью работы персонала и средств АСУОТ.
Анализ совместного функционирования систем технологического и организационного управления позволяет решить важный вопрос стратегии автоматизации, оптимально распределить ресурсы, затрачиваемые на автоматизацию каждой из систем.
Надежность каждого из элементов АСУП и АСУТП характеризуется произведением величины Кг (коэффициент готовности), Ро (вероятность безотказной работы) и Рs (вероятность безошибочной работы).
Те же параметры надежности могут характеризовать работу персонала АСУТП, обслуживающего технологическое оборудование, а также персонала АСУП, обслуживающего организационное управление. Низкое значение произведения величин Кг, Рs, Ро в неавтоматизированной системе определяется значительными информационными ошибками. Взаимодействие персонала с устройствами АСУТП и АСУП направлено на улучшение параметра
R=Kг×Po×Ps.
Информационные аспекты, связанные с оценкой деятельности персонала АСУП и АСУТП, позволяют оценить составляющие параметра R=Kг×Po×Psдля персонала и его изменение в условиях автоматизированного управления.
Параметр состояния R в каждой системе (АСУТП или АСУП) определяет вероятность своевременного (Кг, безотказного (Po), безошибочного (Ps) выполнения работ по управлению оборудованием (АСУТП) или управлению организационными процессами (АСУП). Тогда его можно представить в виде:
l=1,2,...,2m
где m - число элементов одного из типов в данной подсистеме АСУП или АСУТП (персонал, оборудование). Число состояний - 2m. Энтропия[2] распределений элементов подсистемы
.В общем случае параметры Кг, Рs, Ро элементов подсистемы персонала зависимы от параметров элементов подсистемы оборудования АСУТП и АСУП. Это определяет необходимость нахождения энтропии подсистемы персонала как условной энтропии при заданном распределении параметров состояния подсистемы оборудования.
Энтропия - неопределенность состояния систем управления АСУТП или АСУП равна сумме энтропии подсистем персонала
и оборудования 
. Для АСУТП 
, Для АСУП На=Ну+Нр/у Для АСУОТ НS=НА+hБ.Схема взаимодействия объединенных в систему управления зависимых подсистем “производственный персонал — технологическое оборудование” (Б), и подсистемы автоматизации организационного управления - управленческий персонал” (А) приведена на рис. 4.5.
Общая энтропия системы
, где 
— условная энтропия подсистемы А при фиксированном уровне энтропии подсистемы Б. Если hБувеличивается, то очевидным следствием зависимости систем является увеличение потока информации, поступающего управленческому персоналу подсистемы А из-за возмущений в подсистеме Б, и увеличение необходимого объема данных для принятия управленческих решений. Возрастание потока информации при увеличении hБ может быть проиллюстрировано на примере устранения управленческим персоналом средствами организационного управления таких возмущений подсистемы управления технологическими процессами, как необнаруженные нарушения в управляемом объекте. После внедрения комплекса средств автоматизации, позволяющих осуществить идеальное (в соответствии с параметрами базы интеграции) организационное и технологическое управление, управленческому и производственному персоналу, должен быть создан режим работы, свободный как от избытка информации, так и от ее недостатка. Тогда подсистемы А и Б могут рассматриваться как независимые в предположении, что используемые средства автоматизации управления и алгоритмы их работы могут создать персоналу режим, инвариантный к возмущениям определенного вида. В этом случае обозначим энтропию подсистем НN, hN соответственно. Создание промежуточных по качеству подсистем А и Б, не обеспечивающих указанного условия, сохраняет зависимость между параметрами подсистем А и Б.Сравнение величины
.с 
позволяет выбрать направление автоматизации и решить вопрос об оптимальном распределении ресурсов для создания АСУП и АСУТП в составе АСУОТ при котором обеспечивается максимальный эффект автоматизации. Рассматриваемые связи отражены на рис. 4.6.  |
В результате может быть найдено соотношение величин ресурсов, которые следует направить на автоматизацию технологических процессов и организационного управления.
Изложенный подход может быть положен в основу принимаемых решений на этапах технико-экономического (ТЭО) и технического задания (ТЗ) при создании АСУОТ и других классов интегрированных систем.
В рассмотренном случае база интеграции включает комплекс надежностных характеристик элементов АСУП и комплекс надежностных характеристик элементов АСУТП (Кг, Ро, Рs), при которых энтропия распределения параметров этих систем не превышает заданных величин. Такие характеристики отражают физическую реализуемость АСУОТ.
В случае соответствия требованиям базы интеграции организационно-технологическая АСУ будет интегрированной относительно параметров максимального эффекта
Б, превышающего сумму эффектов, которые могут быть получены при локальном функционировании АСУП и АСУТП.Динамическое обновление допустимых значений параметров АСУП и АСУТП путем установления нормативов надежности в результате решения рассмотренной задачи оптимизации распределения ресурсов обеспечивает обновление (актуализацию) базы интеграции.
Таким образом, важнейшим разделом базы данных интегрированных АСУ (ИАСУ) должна стать база интеграции, формируемая на основе комплекса оптимизационных надежностных расчетов, выполненных на разных этапах разработки и функционирования ИАСУ, отражающих реализуемость (достижимость) целей управления.