Анализ автоматизированного рабочего места как объекта проектирования

АНАЛИЗ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАБОЧЕГО МЕСТА КАК ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ А.С. Федотов

Научный руководитель - д.т.н., профессор Ю.А. Гатчин

В статье производится анализ автоматизированного рабочего места (АРМ). Рассказывается о его назначении, функциях и о составляющих элементах (АРМ). Приводятся примеры программных продуктов, их анализ и качество работы.

Введение

В последние годы возникает концепция распределенных систем управления производством, где предусматривается локальная обработка информации. Для реализации идеи распределенного управления необходимо создание для каждого уровня управления и каждой предметной области автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе профессиональных персональных ЭВМ. Современные масштабы и темпы внедрения средств автоматизации управления в народном хозяйстве с особой остротой ставят задачу проведения комплексных исследований, связанных со всесторонним изучением и обобщением возникающих при этом проблем как практического, так и теоретического характера.

Анализируя сущность АРМ, специалисты определяют их чаще всего как профессионально-ориентированные малые вычислительные системы, расположенные непосредственно на рабочих местах специалистов и предназначенные для автоматизации их работ. Для каждого объекта управления нужно предусмотреть автоматизированные рабочие места, соответствующие их функциональному назначению. Однако принципы создания АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.

Принцип устойчивости заключается в том, что система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее внутренних и внешних возможных факторов. Это значит, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устранимы, а работоспособность системы быстро восстановима. Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенного к затратам по созданию и эксплуатации системы. Функционирование АРМ может дать численный эффект только при условии правильного распределения функций и нагрузки между человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которых является ЭВМ. Лишь тогда АРМ станет средством повышения не только производительности труда и эффективности управления, но и социальной комфортности специалистов [2].

Структура автоматизированного рабочего места

Автоматизированное рабочее место должно отвечать следующим требованиям:

• своевременное удовлетворение информационной и вычислительной потребности специалиста;

• минимальное время ответа на запросы пользователя;

• адаптация к уровню подготовки пользователя и его профессиональным запросам;

• простота освоения приемов работы на автоматизированное рабочее место и легкость общения, надежность и простота обслуживания;

• терпимость по отношению к пользователю;

• возможность быстрого обучения пользователя;

• возможность работы в составе вычислительной сети.

Технические средства Программные средства Информационное обеспечение и методическая документация.

1- 1

Общее ПО Функциональное ПО

1

Управление ресурсами вычислительной системы, обеспечение работы в сети. Средства для создания новых программных средств.

Рис. 1. Схема автоматизированного рабочего места

Подходы к разработке АРМ

Первый подход - функциональный - представляет собой автоматизацию наиболее типичных функций. Посмотрим, как адаптируется функциональное ПО к конкретным условиям применения. Отметим программные средства, которые являются базовыми при АРМ для различных профессий, связанных с обработкой деловой информации и принятием управленческих решений. Первыми появились программные средства для автоматизации труда технического персонала, что обусловлено, вероятно, большой формализацией выполняемых ими функций. Наиболее типичным примером являются текстовые редакторы (процессоры). Они позволяют быстро вводить информацию, редактировать ее, сами осуществляют поиск ошибок, помогают подготовить текст к распечатке. Применение текстовых редакторов позволят значительно повысить производительность труда машинисток. Специалистам часто приходится работать с большими объемами данных, чтобы найти требуемые сведения для подготовки различных документов. Для облегчения такого рода работ были созданы системы управления базами данных (СУБД: DBASE, RBASE, ORACLE и др.). СУБД позволяют хранить большие объемы информации и, что самое главное, быстро находить нужные данные. Так, например, при работе с картотекой постоянно нужно перерывать большие архивы данных для поиска нужной информации, особенно если карточки отсортированы не по нужному признаку. СУБД справится с этой задачей за считанные секунды. Хотя современное ПО отвечает почти всем требованиям, налагаемых на него работниками различных профессий, чего-то все равно всегда не хватает. Поэтому большим плюсом такого ПО является возможность его доработки и изменения. Что же касается разработки новых программных средств в АРМ, то она ведется по двум направлениям: создание нового ПО для новых профессий и специализация ПО для уже существующих профессий. В настоящее время наблюдается тенденция перехода к созданию АРМ профессионального назначения. Оно выражается в следующем:

• учет решаемых задач;

• взаимодействие с другими сотрудниками;

• учет профессиональных привычек и склонностей.

Оснащение такими АРМ позволяет повысить производительность труда учрежденческих работников, сократить их численность и при этом повесить скорость обработки экономической информации и ее достоверность, что необходимо для эффективного планирования и управления [1].

Состав программно-технических средств вычислительной техники

комплексов АРМ

Методы организации программно-технических средств в комплексах АРМ должны определяться в общем контексте рассматриваемых процессов оперативного управ-

ления производством (ОУП) промышленных предприятий, целевая функция которых -минимизировать затраты всех видов ресурсов на изготовление установленной номенклатуры. Синтез методов и моделей организации программно-технических средств при представлении АС оперативного управления производством как комплексов АРМ хозрасчетных производственных коллективов должен пройти две стадии: стадию определения рационального состава средств ВТ и стадии решения проблемы распределения ресурсов вычислительной системы комплексов АРМ по конечным ее потребителям [5].

При определении рационального состава средств ВТ и базового программного обеспечения значимо затрагиваются три вида ресурсов - трудовые, временные и материальные. Причем затрагиваются как ресурсы заказчика, так и ресурсы разработчика. Все переменные представляют собой совокупность комбинированных сочетаний, доступных заказчику для приобретения средств ВТ и базового программного обеспечения. Распределим эти переменные по двум группам - характеристики комбинаций, существенные для обеих сторон развития процесса, т.е. и для разработчика, и для заказчика, и существенные только для разработчика.

Техническая (аппаратная) совместимость новых средств ВТ по отношению к существующему парку ВТ у заказчика и к парку ВТ, прогнозируемому для приобретения в дальнейшем. Практика показывает, что этот показатель - один из важнейших принимаемых во внимание при выборе ВТ. Тенденция приобретения средств ВТ, аппа-ратно совместимых с имеющимися, связана со многими объективными и субъективными причинами, где не последнее место занимает и психология заказчика, его чувство уверенности в успехе применения именно этого класса аппаратных средств.

Программная совместимость, которая определяется совместимостью аппаратно-реализованной системы команд, совместимостью форматов представления данных, совместимостью трансляторов и т.д. Значительное влияние этого показателя на расход ресурсов может объясняться наличием больших объемов ранее подготовленных нормативных, архивных и статистических данных, а также специализацией подготовленного персонала на предприятии, имеющего опыт работы с конкретными базовыми средствами программного обеспечения.

Эксплуатационная совместимость внутри приобретенного комплекса средств ВТ, которая позволяет в случае выхода из строя отдельных модулей АРМ либо оперативно производить замену вышедшего из строя модуля, либо провести переназначение используемых устройств между конкретными АРМ в пределах вычислительных ресурсов всех комплексов (внутри цехового комплекса, внутри межцехового комплекса, внутри системы всякого предприятия).

Надежность средств ВТ по техническим условиям и ее соответствие конкретным условиям работы - вибрации, окислению, пыли, загазованности, скачкам напряжения и т.д., что требует дополнительных средств защиты.

Совокупная скорость решения функциональных задач по видам АРМ-комплекса -скорость обработки существующих объемов данных в различных режимах работы. Обычно для определения значений этого показателя недостаточно знать только объемы информационной базы конкретного АРМ и паспортные характеристики и предоставляемых вычислительных ресурсов.

Наиболее существенные показатели, влияющие на затраты трудовых и временных ресурсов и разработчика и заказчика при использовании конкретной конфигурации программно-технических средств комплексов АРМ и влияющие на их выбор:

• стоимость реализации «дружественного интерфейса» включает и программы обучения, и возможность получения справок в процессе работы на АРМ о способах продолжения или окончания диалога;

• возможность изменения состава и содержания реализуемых на конкретных АРМ функций, в том числе перераспределения между персоналом;

• обеспечение требований защиты от несанкционированного доступа для баз знаний и баз данных, а также их «прозрачности» в случае необходимости;

• стоимость обеспечения программно-аппаратных связей во внутрицеховых комплексах АРМ, между внутрицеховыми комплексами АРМ с другими подразделениями предприятия;

• обеспечение указанных видов связей, кроме этого, может быть также детализировано в соответствии с терминологией, принятой для локальных вычислительных сетей, а именно: передача данных, эмуляция терминалов, доступ к удаленным ресурсам, включая доступ к данным и запуск задач. Особо может быть выделен показатель поддержки стандартных протоколов обмена в сетях ЭВМ;

• возможность расширения комплексов ВТ за счет наращивания технических устройств (блоками оперативной памяти, внешними запоминающими устройствами, дополнительными процессорами, принтерами и т.д.).

Вторая группа показателей, существенно влияющих при выборе средств ВТ и базового программного обеспечения на затраты временных и трудовых ресурсов только разработчика, состоит из небольшого числа характеристик. Внешне эта группа выглядит как определяемая для удовлетворения показателей первой группы, как их своеобразная поддержка, хотя и имеет свои особенности [3]:

• скорость создания программного продукта в качестве обеспечения баз знаний и комплексов АРМ. Оценка показателя может быть получена экспертным путем, на основе опыта по изготовлению аналогов, с учетом предполагаемой технологии проектирования систем и уровня квалификации коллектива исполнителей;

• ожидаемые затраты на создание программного продукта в качестве обеспечения баз знаний комплексов АРМ. Стоимостная оценка затрат разработчика в части расхода всех видов ресурсов может определяться как по предыдущему показателю, так и экспертным путем;

• удобство сопровождения созданного программного продукта. Показатель в данном случае - статистический, определяемый группой факторов, таких, как возможность изменение отдельных элементов АРМ, не затрагивая общего математического обеспечения комплекса АРМ, скорость и затраты на подобного рода работы;

• полнота обеспечения стандартными средствами защиты данных и материальное обеспечение требований конечного потребителя и разработчика.

Выбор оптимального решения возможен для различных вариантов учета показателей. В полном случае учитываются все показатели, в частном случае - часть только наиболее важных. Представление свободы выбора позволяет определять выбор конкретной комбинации средств ВТ и базового программного обеспечения в условиях частичного отсутствия знаний о них, а кроме этого, позволяет снижать размерность задачи, используемой для решения модели в целях повышения эффективности использования средств ВТ.

Экономико-организационные резервы производства программных средств АРМ

Современные масштабы работ по производству программных средств (ПС) вычислительной техники как продукции производственно-технического назначения требуют незамедлительного решения одного из важных вопросов в данной области - резкого повышения производительности труда персонала, занятого в разработке ПС. Это обусловлено тем, что за последние десятилетия производительность труда работников, связанных с программированием, возросла примерно в 2-3 раза, тогда как производительность ВТ повысилась ориентировочно на два порядка. С другой стороны, в ближайшее время можно ожидать скачка в росте спроса на заимствуемые ПС, особенно

пакеты прикладных программ, связанного с широким внедрением в народном хозяйстве автоматизированных рабочих мест, в том числе на основе персональных ЭВМ.

Анализ предлагаемых решений по устранению складывающейся диспропорции показывает, что их можно объединить в два направления:

• экстенсивное, связанное с расширением сети организаций по разработке, производству и поставке ПС;

• интенсивное, но затрагивающее лишь вопросы роста производительности труда разработчиков ПС за счет тех источников, которые по аналогии с другими отраслями можно отнести к техническим факторам, т.е. применение современной технологии программирования и автоматизированных инструментальных средств разработки программ.

Первым обращает на себя внимание то, что в качестве ближайшего отраслевого аналога для создания ПС избирается машиностроение. Основанием для этого принято считать то, что ПС рассматривается как специфицированное изделие. Опасность заключается в желании саму организацию работ по созданию ПС провести по образу и подобию прототипов из машиностроения. Причем предпочтение отдается крупносерийному и серийному производству, тогда как преобладающая серийность тиражирования ПС в десятках, редко сотнях или тысячах экземпляров скорее подсказывает необходимость подойти к ним как к изделиям мелкосерийного, если не единичного производства. Но главным, на что следует обратить внимание в первую очередь, являются различия в характере труда работников машиностроения и разработчиков ПС, которые существуют в настоящий момент и, скорее всего, сохранятся в будущем. Преобладающее в машиностроении пооперационное разделение труда по стадиям техпроцесса с организацией подразделений по этим стадиям в создании ПС не проходит проверку широкой практикой, так как умственный труд по программированию гораздо сложнее разбить на последовательность формализуемых операций, нормирование которых достаточно достоверно учитывает и характеристику персонала, и специфику объекта внедрения норм.

Если ставить вопрос об аналогах, то гораздо ближе к разработке ПС по характеру труда - научно-исследовательские работы и работы опытно-конструкторского характера (НИОКР). С учетом сложности выделения, формализации и нормирования отдельных операций по созданию ПС наиболее целесообразной с точки зрения установления хозрасчетных отношений и стимулирования труда разработчиков ПС следует признать организацию их работы на основе заказ-нарядов с расчетами за полностью сданную программную продукцию. Основной организационной единицей в таком случае может являться бригада, специализированная на выполнении цикла работ по выпуску либо готового изделия в объеме пакета прикладных программ среднего размера, либо отдельного компонента сложного программного комплекса.

Судя по литературе, существует достаточно большой положительный опыт бригадной разработки ПС, однако, к сожалению, экономические аспекты деятельности таких бригад не рассматриваются. Учитывая объективную слабость пооперационной нормативной базы программирования, следует признать весьма привлекательной аккордную форму оплаты труда бригад, тем более что в настоящее время уже складывается достаточно достоверная нормативная база по укрупненным работам создания ПС [4]. Применение аккордной системы, безусловно, стимулирует сокращение затрат и сроков разработки ПС в гораздо большей степени, нежели преобладающая в настоящее время в этой области система должностных окладов. Оценку результатов работы обеспечивающих подразделений можно в таком случае вести по объему предоставляемых услуг, а не процентом отчислений от суммы заказ-нарядов, что явно не стимулирует обеспечивающие подразделения на рост объемов и качества услуг. Планирование объемов и номенклатуры услуг должно вестись на основе внутренних планов-соглашений

(договоров) между подразделениями основного и вспомогательного производства ПС. Таким же образом можно провести оценку результатов использования одним подразделением-разработчиком ПС программной продукции другого подразделения (передача программных модулей). В основу оценки взаимосвязи подразделений следует, по-видимому, положить нормативные (не пооперационные) затраты времени на разработку программ и услуги. От этих затрат возможен в достаточной степени достоверный переход к стоимостным оценкам через заработную плату и систему коэффициентов в ней, учитывающую прочие расходы. Введение таких отношений во всех организационных уровнях разработки ПС, включая и низовые, позволит мобилизовать противозатратный механизм в их производстве, что чрезвычайно важно при существующем порядке ценообразования на ПСВТ, когда цена (Ц) рассчитывается по формуле, близкой к традиционной:

Ц = С + Пн + Пд ,

где С - себестоимость разработки (разовых) и производства (тиражируемых) ПС; Пн -нормативная прибыль, устанавливаемая централизованно, в процентах к С; Пд - дополнительная прибыль, устанавливаемая в зависимости от величины экономического эффекта при эксплуатации ПС.

Таким образом, нельзя не заметить прямого стимулирования затрат в ценообразовании ПС, когда и разработчик, и производитель заинтересованы в росте величины С, чего тем более не особенно сложно достигнуть при отсутствии общих нормативов в разработке ПС. Внедрение внутрипроизводственных отношений на уровне бригад (отделов, цехов) может играть роль в снижении величины С. Тогда предоставляемые им средства на разработку программ фиксированы, а требуемые затраты ресурсов (особенно трудовых и машинных) определяются этими единицами с предоставлением им большей части полученной экономии в стоимостном выражении, что близко к условиям аккордно-премиальной оплаты труда. Попутно заметим, что только тогда становится возможным формирование реальной нормативной базы на разработку ПС, так как нормативы должны формироваться путем анализа опыта труда персонала, заинтересованного в интенсивной работе, что в настоящее время существует в очень малой степени.

Программный комплекс LCAD

Методом разработки автоматизированного рабочего места проектировщика технологических систем можно считать метод использования различных программных комплексов. Программный комплекс LCAD (от Layout CAD - расстановка оборудования с помощью компьютера) предназначен для создания автоматизированного рабочего места проектировщика, осуществляющего технологическое проектирование новых производственных помещений (рис. 2), а также технологическую реорганизацию существующего производства. Комплекс может быть также использован для получения различной справочной информации по установленному на производстве и введенному в базу данных системы оборудованию.

Программный комплекс LCAD позволяет автоматизировать процесс формирования:

• строительной подосновы (планов этажей зданий) по одноэтажным и многоэтажным промышленным помещениям для последующего размещения технологического оборудования; а также административно-бытовым зданиям;

• графической и текстовой документации по технологической планировке производственных помещений.

Рис. 2. Проектирование новых производственных помещений

LCAD обеспечивает создание и ведение базы данных (БД), содержащей массивы текстовой и графической информации. Структура массивов БД позволяет загружать и использовать при проектировании следующие виды информации:

• характеристики оборудования (наименование и модель, габариты, масса, установленная мощность электродвигателя и некоторая дополнительная информация), с обеспечением поиска и выбора информации по классам и группам оборудования;

• дополнительная графическая информация по оборудованию - размеры, установочные планы, планы опор, точки подключения электропитания, воздуха и т.п.;

• темплеты ("габаритки ", "фишки") оборудования;

• спецификации по установленному оборудованию;

• принятые условные графические обозначения для нанесения на планировки;

• структура производства (промышленная площадка - производственный корпус -цех - участок);

• генплан предприятия (для обеспечения быстрого выхода на нужную планировку производственных корпусов, цехов, участков);

• любая информация по цехам и участкам предприятия (виды и размеры площадей и т.д.);

• справочные данные по нормам и требованиям к размещению оборудования.

LCAD предполагает создание и хранение в БД технологических планировок на строительной подоснове производственного корпуса (здания) в целом. Спецификация установленного оборудования (рис. 3) создается и хранится в БД в целом по предприятию. Оформление и вывод на печать графической (чертежи планировок) и текстовой (спецификации оборудования) документации может производиться как в целом по производственным корпусам, так и по отдельным цехам и участкам, запрашиваемым в БД.

LCAD использует и расширяет возможности пакета AutoCAD фирмы Autodesk за счет наличия дополнительного набора специальных приложений, обеспечивающих основные функции проектирования технологических планировок цехов и участков предприятии [3].

Комплекс можно использовать в технологических подразделениях и технических отделах как крупных предприятий, так и небольших производственных организаций, применяющих автоматизированные рабочие места технологов-проектировщиков на базе персональных компьютеров.

Рис. 3. Спецификация установленного оборудования Заключение

Анализируя сущность АРМ, специалисты определяют их чаще всего как профессионально-ориентированные малые вычислительные системы, расположенные непосредственно на рабочих местах специалистов и предназначенные для автоматизации их работ. Для каждого объекта управления нужно предусмотреть автоматизированные рабочие места, соответствующие их функциональному назначению. Однако принципы создания АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.

Литература

1. Силкин В. Интеллектуализация электронных устройств // Компоненты и технологии - 2005. - №3. - С.37-39.

2. Автоматизированное рабочее место в системе управления предприятием. Сборник научных трудов. - Л., 1989.

3. Шураков В.В. Автоматизированное рабочее место для статической обработки данных. - 1990.

4. Кантарь И.Л. Автоматизированные рабочие места управленческого аппарата. -1990.

5. Комплексная автоматизация проектно-конструкторских и технологических работ. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.cad.ru