ОЦЕНКА ОБЪЕМОВ ИНФОРМАЦИИ в ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ПРЕДПРИЯТИЯ И ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
Рассмотренные выше задачи управления и их взаимосвязи как внутри энергетического хозяйства, так и с другими подразделениями предприятия определяют общий объем информации и объем вычислительных работ за выбранный период времени (сутки, месяц, квартал, год).
Общий объем информации зависит от следующих факторов: числа показателей в сообщении; числа появления данного показателя в различных сообщениях, числа сообщений в рассматриваемый период времени. Эти факторы, а также среднее число машинных операций для решения отдельных типовых задач и периодичность решения этих задач дозволяют оценить общий объем вычислительных работ в системе управления.
Эти показатели являются основными при выборе числа и производительности технических средств и вычислительных устройств, необходимых для полноценного функционирования системы управления, а также для обоснования организационной структуры и численности управленческого персонала в службе главного энергетика.
Ниже в соответствии с [38] кратко излагаются основные положения типовой методики выбора вычислительного комплекса информационно-вычислительного центра (ИВЦ) автоматизированной системы управления. Этот выбор должен проводиться в рамках проектирования общезаводского ИВЦ, обслуживающего все подразделения предприятия.
При выборе оборудования следует учитывать назначение и состав комплекса и его основные характеристики: производительность оборудования при выполнении технологических операций; надежность устройств и блоков оборудования, работающих автономно и в комплексе; степень совмещения во времени выполнения оборудованием отдельных технологических операций; совместимость работы оборудования различных типов; стоимость оборудования; состав и количество обслуживающего персонала; площадь, требуемая для размещения оборудования.
Для выбора основного оборудования ИВЦ целесообразно использовать трехступенчатую процедуру, яри которой на первом этапе из числа имеющихся типов оборудования выбираются технические средства, по своему назначению и конструкции пригодные для выполнения запланированных в вычислительном центре работ. На втором этапе для отобранных типов оборудования определяется их количество, которое обеспечивает выполнение данного объема работ в установленный календарный период. На третьем этапе осуществляется выбор для ИВЦ того оборудования, которое обеспечивает наименьшую сумму приведенных затрат.
Процесс выбора оборудования может быть многоэтапным, если после проработки указанных выше этапов возникает необходимость уточнения принятых исходных данных, например типов используемых носителей информации. В этом случае целесообразно произвести корректировку этих исходных данных и повторить этапы выбора оборудования.
Таблица 3-2
Входная и выходная информация задач энергетического хозяйства предприятия
Продолжение табл. 3-2
Шифр | Задача управления. | Входная информация |
| |
Наименование | собственная | внешняя | Выходная информация | |
II-3 | Оперативное распределение энергетических ресурсов внутри предприятия | Нормативное значение параметров энергоснабжения подразделений предприятия | План производства продукции (0:5) | План распределения энергоресурсов внутри предприятия (11:1) |
Продолжение табл. 3.2
| Задача управления. Наименование | Входная информация | Выходная информация | |||||
Шифр | собственная | внешняя | ||||||
II-4 11-5 | Управление автоматизированными объектами, работающими без обслуживающего персонала Учет выработки я потребления энергоносителей внутри предприятия | Инструкция по контролю и эксплуатации автоматизированных объектов (1:1) | 5. Фактический объем производства продукции (0:1) | Суточные частные балансы энергоносителей (11:2) | ||||
| Задача управления. Наименование | Входная информация | Выходная информация | |||||
Шифр | собственная | внешняя | ||||||
|
| Личный жетон рабочего (1:18) |
| Суточный отчет о заработной плате ремонтных рабочих, занятых обслуживанием энергетических коммуникаций (11:5) | ||||
II-7 11-8 | Руководство оперативными переключениями | Инструкция по выполнению оперативных переключений (1:1) |
|
| ||||
Продолжение табл. 3-2
Шифр | Задача управления. | Входная информация |
| |
Наименование | собственная | внешняя | Выходная информация | |
II-9 | Отбор и выдача информации на более высокие уровни иерархии управления Уровень технико-эконо- мического анализа и планирования Перспективное планирование развития энергетического хозяйства предприятия | 1. Инструкция (.1:1) | Планы развития производства по подразделениям предприятия на перспективу (0:5) | По требованию |
Шифр |
| Входная информация | Выходная информация | |
Наименование | собственная | внешняя | ||
|
|
| 6. Цены (тарифы) на энергоносители (0:17) |
|
III-2 | Текущее планирование энергоснабжения предприятия | Нормативы расхода топлива и энергии (111:26) | План производства продукции по подразделениям предприятия (0:5) | Текущий план энергоснабжения промышленного предприятия (111:2) |
III-3 | Составление плана организационно - технических мероприятий по рационализации энергетического хозяйства | Перспективный план развития топливно-энергетического хозяйства предприятия (11:1) | Допустимые размеры ассигнований на развитие и реконструкцию топливно - энергетического хозяйства (0:19) | План оргтехмероприя- тий по рационализации топливно - энергетического хозяйства (111:3) |
Продолжение табл. 3-2
| Задача управления. | Входная информация |
| |
| Наименование | собственная | внешняя | Выходная информация |
III-4 | Ведение статистической отчетности по энергетическому хозяйству | Технико-экономическая оценка мероприятий по рационализации топливно- энергетического хозяйства (111:19) |
| Отчетный топливно- энергетический баланс (111:11) |
Шифр | Задача управления. Наименование | Входная информация | Выходная информация | |
собственная | внешняя | |||
III-5 | Планирование плановопредупредительного ремонтного обслуживания энергетического оборудования | Дефектная ведомость на ремонтное обслуживание (1:20) | Графики ремонта технологического оборудования по подразделениям предприятия (0:10) | Календарный план- график ремонтного обслуживания (111:4) |
Продолжение табл. 3-2
Шифр | Задача управления. | Входная информация |
| |||||
| Наименование | собственная | внешняя | Выходная информация | ||||
II1-6 | Выбор политики управления запасами в энергетическом хозяйстве | Суточные отчеты о работе складов (1:14) | Ценники на материалы и запасные части (0:14) | Заказ на пополнение запасов материальных ресурсов (111:32) | ||||
| Задача управления. Наименование | Входная информация | Выходная информация | |||||
Шифр | собственная | внешняя | ||||||
Ш-9 | Оценка надежности работы энергетического оборудования | Показатели ущербов от перерывов и снижения качества энергоснабжения (111:33) |
| Отчет о надежности энергетического оборудования (III: 17) | ||||
Продолжение табл. 3-2~
| Задача управления. | Входная информация |
| |||||
| Наименование | собственная | внешняя | Выходная информация | ||||
III-10 | Оценка ущербов от перерывов и снижения качества энергоснабжения | Суточный отчет о выходе из строя энергетических коммуникаций (11:3) | Планы производства продукции по подразделениям предприятия (0:5) | Показатели ущербов от перерывов и снижения, качества энергоснабжения (111:33) | ||||
|
| Входная информация |
| |||||
Шифр | Наименование | собственная | внешняя |
| ||||
III-ll | Анализ эффективности энергетического хозяйства | Журнал-досье для хранения суточных ведомостей (1:_3)_ | 3. Технике - экономические показатели предприятия (0:12) | Справка о состоянии энергетического хозяйства предприятия (Ш:18) | ||||
Продолжение табл. 3-2
Шифр | Задача управления. Наименование | Входная информация | Выходная информация | |
собственная внешняя | ||||
Ш-12 | Нормирование и контроль расходов энергетических, материальных и трудовых ресурсов в энергетическом хозяйстве предприятия: | 8. Условно-расчетные цены на энергоносители (111:30) |
| Нормативы расхода топлива и энергии (111:26) |
о
оо
| Задача управления. Наименование | Входная информация | [Выходная информация | |
Шифр | собственная | внешняя | ||
Ш-13 | Нормативы трудоемкости и простоя по типовым ремонтным работам | 1. Суточные отчеты о трудоемкости ремонтного обслуживания (1:8 и 11:4) |
| Нормативы трудоемкости и простоя по типовым ремонтным работам (111:24) |
| 1. Общие сведения об энергетическом оборудован™ | Классификатор энергетического оборудования |
| Учетно-ремонтная карта энергетического оборудования (111:21) |
Продолжение табл. 3-2
Шифр | Задача управления. | Входная информация | Выходная информация | |
Наименование | собственная | внешняя | ||
| 2. Общие сведения о материалах и запасных частях, используемых в энергетическом хозяйстве | Суточные отчеты о трудоемкости ремонтного обслуживания (1:8 и 11:4) | Классификатор материалов и запасных частей (0:13) | Массив информации о материалах и запасных частях, хранящихся в памяти ЭВМ |
111-14 | Условно - расчетные (хозрасчетные) цены энергоносителей | Суточные отчеты о калькуляции себестоимости энергоносителей (111:15) | Норматив платы за производственные фонды (0:15) | Условно - расчетные (хозрасчетные) цены энергоносителей (111:30) |
Предварительное установление состава технологического оборудования ИВЦ производится на основе имеющихся серийных и некоторых опытных образцов технических средств вычислительной техники, приема- передачи информации и размножения печатных документов.
Существуют два способа оценки количества ЭВМ, необходимых для укомплектования ИВЦ. Первый способ может быть рекомендован для использования при укрупненных расчетах, а также для определения количества ЭВМ, входящих IB вычислительный комплекс с общими внешними устройствами. Второй способ позволяет производить определение необходимого количества некомплексированных ЭВМ с учетом основных факторов, определяющих производительность ЭВМ.
При изложении методических указании по определению количества ЭВМ предполагается, во-первых, что ИВЦ оборудуется однотипными машинами, во-вторых, что на ЭВМ (производится одновременное выполнение решения нескольких задач (многопрограммная обработка). Однако излагаемые принципы определения количества ЭВМ применимы и при комплектовании ИВЦ разнотипными машинами и при последовательном решении задач на ЭВМ.
Первый способ оценки необходимого числа ЭВМ основан на определении необходимого количества машинных операций для решения задач за сутки максимальной нагрузки ИВЦ. Число ЭВМ для укомплектования ИВЦ определяется по формуле
(3-1)
где &а — коэффициент, учитывающий время на выполнение работ по автоматическому программированию и реализации служебных программ, обеспечивающих многопрограммную работу ЭВМ; С< — удельное количество машинных операций, необходимых при решении i- и группы задач (i=1, 2, 3, ., m) для обработки одного показателя, находящегося в оперативном накопителе ЭВМ; Qi — максимальный суточный объем входной информации в показателях в i- и группе задач; УсрЭВМ— среднее быстродействие выбранной ЭВМ; kB — коэффициент понижения среднего быстродействия выбранной ЭВМ от обращения к внешним накопителям и устройствам ввода-вывода информации; 6И — коэффициент использования машинного времени выбранной ЭВМ, учитывающий затраты времени на устранение неисправностей и на регламентные работы; Гр — планируемое полное суточное время работы ЭВМ, с.
Значение коэффициента А>а, учитывающего время выполнения работ по автоматическому программированию и реализации служебных программ, повышается с увеличением уровня автоматизации. При уровне автоматизации, существующем в настоящее время в нашей стране, можно принимать ka l,2. Удельное количество машинных операций на один входной показатель зависит от характера решаемых задач.
Среднее быстродействие ЭВМ определяется как количество операций, выполняемых центральным процессором без обращения к внешним устройствам машины. Среднее быстродействие ЭВМ зависит от удельного состава операций решаемых программ (сложения, вычитания, умножения, деления и логических операций).
Значение коэффициента, характеризующего уменьшение среднего быстродействия ЭВМ за счет обращения к внешним устройствам, может быть определено по формуле
(3-2)
где ti0 — среднее время выполнения машинных операций, необходимое при решении i- и группы задач для обработки одного показателя, находящегося в оперативном накопителе ЭВМ; U0 — среднее время, затрачиваемое ЭВМ на обработку одного входного показателя при решении i- и группы задач, включая время ввода, вывода и обращения к внешним накопителям ЭВМ.
Так, например, согласно [38] для различных задач при решении их на ЭВМ «Минск-32» среднее время на обработку одного показателя при вводе информации с перфокарт и выводе результатов на печать ориентировочно составляет, с:
Для статистических задач 0,15
Для учетных задач 0,18
Для плановых задач 0,25
В ориентировочных расчетах можно принимать, что при решении массовых экономических задач методом прямого счета среднее удельное количество машинных операций на один показатель входной информации Ci= =0,5 *103; при решении сложных экономических задач (задачи оптимизации) с<=10*103; программы решения экономических задач содержат 90% коротких операций типа сложения и 10% длинных операций типа умножения; при использовании многопрограммных ЭВМ, работающих с программой-диспетчером, обеспечивающей соответствующее совмещение работы центрального процессора и внешних устройств машины, значение коэффициента &в 0,8.
Если на ИВЦ будут использоваться ЭВМ без совмещения работы центрального процессора с работой внешних устройств, значение коэффициента к будет изменяться в широких пределах в зависимости от характера решаемых задач и используемых устройств ввода-вывода (этот коэффициент может уменьшаться до 0,2—0,1). Оценку необходимого числа таких ЭВМ удобнее производить на основе определения приведенных значений удельного количества операций на один входной показатель с учетом количества операций на один входной показатель и времени обращения к внешним
устройствам ЭВМ, т. е. значения
(не определяя отдельно значения kB).
Второй способ оценки необходимого для ИВЦ числа ЭВМ основан на определении времени вычислительных операций (включая время обращения к внешним накопителям), а также времени ввода и вывода информации, затрачиваемого выбранной машиной при решении всех задач за сутки наибольшей нагрузки ИВЦ.
Расчет времени вычислительных операций производится по формуле
(3-3)
где в.б — время выполнения вычислительных операций базовой ЭВМ, необходимое при решении i- и группы задач для обработки одного показателя, включая время обращения к внешним накопителям машины; &*бД — коэффициент, характеризующий относительное быстродействие базовой и выбранной ЭВМ при решении i- и группы задач; Qli — максимальное суточное количество показателей в i- и группе задач, разрядность оснований которых меньше или равна разрядности машинного слова выбранной ЭВМ; Qiri — максимальное суточное количество входных показателей, разрядность которых больше разрядности машинного слова выбранной ЭВМ; kg — коэффициент, учитывающий увеличение времени вычисления одного показателя с удвоенным машинным словом.
Ориентировочно коэффициент характеризующий относительное быстродействие базовой и выбранной ЭВМ, можно определить по формуле
(3-4)
где ?адр — коэффициент, учитывающий изменение производительности выбранной ЭВМ по сравнению с базовой (для выбранной одноадресной машины при базовой двухадресной Ладр=1»3-*-1,8); Угб — быстродействие базовой ЭВМ при решении i- и группы задач; Vi — быстродействие выбранной ЭВМ при решении i- и группы задач.
При определении значений Vie и Vi следует учитывать удельный состав машинных операций при решении i- и группы задач.
Для выбранной ЭВМ полное время ввода информации за сутки наибольшей нагрузки определяется по формуле
(3-5)
где Qibb — суточный объем информации, вводимый устройством i-ro типа за сутки наибольшей нагрузки ИВЦ (t=l, 2, 3, ., ЛГВВ); Vгвв — техническая скорость ввода информации i-м устройством; &iBB— коэффициент, учитывающий для i-ro устройства время ввода программ, технологическое время останова.
Полное время вывода информации за сутки наибольшей нагрузки
(3-6)
где QjsuB — суточный объем информации, выводимой устройством /-го типа за сутки наибольшей нагрузки (/=1, 2, 3, ., Л выв); У3-выв — техническая скорость вывода информации j-м устройством; Выв — коэффициент, учитывающий для j-го выводного устройства технологическое время останова.
Если ввод (вывод) информации в ЭВМ осуществляется при параллельной работе нескольких устройств i-ro типа, то при определении времени ввода (вывода)
информации учитывается соответствующее увеличение технической скорости ввода (вывода) информации.
Значение коэффициента &tBв может изменяться в широких пределах — от близкого к единице (при непосредственном вводе информации по каналам с повышенной достоверностью) до значения около двух-трех (ввод данных с перфокарт). Значение коэффициента выв обычно изменяется в небольших пределах. При ориентировочных расчетах можно принимать -выв Ы-*-! .
Оценка числа ЭВМ, необходимого для укомплектования ИВЦ, производится по формуле
где &С.ВВ, ?с.выв — средневзвешенные коэффициенты совмещения работы центрального процессора с работой входных и выходных устройств ЭВМ.
При условии разделения по времени совмещения работы вычислителя с работой каждого типа вводного оборудования значение средневзвешенного коэффициента совмещения работы центрального процессора с работой вводных устройств определяется по следующей формуле:
(3-8)
где kic.BB — коэффициент совмещения работы центрального процессора с работой i-ro типа вводного оборудования (значение ?гС.вв зависит от количества одновременно работающих устройств t-ro типа); 7\Вв — время ввода данных с г-го типа оборудования.
Определение производится аналогичным образом как определение величины kc.BB.
Установление по каждому типу ЭВМ необходимого для ИВЦ числа машин должно производиться при рациональной их комплектации. Необходимо стремиться комплектовать ЭВМ таким образом, чтобы для времени вычислительной работы Т„ч выполнялось следующее соотношение:
(3-9)
Обработка материалов по ряду предприятий машиностроения и черной металлургии показывает, что общий годовой объем информации в системе управления энергетическим хозяйством составляет 1,0—2,5 >10+5 показателей, а объем вычислительных работ—1,0—3,0Х ХЮ машинных операций.
Распределение объемов информации и вычислительных работ в течение года для службы главного энергетика может быть проиллюстрировано данными по крупному металлургическому заводу (табл. 3-3).
Таблиц а 3-3
Оценка объемов информации и вычислительных работ в системе управления энергетическим хозяйством крупного металлургического завода
Уровни управления энергетическим хозяйством предприятия |
| Периоды |
| |
| сутки | месяц | квартал | год |
I. Уровень эксплуатации энергетического оборудования | До 1,0 | 15—30 | 50—100 | 250—400 |
До 1,2 | 25—40 | 75—120 | 350—400 | |
И. Уровень оперативного (диспетчерского) управления | До 5,0 | 80—120 | 300—350 | 1200—1500 |
До 5,0 | 120—150 | 400—450 | 1400—2000 | |
III, Уровень технико-экономического анализа и планирования | 0,01 | До 0,5 | 1,5—2,0 | 5,0—10,0 |
До 0,05 | 1,0—2,0 | 5,0—10,0 | 25,0—40,0 | |
В целом по энергетическому хозяйству | До 6 | 90—150 | 350—450 | 1500—2000 |
До 7 | 150—200 | 500—700 | 1800—2500 | |
Примечание. Числитель — объемы информации, 10е показателей; знаменатель — объемы вычислительных работ, 10* машинных операций.
Для условий, рассмотренных в табл. 3-3, основные параметры вычислительного комплекса должны характеризоваться следующими величинами:
Быстродействие, тыс. операций/с Не менее 50
Пропускная способность устройств, десятичные знаки/с:
ввод информации „ 100
вывод информации „ 450
Объем внутренних запоминающих устройств, тыс. байт:
оперативная память „ „ 32
промежуточная память . 100
внешняя память „ 5000
Приведенная оценка параметров вычислительного комплекса указывает на высокие требования, предъявляемые системой управления энергетическим хозяйством к формированию структуры технических средств.
