Типовые проектные решения

Определение и назначение

Исследования в области создания АСУ, проведенные за последние годы в различных организациях, определили возможность разработки АСУ путем расчленения ее на отдельные элементы, из которых по мере необходимости компонуется конкретная автоматизированная система управления, т. е. путем формирования типовых элементов, пригодных для многократного использования. Эти типовые элементы после их апробирования на ряде предприятий были выбраны в качестве типовых проектных решений (ТПР). Опыт использования ТПР на целом ряде предприятий приборостроения, станкостроения, сельхозмашиностроения, автомобилестроения и других отраслей показал, что сокращение сроков разработок и снижение затрат на создание АСУП составляют 15—30%. Степень использования ТПР по отдельным задачам и подсистемам в АСУП может составить от 30 до 70%. Использование типовых проектных решений по подсистемам технико-экономического планирования, оперативного управления основным производством, управления материально-техническим снабжением, управления технической подготовкой производства, бухгалтерского учета, управления сбытом и реализацией продукции возможно не только при создании новых АСУП, но и для развития действующих систем. Под типовым проектным решением понимается типовая проектная документация по экономическому, математическому и техническому обеспечению АСУ, позволяющая осуществлять проектирование АСУ по методу агрегатирования ее с оригинальной проектной документацией, отражающей специфику объекта.

ТПР предназначены для использования при разработке разделов проекта АСУП: постановок задач и их математического обеспечения, документации по организации и функционированию информационно-вычислительного центра и применению периферийных средств для сбора оперативных данных. Основной целью при разработке ТПР и их документации является обеспечение возможности комплектования документации АСУП на базе документации ТПР с минимальными ее переделками.

Состав и содержание остальных проектных документов (например, должностные инструкции, сметно-финансовая документация, расчет экономической эффективности и др.) зависят от специфики объекта, состава и структуры конфетной АСУП и разрабатываются как оригинальная часть проектной документации.

Область применения ТПР определяется степенью типичности модели задачи и гибкостью построения ее алгоритмов и программ. Модульное построение алгоритма решения задачи и наличие нескольких вариантов модулей для расчета одних и тех же показателей дают возможность использования различных методик расчета, учитывающих специфические свойства моделей на разных предприятиях.

Независимость алгоритмов и программ от структуры шифров позволяет расширить область применения ТПР.

Возможность изменения устройств ввода-вывода, представления исходных данных и формата логических записей, изменения средств хранения информации обусловливает гибкость программного обеспечения ТПР.

Структура ТПР

Типовое проектное решение включает рабочую документацию, обеспечивающую создание и функционирование выбранного состава элементов АСУП, которая может быть использована при проектировании системы или ее частей без изменения или с незначительной доработкой по привязке к конкретным условиям.

Эта документация должна удовлетворять следующим основным требованиям:

• возможности создания проектов АСУП по методу агрегатирования, где каждое ТПР или их комплекс являются самостоятельными блоками;
• наличию полного комплекта документов, позволяющих включить ТПР в проект АСУ;
• возможности пополнения новыми ТПР для расширения области их применения и выполняемых ими функций;
• минимальной трудоемкости при использовании ТПР на конкретном предприятии.

В системе проектирования АСУП все типовые проектные решения разделяются на классы, которые формируют структуру ТПР.

Класс ТПР «Задача» охватывает комплекс алгоритмов и программ, реализующих определенные функции управления в АСУП. В зависимости от реализуемых функций управления ТПР этого класса разделены на подклассы — функциональные подсистемы. ТПР по подсистемам представляют собой комплекс задач, содержание которых определяется опытом разработки и внедрения АСУП (в том числе и на базе ТПР). Внутренняя структура каждого типового решения строится по модульному принципу. В зависимости от назначения различают модули алгоритма (экономическое обеспечение) и модули программ (математическое обеспечение).

Класс ТПР «Техника» определяет состав, размещение и порядок использования технических средств, предназначенных для решения задач АСУП. ТПР этого класса, в свою очередь, состоят из двух подклассов — ТПР по информационно-вычислительному центру и ТПР по использованию периферийной техники.

Структурная ТПР

Класс ТПР «Персонал» предназначен для регламентации действий персонала в нормальных условиях функционирования АСУ и в аварийных режимах; согласования основной деятельности управленческого персонала с его действиями по работе с АСУ; относительной привязки ТПР классов «Задача» и «Техника», соответствия действий персонала технологическому процессу сбора, передачи и обработки данных; регламентации обязанностей, прав и непосредственной ответственности лиц, работающих в АСУ.

В качестве объектов документации ТПР служат форма (входной и выходной информации), модуль, задача и система.

Каждое типовое проектное решение построено по модульному принципу, т. е. каждое типовое решение включает ряд блоков, реализующих определенные части задачи.

Модуль алгоритма (экономическое обеспечение) представляет собой часть алгоритма (алгоритм) задачи, характеризующуюся определенной степенью законченности и устойчивости к изменениям и обладающую возможностью как многократного самостоятельного использования, так и использования в соединении с оригинальным проектным решением при создании АСУ.

Программный модуль (математическое обеспечение) — это комплекс программ (программа), реализующий модуль алгоритма, включая процедуры ввода-вывода данных.

Обязательными условиями при выделении модуля являются единичность входа и единичность выхода. Не исключается наличие многовариантных модулей, которые путем фиксации значений управляющих параметров могут настраиваться на одну из нескольких возможных схем работы.

Документация рабочего проекта для конкретной АСУП комплектуется из отдельных частей типовых и оригинальных проектных решений.

Организация работ по использованию ТПР

На стадии разработки технического задания выбор ТПР класса «Задача» осуществляется в такой последовательности.

На основании результатов обследования предприятия определяется первоочередной перечень задач, включаемых в АСУП. После этого осуществляется сопоставление имеющихся разработанных ТПР с перечнем задач. В случае отсутствия ТПР, эквивалентных по назначению задаче, принимается решение о разработке оригинального проектного решения. Возможность использования ТПР определяется предварительно специалистами, но функциям управления организации — разработчика АСУП и предприятия-заказчика. Если в комплексе ТПР есть решение, соответствующее задаче, включенной в техническое задание на создание АСУП, то ТПР используется; если в его комплексе нет решения, соответствующего требуемой задаче, но имеются проектныерешения, эквивалентные ей по назначению, то используется проектная документация по TI1P для разработки оригинального проектного решения; если в комплексе ТПР не имеется решения, эквивалентного по назначению задаче, включенной в техническоезадание, то разрабатывается оригинальное проектное решение. С целью определения соответствия форм выходных документов ТПР требуемой эквивалентной ему по назначению задаче сравнивают формы выходных документов по составу реквизитов со структурой документа. Затем сопоставляют формы входных документов. При соответствии форм выходных и входных документов ТПР требуемым для решения задачи формам принимается решение об использовании ТПР без доработок.

В случае если необходимая форма выходного документа не соответствует разработанной в ТПР, но может быть получена из его выходного массива, а входные данные могут быть введены в соответствии с ТПР, принимается решение о применении ТПР с соответствием описания к стандартной программе вывода данных. В противном случае разрабатывается оригинальное проектное решение.

На стадии технического проекта на основании блок-схемы, содержащейся в постановке ТПР «Задача», определяется окончательное применение ТПР с точностью до модуля и осуществляется согласование с заказчиком форм входных и выходных документов. Работы выполняются специалистами по разработке постановок задач с привлечением в случае необходимости специалистов по обработке данных.

В техническом проекте возможно использование ТПР, включаемых без доработок и с заменой отдельных модулей оригинальными.

Возможность использования ТПР практически определяется степенью пригодности модулей ТПР и соответствием их общим требованиям технического задания на создание системы управления [1], [6].

Полное использование ТПР без изменений возможно в случае пригодности всех его составляющих: входных и выходных форм документов, алгоритмов решения и системы классификации и шифровки. Если эти требования не выполняются, то для конкретного проекта могут быть использованы лишь отдельные ТПР.

В техническом проекте по задачам ТПР даются постановки задач и схемы информационной увязки ТПР и оригинальных решений. В случае использования ТПР без изменений в качестве постановки задачи берется копия их документов.

При использовании ТПР с доработками в состав постановки задачи включаются документы ТПР и в специальном разделе «Особенности решения задачи» приводятся требования по постановке задачи: перечень конкретных объектов (цехов, участков и т. д.), для которых решается задача в проекте АСУП; способ организации сбора исходных данных; максимальное количество строк в документах; периодичность решения задачи; связь данной задачи с Другими задачами, решаемыми в АСУП; другие данные общего характера, необходимые для разработки проекта. Доработка оформляется в виде отклонений и передается соответствующим специалистам для привязки рабочего проекта. Привязка дается на уровне модулей программ и форм входных и выходных документов.

Для привязки разрабатываемых оригинальных проектных решений к выбранному комплексу ТПР необходимо:

1. определить по каждому из оригинальных проектных решений состав работ, который должен быть выполнен на стадии технического проектирования;
2. разработать документацию на оригинальные проектные решения в составе и в форме, принятых для ТПР;
3. использовать в оригинальных проектных решениях терминологию, условные обозначения и систему идентификации, принятые в ТПР;
4. установить состав наименований реквизитов и показателей входной нормативной и оперативной информации в документах и массивах выбранного комплекса ТПР;
5. базироваться на входной документации выбранного комплекса ТПР при разработке оригинальных проектных решений, вводя в оригинальные решения лишь дополнительные данные, необходимые для реализации оригинальных проектных решений.

Содержание фонда нормативной информации зависит от состава ТПР и оригинальных проектных решений, включаемых в технический проект. Нормативная информация для решения задач по выбранному комплексу ТПР при необходимости должна быть дополнена нормативной информацией, используемой в виде отдельного документа (или массива).

По выбранному комплексу ТПР определяется состав справочников, необходимый для включения в технический проект. Кроме того, проектные материалы должны быть дополнены справочниками для реализации оригинальных проектных решений.

Состав работ по поддержанию справочников в рабочем состоянии определяется на основании общих положений по ведению нормативно-справочной информации, принятых в системе ТПР.

На стадии технического проекта разрабатывается контрольный пример, который служит для проверки правильности алгоритмов решения задачи, программ или отдельных ее частей (модулей). Контрольный пример содержит следующие данные:

• входные (оперативные, нормативные) документы, заполненные конкретными сведениями;
• хранимые для других задач и накапливаемые для решения данной задачи;
• выходные документы, содержащие набор сведений, полученных в соответствии с заданным алгоритмом.

Данные контрольного примера должны быть приведены для проверки всех вариантов решения задачи, которые могут быть на конкретном предприятии.

Для типового проектного решения, используемого без изменений в проекте АСУП, с заказчиком согласовывается только объем информации для контрольного примера.

При разработке рабочего проекта АСУП на базе ТПР осуществляется создание программного обеспечения путем выбора программных модулей из библиотеки программ ТПР (на исходном языке и языке загрузки) и разработки оригинальных модулей по тем алгоритмам, которые заложены в постановках задач и требуют оригинальных решений.

Организация библиотеки программ для конкретного объекта полностью определяется операционной системой ЭВМ. В программах ТПР может иметь место избыточность решений (вариантов алгоритмов, разрядности шифров и т. д.) по отношению к требованиям конкретного объекта. Это обстоятельство в конкретных условиях может не учитываться.

Основная трудность разработки и увязки документации—согласование всех документов по наименованиям и обозначениям, разрядности шифров и составу реквизитов. Исключение отдельных реквизитов из расчетов или ключей сортировки необходимо отражать в документах, в программах изменения проводить не всегда обязательно.

Изменения алгоритма задачи отражаются в специальном разделе «Особенности использования программных модулей», включенном в описание программ.

Математическое обеспечение ТПР и его описание могут быть использованы в конкретных АСУП, если принятые в ТПР формы входных и выходных документов полностью или частично совпадают с формами аналогичных по назначению документов, предназначенных для обработки и получаемых после обработки.

С целью доработки математического обеспечения ТПР для конкретных условий предприятия необходимо:

провести анализ особенностей постановки задачи для конкретного объекта (документ «Особенности решения задачи») с целью определения объемов работ по доработке математического обеспечения;

уточнить принципиальную блок-схему решения задачи; разработать программы оригинальных проектных решений и необходимую к ним документацию;

скомплектовать и протестировать программы; скомплектовать документацию рабочего проекта АСУП.

Перед разработкой рабочего проекта АСУП на базе ТПР осуществляется изучение технического проекта системы и определяется состав работ по оригинальным проектным решениям, которые должны быть проведены в процессе рабочего проектирования.

При разработке рабочего проекта АСУП на базе ТПР основное внимание Уделяется:

уточнению в корректировке технологической схемы решения задач и информационных связей между оригинальными и типовыми проектными решениями;

разработке оригинальных проектных решений на базе принятой в ТПР системы математического обеспечения;

выбору рабочих инструкций ТПР «Персонал» из библиотеки ТПР и разработке оригинальных рабочих инструкций персоналу, обеспечивающему функционирование АСУП;

решению вопросов монтажа КТС и технологии его функционирования на базе выбранных ТПР «Техника» и разрабатываемых оригинальных решений 0 техническому обеспечению АСУП.

ТПР класса «Техника»

Класс ТПР «Техника» определяет состав, порядок размещения и использования технических средств АСУП.

Комплекс ТПР по техническому обеспечению АСУП ТПР «Техника» включает в свой состав:

ТПР для проектов информационно-вычислительных центров в АСУ машиностроительных предприятии на базе ЭВМ третьего поколения («ТПР Техника — ИВЦ»);

ТПР по применению периферийных технических средств в АСУ предприятий машиностроения на базе системы средств регистрации, сбора и первичной обработки информации («ТПР — Техника — П»).

Внутренняя структура каждого типового решения строится по модульному принципу. При этом под модулем «ТПР — Техника» понимается минимальный комплекс проектной документации на элемент КТС, имеющий самостоятельное применение при проектировании конкретной АСУП [10].

ТПР по ИВЦ выполняются модульно в виде конкретных проектных решений и содержат следующие материалы по техническому обеспечению ИВЦ:

«Рекомендации по применению типовых проектных решений», включающие общие рекомендации но применению ТПР; рекомендации по применению отдельных модулей ТПР; блок-схему «Содержание и последовательность выполнения работ по проекту ПВЦ при применении ТПР ИВЦ», а также документ «Варианты КТС ИВЦ в условиях АСУП» с указанием типа ЭВМ, вариантов комплектности внешних устройств и выбранных средств для работы ЭВМ с линиями связи, средств перфорационного, счетно-клавишного оборудования и размножения документации; «Краткое описание технических средств ИВЦ» с указанием назначения и описанием функциональных возможностей технических средств ИВЦ (технико-экономические данные);

«Связь, сигнализацию и радиофикацию» с указанием выбранных средств оперативной телефонной и поисковой громкоговорящей связи, звукозаписи, электрочасовой и пожарной сигнализации;

«Техническое задание на разработку рабочих чертежей КТС ИВЦ», включающее строительные, электротехнические, санитарно-технические и специальные требования к проекту ИВЦ для размещения периферийных и технических средств ПВЦ;

«Технологический процесс обработки информации на ИВЦ», включающим организацию приема первичной информации, комплектование и подготовку технических носителей, обработку информации в вычислительном комплексе, контроль, размножение и выдачу выходных документов, организацию эксплуатации, хранения, корректировки и обновления нормативно-справочной информации; последовательность и критерии выбора методов контроля, обеспечивающих заданную достоверность обработки информации; технологические маршруты обработки данных и применение технических средств;

«Организационную структуру и штаты ИВЦ. Положение об ИВЦ предприятия в составе:

«Организационная структура ИВЦ», включающая схему организационной структуры ИВЦ, состав подразделений, обеспечивающих нормальное функционирование ИВЦ в составе АСУП;

«Штаты ИВЦ» с указанием норм численного состава подразделений ИВЦ, персонала инженерно-технических работников, операторов, механиков и т. д.;

«Положение об ИВЦ предприятия» с указанием назначения ИВЦ, его структуры и функций структурных подразделений, прав и обязанностей ИВЦ;

«Должностные инструкции персоналу ИВЦ», где оговорены обязанности, права и ответственность каждого должностного лица;

«Выбор средств оргтехники. Расчет площадей ИВЦ» в составе:

«Выбор средств оргтехники» с указанием соответствующей мебели, приборов и средств оргтехники, которыми оборудуются кабинеты, рабочие помещения и рабочие места сотрудников ИВЦ для обеспечения нормальной работы и экономии рабочего времени;

«Расчет площадей ИВЦ» с указанием площади каждого рабочего помещения ИВЦ, площади под рабочие места, инвентарь, технические средства, а также площади под коридоры, лестничные клетки и т. п.;

«Мероприятия по подготовке предприятия к внедрению ИВЦ», включающие перечень работ предприятия по подготовке к внедрению ИВЦ, сроки внедрения каждого мероприятия, исполнителей и требования к форме завершения работ;

«Планировку помещений и оборудования ИВЦ», включающую планировку ИВЦ с типовыми интерьерами машинных залов; размещение на плане оборудования зала подготовки технических носителей, группы обработки информации на СКМ, группы оформления и размножения;

«Плановые, учетные и сопроводительные документы ИВЦ» с указанием типовых форм плановой, учетной и сопроводительной документации на ИВЦ с инструкциями по их ведению, схемы распределения документов по подразделениям ИВЦ;

«Заказные спецификации и заявочные ведомости» с указанием наименования, количества и типа основного, вспомогательного и комплектующего оборудования, эксплуатационных и монтажных материалов и изделий, завода- изготовителя или организации-поставщика;

«Смету затрат на создание ИВЦ», включающую затраты на строительство или реконструкцию помещений под размещение вычислительной техники, приобретение оборудования и монтажно-наладочные работы.

В составе типовых проектных решений по применению периферийных технических средств «ТПР — Техника — П» содержатся следующие материалы:

типовые решения по построению периферийного комплекса технических средств;

типовые решения по применению отдельных видов технических средств.

Типовые решения по построению периферийного комплекса технических средств содержат: технико-экономические характеристики используемых устройств, структурную схему (или схемы) периферийного комплекса технических средств, построенную на базе определенной номенклатуры устройств; описания варианта (вариантов) построения периферийного комплекса технических средств; технические параметры варианта (вариантов); рекомендации по применению.

Типовые решения по применению периферийных технических средств включают в себя решения по технологии сбора информации для различных подсистем с учетом использования в составе КТС конкретного устройства, порядок регистрации к обработки данных, рекомендации по применению.

Методические положения выбора и привязки ТПР класса «Техника»

На проектных стадиях выполнения работ (техническое и рабочее проектирование) производится уточнение исходных данных, выбор типажа оборудования, определение структуры КТС, расчет загрузки технических средств, уточняется перечень ТПР, соответствующих заданным областям применения, осуществляется привязка ТПР к условиям конкретной АСУ, расчет пропускной способности элементов КТС и КТС в целом [5], [10].

Привязка «ТПР— Техника» к конкретной АСУ заключается в том, что определяется полный перечень модулей ТГ1Р—ИВЦ и ТПР — Периферия, выбранных для применения в данном проекте, определяется возможность стыковки их в единичный комплекс, степень использования отдельных модулей ТПР (частично или полностью), степень их доработки (возможно объединение некоторых из них в новое проектное решение), а также перечень оригинальных решений.

Разработанные ТПР ИВЦ рекомендуется применять на стадии технического и частично («Должностные инструкции персоналу ИВЦ», «Плановая, учетная и сопроводительная документация ИВЦ»), рабочего проектирования.

Отличительная особенность проектирования ИВЦ на базе ТГ1Р заключается в том, что необходимо из всего набора имеющихся типовых блоков (модулей) по элементам технического обеспечения ИВЦ составить конкретный проект. При этом следует иметь в виду, что одни элементы технического обеспечения ИВЦ (такие, как «Положение об ИВЦ предприятия», «Выбор средств оргтехники», «Связь, сигнализация и радиофикация», «Плановые, учетные и сопроводительные документы ИВЦ», «Технические задания на разработку рабочих чертежей монтажа КТС ИВЦ», «Мероприятия по подготовке предприятия к внедрению ИВЦ») практически мало зависят от типа ЭВМ и комплектности технических средств ИВЦ и выполняются в виде одного модуля, а другие (такие, как «Варианты комплекса технических средств ИВЦ», «Технологический процесс обработки данных на ИВЦ», «Штаты ИВЦ», «Должностные инструкции персоналу ИВЦ», «Расчет площадей, спецификации и заявочные ведомости», «Сметы затрат на создание ИВЦ») имеют многовариантную (модульную) структуру построения в рамках каждого элемента технического обеспечения.

В соответствии с вариантностью типового проекта ИВЦ возможны следующие варианты применения его в АСУ:

без каких-либо изменений путем комплектовки проекта в целом из имеющихся модулей ТПР;

с доработкой, под которой понимается изменение принципов, типа или количества технических средств обработки данных, что требует изъятия, добавления или замены отдельных модулей, причем новая совокупность модулей должна информационно-технически быть увязана между собой. Таким образом, если отдельные модули ТПР ИВЦ существующего набора не удовлетворяют конкретной АСУП, то разрабатывается индивидуальный модуль, которым может быть пополнена библиотека ТПР ИВЦ.

Проверку возможности использования ТПР «Варианты КТС ИВЦ» можно осуществить, сделав предварительный выбор типа и количества ЭВМ. Здесь учитываются размер и тип предприятия, состав и характер решаемых задач АСУП, требования к периферийным средствам сбора и передачи информации, требования к структуре служб АСУП и т. д.

Привязка ТПР ИВЦ к конкретным условиям создаваемой АСУП осуществляется после выбора варианта ТПР КТС ИВЦ, для чего делается расчет загрузки и пропускной способности технических средств на основании данных и предпроектного обследования предприятия [4]. При этом анализируются характеристики задач, тип технического носителя информации, принципы организации информационной базы АСУП, наличие режима реального времени, объемы вводимой, промежуточной и выводимой информации, при которых можно применить тот или иной вариант типового проектного решения КТС ИВЦ.

Уточнение выбранного варианта КТС ИВЦ должно быть произведено после разработки технологического процесса обработки данных на ИВЦ. При этом необходимо прогнозировать применение вариантов ТПР по технологическому маршруту обработки данных для каждой задачи в зависимости от типа технического носителя и заданной достоверности появления ошибок в выходной информации. После выбора технологических маршрутов обработки данных определяются требования к техническим средствам подготовки информации в зависимости от требуемых сроков ее подготовки. В результате исследований производится корректировка варианта КТС ИВЦ в части технических средств контроля и подготовки информации.

Разработка каждого из остальных элементов технического обеспечения ИВЦ производится по двум параллельным направлениям, которые определяются организационной структурой ИВЦ и штатами ИВЦ. Для тех решений, которые практически мало зависят от вариантов КТС ИВЦ, достаточно проработки по организационной структуре ИВЦ, для других же необходимо знать штаты ИВЦ.

В заключение производится проверка сбалансированности всех звеньев технического обеспечения ИВЦ, и в случае необходимости осуществляется доработка отдельных проектных решений, составленных из модулей ТПР.

На стадии рабочего проектирования по комплексу технических средств Разрабатываются инструкции по формированию кодограмм и рабочие чертежи Монтажа КТС.

В состав документов «ТПР—Техника—П» включены типовые решении по применению периферийных технических средств, которые могут быть использованы при разработке инструкций по формированию кодограмм и технического задания на проект монтажа КТС.

Разработка инструкций по формированию кодограмм с использованием документов «ТПР —Техника — П» может производиться в такой последовательности:

• оценивается возможность использования формы учетного документа, приводимой в выбранном ТПР;
• оценивается возможность использования кодограмм, приводимых в выбранном ТПР;
• оценивается возможность использования программы работы устройства, приводимой в выбранном ТПР;
• компонируется инструкция по формированию кодограмм в соответствии с требованиями документов стандартизации с использованием документов ТПР.