Современные проблемы автоматизации и управления. Управление сложными системами Цикл состоит из лекций и практических занятий, на которых необходимо выполнить индивидуальные проекты, написать реферат.
ТЕОРИЯ СЛОЖНОСТИ. ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ Нестабильность: сложные системы стремятся иметь много возможных мод поведения, между которыми они блуждают в результате малых изменений параметров, управляющих динамикой. Неприводимость: сложные системы должны рассматриваться, как целое и не могут быть изучены разбиением их на части, которые рассматриваются изолированно. То есть, поведение системы определяется взаимодействием частей, но редукция системы к ее частям разрушает большинство аспектов, привносящих в систему индивидуальность. Адаптивность: Сложные системы часто состоят из множества агентов, которые принимают решения и действуют исходя из частичной информации о системе в целом и ее окружении. Более того, эти агенты в состоянии изменять правила своего поведения на основе такой частичной информации. Если коротко, то сложные системы обладают способностью извлекать скрытые закономерности из неполной информации, обучаться на этих закономерностях и изменять свое поведение на основе новой поступающей информации. Эмерджентность: (от существующего к возникающему) сложные системы продуцируют неожиданное поведение; фактически они продуцируют паттерны (для нашего случая можно сказать – шаблоны проектирования) и свойства, которые невозможно предсказать на основе знания свойств их частей и взаимодействий между ними, рассматриваемых изолированно.
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОСТЬ КАК ОСНОВА ОБРАЗОВАНИЯ 21 -го ВЕКА Развитие современного общества и появление новых проблем, сопровождающих это развитие, делает ясным, что в 21 -м веке потребуются не только эксперты по некоторым аспектам отдельных стадий сложных процессов (профессионалов в старом понимании этого термина). Понадобятся специалисты по решению проблем. Это означает, что истинные междисциплинарные исследования, основанные на теории сложности, будут в цене. А в университетах будут стараться учить не «предметам» , а «стилям мышления» . Несколько перспективных направлений развития теории сложности: 1. Теория риска и безопасности. 2. Историческая механика и стратегическое планирование. 3. Нейронауки. 4. Теория управления хаосом. 5. Квантовые вычисления и квантовые компьютеры. 6. Самоорганизованная критичность. 7. Эконофизика. Списки перспективных направлений, отличные от перечисленных выше, можно найти на сайтах ведущих исследовательских учреждений, работающих по соответствующей тематике: Институт сложных систем в Санта - Фе (www. santafe. edu) и Институт сложных систем Новой Англии (www. necsi. org ).
ТЕОРИЯ РИСКА И БЕЗОПАСНОСТИ. Человечество вошло в новое тысячелетие со словами об устойчивости, безопасности, гармонии своего развития. Однако растущее неравенство регионов, государств, социальных групп превратилось в острую глобальную проблему. Пока человечество не намерено платить настоящую цену за устойчивость своего развития. Но ситуация быстро меняется. На наших глазах рождается новая реальность. Меняются системные свойства нашего мира. Наполеон полагал, что для того, чтобы начать войну, ему надо убедить всех маршалов, 3/4 генералов, половину офицеров. Ситуация радикально изменилась. С одной стороны, чтобы начать войну, сегодня достаточно решения гораздо более узкого круга лиц. С другой стороны, число людей, локальные действия которых могут иметь глобальные последствия, не относящихся к политическому истеблишменту, резко возросло. Это операторы атомных станций, командиры ядерных ракетоносцев (пример Карибский кризис 1962 г), террористы, готовые играть без правил, и ряд других. Осмысление этой новой реальности требует серьезного междисциплинарного анализа, к которому научное сообщество только начинает подходить. Опыт анализа сложных систем и методы построения упрощенных моделей, концепций, понятийного аппарата могут оказаться здесь очень полезными.
ИСТОРИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА И СТРАТЕГИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ Без предвидения будущего не может быть настоящего. А чтобы видеть хотя бы ближайший горизонт развития, необходимо модели макроэкономического анализа для описание социально-психологических процессов. Следовательно, необходимо развивать технику имитационного компьютерного моделирования, которую некоторые ученые называют «исторической механикой» . НЕЙРОНАУКИ «Белым пятном» , «слабым звеном» , «окном уязвимости» во многих социальных проектах оказывался человек. Требуется его замена в самых ответственных ситуациях. Изучение архитектуры мозга и принципов его работы позволяет содавать компьютерные системы (Супер. ЭВМ), которые справляются с задачами трудными или недоступными для обычных компьютерных архитектур и алгоритмов. Возникает новое понятие «нейронаука» . Современное производственное предприятие относится к сложным динамическим системам. Под сложной системой в отличие от простой понимается такая система, которая не может рассматриваться как сумма составляющих ее частей (свойство эмерджентности).
Сложные системы характеризуются следующими наиболее важными признаками: 1. наличием единой цели функционирования; 2. наличием нескольких уровней управления, иерархически связанных; 3. наличием подсистем, каждая из которых имеет цель функционирования, подчиненную общей цели функционирования всей системы и управляемых единой системой управления; 4. наличием большого числа связей между подсистемами, внутри каждой подсистемы и необходимостью разветвленной сети связи управления; 5. комплексным составом системы – наличием людей, машин и природной среды; 6. устойчивостью к воздействию внешних и внутренних возмущающих факторов и наличием элементов самоорганизации. Сложная система всегда состоит из подсистем. Подсистемы можно выделять, если каждая из них имеет: • цель функционирования, подчиненную общей цели функционирования всей системы; • комплекс элементов, составляющих систему; • свою систему управления, входящую в общую систему управления. Деление системы на подсистемы может быть различным в зависимости от принципа, принятого за основу.
ИНТЕГРИРОВАННАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ
Три уровня управления интегрированным предприятием • ERP – ERPRISE RESOURSE PLANING – СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕСУРСОВ ПРЕПРИЯТИЙ • MES – MANUFACTURING EXECUTION SYSTEMS – ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ • SCADA – SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION – СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И СБОРА ДАННЫХ
Пирамида комплекса автоматизации
ERP (Enterprise Resource Planning) – системы планирования ресурсов предприятий. MES (Manufacturing Execution Systems) – производственные исполнительные системы. MMI (Man-Machine Interface) – человеко-машинный интерфейс. HMI (Human-Machine Interface) – человеко-машинный интерфейс. Участие женщин в процессе управления привело к новому названию. DCS (Distributed Control Systems) – распределенные системы управления. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) – диспетчерское (оперативное) управление и сбор данных. PLC (Programmable Logic Controller) – программируемые логические контроллеры. Micro. PC – PC-совместимые контроллеры.
Ниже приведена таблица реализации исполнительных модулей класса SCADA по линиям Trace Mode: SOFTLOGIC SCADA EAM HRM MES Базовая + Профессиональная + + + ERP – СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕСУРСОВ ПРЕПРИЯТИЙ MES – ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ SCADA – СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И СБОРА ДАННЫХ Реализация исполнительных модулей SCADA по линиям Trace Mode Исполнительный модуль SCADA / Линия Базовая Профессиональная МРВ (монитор реального времени) + + МРВ+ (с локальным сервером архива) + + Double Force МРВ+ (с горячим резервом) + Док. МРВ+ (с локальным документированием) + + Adaptive МРВ+ (с адаптивным регулированием) + + GSM МРВ+ (с поддержкой обмена по GSM) + + Net. Link Light (удаленная графическая консоль) + + Глобальный сервер документирования + + Глобальный регистратор (сервер архива) + Глобальный регистратор дублированный + Глобальный регистратор троированный + OPC-сервер +
Скачать презентацию Современные проблемы автоматизации и управления Управление сложными системами
Управление сложными системами.pptx