Автоматизированные системы управления. основные положения

ГОСТ 24.103-84
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ПРИЗНАКИ ВИДОВ АСУ

1.1. АСУ предназначена для обеспечения эффективного функционирования объекта управления путем автоматизированного выполнения функций управления.

Степень автоматизации функций управления определяется производственной необходимостью, возможностями формализации процесса управления и должна быть экономически или (и) социально обоснована.

1.2. Основными классификационными признаками, определяющими вид АСУ, являются:

сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и т.д.)
вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т.д.);
уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).

2. ФУНКЦИИ, СОСТАВ И СТРУКТУРЫ АСУ

2.1. Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ.

2.2. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций.

2.3. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

планирование и (или) прогнозирование;
учет, контроль, анализ;
координацию и (или) регулирование.

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ.

2.4. Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

ГОСТ 24.104-85
Автоматизированные системы управления системы управления
Общие требования

1.1.2. Ввод в действие АСУ должен приводить к полезным технико-экономическим, социальным или другим результатам, например:

снижению численности управленческого персонала;
повышению качества функционирования объекта управления;
повышению качества управления и др.

1.2.1. АСУ в необходимых объемах должна автоматизированно выполнять:

сбор, обработку и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т.п.) о состоянии объекта управления;
выработку управляющих воздействий (программ, планов и т.п.);
передачу управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и ее контроль;
реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий;
обмен информацией (документами, сообщениями и т.п.) с взаимосвязанными автоматизированными системами.

1.5.2. Программное обеспечение АСУ должно обладать следующими свойствами:

функциональная достаточность (полнота);
надежность (в том числе восстанавливаемость, наличие средств выявления ошибок);
адаптируемость;
модифицируемость;
модульность построения и удобство эксплуатации.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К АСУ ПРЕДПРИЯТИЯМИ, ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ И НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ОБЪЕДИНЕНИЯМИ

1. АСУ должна повышать эффективность производственно-хозяйственной деятельности предприятиями, производственного или научно-производственного объединения (в дальнейшем - предприятия).

2. АСУ предприятием (АСУП) должна обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации с широким использованием методов оптимизации по основным задачам и подсистемам управления общезаводского и цехового уровня, в том числе при необходимости в реальном масштабе времени в режиме телеобработки и диалога.

3. АСУП должна быть реализована в виде совокупности совместно функционирующих подсистем, взаимодействие между которыми должно происходить через общую (единую или распределенную) базу данных.

4. Организационное обеспечение АСУП должно предусматривать совершенствование методов управления и структуры системы управления предприятиями при создании и развитии АСУП.

ГОСТ 34.003-90
Автоматизированные системы
Термины и определения

1. Автоматизированные системы. Общие понятия

1.1 автоматизированная система; AC: Система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций.	en automated system; AS
Примечания:
1. В зависимости от вида деятельности выделяют, например, следующие виды АС: автоматизированные системы управления (АСУ), системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) и др. 2. В зависимости от вида управляемого объекта (процесса) АСУ делят, например, на АСУ технологическими процессами (АСУТП), АСУ предприятиями (АСУП) и т.д.
1.2 интегрированная автоматизированная система; ИАС: Совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС	en integrated AS

Общетехнические термины и пояснения, применяемые в области автоматизированных систем

Система :
Совокупность элементов, объединенная связями между ними и обладающая определенной целостностью.
Автоматизированный процесс :
Процесс, осуществляемый при совместном участии человека и средств автоматизации.
Автоматический процесс :
Процесс, осуществляемый без участия человека.
Информационная технология :
Приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных.
Цель деятельности :
Желаемый результат процесса деятельности.
Критерий эффективности деятельности :
Соотношение, характеризующее степень достижения цели деятельности и принимающее различные числовые значения в зависимости от используемых воздействий на объект деятельности или конкретных результатов деятельности.
Объект деятельности :
Объект (процесс), состояние которого определяется поступающими на него воздействиями человека (коллектива) и, возможно, внешней среды.
Алгоритм :
Конечный набор предписаний для получения решения задачи посредством конечного количества операций.
Информационная модель :
Модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путем подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.
Управление :
Совокупность целенаправленных действий, включающая оценку ситуации и состояния объекта управления, выбор управляющих воздействий и их реализацию.
Автоматизированный производственный комплекс :
Автоматизированный комплекс, согласованно осуществляющий автоматизированную подготовку производства, само производство и управление им.

__________________

Жизненный цикл процесса создания АСУ согласно ГОСТ 34 (ГОСТ 34.601-90) включает следующие стадии:

Формирование требований к АС
Разработка концепции АС
Техническое задание
Эскизный проект
Технический проект
Рабочая документация
Ввод в действие
Сопровождение АС

Формирование требований к АС

На начальном этапе создания АС согласно требованиям ГОСТ 34 необходимо проведение обследования объекта автоматизации. В рамках обследования происходит сбор и анализ данных об организации, производственной структуре и функционировании объекта автоматизации. Источником для получения данных сведений могут послужить устав и регламенты организации, а также общегосударственные законы, постановления и другие нормативно-правовые акты.

Обследование также должно провести анализ автоматизированных систем, уже функционирующих в рамках объекта автоматизации. На данном этапе необходимо также определить степень интеграции создаваемой АС с существующими системами. Кроме того должен быть проведен сбор и анализ сведений о зарубежных и отечественных аналогах, создаваемой АС.

На базе полученных данных необходимо выявить основные функциональные и пользовательские требования к АС.

В результате проведенных исследований должен быть составлен аналитический отчет (в качестве основы для создания документа взят ГОСТ 7.32-2001 «Отчет о НИР»), который должен содержать следующую информацию:

Объект, цели исследования и методология проведения исследовательских работ
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики
Основные требования пользователя к АС
Степень внедрения и рекомендации по внедрению АС
Область применения АС
Обоснование экономической эффективности создания АС
Прогнозы и предположения о развитии объекта исследования.

Разработка концепции АС

Исходя из результатов, проведенных исследований объекта автоматизации, согласно ГОСТ 34 разрабатывается несколько вариантов концепций АС, удовлетворяющих требованию пользователей. Концепции АС могут быть представлены заказчику в виде отчета о выполненных работах, или отдельного документа «Концепция АС», или стать частью аналитического отчета.

Техническое задание (ТЗ)

Ключевая роль при создании АС отводится именно разработке и согласованию технического задания, так как он должен определять требования и порядок разработки, развития и модернизации системы. В соответствии с данным документом должны будут проводиться работы по испытанию и приемке системы в эксплуатацию. Техническое задание может быть разработано как на систему в целом так и на ее части.

Стандартом для разработки данного документа является ГОСТ 34.602-89 , регламентирующий содержание разделов и стиль изложения в ТЗ.

Итак, согласно ГОСТ 34 техническое задание должно включать следующие разделы:

Общие сведения
Назначение и цели создания (развития) системы
Характеристика объектов автоматизации
Требования к системе
Состав и содержание работ по созданию системы
Порядок контроля и приемки системы
Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие
Требования к документированию
Источники разработки.

Эскизный и технический проект

В данной статье мы объединяем два этапа жизненного цикла разработки АС по ГОСТ 34 всвязи с аналогичностью проводимых работ. На данных этапах происходит разработка проектных решений АС и создание технической документации:

Пояснительная записка к техническому (эскизному) проекту
Схема организационной структуры
Схема комплекса технических средств (КТС)
Схема функциональной структуры
Схема автоматизации
Перечень входных и выходных сигналов и данных
Описание автоматизированных функций
и т.д.

Полный перечень документации, разрабатываемый на данных этапах создания АС приводится в ГОСТ 34.201-89.

Зачастую создание полного пакета документов эскизного и технического проекта, представленного в стандартах ГОСТ 34 является нецелесообразным. Поэтому минимальный комплект документации согласовывается с заказчиком и фиксируется в техническом задании на создание АС.

Рабочая документация

Данный этап подразумевает разработку рабочей документации на АС или ее части. Данный пакет документов также согласовывается с заказчиком в индивидуальном порядке и фиксируется в ТЗ. Зачастую пакет рабочей документации ограничивается следующими документами:

Руководство пользователя (администратора)
Инструкция по эксплуатации КТС
Общее описание системы (в случае присутствия документа «Пояснительная записка к техническому (эскизному) проекту» данный документ нецелесообразен так большинство разделов дублируются)
Программа и методика испытаний

Ввод в действие

Стадия ввода в действие АС согласно ГОСТ 34 включает подготовку комплекса технических средств, проведение пусконаладочных работ и обучение персонала.

Перед вводом АС в эксплуатацию производятся предварительные испытания, по результатам которых формируется «Протокол испытаний». Протокол фиксирует все замечания к системе, порядок и сроки их устранения, и подтверждает ее готовность к вводу в опытную эксплуатацию.

Во время проведения опытной эксплуатации персоналу рекомендуется вести журнал, где должны фиксироваться все ошибки, сбои и отказы системы.

По завершению опытной эксплуатации проводятся приемочные испытания, результаты которых также должны быть зафиксированы протоколом. По результатам приемочных испытаний принимается решение о передаче АС в промышленную эксплуатацию.

После полной передачи системы обе стороны подписывают «Акт выполненных работ».

Сопровождение АС

Этап сопровождения АС подразумевает выполнение работ по гарантийному и послегарантийному обслуживанию системы.

«Вернуться к списку статей

Жизненный цикл процесса создания АСУ согласно ГОСТ 34 (ГОСТ 34.601-90 ) включает следующие стадии:

Формирование требований к АС

Разработка концепции АС

Техническое задание

Эскизный проект

Технический проект

Рабочая документация

Ввод в действие

Формирование требований к АС

На базе полученных данных необходимо выявить основные функциональные и пользовательские требования к АС.

Объект, цели исследования и методология проведения исследовательских работ

Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики

Основные требования пользователя к АС

Область применения АС

Обоснование экономической эффективности создания АС

Прогнозы и предположения о развитии объекта исследования.

Разработка концепции АС

Техническое задание (ТЗ)

Итак, согласно ГОСТ 34 техническое задание должно включать следующие разделы:

Общие сведения

Назначение и цели создания (развития) системы

Характеристика объектов автоматизации

Требования к системе

Порядок контроля и приемки системы

Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие

Требования к документированию

Источники разработки.

Эскизный и технический проект

В данной статье мы объединяем два этапа жизненного цикла разработки АС по ГОСТ 34 в связи с аналогичностью проводимых работ. На данных этапах происходит разработка проектных решений АС и создание технической документации:

Пояснительная записка к техническому (эскизному) проекту

Схема организационной структуры

Схема комплекса технических средств (КТС)

Схема функциональной структуры

Схема автоматизации

Перечень входных и выходных сигналов и данных

Описание автоматизированных функций

Полный перечень документации, разрабатываемый на данных этапах создания АС приводится в ГОСТ 34.201-89.

Рабочая документация

Руководство пользователя (администратора)

Инструкция по эксплуатации КТС

Общее описание системы (в случае присутствия документа «Пояснительная записка к техническому (эскизному) проекту» данный документ нецелесообразен так большинство разделов дублируются)

Программа и методика испытаний

Ввод в действие

После полной передачи системы обе стороны подписывают «Акт выполненных работ».

Сопровождение АС

Без применения автоматизации технологических процессов в современном обществе не обходится ни одна отрасль производства. Наибольшее распространение получило внедрение и проектирование АСУ ТП в нефтяной и газовой промышленности, но в последнее время АСУ ТП затрагивает такие сферы как ЖКХ, энергетика, металлургия и многие другие.

В АСУ ТП объектами управления являются технологические процессы, представляющие совокупность способов и средств проведения конкретных производственных операций по изготовлению промышленной продукции. В таких системах осуществляют контроль технологических параметров, определяющих режим и качество обработки, состояние механизмов и прочее. Задачей управления является оптимизация этих параметров. АСУ ТП характеризуется возможностью полного исключения человека, из контура управления.

Важным преимуществом АСУ ТП является уменьшение влияния человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение численности штата работников, экономия сырья и расходных материалов, ну и конечно же повышение качества производимой продукции, что в конечном итоге влияет на эффективность производства.

Основные функции АСУ ТП:

Основными функциями автоматизированных систем управления технологическими процессами являются:

контроль и управление;
обмен данными;
обработка, накопление и хранение информации;
формирование сигналов тревог, построение графиков и отчетов.

Согласно ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы. Стадии создания», процесс создания АСУ ТП представляет собой совокупность работ, упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединенных в стадии и этапы, выполнение которых необходимо и достаточно для создания системы, соответствующей заданным требованиям.

Стадии и этапы создания АСУ ТП выделяются как части процесса создания по соображениям рационального планирования и организации работ, заканчивающихся заданным результатом.

Разработка концепции АСУ ТП

Этот этап имеет ключевое значение для успешной реализации всего проекта с целью обеспечения оптимального режима эксплуатации автоматизированной системы управления технологическим процессом в период наибольшей активности. В процессе предпроектного обследования определяются направления работ в соответствии с задачами заказчика и перечень инженерных решений по внедрению АСУ ТП. На данном этапе проводится изучение текущей ситуации, выявляются скрытые резервы, оценивается нагрузочная способность и наполнение действующего оборудования, изучаются уже запущенные технологические процессы и направления. Разработка концепции позволяет не только построить эффективную АСУ ТП, но и своевременно выявить риски, устранить непродуктивные расходы и скорректировать планы по развитию.

Проектирование АСУ ТП

Проектирование АСУ ТП осуществляется в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.02.2008 г. №87 «О составе разделов проектной документации и требованиями к их содержанию», региональными строительными нормами и требованиями технического задания. При проектировании АСУ ТП учитываются требования существующего законодательства и нормативных документов по экологии, охране труда и пожарной безопасности.

Техническое задание АСУ ТП

Требования заказчика составляют основу технического задания (ТЗ) АСУ ТП и являются тем первичным документом, с которого начинается работа по созданию автоматизированной системы управления технологическим процессом.

Кроме технических требований, на первых этапах работы по проектированию АСУ ТП в качестве исходной информации используются данные, полученные в процессе предпроектного обследования. Любое проектирование начинается с правильно написанного технического задания утвержденного заказчиком. От грамотно написанного ТЗ зависят сроки проектирования и выбор необходимого оборудования для строительства АСУ ТП, описанные в ТЗ.

Технический проект АСУ ТП (стадия «ПД»)

Грамотно разработанная концепция будущей АСУ ТП и техническое задание дает основания для создания проекта АСУ ТП – единого комплекса решений, предназначенного для обеспечения заданного режима эксплуатации АСУ ТП.

Проект АСУ ТП определяет состав оборудования, первое представление о бюджете проекта и сроках реализации, а также целый ряд других параметров, которые позволят облегчить выбор конкретных решений. На этом этапе проектирования АСУ ТП прорабатываются основные принципы работы всех систем, а также решения конкретных задач и пожеланий Заказчика. Проектная документация АСУ ТП представляет собой текстовые и графические материалы, определяющие объемно-планировочные, конструктивные и технические решения для строительства или реконструкции АСУ ТП.

Проект АСУ ТП ориентирован на использование максимально эффективного и хорошо зарекомендовавшего себя оборудования и комплектующих материалов. Грамотное проектирование - это высокая скорость выполнения строительных работ и обслуживания АСУ ТП. Безошибочный расчет проекта – минимизация затрат на оборудование.

Рабочая документация АСУ ТП (стадия «РД»)

На следующем этапе разрабатывается рабочая документация (РД) АСУ ТП, которая используется на этапе строительства. Именно на этой стадии определяется ресурсоемкость процесса получения мощностей, объем строительных и монтажных работ, количества необходимого оборудования и материалов, а значит и итоговый бюджет проекта.

РД разрабатывается после утверждения предшествующей стадии проектирования. Цель работ на стадии "РД" состоит в подготовке точных чертежей, схем и таблиц, которыми будут руководствоваться монтажники при проведении работ по созданию АСУ ТП. Рабочая документация обеспечивает детальную привязку компонентов всех систем к объекту. РД содержит чертежи, таблицы соединений и подключений, планы расположения оборудования и проводок и другие документы.

Цели и выгоды от создания АСУ ТП

Создание систем автоматизации технологических процессов имеет следующие цели и выгоды:

обеспечение высоких технико-экономических показателей работы за счет автоматизированного поддержания наиболее рационального режима работы технологического оборудования в рамках заданных плановых и технологических ограничений;
обеспечение руководства Заказчика точной, достоверной и оперативной информацией о работе объекта;
уменьшение материальных и трудовых затрат;
обнаружение возникновения и предотвращение аварийных ситуаций, автоматическая защита технологического оборудования объектов управления;
обеспечение экологической безопасности производства.

Для определения стоимости разработки технических заданий на создание АСУ ТП и документации по общесистемным решениям, организационному, информационному, техническому, математическому и программному обеспечению АСУ ТП ЗАО «Научно-производственный центр «ВНИПИ САУ-40» и ТП «ЦЕНТРИНВЕСТпроект» был разработан «Справочник базовых цен на разработку технической документации на автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП)», который утвержден Министерством промышленности Российской Федерации 14 марта 1997 г. по представлению Министерства строительства Российской Федерации (письмо от 27.01.97 г. № 9-4/8).