Теоретические основы разработки и моделирования систем автоматизации

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ 

ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ 
И МОДЕЛИРОВАНИЯ 

СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

А.М. Афонин, Ю.Н. Царегородцев, 

А.М. Петрова, Ю.Е. Ефремова

Рекомендовано 

Методическим советом Учебно-методического центра 

по профессиональному образованию 

Департамента образования города Москвы 
в качестве учебного пособия для студентов 

образовательных учреждений 

среднего профессионального образования

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Москва                                        2021

ИНФРА-М

УДК 681.5(075.32)
ББК 32.965я723
 
А94

Афонин А.М. 

А94 
 
Теоретические основы разработки и моделирования систем автома
тизации : учебное пособие / А.М. Афонин, Ю.Н. Царегородцев, А.М. Петрова, Ю.Е. Ефремова. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2021. — 191 с. — 
(Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-00091-678-0 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-015069-7 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107572-2 (ИНФРА-М, online)
Автоматизация управления предприятием — одно из важнейших на
правлений управленческой деятельности на современном предприятии. 
Подготовка специалистов в данной области чрезвычайно актуальна: чем 
профессиональнее деятельность в области автоматизации, тем выше эффективность работы предприятия в современных условиях. В пособии 
изложены основы построения и функционирования АСУ подсистем предприятия. Описаны основные виды деятельности, связанные с проектированием автоматизированных систем.

Учебное пособие предназначено для студентов учреждений среднего 

профессионального образования и вузов по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)».

УДК 681.5(075.32)

ББК 32.965я723

Р е ц е н з е н т ы:

Велисевич В.И. — кандидат технических наук, профессор, декан 

факультета разработки подземных месторождений Московского государственного горного университета;

Громова Т.Н. — председатель цикловой комиссии гуманитарных 

и социально-экономических дисциплин Московского политехнического колледжа;

Усков А.В. — преподаватель высшей категории цикловой комиссии 

«Автоматизация технологических процессов» Колледжа автоматизации и радиоэлектроники № 27 имени П.М. Вострухина;

Анохин В.Л. — преподаватель общетехнических и специальных дис
циплин Политехнического колледжа № 8 имени дважды Героя Советского Союза И.Ф. Павлова, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники

ISBN 978-5-00091-678-0 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-015069-7 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107572-2 (ИНФРА-М, online)

© Афонин А.М., Царегородцев Ю.Н., 

Петрова А.М., Ефремова Ю.Е., 
2011

© ФОРУМ, 2011

Список сокращений

ERP — enterprise resource planning (система планирования ресурсов
предприятия)
FIFO (ФИФО) — в порядке очереди
LIFO (ЛИФО) — в порядке обратной очередности
MRP — manufacturing resource planning (планирование производственных ресурсов)
АЛ — автоматическая линия
АРМ — автоматизированное рабочее место
АС — автоматизированная система
АСИО — автоматизированная система инструментального обеспечения
АСКУЭ — автоматизированная система контроля и учета энергоносителей
АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки
производства
АСУ — автоматизированная система управления
АСУО — автоматизированная система удаления отходов
АСУП — автоматизированная система управления предприятием
АСУТП — автоматизированная система управления технологическим
процессом
АТНС — автоматизированная транспортнонакопительная система
АТСС — автоматизированная транспортноскладская система
ВЦ — вычислительный центр
ГАЗ — гибкий автоматизированный завод
ГАЛ — гибкая автоматизированная линия
ГАУ — гибкий автоматизированный участок
ГАЦ — гибкий автоматизированный цех
ГВС — горячее водоснабжение
ГОК — горнообогатительный комбинат

ГПМ — гибкий производственный модуль
ГПС — гибкая производственная система
ГСВЦ — государственная сеть вычислительных центров
ЕАСС — единая автоматизированная система связи страны
ЕСКД — Единая система конструкторской документации
ЕСТПП — Единая система технологической подготовки производства
ЗО — задание на оргпроектирование
ИАСУ — интегрированная автоматизированная система управления
ИВЦ — информационновычислительный центр
ИПС — информационнопоисковые системы
КТС — комплекс технических средств
ЛВС — локальная вычислительная сеть
ЛИС — логикоинформационные схемы
НИИ — научноисследовательский институт
НИОКР — научноисследовательские и опытноконструкторские работы
НИР — научноисследовательская работа
НТД — научнотехническая документация
ОАСУ — отраслевая автоматизированная система управления
ОГАС — общегосударственная автоматизированная система сбора и
обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством страны в целом
ООП — организационный общий проект
ОПТ — общее проектное требование
ОРП — организационный рабочий проект
ОЦ — обрабатывающий центр
ПКР — проектноконструкторские работы
ППР — плановопредупредительный ремонт
ПР — промышленные роботы
РТК — роботизированный технологический комплекс
РТК — робототехнический комплекс
РТЛ — роботизированная технологическая линия
РТУ — роботизированный технологический участок
РТЯ — роботизированная технологическая ячейка
САПР — система автоматизированного проектирования

4
Список сокращений

СДО — схема документооборота
СОНТ — система создания и освоения новой техники
СПУ — сетевое планирование и управление
СТО — основной стандарт организации
СТП — стандарт предприятия
СФВ — схема функциональных взаимосвязей
ТЗ — техническое задание
ТОУ — технологический объект управления
ТП — технологический процесс
ТПП — техническая подготовка производства
ТТН — товарнотранспортная накладная
ТЭО — техникоэкономическое обоснование
ЧПУ — числовое программное управление
ЭВМ — электронновычислительная машина

Список сокращений
5

Введение

Переход к новым рыночным отношениям неблагоприятно сказался на экономическом состоянии предприятий многих отраслей. Для
них единственным выходом из сложившейся ситуации является инновационный путь развития, который требует радикального обновления производства, выпускаемой продукции, квалификации персонала. Возникла объективная необходимость совершенствования системы управления производством, и, в частности, системы управления
ускоренным развитием производства, наделении ее новыми качественными характеристиками.
В условиях предстоящей работы по обновлению промышленных
предприятий, и прежде всего — машиностроительных заводов, возникла объективная потребность в том, чтобы новая усовершенствованная система управления производством позволила обеспечить:
• наиболее полное использование имеющихся производственных, материальных и трудовых ресурсов для увеличения выпуска продукции в соответствии с установленными для нее требованиями;
• ускоренное техническое развитие машиностроительных предприятий.
Задача состоит в том, чтобы на основе ускоренного технического
перевооружения машиностроительных заводов и перехода на изготовление качественно нового поколения продукции повысить экономическую эффективность производства.
Активный поиск возможностей ускоренного роста эффективности промышленного производства может быть обеспечен, лишь когда
на предприятиях будут созданы условия, способствующие активизации деятельности в этом направлении рабочих, специалистов и руководителей.
Для повышения их заинтересованности в конечных результатах
труда система управления ускоренным развитием производства должна быть способна стимулировать творческую активность производственных коллективов в области ускорения работ по частичной или
полной реконструкции предприятия, изменения устаревших методов
и стиля работы.

Система управления производством в целом может считаться
высокоэффективной только в том случае, если она направлена на
преодоление состояния инерции, скептицизма со стороны отдельных руководителей и специалистов в отношении осуществления на
предприятии необходимых технических изменений, повышает заинтересованность руководителей в ускорении технического развития
производства.
Следовательно, система управления производством должна быть
наделена способностью самосовершенствования, направленного в
первую очередь на широкое применение на всех уровнях управления
новых высокоэффективных организационных форм и методов управления.
При активизации работ по дальнейшему совершенствованию
системы управления производством особое внимание должно быть
уделено подготовке высококвалифицированных специалистов, обладающих необходимыми знаниями для ускоренного развития производства.
Существующая система подготовки специалистов по управлению
производством уже не отвечает требованиям настоящего и будущего
времени. Она во многом оторвана от конкретики современных производств, не готовит специалистов для будущих производств.
Рассмотренные в книге структуры управления должны позволить
будущим управленцам получить представление о современном производстве машиностроительных предприятий, о требованиях, предъявляемых к новой продукции, системам управления, обеспечивающих
выпуск качественно новой продукции. Поэтому разделы учебного пособия построены так, чтобы дать знания основ управления производством и показать основные направления развития производства для
выпуска качественно новой продукции.
Усилившаяся конкуренция вынуждает вести активный поиск путей совершенствования организационной структуры управления в
рамках заводов и производственных объединений. При работе над
книгой авторы широко использовали отечественную и зарубежную
литературу, включая монографии и периодические издания.
При написании данной книги авторы стремились использовать
краткость в изложении материала, в результате которой достигается
его высокая информативность. Материалы адаптированы к условиям
экономики России и подготовки современных экономистов. Успешное освоение учебного пособия создает базис, необходимый для дальнейшей самостоятельной работы в области экономики и управления
производством.

Введение
7

Глава 1
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ

1.1. Предприятие и его цели

Предприятие — это самостоятельный хозяйственный субъект с
правом юридического лица, созданный в порядке, установленном законодательством, для выполнения работ и оказания услуг в целях
удовлетворения общественных потребностей и получения прибыли.
Предприятие самостоятельно осуществляет свою деятельность,
распоряжается выпускаемой продукцией, полученной прибылью, оставшейся в его распоряжении после уплаты налогов и других обязательных платежей.
Главная цель предприятия — получение максимальной и стабильной прибыли от реализации продукции и услуг в условиях конкуренции на мировом рынке для удовлетворения общественных потребностей и интересов членов трудового коллектива и собственников имущества.
Реализация целей и задач предприятия происходит в процессе их
организации и функционирования по трем направлениям:
• производственное;
• организационнохозяйственное;
• социальноэкономическое.
В производственном отношении промышленное предприятие представляет комплекс подразделений, работа всех частей которого строго
скоординирована на принципах научной организации и управления
производством.
В организационнохозяйственном отношении промышленное предприятие является самостоятельной хозяйственной единицей, наделенной правами юридического лица и располагающей необходимым
для производственной деятельности имуществом, собственным или
переданным ему во владение собственником имущества.

В социальноэкономическом отношении предприятие характеризуется тем, что на нем обеспечивается единство социальных и экономических интересов трудового коллектива, его отдельных членов и собственников имущества.
Предприятие — это производственная система. Как объект организации оно выступает в качестве производственной системы, которая является совокупностью элементов и связей между ними.
Предприятие отличается сложной иерархической системой, в которой в качестве ступеней иерархии выступают производство, цех,
участок, рабочее место. На всех ступенях иерархии могут быть выделены функциональные подсистемы.
В деятельности предприятия выделяются частные функции,
которые объединяются в следующие функциональные подсистемы:
• процессов производства: подготовки производства, основных
производственных процессов, процессов производственной инфраструктуры, материальнотехнического обеспечения производства, реализации и сбыта продукции, маркетинга;
• определяющие состав элементов производственного процесса:
функционирования орудий труда, движения предметов труда,
организации труда;
• интегрирующие: формирования производственной структуры и
организации планирования производства.

Организационные формы создания промышленных
предприятий

В настоящее время в обрабатывающих отраслях промышленности
выделяют следующие разновидности предприятий:
• завод в отраслях машиностроения и тяжелой промышленности
и фабрика — в легкой промышленности;
• малое предприятие;
• научные и проектные организации.
Завод (фабрика) — это производственная единица промышленности, предназначенная для изготовления какихлибо изделий, для выполнения определенной стадии производственного процесса.
В машиностроительной промышленности сложились пять основных организационных форм этих предприятий, а именно заводы:
• с полным технологическим циклом, в которых осуществляются
все стадии производственного процесса — заготовительная, обрабатывающая и сборочная;

1.1. Предприятие и его цели
9

• механосборочного типа, работающие на заготовках и полуфабрикатах, получаемых в порядке кооперирования от других предприятий;
• сборочного типа, собирающие изделия из деталей, узлов и агрегатов, изготавливаемых на других специализированных заводах;
• малые, средние и крупные в зависимости от объемов хозяйственного оборота предприятия.

1.2. Научная основа организации производства

Сущность организации производства

Термин «организация» означает устройство, сочетание коголибо
или чеголибо в единое целое. Организация предполагает внутреннюю упорядоченность частей целого как средство достижения желанного результата.
В материальном производстве выделяются две стороны: производственные силы и производственные отношения, образующие в
своем единстве способ производства данного общества.
Производительные силы и средства — это силы и средства, участвующие в общественном производстве. Важнейшими составляющими
частями производительных сил являются люди и средства производства. Главный элемент производительных сил — люди.
Средства производства включают орудия труда и предметы труда.
Орудия труда — это машины, аппараты, инструменты, с помощью
которых человек воздействует на вещество природы, на предмет труда.
Предмет труда — объект приложения сил человека, все то, на что
направлен его труд, из чего получается готовый продукт. Это сырье,
основные и вспомогательные материалы, топливо, полуфабрикаты.
Производственные отношения — это отношения между людьми в
процессе производства и распределения материальных благ. Производственные отношения включают производственнотехнические и
социальноэкономические отношения.
Производственнотехнические отношения — это отношения по поводу совместного труда участников процесса производства. Их основой являются разделение и кооперация труда, которые ведут к обособлению отдельных работ, бригад, участков, цехов.

10
Глава 1. Промышленное предприятие как объект управления

Социальноэкономические отношения — это отношения между
людьми, определяемые характером и формой общественного присвоения средств производства, отношениями собственности.
Таким образом, сущность организации производства состоит в
следующем:
• объединение и обеспечение взаимодействия личных и вещественных элементов производства;
• установление необходимых связей и выполнение согласованных действий участников производственного процесса;
• создание условий для реализации единства экономических интересов общества, коллектива и каждого работника.

Закономерности организации производства
на предприятии

Организации производства на промышленных предприятиях присущи определенные закономерности:
• соответствие организации производства ее целям. Так, например, важными задачами, которые должны быть решены для реализации целей организации на участке, являются создание необходимых пропорций в производственной мощности участка,
установление рационального баланса рабочих мест и исполнителей, согласование времени выполнения операций на всех рабочих местах, создание стимулов к труду и т. п.;
• соответствие форм и методов организации производства характеристикам его материальнотехнического базиса. Эта закономерность предполагает необходимость обеспечения адекватности состояния и условий организации производства постоянно
изменяющемуся под влиянием научнотехнического процесса
материальному базису производства;
• соответствие организации производства конкретным производственнотехническим условиям и экономическим требованиям
производства. В зависимости от условий в процессе организации
производства принимаются соответствующие им организационные решения, выбираются вид специализации цехов и участков,
способ размещения оборудования, форму организации производственных процессов, систему оперативного планирования;
• комплексность организации производства предъявляет требования перехода от поэтапного к постоянному совершенствованию
организации производства;

1.2. Научная основа организации производства
11