Информационные технологии в цветной металлургии


Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет




Б. М. Горенский О. В. Кирякова С. В. Ченцов

Информационные
технологии
в цветной металлургии



Рекомендовано
Национальным исследовательским технологическим университетом «МИСиС» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Металлургия», изучающих курсы «Информационные технологии в металлургии», «Моделирование процессов и объектов в металлургии» и спецкурсы для студентов специальности 230201 «Информационные технологии».
Регистрационный номер рецензии 1479 от 11.07.2011 г. МГУП








Красноярск СФУ 2012

УДК 004:669(07)
ББК 32.81.я73
   Г687

Рецензенты: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»;
            А. Н. Ловчиков, д-р. техн. наук, проф.;
            П. М. Гофман, канд. техн. наук, доц.

     Горенский, Б. М.
Г687 Информационные технологии в цветной металлургии: учеб. пособие / Б. М. Горенский, О. В. Кирякова, С. В. Ченцов. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. - 187 с.
ISBN 978-5-7638-2509-1

   Учебное пособие представляет собой курс лекций, в котором приведены общие подходы к построению и применению информационных технологий для решения задач обработки информации и создания автоматизированного управления технологическими процессами в цветной металлургии. Рассмотрены теоретические аспекты использования информационных технологий для решения задач обработки информации, построения систем контроля технологических параметров и синтеза автоматизированных систем управления технологическими процессами в цветной металлургии.
   Для студентов очной и заочной форм обучения металлургического профиля при изучении дисциплины «Информационные технологии в металлургии» и студентов очной и заочной форм обучения, обучающихся по направлению «Информационные системы» при изучении дисциплины «Информационные технологии».

                                            УДК 004:669(07)
                                            ББК 32.81.я73


ISBN 978-5-7638-2509-1

                                          © Сибирский федеральный университет, 2012

  СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ


АБД — администрирование баз данных
АИС — автоматизированная информационная система
АРМ — автоматизированное рабочее место
АСТВ — агрегатные средства вычислительной техники
АСКИ — автоматизированная система контроля измерений
АСУ — автоматизированная система управления
АСУП — АСУ предприятием
АСУТП — АСУ технологическим процессом
АЦПУ — алфавитно-цифровое печатающее устройство
БД     — база данных
БИС    — большая интегральная схема
БнД    — банк данных
БПД    — блок подготовки данных
БСП    — библиотека стандартных программ
ВК     — вычислительный комплекс
ВТ     — вычислительная техника
ЗУ     —запоминающее устройство
ИМ     — имитационная модель
ИО     — информационное обеспечение
ИТ     — информационные технологии
КСА    — комплекс средств автоматизации
ЛП     — линейное программирование
ММ     — математическая модель
МО     — математическое обеспечение
МП     — микропроцессоры
ОПО — общесистемное программное обеспечение
ОС     — операционная система
ОУ     — объект управления
ОЗУ — оперативное запоминающее устройство
ПООН — программное обеспечение общего назначения
ПОП — программное обеспечение пользователей
ПОПО — проблемно-ориентированное программное обеспечение
ППП — пакеты прикладных программ
ПС     — программные средства
РТП    — рудно-термическая печь
САПР — система автоматизации проектирования
САУ — система автоматического управления

3

СД   --- система диагностики                
снс  --- самонастраивающиеся системы        
СППР --- система поддержки принятия решений 
СУБД --- система управления базами данных   
ТП   --- тепловые потери                    
ТР   --- тепловой режим                     
ТЭП  --- технико-экономические показатели   
УА   --- устройство адаптации               
УВВ  --- устройство ввода-вывода            
УВК  --- управляющий вычислительный комплекс
УВМ  --- управляющая вычислительная машина  
УДР  --- услуги доступа к ресурсам          
УМА  --- управляющий моделирующий алгоритм  
УСО  --- устройство связи с объектом        
ЭП   --- электронная почта                  
ЭС   --- экспертная система                 
ЭР   --- энергетический режим               

4

   ТЕМА 1





                ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВО РЕШЕНИЯ НАУЧНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ





    ЛЕКЦИЯ 1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

    План

    1. Основные понятия информационной системы и информационной технологии.
    2. Основные свойства и характеристики информационных технологий.
    3. Состав и структура информационных технологий; автоматизированная справочная система, система информационного обеспечения, автоматизированная система обучения, автоматизированный тренажер, автоматизированная система диагностики, автоматизированная система контроля.
    Под информационными технологиями понимают систему научных и инженерных знаний, а также методов применения средств ВТ, которые используются для создания, получения, сбора, передачи, обработки, хранения информации в технических системах с целью их совершенствования.
    ИТ базируются на понятии «информатика» и на применении ИТ для решения практических задач, т.е. информатика — это наука, исследующая все аспекты изучения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.
    Под автоматизированной информационной технологией (АИТ) понимают ИТ, в которой для получения, передачи, сбора, хранения и обработки данных используются методы и средства ВТ и систем связи.
    Под автоматизированной ИС понимают организационно-техническую систему, использующую АИТ в целях управления технической системой, информационно-аналитического обеспечения научно-инженер-ных работ и процессов управления, оптимизации и совершенствования технических систем и обучения технологического персонала.


5

    В дальнейшем под информацией мы будем понимать компьютерные безбумажные технологии получения, хранения, обработки и переработки информации, ориентированные на конкретные предметные области деятельности человека с целью достижения вполне определенных целей.
    Ключевым звеном ИТ является технология управления, для реализации которой создаются АСУ.

    Информационная технология и этапы ее развития

    Оптимальная информационная технология, обладающая высокой гибкостью, мобильностью и адаптивностью к внешним воздействиям, является непременным условием повышения эффективности управленческого и производственного труда. Внедрение такой технологии тем более актуально теперь, когда при глубокой децентрализации управления на местах требуются большая самостоятельность, ответственность, социальная инициативность.
    Принципиальное отличие информационной технологии от производственной состоит в том, что в первом случае технология не может быть непрерывной, так как она соединяет работу рутинного типа и работу творческую, не поддающуюся пока формализации (принятие решений); во втором случае функция производства непрерывна и отражает строгую последовательность всех операций для выпуска продукции (конвейеризация процесса).
    Из всех видов технологий информационная технология сферы управления предъявляет самые высокие требования к «человеческому фактору», оказывая принципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физическую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень социальных отношений. Социальный подход ко всем инновациям в информационной технологии особенно важен при внедрении человеко-машинных систем и переносе достижений компьютерной революции из одной социальной сферы в другую.
    Информационная технология в своем развитии прошла несколько этапов. До второй половины XIX в. основу информационной технологии составляли перо, чернильница и бухгалтерская книга. Коммуникация (связь) осуществлялась путем направления пакетов (депеш). Продуктивность информационной обработки была крайне низкой: каждое письмо копировалось отдельно вручную; помимо счетов, сум-6

мируемых также вручную, не было другой информации для принятия решений.
    На смену «ручной» информационной технологии в конце XIX в. пришла «механическая». Изобретение пишущей машинки, телефона, диктофона, модернизация системы общественной почты — все это послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации и, как следствие, в продуктивности работы. По существу, «механическая» технология проложила дорогу к формированию организационной структуры существующих учреждений.
    40-60-е гг. XX в. характеризуются появлением «электрической» технологии, основанной на широком использовании электрических пишущих машинок со съемными элементами, копировальных машин на обычной бумаге (типа ксерокса), портативных диктофонов. Они улучшили учрежденческую деятельность за счет повышения качества, количества и скорости обработки документов. Многие современные учреждения базируются на «электрической» технологии.
    Появление во второй половине 60-х гг. больших производительных ЭВМ в вычислительных центрах позволило обрабатывать не только форму, но и содержание информации. Начался этап «компьютерной» технологии. Информационная технология управления содержит как минимум три важнейшие компоненты обработки информации: учет, анализ и принятие решений. Эти компоненты реализуются в бумажном «море» документов, которое становится с каждым годом все необъятнее. Сложившиеся в 60-х гг. концепции применения АСУ не в полной мере отвечают задаче совершенствования управления и оптимальной реализации компонентов информационной технологии. Методологически эти концепции нередко опираются на представления о неограниченных возможностях ИТ при непрерывном наращивании вычислительной мощности систем АСУ и применении наиболее общих имитационных моделей, которые в ряде случаев далеки от реального механизма оперативного управления.
    Начиная с 70-х гг. XX в. сформировалась тенденция развития АСУ, направленная на фундаментальные компоненты ИТ (особенно на аналитическую работу) с максимальным применением человекомашинных процедур. В основу подобных АСУ была положена гипотеза, согласно которой задачи анализа и принятия решений относились к классу формализуемых, поддающихся математическому моделированию. Однако оказалось, что применяемые экономико-математические модели имеют ограниченные возможности практического использова
7

ния. Для каждой новой задачи требуется новая модель. При этом вычислительный потенциал управления, сосредоточенный в вычислительных центрах, находится в отрыве от других средств и технологий обработки информации вследствие неэффективной работы нижних ступеней и необходимости непрерывных конверсий информации. Для сложившейся в АСУ организационной структуры характерны низкий коэффициент их использования, невысокая рентабельность.
    Основу новой информационной технологии составляют распределенная компьютерная техника, программное обеспечение и развитые коммуникации. Принципиальное отличие новой информационной технологии от существующей состоит в автоматизации процессов изменения формы или местоположения информации, а также ее содержания.
    Существуют две стратегии внедрения новой информационной технологии в локальную информационную структуру:
    ■     информационная технология приспосабливается к организационной структуре в ее существующем виде, происходит лишь локальная модернизация сложившихся методов работы. Коммуникации развиты слабо, и рационализируются только рабочие места. Происходит распределение функций между техническими работниками (операторами), специалистами (администраторами): слияние функций сбора и обработки информации (физический поток документов) с функцией принятия решений (информационный поток), классификационные грани рационализируются (рис. 1);
    ■     организационная структура модернизируется таким образом, чтобы информационная технология дала наибольший эффект. Основной стратегией являются максимальное развитие коммуникаций и разработка новых организационных взаимосвязей, ранее экономически нецелесообразных. Продуктивность организационной структуры возрастает, так как рационально распределяются архивы данных, снижается объем циркулирующей по системным каналам информации и достигается сбалансированность эффективности каждого управленческого уровня и объема решаемых задач (рис. 2).
    Первая стратегия ориентируется на существующую структуру учреждения (степень риска от внедрения сводится к минимуму, ибо затраты минимальны и организационная структура не рационализируется); вторая — на будущую структуру (система расширяется строго в соответствии с потребностями и возможностями организации). Для обеих стратегий принципиально меняется подход к использованию 8

поток информации (решения), ► физический поток (документы)


Рис. 1. Адаптация ИТ к организационной структуре

Выходной интерфейс организации

поток информации (решения), физический поток (документы)


Рис. 2. Рационализация организационной структуры

9

информационной техники: происходит ее перемещение с периферии информационной активности учреждения непосредственно вовнутрь учреждения, где информация перерабатывается и принимаются решения. Тем самым ликвидируется разрыв между информационной и организационной структурой.
    Основной недостаток существующей информационной технологии состоит в необходимости непрерывных конверсий информации, адаптируемых к конкретным технологическим методам и техническим средствам. Микропроцессорная техника, являющаяся основой новой информационной технологии, позволяет максимально интегрировать информационные процессы в учреждении путем перевода их на единый процесс обработки. При этом за счет универсальности используемых технических средств обеспечивается не только технологическая и методическая интеграция, но и организационная (физическая) интеграция информационных систем и процессов в виде широкой сети деловых автоматизированных рабочих мест (ДАРМ).
    Для новой информационной технологии характерны:
    ■     работа пользователя в режиме манипулирования данными, пользователь должен «видеть» и «действовать», а не «знать» и «помнить»;
    ■     сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированной базы данных, предусматривающая единую унифицированную форму представления, хранения, поиска, отображения, восстановления и защиты данных;
    ■     безбумажный процесс обработки документа, при котором на бумаге фиксируется только окончательный вариант документа, а промежуточные версии и необходимые данные записаны на машинные носители и доводятся до пользователя через экран дисплея ПЭВМ;
    ■     интерактивный (диалоговый) режим решения задачи с широкими возможностями для пользователя;
    ■     возможности коллективного исполнения документов на основе группы ПЭВМ, объединенных средствами коммуникаций;
    ■     возможность адаптивной перестройки формы и способа представления информации в процессе решения задачи.

    Основные свойства и характеристики информационных технологий

    На сегодняшний день сформированы и выделены основные свойства и характеристики современных ИТ.


10