苏联的自动化管理系统(Автоматическая система управления—АСУ)

4/8/2012 posted in  史海沉钩  
  • KGB1986整理自文章《苏联计算机和自动化管理系统》,华北计算技术研究所,朱鹏举著。

1.什么是АСУ?

АСУ是立足于计算机系统,采用经济学方法,辅以其它数据收集,记录,传输设备和通讯设备而建立起来的人机系统。该系统确保信息的收集和处理自动化。从而达到优化管理的目的。

АСУ概念是苏联Глушков.В.М院士(注,就是以前介绍过的那位举足轻重的苏联计算机理论家,计算机研制领跑者,格卢什克夫)提出来的。(参见本站文章《该是终结谣言的时候了——漫谈第三次科技革命中的苏联》http://review.youngchina.org/archives/3014;编者注)经过17年的推广,目前苏联已有各种АСУ系统5000多个在运行,已达到普及阶段。有关АСУ的各类问题均有许多文献可供参考。

2.АСУ的分类

自动化管理系统按任务的性质不同分为两大类:即ОАСУ部分自动化管理系统和АСУТП工艺工程自动化管理系统。

按АСУ的管理水平克分为:

  1. 全国自动化管理系统;
  2. 共和国自动化管理系统;
  3. 部门自动化管理系统;
  4. 企业自动化管理系统;

按自动化管理系统的应用领域可分为:

  1. 统计、计划和管理系统
  2. 工艺过程和技术目标管理系统
  3. 科研和设计工作自动化管理系统

3.АСУ的主要功能

  1. 收集和处理信息,并以整理好的规格化的形式提供给管理者,并使其能够适合管理者的水平和专业知识;
  2. 分析所获信息,探讨优化方案,从而纠正处理过程中发生的干扰,并使结果合理、完善;
  3. 预测和编制近期优化计划。

4.АСУ发展概况

苏联自动化管理系统经历了15年的发展:

  1. 苏联在第八个五年计划期间(1966-1970年),采用第二代计算机(如Урал, Минск-22,Минск-32)建立了414个АСУ系统。属于初创阶段,系统功能还有待完善、但已初步建立起一只研究设计队伍。参加研究设计的单位超过100个,人员约5万。

  2. 在第九个五年计划期间(1971-1975年),采用第二代计算机改进型和第三代计算机ЕС-1建立了2364个自动化管理系统,投资60亿卢布。建立了65个全国性经济管理系统,其中包括国家计委计划计算机系统(АСПР),中央统计局自动统计系统(АСТС),中央物资局管理系统,以及全苏国民经济各部门的部级自动化管理系统(ОАСУ),150个加盟共和国部级管理系统,685个省地区,市级管理系统,838个企业管理系统(АСУП),619个生产工艺过程自动控制系统(АСУТП)。到1976年1月投入运行的自动化管理系统有2778个(АСУ)。在1600个企业自动化管理系统中,原料加工工业750个,机械制造业270个,轻工食品业170个。建筑业450个,交通运输业60个,商业部门19个。

  3. 第十个五年计划期间(1976-1980),自动化系统投资100个亿,到1980年全苏已有5000个各类自动化管理系统在运行。其中1700个是生产工艺过程自动化管理系统,2300个企业自动化管理系统。中央各部委,加盟共和国的自动化管理系统已基本建成。由于设计中采用标准设计,平均减少了30%的投资,缩短了建设周期。这期间在科研自动化管理系统(АСНИ)和设计自动化管理系统(САПР)方面都取得了显著进展,使新技术工程设计速度加快了1.5-2倍,设计机构劳动生产率提高了30%-50%。为了贯彻有关技术政策和标准,制定和颁发了15种统一文件和26种全苏技术经济分类及方法性指导文件。有关自动化管理系统的各种术语,基本原理,АСУ的建立方法和步骤,信息分类,信息库,文件统一系统等等已成为国家标准(ГОСТ)。

  4. 在第十一个五年计划期间(1980-1985年),重点发展科学研究自动化(АСНИ)和设计自动化(САПР)系统,发展实验室自动化成套设备;加快国家计算中心网络的建设,提高计算机的利用率。为全国的自动化(ОГАС)的建立打下了基础。

5.自动化管理系统的实例

(1)工业部门自动化管理系统(ОАСУ)如图1所示:

3337.1

ОАСУ由两个互相关联的部分组成。即功能部分和保证部分。

功能部分由一系列子系统组成,子系统的功能常常和管理部门的职能,专业分工相符,在使用经济数学方法,确保解决作业和远景机关、统计和技术经济指标分析的基础上建立子系统。其中12个子系统如图1所示。

ОАСУ的保证部分由信息保证和软件硬件支持部分组成。所有由ОАСУ各功能系统解决的问题是在统一的信息保证,统一的硬件和软件支持,统一的组织保证的基础上实现的。统一的信息保证就要求所有子系统的数据要有统一的组织系统。

以苏联仪表工业部的ОАСУ中的技术经济子系统为例。它要解决的问题如下:

  • 编制企业优化的生产计划;
  • 计算企业生产计划的主要技术经济指标;
  • 确定企业的生产能力;
  • 编制下属部门优化了的生产计划;
  • 计算下属单位生产计划的主要技术经济指标(即最大产量和最大利润)。

业务管理子系统处理企业生产活动的计划统计、分析和预测等有关业务。

该系统第二期工程包括16个子系统,可处理292项任务。

目前该系统已建成第三代管理系统,有19个子系统605个任务课题。部计件中心有两台ЕС-1040,两台М4030计算机,有16个信息输入站,各直属企业有电传打字机终端,通过电报电路传输信息。

采用АСУ系统的效益表在经济的和社会的两个方面。

经济效果主要表现在:

  • 降低工时消耗;
  • 减少原料,工具,能源的消耗;
  • 降低非生产开支;等等。

仪表制造工业部采用АСУ系统,每年所获经济收益2310万卢布。

社会效益表现在:采用АСУ影响到工作人员的文化水平和部管理结构。使部管理机关增加高水平的专家、经济分析专家、数学家和程序员等。

(2)“西连那”(“Сирена”)企业自动化管理系统

“西连那”企业自动化系统用于提高飞机的使用效率,并改善对民航乘客的服务。

“西连那”可对1100个民航航班进行管理,预售三十天内的机票,在高峰时,一昼夜可以处理25万个订票申请。系统的响应时间,即通过电话通道回答申请的时间,为3秒钟,打印机票的时间为2.5秒。

系统的主要外部设备就是操作人员(即会计人员)操纵的控制台。控制台包括:

  • 万能键盘;
  • 极阴射线管,用以在屏幕上以字母数字的文字形式显示问答信息;
  • 编辑装置,用以对所收集的信息进行编辑;
  • 存储装置,用以存储所收集的信息和所答复的信息。

该系统还配备有旅客的各种询问,公用信号盘(通知是否有空位置)和用以通知旅客有关原定备用座位变动情况的信号盘。该系统配备有大量的各种内存和外存设备(存储有关航班时刻表,机票价目表,空位置通知等信息)。

该系统使用的计算机是计算机联机系统的、М-3000型电子计算机。

目前,绝大部分莫斯科居民和500多个其它城市的居民都可通过“西连那”自动化管理系统订购飞机票。

由于使用了“西连那”系统,使办理搭乘班机手续的时间缩短了三分之二,机票的销售量增加了3%,因而使收入增加了320万卢布。

“西连那”自动化管理系统是功能更为强大的“民航总局”(Аэрофлот)自动化管理系统的一部分,属于非工业用途的管理系统。目前正在开发的这类系统有“百货公司”(Универмаг)“旅馆”(Гостиница)“旅游”(Туризм)等自动化管理系统。

非工业用自动化管理系统不但可为千百万群众带来方便,同时也和企业自动化管理系统一样,可收到相当可观的经济效益。

(3)生产过程自动控制系统АСУТП

АСУТП主要有如下几类:

  • 直接控制机组或工艺设备的АСУТП系统,如轧钢机,发电机组,传送带等。
  • 对几个相互连系的自动化机组实现工作调节的АСУТП系统,如加热炉、轧钢机等。
  • 控制几个分散目标的АСУТП系统(如电力系统,煤气管道等)。

图2给出了АСУТП的结构,并可看出АСУТП在企业自动化管理系统АСУП中所占的地位。

3337.2

АСУТП具有如下特性:

  • 保证以工艺过程的流动速率进行控制;
  • 自动收集关于工艺过程的进程和设备状态的数据;
  • 集中处理收集到的数据,并在此基础上生成控制信号,以及生成送给高层次的关于机组工作的信息;
  • 远程控制机组的调节部件;
  • 在АСУТП系统中由人把系统分为信息型、建议型和控制型。

АСУТП的硬件和软件:

从图3可见,企业自动化管理系统有计算机控制系统,测量传感器,转换器,执行机构,操作员和系统交互的手段,在某些情况下,可能是远动设备。

图3(注,由于原图文字不清,我用word添加文本框处理过了)

3337.3

计算机控制系统,主要采用СМ ЭВМ系列机,它和通用机相比具有如下特点:

  • 具有和计算机控制目标相连的设备;
  • 有计时设备;
  • 高可靠性;
  • 由于要完成紧急任务,可以中断计算;
  • 简化结构和缩短了的机器字长,因而使可靠性更高;
  • 具有大容量主存或半导体存贮器。

在系统的技术设备中传感器占有重要地位,传感器测量工艺过程物理参数,分析原料和产品的成分、确定设备状态等,是АСУТП必不可少的关键部分之一。当然,A/D,D/A转换器、数据收集器等都是系统不可缺少的一部分。

软件部分主要涉及到过程数学模型、控制算法以及程序等。

一组表达输入和输出量之间关系的数学方程;对这些量的存在条件附加的限制;以及对功能安全的要求,和与其他目标的联系等,上述几点的总和即是生产过程的数学模型。使产品具有稳定的技术指标、且与原材料、特性的某些波动无关的算法方程式对生产过程数学模型的补充。

建立АСУТП系统总工作量的60%是花在软件上。为了降低研制АСУТП的成本,各研究设计单位正在从事典型算法和设计的研究工作,由于采用典型算法和设计等可使成本减少30%。进一步发展是用计算机进行АСУТП软件综合自动化。从1971年到1975年采用第三代计算机建立的АСУТП平均为75万卢布,其中约65%用于购置硬件(其中40%用于计算机系统,25%用于仪表和自动化设备)。

苏联在第十个五年计划期间,有1300个АСУТП投入运行。这些系统主要用于化工,石油加工,石油化工,黑色和有色金属等方面。机械制造业建成了100个以上的АСУТП系统,并针对75种主要生产工艺过程,建立典型的АСУТП设计,作为以后推广的样板。

6.发展АСУ的几点结论

  1. 在主要工业部门大力推行АСУТП(工艺过程自动化管理系统)和АСУП(企业自动化管理系统)是科学技术发展的需要,是建设国家的需要;

  2. 苏联在第十个五年计划期间,在设计和应用АСУ方面,无论是单独机组的控制,还是整个企业生产的管理,都积累了丰富的经验。在这段时间有相当数量的АСУТП和АСУП系统投入运行。如别拉雅尔斯克,新沃罗涅日原子能电站的“铀复合体”自动化管理系统,克斯特罗姆1200МВТ水电站的“Комплекс АСВТ”自动化管理系统,控制聚乙烯生产的“Полимир”自动化管理系统,控制氨水生产的“АЗОТ”自动化管理系统,西西伯利亚和新里皮斯基冶金生产厂的“АЗОТ-1”和“Минудобурения” 等;

  3. 为了提高生产率,工作质量和实现自动化,在各工业部门普遍建立自动化管理系统。而这种系统的设计、生产、应用等各主要阶段的通用化典型化,是当前最重要的方向。已经制定了各种类型АСУ的典型方案的初步设想和统一技术规划等。

  4. 在АСУТП的软件典型化方面做了大量工作。为一系列主要工业部门编制了算法模块集,并研制了部门的程序块库。

  5. 在硬件方面,在控制成套设备(УВК)功能结构的基础上,制定了计算机系统,对象信号输入输出系统,以及与工艺操作人员通信系统的典型方案。

  6. 根据СМ小型计算机,КТС ЛИУС-2 以及配有微型计算机和工业气动自动装置的远程计算机控制系统的组成,容量,功能和典型化等级,足以建立АСУТП的集中式控制计算机系统,并且有可能研制分布式系统。

7.АСУ的发展方向

  1. 1981年4约在莫斯科举行的讨论会认为,在电力,化工,冶金等部门之所以能顺利地进行АСУ的设计,生产和应用,其主要条件之一是具有适合这些部门的完整计划,计划中列举了对象清单,投产期限,以及АСУ的技术经济指标,还对苏联第十一个五年计划在АСУ方面的投资作了规定;

  2. 以微处理机技术为基础的АСУ和АСУТП的研制,以及对功能分布问题的研究,是当前最有前途的课题,因此必须采取必要措施,加速实验在实际工业控制计算系统的条件下使用微处理机的技术。

  3. 扩大对集中型АСУ控制任务的分布,以及协调系统功能动态方面的研究;加速集中生产操作АСУ的建立和应用工作,该系统可把АСУП和АСУТП,以及编制主要生产活动计划的自动化系统结合起来。

  4. АСУ及其软件自动设计概念的建立与发展是最迫切的任务之一,它保证АСУ设计过程综合,分析整套方案的系统性,建立典型方案库,以及保证研制АСУ系统最繁重阶段的自动化;

  5. 在硬件方面,要采用一系列自动化与计算技术设备。要特别重视广泛采用微处理机的分布式АСУТП系统结构的研究,研制典型设计方案,保证控制计算成套设备的高可靠性。

  6. АСУ的典型设计,标准化和自动化设计是非常重要的发展方向。典型设计有3个方向,即系统级,子系统级和部件级。如财务;技术经济计划,干部管理等在子系统一级搞典型化设计是合适的。而部件级典型化有如下4个方面:

  • 编制典型设计方案;
  • 模块设计;
  • 典型部件;
  • 应用程序包。