Пьявченко Т.А., Финаев В.И. Автоматизированные информационно-управляющие системы

Подождите немного. Документ загружается.

необходимо разместить определенный объем данных и программы ОС

ЭВМ. Тогда общий объем ОП определится формулой:

оп

≥(Q

пос

мд

рп

), (30)

где Q

пос

- общий объем ОП, выделенный для размещения программ

ОС; Q

- объем ОП для хранения запросов пользователей и

программ, обслуживающих эти запросы; Q

- объем ОП для

хранения N системных программ, M

мд

- объем массива данных,

обеспечивающего функционирование n+N программ; Q

рп

- объем

рабочего поля ОП.

Объем внешней памяти на магнитных носителях зависит от

объема массивов данных программ соответствующих классов и

определяется как сумма объемов памяти, необходимой для хранения

всех программ ОС (Q

пoc

), программ обслуживания пользователей в

режиме оперативного взаимодействия (Q

ов

), программ системных задач

пса

), а также, как объем рабочего поля (Q

рп

) для временного

хранения текущей информации:

внп

≥(Q

пос

ов

пса

рп

). (31)

4.6. Модель экономической эффективности АИУС

Проектирование АИУС приводит к изменениям в системе

управления и требует больших затрат. До начала разработок АИУС

оценивают экономическую эффективность принимаемых решений и

сопоставляют результаты функционирования АИУС и затраты всех

видов ресурсов, необходимых для ее создания и развития.

При оценке экономической эффективности АИУС примем

следующие показатели: годовой экономический эффект; расчетный

коэффициент эффективности

капитальных затрат на разработку и

внедрение АИУС; срок окупаемости капитальных затрат на разработку

и внедрение АИУС.

Для оценки экономической эффективности от внедрения

вычислительной техники применяют два метода:

- определяют расчетные коэффициенты повышения эффективности

от внедрения групп задач и на основании этих коэффициентов

рассчитывается экономический эффект от внедрения этих задач;

- сопоставляется

фактический эффект внедрения задачи с

фактическими затратами, которые имели место при внедрении АИУС.

4.6.1. Показатели эффективности капиталовложений. Эти

показатели дают возможность произвести экономическое обоснование

целесообразности разработки и внедрения АИУС. В соответствии с

[54] следует рассчитать общую (абсолютную) и сравнительную

экономические эффективности капиталовложений. На рис. 18

представлены показатели эффективности капиталовложений.

Показатели эффективности

капиталовложений

Общая

экономическая

эффективность

Сравнительная

экономическая

эффективность

Хозрасчетная

эффективность

Рис. 18

Общая экономическая эффективность отражает абсолютный

экономический эффект от внедрения АИУС. Для АИУС

рассчитывается хозрасчетная эффективность, т.е. тот реальный эффект,

который получает или может получить СКУ после внедрения АИУС

или автоматизации отдельных работ при внедрении АИУС. Данный

показатель рассматриваем, как максимизацию прибыли

=ΔП/К, Э

=(И

-И

)/К, Т=К/ΔТ, (32))

где

, Э

- соответственно абсолютная и сравнительная хозрасчетная

эффективность;

ΔП - прирост годовой прибыли; И

, И

- издержки

производства по двум сравниваемым вариантам;

Т - срок окупаемости

капиталовложений.

Сравнительная экономическая эффективность рассчитывается в

случае, если для решения какой-либо задачи или группы задач имеется

несколько вариантов создания АИУС, отличающихся объемом

капиталовложений и себестоимостью (издержками):

Т=(К

-К

)/(И

-И

), Е=(И

-И

)(К

-К

), З=И

+Е

К→min, (33)

где

Е - коэффициент сравнительной эффективности; Е

- нормативный

коэффициент сравниваемой экономической эффективности;

З -

приведенные затраты. На ее основе из нескольких возможных

вариантов отбирается один наиболее эффективный. По этому варианту

проводится оценка абсолютной экономической эффективности.

Таким образом, последовательность экономического обоснования

разработки и внедрения АИУС такова [55]:

- на основании показателей сравнительной экономической

эффективности из возможных вариантов создания АИУС выбирается

оптимальный вариант;

- по выбранному оптимальному варианту развития АИУС

рассчитываются общая (абсолютная) экономическая эффективность;

- если

выбранный вариант развития АИУС по экономическим

показателям не отвечает требованиям, предъявляемым методикой

оценки экономической эффективности, т.е. срок окупаемости выше

нормативного, то должен разрабатываться другой вариант развития

АИУС. Среди них должен быть выбран оптимальный вариант, срок

окупаемости капиталовложений которого будет меньше нормативного.

4.6.2. Экономическая эффективность АИУС. Определяется

сопоставлением результатов от функционирования АИУС и затрат

всех ресурсов, необходимых для ее создания и развития. Определение

экономической эффективности АИУС проводят для анализа и

обоснования целесообразности создания, функционирования и

развития АИУС; для установления основных направлений применения

АИУС и выбора наиболее эффективного варианта разработки и

внедрения АИУС.

Применимы два подхода к оценке

эффективности АИУС [31]. В

основе первого подхода лежит оценка эффективности внедрения

АИУС. При расчете учитывают предпосылки, принятые в методике

определения экономической эффективности капитальных вложений и

новой техники (см. рис. 4.5). В основе второго подхода разрабатывают

методику экономического обоснования автоматизации управления.

Используют математико-логические методы, отражающие

количественную зависимость достигаемых хозяйственных результатов

от повышения

качества управления, информационных свойств АИУС

и упорядочения объекта управления.

Анализ расчетов экономической эффективности АИУС,

базирующихся на прямом обсчете составляющих затрат и эффекта,

показывает, что для них характерны разные подходы при определении

образования экономического эффекта и методов его количественной

оценки. Можно свести экономическую оценку использования

вычислительной техники в управлении СКУ к результатам,

полученным непосредственно в самом процессе управления за счет

экономии от замены ручных методов сбора и обработки информации

машинными. При этом рассчитывают коэффициент повышения

оперативности управления

по формуле:

=Т

/Т

, (34)

где

- время, необходимое на принятие решения при ручной

технологии;

- время, затрачиваемое на принятие решения при

машинной технологии.

В свою очередь,

и T

определяются по формулам:

в1

р1

п1

а1

, (35)

в2

р2

п2

а2

, (36)

где t

в1

и t

в2

- время ввода информации при ручной и машинной

технологии соответственно;

р1

и t

р2

- время поиска информации при

ручной и машинной технологии соответственно;

п1

и t

п2

- время

подготовки печатных форм при ручной и машинной технологии

соответственно;

а1

и t

а2

- время анализа при ручной и машинной

технологии соответственно.

Исходные результаты заносятся в табл. 2.

Таблица 2

Временные составляющие

Наименование

показателя

До автоматизации

(мин.)

После автоматизации

(мин.)

в1

, t

в2

10 0,5

р1

, t

р2

4,5 0,01

п1

, t

п2

3 0,015

а1

, t

а2

30 2

Всего: 47,5 2,525

Применив формулу (34), получаем коэффициент оперативности

равный:

К=47.5/2.525=18,8. Полученный коэффициент К=18,8

позволяет сделать вывод об эффективности предлагаемой разработки.

4.6.3. Показатели экономической эффективности АИУС.

Экономическая эффективность АИУС необходима:

- для анализа обоснования целесообразности создания

функционирования и развития АИУС;

- для установления основных направлений применения АИУС;

- для выбора наиболее экономически эффективного варианта

разработки и внедрения АИУС;

- для отражения показателей экономической эффективности АИУС

в нормах, нормативах и планах предприятия, министерств,

формирования соответствующих показателей статистической

отчетности; определения размеров отчислений в фонды

экономического стимулирования.

При создании АИУС и последующей ее эксплуатации решаются

задачи выбора наиболее эффективного варианта создания

АИУС и

оценки экономической эффективности функционирования АИУС. Для

решения этих задач в соответствии с ГОСТ 24.702—85 предлагается

система показателей, приведенная на рис. 19 для определения

сравнительной и общей экономической эффективности [31].

Повышение экономической

эффективности РИУС

Сравнительная

экономическая

эффективность

Общая (абсолютная)

экономическая

эффективность

Народнохозяйственный

эффект

Основные обобщающие

показатели:

-годовой экономический

эффект;

-коэффициент

экономической

эффективности;

-срок окупаемости.

Основные частные

показатели:

-годовая экономия;

-снижение издержек

производства;

-повышение

производительности

труда;

-экономия ресурсов;.

- высвобождение

работающих;

-повышение качества

выпускаемой продукции

или оказываемых услуг.

Рис. 19

Выбор экономически наиболее эффективного варианта создания

АИУС проводят по максимуму экономического эффекта,

представляющего собой разность между результатами деятельности и

затратами. Расчеты ведутся за установленной расчетный период с

учетом экономических нормативов и других ограничений. За начало

расчетного периода, в пределах которого учитывают затраты,

принимается год начала разработки АИУС. Конец расчетного периода

определяется в соответствии со сроком реального старения

технических средств и проектных решений АИУС.

4.6.4. Оценка сравнительной экономической эффективности.

Экономический эффект

Э при тождественности конечных результатов

по сравниваемым вариантам определится:

Э=З

-З

, (37)

где

, З

- интегральные хозяйственные затраты в производстве и

потреблении по базовому и новому вариантам.

При нетождественности сравниваемых вариантов по результатам,

которые приводят к стоимостной форме, изменение этих результатов

должно быть дополнительно учтено в расчетах экономического

эффекта в виде дополнительных экономических результатов.

Интегральные затраты СКУ на создания АИУС определятся:

∑

α−+=

tttt

)ЛКИ(З

, (38)

где T - длительность расчетного периода; И

- текущие издержки

(себестоимость), включая затраты на эксплуатацию АИУС в году

t; K

- все виды единовременных затрат на создание АИУС в году

t; Л

остаточная стоимость выбывших за год основных фондов при

невозможности их использования (их ликвидационная стоимость);

коэффициент, используемый для приведения разновременных

результатов и затрат к базисному году.

Условием при расчетах эффективности АИУС является

сопоставимость всех показателей: по времени, ценам и тарифным

ставкам заработной платы; элементам затрат; номенклатуре услуг;

сокращению ручного труда за счет автоматизации; методам

исчисления стоимостных показателей. Цены, тарифы и ставки

заработной платы определяют на

момент расчета.

4.6.5. Оценка общей экономической эффективности АИУС. При

такой оценке используются обобщающие и частные показатели.

Основные обобщающие показатели экономической эффективности

АИУС:

- годовой экономический эффект;

- расчетный коэффициент эффективности капитальных затрат на

разработку и внедрение АИУС;

- срок окупаемости капитальных затрат на разработку и внедрение

АИУС.

Годовой экономический эффект от разработки и внедрения АИУС

определяется как разность между годовой экономией и приведенными

затратами:

Э=Э

-Е

ДА

, (39)

где

- годовая экономия от функционирования АИУС; Е

нормативный коэффициент экономической эффективности

капиталовложений (

=0,15); К

ДА

- единовременные затраты на

создание АИУС.

Расчетный коэффициент экономической эффективности

капитальных затрат на разработку и внедрение АИУС представляет

собой отношение расчетной годовой экономии (годового прироста

прибыли) к капитальным затратам на разработку и внедрение АИУС:

=Э

/К

КА

, (40))

где

КА

- капитальные вложения на создание АИУС.

Срок окупаемости представляет собой отношение капитальных

затрат на разработку и внедрение АИУС к годовой экономии

(годовому приросту прибыли):

=К

КА

/Э

. (41)

Основные частные показатели, характеризующие экономическую

эффективность АИУС, следующие:

- годовая экономия (годовой прирост прибыли);

- снижение издержек хозяйственной деятельности на объекте

управления в результате разработки и внедрения АИУС;

- повышение производительности труда;

- экономия по видам ресурсов;

- количество высвобожденных работающих;

- повышение качества выпускаемой продукции.

Годовая экономия от разработки и внедрения АИУС

включает в

себя следующее: годовой прирост прибыли, вызванный увеличением

объема хозяйственной деятельности (услуг или работ) при разработке

и внедрении АИУС; годовой прирост прибыли за счет ускорения

освоения новых услуг в результате разработки и внедрения АИУС;

экономию текущих затрат при производстве услуг или работ в

условиях функционирования АИУС; экономию прочих затрат, не

входящих в себестоимость работ СКУ, обеспечиваемую

функционированием АИУС. Годовая экономия от функционирования

АИУС отражается в планах по себестоимости услуг, финансовых

планах и рассчитывается по формуле:

,ПП)

АА

(А)

(Э

а1

Δ+

−

+−=

(42)

где

, А

- годовой объем оказанных услуг до и после внедрения

АИУС (тыс. руб);

,С

- себестоимость годового объема оказанных

услуг до и после внедрения АИУС (тыс. руб);

=А

-С

- прибыль от

оказания услуг до внедрения АИУС (тыс. руб);

[(А

-А

)/А

]П

годовой при рост прибыли за счет роста объема оказания услуг (тыс.

руб);

(С

/А

-С

/А

) - годовой прирост прибыли за счет снижения

издержек оказания услуг (тыс. руб);

ΔП

- дополнительная прибыль за

счет сокращения непроизводственных потерь (штрафов, пеней,

неустоек) с внедрением АИУС (тыс. руб).

ЧАСТЬ 2

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

ПРОЦЕССАМИ

1. 0БЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АСУТП

1.1. Примеры автоматизированных систем управления

технологическими процессами

По материалам 1-й части настоящей работы можно сделать вывод:

современное промышленное предприятие не может обойтись без

решения таких задач, как технико-экономическое планирование,

календарное планирование и оперативное управление. При решении

задач технико-экономического планирования, исходя из имеющихся

ресурсов и годовых планов, должны устанавливаться плановые

показатели производства на продолжительные отрезки времени (месяц,

квартал). Решение задачи календарного планирования позволяет

детализировать во времени и по продукции показатели технико-

экономического плана, т.е. получить конкретные планы текущей

работы производства. В процессе решения задачи оперативного

управления реализуется управление группой агрегатов (комплексом)

или всем производством с целью ликвидации возникших внешних и

внутренних возмущений, т.е. осуществляется увязка первых двух задач

с конкретными условиями производства.

Перечисленные задачи, как было отмечено ранее, по масштабности

и важности располагаются в некоторой иерархии. На верхней ступени

стоят задачи технико-экономического планирования, решаемые

автоматизированными системами управления производством (АСУП),

на нижней – задачи, решаемые в АСУТП. Взаимное влияние задач

разных уровней очевидно. Верхний уровень определяет задание (план)

и технико-экономические показатели для нижнего уровня. В свою

очередь, в зависимости от состояния нижнего уровня план может

корректироваться.

100

На основании вышесказанного можно дать следующее определение

автоматизированной системы управления технологическим процессом

[56]:

АСУТП - это система, которая на базе высокоэффективной

вычислительной и управляющей техники обеспечивает

автоматизированное (автоматическое) управление технологическим

комплексом с использованием централизованно обработанной

информации по заданным технологическим и технико-экономическим

критериям, определяющим качественные и количественные результаты

выработки продукта, и подготавливает информацию для решения

организационно-экономических задач. От управляющей части системы

требуется с помощью управляющих воздействий добиться

оптимального или экстремального значения критерия управления в

условиях неизмеряемых помех, с которыми работают промышленные

установки, и с учетом ограничений, накладываемых на пределы

изменения некоторых координат системы (температуры, давления,

расхода топлива, качества выходного продукта и т.п.).

В качестве примера рассмотрим конвертерный способ выплавки

стали [57]. Конвертер служит для переработки исходного сырья

(жидкий чугун и твердый металлический лом) в сталь заданной марки

(с определенным химическим составом и заданной температурой при

выпуске). Для охлаждения и шлакообразования (отвода вредных

примесей) в конвертер загружаются также сыпучие материалы

(железная руда, известняк, шпат и др.). При подаче кислорода из

расплавленного чугуна выжигаются примеси и углерод, в результате

экзотермических реакций повышается температура.

С точки зрения теории автоматического управления конвертер

можно представить как объект управления с действующими на его

входы управлениями, измеряемыми и неизмеряемыми возмущениями.

При этом можно сформулировать критерии управления и ограничения,

связанные с особенностями технологического процесса (ТП) выплавки

стали конвертерным способом.

Управляющими воздействиями в рассматриваемом ТП будут

подача сыпучих материалов, положение кислородной фурмы,

интенсивность подачи кислорода.

В качестве критерия управления для конвертерной выплавки

стали может быть назван один их двух критериев: