книги / Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством

записи кодированных сигналов используются в качестве внешней памяти ЭВМ (накопители на магнитной ленте, магнитном барабане, магнитных дисках и т. п.).

Для диспетчерских щитов и пультов изготовляются комплексные устройства фиксации и хранения информации, соответствующие конкретным наборам аппа­ ратуры вывода данных.

Могут использоваться стандартные блоки машинной памяти, предназначенные для автоматического ввода, хранения и вывода информации. Примеры устройств см. в табл. 3 приложения 11. Подвижные изображения могут фиксироваться с по­ мощью видеомагнитофонов (см. табл. 5 приложения 11).

Информационно-справочные машины могут быть весьма простыми и очень слож­ ными (см. табл. 4 приложения И). Отдельные справочные системы принципиально могут агрегатироваться в большие иш!юрмационно-справочные системы.

Методика выбора средств фиксации информации. Средства фиксации информации выбирают в зависимости от характера фиксируемой информации, количества инфор­ мации, скорости ее поступления и методики ее использования.

Для фиксации голоса используются магнитофоны, автоизвещатели, секретариавтоматы (см. табл. 2 приложения 11).

Для фиксации текстовых сообщений, закодированных в виде электрических сигналов (большие объемы информации со сложной выборкой), используются ЭВМ. Для фиксации текстовых сообщений при малых объемах информации с простой, часто повторяющейся выборкой применяются механизированные картотеки, спра­ вочные автоматы.

Для работы с автоматическими устройствами следует использовать блоки ма­ шинной памяти (см. табл. 3 приложения 11).

Фиксация лкодированных сигналов при малых объемах информации и малой скорости ее поступления может обеспечиваться электромеханическими устройствами (реле, искателями и т. д.), а при больших объемах информации и большой скорости ее поступления — быстродействующими накопителями (на ленте, магнитной ленте и т. п,).

Носители информации описаны в гл. X, п. 10.

6. СРЕДСТВА ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Средства переработки информации — это устройства, производящие различные действия над исходной информацией с целью получения определенных новых све­ дений и выдачи их в нужном виде для дальнейшего использования.

Средства переработки информации по сложности конструкции подразделяются на: простейшие средства; счетно-клавишные машины; счетно-перфорационные машины; электронные вычислительные машины;

•телевизионные автоматы.

Кпростейшим средствам переработки относятся логарифмические линейки, планиметры, интеграфы, интегриметры, арифмометры, а также функциональные блоки.

Каждый из блоков выполняет какую-то определенную функцию (умножение, деление, возведение в степень и т. д.). Построенные определенным образом эти блоки смогут выполнять более сложные функции. Технические характеристики блоков переработки информации приведены в табл. 8 приложения 12.

Счетно-клавишные настольные машины служат для выполнения индивидуальных операций. Хотя эти машины и электрифицированы, они все же требуют каждый раз задания от руки в машину исходных чисел, над которыми производится действие, и указание нажатием кнопки, какое действие произвести. Процесс вычислений в счетно-клавишных машинах автоматизирован.

Счетно-клавишные машины подразделяют на_следующие типы: вычислительные, суммирующие, бухгалтерские, алфавитно-цифровые (см. табл. 1 приложения 12).

В счетно-перфорационных машинах (см. табл. 2 приложения 12) механизирован процесс задания чисел, над которыми производятся операции, и процесс ввода

чисел отделен от процесса выполнения арифметических операций. Счетно-перфора­ ционные машины служат для обработки статистических данных, бухгалтерского учета и финансово-банковского дела. Настройка их на решение той или иной задачи, осуществляемая посредством коммутации перед началом работы машины, сохраняется неизменной в течение всего процесса решения задачи.

Процесс вычислений полностью не автоматизирован. При переходе от одного этапа вычислений к другому требуется участие человека.

Электронные вычислительные машины (см. табл. 3-^-6 приложения 12) являются в настоящее время наиболее быстродействующими. Они способны переработать огромные объемы информации. Эти устройства предназначены для выполнения вычислений или других задач по переработке информации.

Электронные вычислительные машины являются универсальными переработчи­ ками информации и могут быть использованы для автоматизации многих процессов в самых разнообразных областях умственной деятельности и управления производ­ ством.

Электронные вычислительные машины позволяют решать следующий круг во­ просов: автоматизация умственного труда (вычисление по алгоритмам арифмети­ ческих и логических задач, моделирование процессов, автоматизация программи­

объектами и т. д.

Основная классификация ЭВМ ведется по следующим признакам:

1)по характеру решаемых задач: ЭВМ для решения научных и инженерно-тех­ нических задач; ЭВМ для решения информационных задач, связанных с обработкой больших массивов информации (в том числе и планово-экономические задачи); ЭВМ для автоматизации управления производственными процессами;

2)по способу представления исходных данных и вычислений, производимых над ними: дискретные (цифровые) ЭВМ; аналоговые ЭВМ (непрерывного действия); аналого-цифровые ЭВМ;

3)по разнообразию производимых операций: универсальные электронные циф­ ровые вычислительные машины общего назначения; специализированные ЭВМ;

4)по выполняемым функциям: вычислительные; управляющие;

5)по объему перерабатываемой информации, производительности и стоимости: большие; средние; малые.

Телевизионные автоматы — особый вид средств переработки информации, .в ко­ торых информация с приемной телевизионной трубки поступает в ЭВМ. Телеви­ зионные автоматы могут автоматически подсчитывать число объектов (пылинок в воздухе, кровяных шариков в крови), определять размеры изделий н соответствие их заданной форме (длина раскаленной движущейся металлической болванки), анализировать обстановку, опознавать образы, отыскивать заданные объекты среди Других.

Рассмотрим характеристики ЭВМ более подробно.

Поколения ЭВМ — термин, введенный для характеристики степени совершенства ЭВМ. Поколения ЭВМ отличаются элементными базами, структурой, режимами ра­ боты, техническими характеристиками и математическим обеспечением. ЭВМ первого поколения строились на ламповых схемах, второго — на полупроводниковых при­ борах, третьего строятся на интегральных схемах.

ЭВМ второго поколения характеризуются наличием системы прерывания про­ грамм, что обеспечивает одновременное решение ряда задач, одновременную работу нескольких устройств; совместимостью устройств и возможностью наращивания размеров ЭВМ подключением дополнительных устройств; наличием системы мате­ матического обеспечения с трансляторами, системами символического кодирования (см. гл. VIII).

Машины третьего поколения в настоящее время представлены Единой системой электронных вычислительных машин общего назначения (ЕС ЭВМ). Они отличаются от машин второго поколения более совершенной и надежной* элементной базой и развитым математическим обеспечением (см. гл. VII, VIII).

ЕС ЭВМ разрабатывается и производится содружеством социалистических стран — Народной Республики Болгарии, Венгерской Народной Республики, Германской

Демократической Республики, Польской Народной Рёспублики, Советского Союза и Чехословацкой Социалистической Республики.

ЕС ЭВМ представляет собой ряд ЭВМ, которые имеют следующие основные осо­ бенности:

широкий диапазон как по производительности (от 10 тыс. до 2 млн. операцнй/с), так и по характеру решаемых задач (научно-технические, экономические, информа­ ционные и т. д.);

программная совместимость всех моделей системы; современная конструктивно-технологическая база с широким использованием

монолитных интегральных схем; расширенная номенклатура устройств ввода-вывода с включением технических

средств телеобработки данных; развитая система математического обеспечения, включающая в себя операцион­

ные системы (комплекс управляющих и обслуживающих программ), трансляторы алгоритмических языков различного уровня и пакеты прикладных программ.

Электронно-вычислительная машина М-222 является последней моделью в ряду програмлйю-совместимых машин М-20, М-220 и БЭСМ-4М. Для нее пригодны, все программы, разработанные для указанных машин. В настоящее время в М-222 увеличена емкость накопительных устройств и повышена скорость обмена инфор­ мацией между ОЗУ и внешними накопителями.

ЭВМ «Минск-32» по своей логике является дальнейшим развитием семейства машин типа'«Мш1Ск-22» и программно с ними совместима: по сравнению с машиной «Минск-22» в ЭВМ «Минск-32» в несколько раз увеличена емкость ОЗУ, вдвое уве­ личена скорость обмена информацией между ОЗУ и накопителями. Машина обеспе­ чивает одновременное решение до четырех задач, имеет улучшенное математическое обеспечение: разнообразный набор рабочих, служебных и тестовых программ, по которым можно быстро проверить работоспособность машины в целом и отдельных ее узлов. «Минск-32» — одна из наиболее пригодных машин для АСУП средних предприятий. Традиции этого семейства ЭВМ продолжает модель ЕС-1035.

Машины «Нанри-2», «Наири-3» представляют собой дальнейшее развитие се­ мейства малогабаритных ЭВМ типа «Наири» и отличаются от последней большим быстродействием, увеличенной емкостью ОЗУ, большими скоростями ввода и вывода информации, а также широкими возможностями при решении наиболее сложных задач. В машинах введен принцип микропрограммного управления. Машина «Наири-3» выполнена на интегральных схемах.

Вмашине «Мир-2» по сравнению с машиной «Мир-1» увеличена емкость накопи­ тельных устройств, возросла эффективность использования машины (главным обра­ зом за счет применения экрана — «электронной доски», на которой оператор может наблюдать результаты любых вычислений, выполняемых машиной, а также вносить

спомощью «светового карандаша» поправки и изменения, вписывать или стирать математические знаки и символы, указывать на необходимость преобразования любой части математической формулы).

Вотличие от ЭВМ второго поколения в моделях третьего поколения ЕС-1020,

ЕС-1030 и ЕС-1050 и др. выделены в отдельные стойки селекторные (быстрые) и мультиплексные (медленные) каналы, обеспечивающие подключение к процессору внешних устройств через стандартные линии сопряжения ввода—вывода (интерфейс). Интерфейс позволяет подключать к ЭВМ разнотипные внешние устройства, удовлет­ воряющие требованиям стандартного сопряжения. Быстродействие эти.^ устройств не превышает пропускной способности канала. Это позволяет увеличить номенкла­ туру и количество подключаемых к ЭВМ устройств ввода-вывода.

Для АСУ предприятий могут использоваться ЭВМ агрегатной системы вычисли­ тельной техники (АСВТ). Характеристики машин см. в приложении 12.

Специализированные цифровые вычислительные машины

В настоящее время наряду с развитием быстродействующих вычислительных машин универсального назначения большое значение приобретают также специали­ зированные цифровые быстродействующие вычислительные машины.

Под термином «специализированная вычислительная машина» понимают вычисли­ тельную машину, которая может быть использована для решения только ограни­

ченного круга задач. При этом принятый метод решения должен предусматривать возможность обработки дискретных чисел.

Появление специализированных вычислительных машин объясняется тем, что эти машины позволяют получать весьма экономичные решения для некоторого класса задач, для которых решение на универсальных машинах оказывается неэффек­ тивным.

Кроме того, большинство специализированных вычислительных машин позволяет оперировать с задачами, заданными в естественном виде (а не в виде программы),

ивыдавать результаты в форме, пригодной для восприятия человеком. Часто оказы­ вается, что на специализированной машине решение получается быстрее, чем на универсальной вычислительной машине, и при этом занято гораздо меньше обору­ дования. Небольшая специализированная машина проста в обращении, не требует специальной подготовки обслуживающего персонала и часто может заменить большую

игибкую машину для решения ряда встречающихся громоздких задач.

Известны следующие специализированные цифровые машины:

1)машины для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений — цифровые дифференциальные анализаторы;

2)машины для вычисления коэффициентов йг функций корреляции — корре­ ляторы;

3)машины для решения систем линейных алгебраических уравнений;

4)специализированные машины для решения задач теории вероятностей и уравнений в частных производных методом статистических испытаний (методом Монте-Карло).

Существуют также специализированные цифровые вычислительные машины для

предсказания погоды, перевода с одного языка на другой, для раскроя материалов и др.

Развитие быстродействующих электронных вычислительных машин не исключает необходимости в настольных счетных машинах и математических инструментах. Эти средства вычислительной техники для переработки информации являются не­ заменимыми при выполнении небольших вспомогательных расчетов самого различ­ ного характера. Настольные счетные машины и* математические инструменты в на­ стоящее время развиваются в направлении уменьшения их габаритных размеров, повышения скорости и точности работы, специализации.

Управляющие вычислительные машины |УВМ)

Эти машины предназначены для автоматизации управления различными произ­ водственными процессами, а также могут входить в состав систем автоматизирован­ ного управления производством (см. гл. X, XI). На основе собранных оперативных исходных данных непосредственно с объекта универсальная вычислительная машина после переработки их по заданному алгоритму посылает сигналы на управляемый объект в виде управляющих воздействий (обратная связь). В этом случае требуется работа УВМ в реальном масштабе времени.

Различают УВМ специализированные и общего (широкого) назначения, пред­ назначенные для реализации целого класса алгоритмов управления. Специализиро­ ванные машины экономичнее, но серийность их мала, поэтому в основном выпускаются УВМ широкого назначения.

Наибольшее развитие в настоящее время получили два основных типа машин:

1)универсальные вычислительные машины дискретного действия с программным управлением;

2)моделирующие математические устройства непрерывного действия.

Технические характеристики средств переработки информации

В приложении 12 приведены таблицы, в которых представлены характеристика по группам средств: СКМ — табл. 1, СПМ — табл. 2. ЭВМ общего назначения приведены в табл. 3, основные характеристики ЭВМ единой серии в табл. 4, их комп­ лектность в табл. 5, основные данные машин АСВТ — в табл. 6, в табл. 8 — данные функциональных блоков* переработки информации.

Определение параметров для выбора средств переработки информации

Выбор одного из классов машин определяется объемом перерабатываемой информа­

ции и характером процесса переработки информации (коэффициентами массовости, взаимосвязи и сложности).

Исходная информация поступает в виде первичных документов, состоящих из отдельных сообщений (строк), или непосредственно на машинных носителях. Объем перерабатываемой информации характеризуется числом документострок, отнесен­ ных к опеределениому периоду времени: смене, суткам, месяцу. В табл. Х.З при­

Коэффициент массовости /(м — это отношение общего числа значений показате­ лей (см. гл, V, гл. XII, п. 2) по данному расчету к общему числу форм показателей в этом же расчете. Коэффициент характеризует среднее количество значений по­ казателей на одну форму показателя (38).

При малом значении коэффициента невыгодно применять оборудование, кото­ рое требует существенных затрат на программирование и специальной подготовки исходного материала. В этих условиях наиболее экономичными средствами являются счетно-клавишные машины.

Значения коэффициента массовости [38] /См для различных типов задач приве­ дены ниже:

Коэффициент взаимосвязи показателен данного расчета характеризует степень участия каждого показателя в выводе других показателей. Общее количество таких участий характеризует взаимосвязь показателей каждой отдельной формы, выра­ жаемую целым числом. Если просуммировать все такие числа и разделить получен­ ную сумму на общее количество форм показателей этого же расчета, то получим коэффициент взаимосвязи показателей данного расчета.

Установлено, что счетно-перфорационное оборудование экономически .невыгодно применять при значениях коэффициента /(вз, меньших 3, а электронные — при зна­ чениях, меньших 10.

Коэффициент сложности расчета /(Сл характеризуется отношением числа операто­ ров начальной программы (или числа’ команд рабочей программы) к числу форм производных показателей (без промежуточных). Коэффициент показывает, сколько операторов алгоритма (или команд рабочей программы) в среднем приходится на одну выводимую результатную единицу. Чем больше величина этого коэффициента, тем сложнее рарчеты, тем больше времени требуется на обработку данных, тем больше должна быть степень автоматизации вычислительного процесса.

По приближенным расчетам счетно-клавишное оборудование целесообразно при­

значениях коэффициента сложности.

Совокупность указанных критериев дает возможность приближенного выбора класса средств вычислительной техники. Уточненные расчеты приведены в после­ дующих разделах.

Расчет необходимого числа счетно-клавишных машин

Определение объема работ. Для определения необходимого числа каждого вида счетно-клавишных машин (вычислительных, суммирующих, бухгалтерских, алфа­ витно-цифровых) необходимо вычислить объем работ по каждому типу машин.

Исходными данными для вычисления объема работ являются: среднее число документострок за месяц; среднее количество действий по одной документостроке; количество показателей, подсчитываемых по одной документостроке [97].

Объем работы на вычислительных машинах подсчитывается путем умножения среднего числа документострок на среднее число действий по одной документостроке.

Под действием на вычислительной машине принято считать действие умножения. Другие действия, выполняемые па машине, следует привести к действиям умноже­ ния путем умножения на следующие коэффициенты:

Объем рассчитывается отдельно по вычислениям и по контролю вычислений. Объем работы на суммирующих машинах определяется отдельно для машин

сваликом и машин с широкой кареткой. Объем работы на суммирующих машинах

сваликом подсчитывается отдельно по подсчету и по контролю подсчета. Расчет объема работы на суммирующих машинах производится путем умножения

среднего числа документострок на количество подсчитываемых показателей.

Под действием на суммирующей машине принято понимать набор на клавиатуре и передачу в счетчик одного .числа.

Объем работы на бухгалтерских машинах определяется путем умножения числа документострок на количество действий или граф в одной документостроке.

Объем работы на фактурных машинах равен числу документострок.

Потребное количество счетно-клавишных машин определяется исходя из объема работы и среднечасовой выработки операторов на этих машинах, при условии равно­ мерной загрузки машин.

Подсчет количества машин.

1. Определение трудоемкости работ (в ч). Трудоемкость Т определяется путем деления месячного объема работ W на среднечасовую выработку Рг:

w_

Т

>г

2.Определение количества часов работы одной машины в месяц. При восьми­ часовом рабочем дне при 21,2 рабочих дня в месяц с учетом уменьшения продолжи­ тельности рабочего дня в предпраздничные дни и с учетом времени плановых про­ стоев ни технический ремонт, принятому равным 1%, количество часов работы ма­ шины в месяц

21,2 X 8,2 X п

трудэемкости работ Т на количество часов работы машины в месяц ^маш.мес.«

Количество машин