РАСЧЕТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ
АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ
Ульяновск 2005
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ульяновский государственный технический университет
Ю. В. Псигин
РАСЧЕТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ
АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ
Методические указания к практическим занятиям
для студентов специальности 15100165 – Технология
машиностроения
Ульяновск 2005
УДК 621.391.01 (076)
ББК 34.5:32.965
П 86
Рецензент канд. техн. наук, доцент кафедры «Математическое моделирование технических систем» Ульяновского государственного университета А.Р. Гисметуллин
Редактор канд. техн. наук, профессор В.Ф. Гурьянихин
Одобрено секцией методических пособий научно-методического совета университета
П 86 Псигин, Ю. В.
Расчеты эффективности автоматизации управления машиностроительным производством: методические указания / Ю. В. Псигин. – Ульяновск: УлГТУ, 2005. – 32 с.
Настоящие методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой дисциплины «Управление системами и процессами» для студентов специальности 15100165 – Технология машиностроения всех форм обучения.
Методические указания предназначены для использования при самостоятельной работе студентов и проведении практических занятий. В них изложены основы расчета эффективности применения автоматизированных систем управления и прогнозирования результатов применения этих систем в машиностроительном производстве. Рассмотрены вопросы оценки надежности работы и эффективности применения автоматизированных систем управления технологическими процессами на предприятиях машиностроения. Расчеты проверяются с помощью ЭВМ по оригинальным программам.
Работа подготовлена на кафедре «Технология машиностроения».
УДК 621.391.01 (076)
ББК 34.5:32.965
ã Ю. В. Псигин, 2005
Ó Оформление. УлГТУ, 2005
ОГЛАВЛЕНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ ..………………………………………………………………...….. | 4 |
| 1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ (СУ) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБУРОДОВАНИЕМ……………………………... | 5 |
| 1.1. Общие положения…………………………………….………………….. | 5 |
| 1.2. Оценка функциональной надежности систем ……...………………….. | 6 |
| 1.3. Оценка эффективной надежности систем…………..………………….. | 7 |
| 1.4. Пример расчета функциональной и эффективной надежности системы …………………………………………………….. | 8 |
| 1.5. Задание к практическому занятию № 1 ………….…………………….. | 10 |
| 2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2. ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУТП)………………………………………………………………………. | 13 |
| 2.1. Общие положения ……………………………………………………….. | 13 |
| 2.2. Основные затраты на создание и эксплуатацию системы управления | 13 |
| 2.3. Методика детерминированного расчета экономической эффективности …………………………………………..………………. | 14 |
| 2.4. Пример детерминированного расчета экономической эффективности внедрения АСУТП ………………………………………………………. | 16 |
| 2.5. Задание к практическому занятию № 2 ………………………………... | 19 |
| 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АСУТП С УЧЕТОМ НЕУПОРЯДОЧЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ……. | 20 |
| 3.1. Общие положения ……………………………………………………….. | 20 |
| 3.2. Влияние неупорядоченности производства на экономическую эффективность АСУТП …………………………………………………. | 20 |
| 3.3. Методика расчета экономической эффективности АСУТП с учетом неупорядоченности производства ……………………………………… | 22 |
| 3.4. Пример расчета экономической эффективности АСУТП с учетом неупорядоченности производства ………...……………………………. | 23 |
| 3.5. Задание к практическому занятию № 3 ………………………………... | 25 |
| БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………………………………. | 26 |
| ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Таблица переводов символов формул в символы программ ……………………………….………………………………………... | 27 |
| ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Блок-схема алгоритма программы МРОМ 1 ..................... | 29 |
| ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Блок-схема алгоритма программы МРОМ 2 ..................... | 30 |
| ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Блок-схема алгоритма программы МРОМ 3…………….. | 31 |
ВВЕДЕНИЕ
На современного производителя продукции воздействует целый комплекс сложных и разнообразных факторов окружающей среды. Этот комплекс факторов может только случайно полностью совпадать по направлению с суммой факторов, определяющих интересы производителя; столь же случайна и полная противоположность этих факторов. Комплекс факторов, снижающий эффективность реального производства относительно теоретически рассчитанной эффективности абсолютно стабильного производства, называют неупорядоченностью производства rn. При этом за основу оценки rn берут отклонение любого параметра эффективности производства (уровень качества, объем выпускаемой продукции, производительность и др.) от его оптимального значения. Действительно, в случае идеальной системы управления (СУ) результатом ее действия в любой момент времени было бы такое значение У контролируемого параметра, которое для системы является оптимальным, т.е. в любой момент времени выполнялось бы условие У = Уопт. Из-за несовершенства любой СУ контролируемый параметр У отклоняется от Уопт; эти отклонения и характеризуют степень неупорядоченности производства.
К сожалению, в настоящее время нет методики комплексного анализа эффективности автоматизации управления производством, поэтому проблему системного анализа эффективности автоматизации управления технологическими процессами приходится рассматривать в основном на понятийном уровне. Тем не менее, существуют методы расчета эффективности автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), которые выдают более или менее реальную картину при внедрении и эксплуатации СУ: метод детерминированного расчета эффективности внедрения систем управления и метод расчета экономической эффективности внедрения СУ с учетом неупорядоченности производства.
На стадии эксплуатации важнейшими системными показателями АСУТП являются показатели надежности. Для сложных систем, к которым относятся и АСУТП, отказы отдельных ее элементов приводят не к отказу всей системы, а к определенному снижению общей эффективности системы, поэтому в качестве показателей надежности АСУТП целесообразно использовать функциональную и эффективную надежность.
Управление современным предприятием невозможно без использования сложных технических средств. Чтобы оценить эффективность и надежность работы СУ необходимо владеть соответствующими методиками расчета, чему и посвящены данные методические указания, рассчитанные на три занятия с объемом двенадцать учебных часов с учетом выхода для контрольных расчетов на ЭВМ.
1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1.
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ (СУ)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ
1.1. Общие положения
Отличительными признаками сложных АСУТП являются [1]:
– многоканальность, т. е. наличие нескольких каналов, каждый из которых вычисляет определенную функцию, частную по отношению к общей задаче системы;
– многосвязность, т. е. большое количество связей между элементами системы;
– наличие вспомогательных и дублирующих устройств.
Исходя из вышеперечисленных особенностей, сложная АСУТП может находиться в нескольких рабочих состояниях, так как выход из строя отдельных ее элементов не вызовет полного отказа системы, т.е. прекращения выполнения ею заданных функций, но ухудшит в той или иной степени качество функционирования. Следовательно, отказ какого-либо элемента приведет функционирующую систему в состояние с частичной работоспособностью.
С этой точки зрения АСУТП оценивают по критериям функциональной и эффективной надежности.
Под функциональной надежностью Рф понимают вероятность того, что данная система будет удовлетворительно выполнять свои функции в течение заданного времени.
Эффективную надежность Рэ оценивают по среднему значению (математическому ожиданию) величины, характеризующей относительный объем и полезность выполняемых системой функций в течение заданного времени по сравнению с ее предельными возможностями. Введение критерия эффективной надежности связано с тем, что каким-либо отдельным показателем функциональной надежности не удается оценить функционирование сложной системы. Сложная система кроме надежности каждого блока и всей системы характеризуется еще относительной важностью потери системой тех или иных качеств. Поэтому под Рэ понимается некоторая количественная мера, оценивающая качество выполняемых системой функций.