Классификационные особенности промышленных сетей и систем

Основные понятия, классификация, характеристики промышленных сетей и систем

Промышленные сети включают в себя распределённые системы управления, которые Sпредставляется совокупностью совместно и целенаправленно функционирующих пространственно и функционально распределённых динамических объектов (подсистем) S_i и классифицируется современной теорией систем как сложная динамическая система.

В функциональном отношении промышленная система управления включает в себя управляющую подсистему, реализуемую, как правило, в виде двухуровневой системы принятия решений, на нижнем уровне которой реализуются классические алгоритмы управления, а на верхнем - логико − лингвистические алгоритмы анализа ситуации и планирования поведения системы и управляемую подсистему (процесс), совместное функционирование которых приводит к достижению цели управления.

Управляющая подсистема технически выполнена в виде многомашинного отказоустойчивого вычислительного комплекса сетевой структуры с распределённой обработкой данных в реальном масштабе времени.

Реальное время понимается в данном случае как гарантированное время активизации и решения функциональных задач управления.

Промышленные сети с промышленными распределенными АСУ ТП представляют собой структурно сложную систему.

При построении таких систем применяется так называемый архитектурный подход, возникший первоначально при разработке вычислительных сетей.

Под архитектурой промышленной, информационно-вычислительной, распределенной сети понимают функциональные, логические и физические принципы организации сети.

При создании этих сетей, состоящих из большого числа компонентов зачастую различного происхождения, уже на весьма ранних стадиях проявилась необходимость в унифицированных архитектурных решениях. Одни из таких унифицированных решений распространяются на все классы вычислительных сетей, другие применяют только в локальных вычислительных сетях; наконец, отдельные архитектурные решения принимаются как унифицированные лишь в Промышленных АСУ ТП.

Функционально Промышленные АСУ ТП организуются по большей части как взаимодействующие между собой по определенным принципам слои, или уровни.

Физическая структура определяет соединение компонентов сети передачи данных информационной АСУ ТП.

Логическая структура устанавливает правила взаимодействия между функциональными уровнями и объектами внутри одного уровня и оформляется в виде между уровневых интерфейсов и внутри уровневых протоколов.

Классификационные особенности промышленных сетей и систем

Промышленные сети с распределенными системами управленияявляются, как правило, развивающимися сложными гетерогенными иерархическими интегрированными эргатическими непрерывно - дискретными динамическими системами с переменной структурой, нестационарными параметрами и нелинейными зависимостями характеристик от параметров и воздействий.

Сложность, как фундаментальное свойство системы управления, имеет множество интерпретаций и оттенков.

В данном случае, сложная система определяется как целостная система, которая не может быть осознана и изучена исследователем в целом.

Целостность является фундаментальным свойством сложной системы, которое проявляется в единстве цели функционирования системы и принципиальной несводимости свойств системы к сумме свойств образующих её элементов.

Интеграция понимается как объединение множества гетерогенных асинхронно взаимодействующих подсистем, каждая из которых выполняет вполне определённые функции в соответствии с собственной целью подчинённой общей цели функционирования системы.

Иерархия, как свойство системы, приводит, по крайней мере, к следующим принципиальным особенностям системы:

· во-первых, система представлена в виде совокупности соподчинённых подсистем различных уровней иерархии;

· во-вторых, подсистемы более высокого уровня иерархии формируют директивные управления для подсистем более низкого уровня иерархии;

· в третьих, недоступность полного вектора состояния подсистем нижнего уровня иерархии, подсистемам верхнего уровня.

Важным здесь является то, что верхний уровень иерархии формулирует нижнему уровню цель управления − целевую функцию.

Необходимость иерархической организации сложной системы управления необходимо для структурирования управления с целью получения ограниченного множества возможных управляющих решений, из которых и выбирается лучшее.

Распределённость, как свойство системы, обеспечивает наилучшее согласование топологии системы управления с принципами организационно – технологического управления территориально и функционально распределённым объектом управления и исключает в системе циркуляцию избыточной информации при её параллельной и асинхронной обработке в реальном масштабе времени.

Распределённость, кроме того, позволяет осуществить в системе различные формы избыточности, с целью обеспечения необходимого уровня надёжности.

Структурная организация системы управления характеризуется широким использованием обратных связей и компенсирующих цепей, позволяющих проектировать развивающиеся системы управления, удовлетворяющие требованиям устойчивости, управляемости (наблюдаемости), инвариантности, самоорганизации и т. д.

Эргатичность системы. Промышленные сети управления являются, как правило, эргатическими системами процесс управления в которых осуществляется совместно человеком – оператором и техническими средствами различными по функциональному назначению и принципам действия.

При временной перегрузке человека − оператора и, как следствие, неспособности человеком выполнять функциональные задачи в полном объёме эргатическая система должна передавать часть функциональных задач на решение средствам автоматики.

Перераспределение функциональных задач в процессе управления необходимо для сохранения управляемости системы при перегрузках человека и приводит к снижению качества управления.