ГОЛЕМИ СИСТЕМИ

Лекционен курс в спец. АИТ

Магистърска степен на обучение

ГОЛЕМИ 

СИСТЕМИ

Лекционен курс в магистърската

степен на обучение, спец. АИТ

С Ъ Д Ъ Р Ж А 

Н И Е

Стр.

Тема 2. 

МАТЕМАТИЧНИ МОДЕЛИ И 

МОДЕЛИРАНЕ НА ГС Част I. 
МАТЕМАТИЧНИ МОДЕЛИ НА ГС И 
РЕДУКЦИЯ НА МОДЕЛИ 19 Част II. 
МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ НА 
ГОЛЕМИ СИСТЕМИ 58

Тема

3.

УПРАВЛЯЕМОСТ,

НАБЛЮДАЕМОСТ И УСТОЙЧИВОСТ

ГОЛЕМИ СИСТЕМИ

Лекционен курс в магистърската степен на обучение, спец. АИТ

В   лекционния   курс,   озаглавен   "Големи   системи”,   се   разглеждат

основните теоретични и приложни аспекти при изследване, моделиране и
управление на обекти и системи с голяма размерност и сложна вътрешна
конфигурация   на   взаимните   връзки   между  съставните   компоненти.   Към
този клас системи освен големите многосвързани обекти може да бъдат
отнесени както много индустриални процеси от химичните технологии и
металургичните производства, така и системите за комуникация и обмен
на   данни,   компютърните   мрежи,   някои   сложни   технически   агрегати,
търговските   вериги   с   прилежащите   им   подсистеми   за   обслужване   и
финансово-документна отчетност. Големи системи (ГС) по същество са и
сложните електронни изделия, като  

VLSI

  платките (микросхеми с много

голяма   степен   на   интеграция)   са   сред   най-характерните   приложни
примери на това обширно системно направление.

Тези на пръв поглед разнородни тематични цели, обхванати под

общото   название   “Големи   системи”,   притежават   много   обединяващи   ги
фундаментални свойства, разбира се при определено ниво на абстракция.
Техните характерни черти са послужили за основание още в началото на
80-те години да се оформи едно все още активно разработвано широко
направление   в   изследователската   и   приложната   дейност   на   водещите
специалисти и научни организации от областта на управлението, известно
от  многобройните   самостоятелни   научни   форуми   и  издания   като  

Large

Scale Systems

 (LSS) или 

Големи Системи.

Именно общите структурни черти, проявления и характеристики на

големите   системи  подлежат  на  изследване  и  изложение   в  този   курс   от
гледна точка на анализа, моделирането и управлението им.

Курсът е организиран в 13 теми, обхващащи различни аспекти на

особеностите и задачите при управление на големите системи.

В съдържанието на 

Първа тема

 от лекционния курс са разгледани

главните   задачи,   понятия   и   определения   за   сложни   системи,   както   и
структурната им класификация. Подробно е изложена схемата на една ГС
и функционалната йерархия при сложни системи. Направен е сравнителен
преглед   между   централизираната   и   различни   децентрализирани
структури. Специално внимание е отделено на йерархичната структура и
разделението   й   по   йерархични   нива.   Дадени   са   основни   понятия   за
топологията на ГС според обобщеното им представяне.

Във  

Втора   тема

  се   прави   преглед   на   главните   типове

математични   модели   за   ГС.   Разгледани   са   основните   изисквания   при
съставяне на математични описания за този клас системи, след което са
изложени най- общите линейни и нелинейни математични представяния,
използвани при моделиране на ГС. Разгледани са динамичните описания
с входно- изходни модели и с модели в пространството на състоянията.

a

Отделено е внимание и на някои специални случаи като системи с

неопределеност, системи, съдържащи закъснения в състоянието, системи

с   нестационарни   взаимовръзки   и   системи   със   структурни   смущения.
Показани са и модели на системи, съдържащи обратни връзки (о.в.).

Направен е преглед на статичните модели, използвани за сложни

технологичните производства, и някои методи за получаването им.

Изложено   е   и   друг   тип   математическо   представяне   на   ГС   -

описание посредством ориентиран граф. Посочени са както предимствата,
така   и   недостатъците   на   този   подход   и   са   пояснени   свойствата   му   с
помощта на базов технологичен пример.

Особено важен при моделиране и изследване на ГС е проблемът

за намаляване на размерността на системните модели с цел възможност
за   практическо   прилагане   в   алгоритми   за   управление.   Използваният
подход   е   известен   като  

моделна   редукция

  и   изследва   агрегирането,

редукцията чрез структурни смущения и робастната моделна редукция.

Като   последен   етап   от   процедурата   на   моделната   редукция   са

изложени   накратко   въпросите   за   верификация   и   валидация   на
математични   модели.   Тук   спадат   и   проблемите   при   математичното
моделиране   на   ГС.   Показани   са   някои   подходи   за   построяване   на
математични модели с различно ниво на абстрактност.

В  

Трета   тема

  се   излагат   въпросите,   отнасящи   се   до

фундаменталните свойства на ГС. Третират се вътрешно присъщите на
всички системи за управление основни свойства:

управляемост,

наблюдаемост и устойчивост в разширения контекст на ГС.

Дефинирани са някои специфични определения за управляемост и

наблюдаемост на ГС на базата на модели във вид на ориентиран граф.
Показано   е,   че   представяне   от   такъв   тип   дава   много   нагледни   и
еднозначни   резултати   за   фундаменталните   свойства   на   сложните
системи.

Изложението   за   устойчивостта   на   ГС   започва   с   класическите

понятия за 

входно-изходна

 и 

асимптотична

 у. на многомерни системи,

след   което   то   е   доразвито   с   най-подходящото   за   ГС   изследване   на

вътрешната устойчивост

  и анализ  на  

функцията на Ляпунов

  за

системи от общ вид, включително и в нелинеен аспект.

Четвърта тема

 е посветена на проблема за декомпозиране на ГС

на   подсистеми,   който   е   основен   при   управлението   им.   Показана   е
разликата между декомпозиция и децентрализация, както и причините и
целите при извършване на декомпозиция върху една сложна система.

Разгледани   са   някои   основни   подходи   за   декомпозиция   -

диагонално декуплиране, блок-диагонално декуплиране, декуплиране при
правоъгълни   системи,   долнотриъгълно   декуплиране,   статично
декуплиране. Изложени са някои методи и алгоритми за декомпозиция на
ГС.

В  

Пета   тема

  е   направен   общ   преглед   на   основните   методи,

използвани   при   управление   на   ГС.   Разгледани   са   приложенията   на
оптимално, децентрализирано, йерархично, супервайзорно управление и
основните   методи   за   координация.   Методите   за   интеграция   и
интелигентно   управление   при   ГС   са   изложени   според   използваните
съвременни информационни и комуникационни технологии.

b

В 

Шеста тема

 са изложени проблемите за йерархично управление

и методите за координация. Представена е същността на йерархиите и
разновидностите   им:   йерархии   на   описания   и   абстракции,   йерархии   на
сложността при вземане на решения, йерархии на организацията.

Йерархичното управление на ГС е разгледано в двата му основни

аспекта:   статично   и   динамично   управление.   Статичното   управление   на
две   нива   включва   целева   координация,   предсказване   на
взаимодействията   (моделна   координация)   и   смесени   методи   за
управление   на   две   нива.   Показано   е   приложението   на   динамичното
йерархично   управление   на   две   нива   за   решаване   на   линейни   и   на
нелинейни задачи.

Във връзка с принципите за йерархично управление са изложени

методите за координация, използвани при големите системи. Разгледани
са   основните   принципи   за   координация,   изяснена   е   същността   на
координацията като сложна многостъпкова процедура. Решава се общата
задача за математична координация на големи системи.

В  

Седма   тема

  са   представени   подробно   проблемите   при

децентрализирано управление. Изложени са предпоставките за прилагане
и   необходимостта   от   такъв   тип   управление,   а   също   и   постановката   на
задача  от този  вид.  Разгледани   са някои основни методи  за анализ  на
децентрализирани

системи:

структурна

управляемост/наблюдаемост,   анализ   на   устойчивостта   с   използване   на
векторните   функции   на   Ляпунов.   Поставя   се   задачата   за
децентрализирана стабилизация и се дават условията за решаването й.
Излага   се   проблемът   за   оптимизация   на   децентрализирани   системи   за
управление и използването на субоптимални решения.

Разгледано   е   адаптивно   децентрализирано   управление,   както   и

теоретичните аспекти при децентрализирано управление на дискретни и
цифрови  (дискретизирани)   системи.  Накрая  са изложени   и  елементи  от
граф-теоретичната декомпозиция на ГС.

Тема   осма

  е   посветена   на   структурата   и   функционалните

характеристики   на   интегрираните   системи   за   управление   (ИСКА).
Прегледани са основните задачи за комплексна автоматизация на големи
системи по нива на йерархия. Систематизирана е техническата структура
на   ИСКА   по   нива.   Като   особено   важни   за   специалисти,   работещи   в
областта   на   технологичното   управление,   самостоятелно   се   разглеждат
въпросите на супервайзорното управление (СУ).

С   илюстративна   и   приложна   цел   е   разгледана   структурата   на

интегрирана система за управление на металургичен комбинат.

Тема девета

  разглежда един модерен аспект при управлението

на ГС - използване на подходите за интелигентно управление. Направен е
преглед   на  системите,   базиращи   се   на  знания,   които   се   използват   при
управление на големи системи. Представени са структурата и принципите
на   съставяне   на   експертни   системи   (ЕС)   за   супервайзорно   управление
(СУ), за интелигентно СУ в реално време, за планиране и изготвяне на
производствени програми.

В  

Тема   десета

  се   разглеждат   проблемите   при   мониторинг   и

диагностика на ГС. За мониторинг на сложни технологични процеси се

c

прилагат системи, базиращи се на знания. Диагностиката на откази при
сложни транспортни средства се анализира с помощта на теорията на ГС
чрез различни логико-математични подходи. Изложението е подкрепено с
няколко   подходящи   примера   на   диагностични   системи   от   различен   тип
заедно с принципите им на действие. Изследва се устойчивостта на откази
в   линейни,   стационарни  

MIMO

  системи   с   обратна   връзка,   използващи

специални компенсатори за стабилизация при отказ.

В  

Тема единадесета

  са изложени някои модерни концепции за

проектиране   на   цялостно   управление   към   големи   химикотехнологични
системи (ХТС). Разгледан е методът на  

йерархичната декомпозиция

при проектиране на общо управление за сложни ХТС. Демонстрирано е
използването на подхода при проектиране на управляващи системи в два
технологични примера: за химичната реакция "А ^ В" и относно процеса

хидродеалкилация на толуол

 (Процес 

HDA).

В  

Тема   дванадесета

  е   направен   преглед   на   съвременните

теоретични концепции при управление на ГС. Разгледани са задачите за
робастно   управление,   адаптивно   управление   и   управление   на   ГС   със
закъснения в състоянията на взаимовръзките между подсистемите.

В  

Тема  тринадесета

  са   изложени   някои   методи   и   средства   за

симулационно   моделиране   на   ГС   при   изследване   на   непредвидими   по
аналитичен   път   свойства   и   отнасяния   във   функционирането   им.   Освен
системи,  решаващи  задачи  от симулационен  характер,  разгледани  са и
някои средства за моделиране на ГС, осигуряващи по-голяма прецизност
на математическото представяне на сложните системи.

В   изложението   на   темите   към   курса   са   включени   множество

формули, схеми, илюстративни диаграми, таблици, примери и въпроси за
самоподготовка   към   лекционното   съдържание.   Специално   внимание   е
отделено   на   дидактичното   въздействие   на   материала,   осигурявано   с
помощта   на   подходящи   проблеми   и   задачи   след   края   на   всяка   тема.
Някои   подвъпроси   с   второстепенно   значение   към   конкретната   тема,   но
необходими   за   пълнота   и   яснота   на   изложението,   са   отбелязани   със
звездичка (*) и не са задължителни при подготовката на студентите.

Използваните понятия и термини често се съпътстват и от техните

оригинални утвърдени английски означения и съкращения. С това се цели
да се даде на читателите възможност за разбиране при самостоятелните
им търсения в англоезичната литература, посветена на ГС. За по-лесно и
подробно   запознаване   с   използваните   термини   и   съкращения   както   на
български,   така   и   на   английски   език,   всички   те   са   систематизирани   в
специално приложение "

Използвани термини и съкращения’.

Някои   математически   изводи   без   съществено   значение   за

разглежданите въпроси са изложени в  

Приложения

  след края на всяка

тема.

d

Приема се, че Големите системи 

(  Large Scale Systems

 или 

LSS)

се  

характеризират   основно   с   голям   брой   променливи,   наличие   на

нелиней- ности и вътрешно присъща им неопределеност  

[Filip,

  Л.1]. При

тях е от значение възможността да бъдат декомпозиране на по-малки, по-
удобни   за   изследване   подсистеми,   евентуално   с   организация   в
йерархична   форма,   характеризираща   се   с   интензивен,   .и.
.вре.мекр.итиче.н.о.б.м.е.н.   _.на   информация   и   с   необходимост   от
ефективни координиращи механизми.

През последното десетилетие на миналия и в началото на този век

бяха   открити   нови   характерни   особености   на   промишлените   и
непромишлените големи системи (ГС). Понастоящем се налага опериране
на производствените единици в силно разклонена мрежова технологична
среда.   Съществува   нарастващ   интерес   от   интегриране   на   различни   по
същество   технологии,   както   и   от   икономическите,   социалните   и
природните аспекти на прилагането им. Затова проектирането на сложни
системи за управление трябва да отчита повече техни страни, за което са
нужни   допълнителни   методи   и   подходи.   Същевременно   напредъкът   в
компютърните и комуникационните технологии осигурява нови ефективни
средства   и   адекватни   технически   инфраструктури   за   поддръжка   на
проектирането и внедряването на управляващи системи в съвременните
разнотипни приложни задачи с голяма размерност.

Това   специализирано   учебно   пособие   разглежда   аспектите   по

изследване,   моделиране   и   управление   на   промишлени,   икономически,
социални и екологични системи, характеризиращи се с висока размерност,
нелинейност и неопределеност, както и проблемите, свързани с тяхното
многообразие   от   структурни   форми,   с   интензивния   им   времекритичен
информационен   обмен   и   с   необходимостта   от   ефикасно   координиране
между съставните им подсистеми.

Основните   изучавани   ...аспекти   ...на....Шл.ем.и.т.е.   ...сложни,

...системи,   обхващат   тяхната   методология,   различни   технологични
решения   и   многообразието   им   от   практически   приложения,   които
традиционно се разглеждат в следните научно-приложни тематики:
= Моделиране и редукция на модели при ГС;
= Децентрализирано управление и оценяване;
= Йерархична оптимизация и управление;
= Интелигентно и размито управление;
= Нелинейни динамики в сложните системи;
= Мрежови/взаимосвързани системи;
= Теория и анализ на сложните системи;
=   Големи   системи   в   химията,   металургията   и   други   технологични
производства,   водо-   и   газоснабдяване,   електропроизводство   и
разпределение;
=   Планиране   и   съставяне   на   производствени   графици   в   големите
компютърно интегрирани производствени системи (CIM);

= Комуникационни и компютърни промишлени информационни системи;
= Моделиране и управление на водопречиствателни съоръжения;

= Системи за вземане на решения, планиране и мениджмънт;
= Риск-анализ и мениджмънт в ГС.

Основните насоки „и .тенденции в развитието на ГС понастоящем

може да се обяснят със следните особености:
- Големите системи стават по-големи (по-сложни, с мрежова структура);
- Все още съществува необходимост от нови практически решения, които
трябва   да   се   базират   на   последните   технически   постижения   с   цел
създаване   на   правилен   баланс   между   управляващите   методи   и
възможностите на съвременните комуникационно-изчислителни средства.
- Нови методи за йерархично управление, подобрени техники за вземане
на   решения   и   риск-анализ   в   промишлените   технологии   и   сродните   им
производствени   системи,   всички   характеризиращи   се   с   голям   брой
променливи,   нелинейности,   неопределености   и   мрежова   структура   на
съставните взаимосвързани подсистеми.
- Приложение на новите компютърни и комуникационни средства.

Основополагащо понятие в теорията на ГС е  

определението за

система

. То е базово и в настоящото разглеждане, затова за него строга

дефиниция   не   се   дава,   а   същността   му   се   описва   аксиоматично   и   се
илюстрира   със   съответни   примери.   Може   да   се   покаже,   че   една
управляваща   система   се   състои   от   хардуерни   компоненти
(химикотехнологични,   механични,   електрически),   софтуер   (компютърни
програми,   бази   данни,   информационни   потоци)   и   обслужващо-
потребителски персонал (оператори, инженери, програмисти). Системата
е създадена за постигане на определена цел или цели, които може да
бъдат променяни в произволни моменти от функционирането й с нови.

Как системата 

изпълнява изискваните цели,

 зависи от следното:

= Доколко добре е проектирана системата и как се оперира с нея;
=   Какви   външни   фактори   съществуват   и   влияят   (околна   среда,
политически   решения,   случайни   събития   и   др.)   върху   системата,   но   не
може да бъдат контролирани.

Желаните съществени. белези на системата са главно следните:

- Управляема (изменя се заедно с промените в заобикалящата я среда)
-

  Икономична   (печалби,   инвестиционни   вложения   (постоянни)   и

текущи разходи (променливи загуби));
- Привлекателна (външен вид, слабо въздействие на околната среда);
- Неуязвима (спрямо земетресения, урагани, вълнения, атентати);
- Дълготрайна (общата й цена определя очакваното й време на живот);
- Функционираща с ниско замърсяване;
- Лесна за поддръжка, за поправка, за стартиране (цена на пуска);
-

 Гъвкава, лесна за опериране (работа с нея);

- Надеждна   (продължителност   на   безаварийна   работа,   вероятност   за
възникване на повреди, откази);
- Безопасна и устойчива;
- Модерна (неостаряваща), подходяща за модернизация, за обновяване.

Подобни аксиоматични представяния съществуват и за 

характеристиките 

“голяма”

 и 

“едромащабна” 

 (Large-scale).

 Колко 

голяма трябва да е една 

голяма система

?

Най-общо при анализа на една система се отчита ефектът само на

няколко   избрани   параметъра.   В   зависимост   от   това   дали   другите
съществуващи   параметри   са   "замразени”   на   фиксирани   номинални
стойности, или им е позволено да се изменят гъвкаво един спрямо друг,
обикновено   се  диференцират   само   малък   брой   от   многото   съществени
параметри в един крупномащабен (голям) модел.

Точната разделителна черта между система с малка размерност и

голяма   система   е   размита   концепция.   Например   технологичното
отделение   за   производство   на   един   химичен   реагент   е   относително
дребномащабно   по   размерност,   отнесено   към   цялостната   технологична
линия   за   синтез   на   крайния   продукт.   От   друга   страна,   общата
технологична верига дори на един електростоманотопилен агрегат заедно
с   подготвящите   суровините   отделения,   водо-   и   електрозахранващите
системи   и   агрегати,   както   и   съоръженията   за   отвеждане   на   крайните
продукти,   очевидно   е   едромащабно   съоръжение.   Къде   попадат
дестилационните инсталации, управлявани с миникомпютър, системите за
икономическо   планиране   на   нефтопреработвателния   комбинат,
функциониращи с помощта на голяма машина 

(Mainframe)

 и др., е въпрос

на   изследователска   преценка   и   зависи   от   естеството   на   решаваната
задача.

Практическите примери за големи системи, давани тук, са основно

в   три   приложни   области   -   химикотехнологични   и   металургични   обекти,
промишлени   производствени   системи   и   компютърно-комуникационни
системи.   Съществуващото   в  действителност   разнообразие   от  приложни
аспекти е значително по-голямо, както и възможните примери.

A. Химикотехнологични обекти

= Коксохимическа инсталация;

= Инсталация за петролна дестилация;

= Петролна рафинерия (система от дестилационни инсталации);

= Заводи, снабдителни и дистрибуторски мрежи на петролна компания.

Б. Металургични производства

= Пещен металургичен агрегат;

= Електростоманодобивен цех;

= Стоманодобивен завод (електростоманодобив, конверторно и доменно
производство, мартенови пещи, плазмени топилни агрегати);
=   Металургичен   комбинат   за   черни   метали   (производство   на   чугун   и
стомана,   прокатни   станове   за   тръбопрокат,   лентопрокат   и   профили,
отделения за готова продукция (ламарини, профили, арматурно желязо));
= Металургичен комбинат с прилежащи производствени заводи, суровинни
бази   и   източници,   енергоснабдителни   и   разпределителни   системи,
организация   за   доставки   на   суровини,   екипи   за   пласмент   и   транспорт,
бригади за ремонт и поддръжка, научно-внедрителски звена, управленски
структури.

B. Промишлени производствени системи

= Отделение (цех) за производство на самостоятелен продукт;

in

= Поточна монтажна линия;
= Производствен комбинат;
= Производствена компания заедно с всички подизпълнители (доставчици
на конструктивни елементи и части) и пласментна мрежа.

Г. Компютърни системи

= Едночипов компютър;
= Персонален компютър;
= Голяма машина 

(Mainframe

 компютър);

= Компютърна мрежа.

Д. Комуникационни мрежи

= В отделен жилищен блок, квартал, район;
= В град, област, държава;
= Световната интернет-мрежа.

Литература:

В.1.  Filip, F. IFAC Techn. Comm. on Large Scale Complex Systems. TC 54.

www.acad.ro/ifac/

. 2005.

В.2.  Thompson,   G.   Need,   Opportunities   and   Options   for   LSS   Research.
Carnegie-Mellon Univ., Pittsburgh, 1984. Res. Project.

Въпроси за самоподготовка

В.1. С какво се характеризират ГС и кои са различията им в сравнение с
многосвързаните системи?
В.2. На какви условия трябва да отговаря обменът на информация между
подсистемите в ГС?
В.3.   Какви   технически   новости   са   се   наложили   в   структурата   и
управлението на ГС?
В.4. В кои области от техническото и социалното развитие на хората се
наблюдава използване на ГС?
В.5. Изучавани тематични научни аспекти, отнасящи се за ГС.
В.6. Насоки и тенденции в развитието на ГС.
В.7. Какво е най-общото определение за система? Кога се приема, че тя е
голяма   и   едромащабна  

(Large-scale)?

  Колко   голяма   трябва   да   е   една

система, за да се определи тя като ГС?
В.8. Кои са желаните свойства и характеристики на една система?
В.9. Практически примери за ГС. Състав и цели на една ГС.

1.1. Същност и задачи на големите системи

Понятието 

големи системи

 (ГС), известни още като 

Large-Scale

Systems

 или 

LSS,

 възниква още през петдесетте години на миналия век,

но интензивните теоретични разработки по въпроса започват преди около
25-30   години   във   връзка   със   задачите   за   оперативен   контрол   и
управление   на   сложни   промишлени,   енергийни,   икономически,
транспортни,   комуникационни   и   други   големи   според   броя   на
компонентите   им   системи.   Установява   се,   че  

сложността

  на   такива

системи   (напр.   химикотехнологични,   но   също   електронни   и   дори
авиокосмически)  

нараства   с   няколко   порядъка

  в   сравнение   с

увеличения   брой   на   елементите   им.   За   тези   практически   случаи   е
характерно   както   децентрализирано   събиране   и   обработка   на
информацията от обектите, така и децентрализирано вземане на решения
при управлението и експлоатацията им.

Една   ...система.

..с.е.   ..Ш.и.е.м.а...з.а.

.сложна,

ако

размерностите   й   са   толкова   големи,   че   с   конвенционалните   методи   за
моделиране, анализ, управление, проектиране, оптимизация, оценяване и
изчисления   не   може   да   бъдат   постигнати   приемливи   решения   при
стандартни   условия   на   изчисления   (технически   усилия,   време   за
изчисления, ресурси и др.).

Първоначално системните инженери правят опити да преодолеят

нарастващата сложност на системите посредством разработване на нови
по-мощни   изчислителни   алгоритми   с   цел   прилагане   на   класическата
теория на системите към ГС. Този подход обаче достига бързо до "точка
на   насищане”   и   става   очевидна   необходимостта   от   нови   системни
теоретични методи за анализ и управление на големи и сложни системи.

Най-общо   казано,   една.   .система.  

.с.е.

  .приема,  

.з.а

..голяма

(едромащаб- на),

 ако е възможно да бъде сепарирана или декуплирана

на множество самостоятелни подсистеми от по-малък мащаб (с по-малка
размерност).

Съществува още една дефиниция на понятието 

голяма система,

базираща се на 

аксиомата за 

централност 

 [Jamshidi,

 Л.4]. Същността

й се основава на факта, че до появата на ГС почти всички процедури за
анализ   и   проектиране   на   системи   за   управление   са   ограничени   от
изискването системните им компоненти и информационни потоци от една
точка до друга да са съсредоточени централизирано в едно географско
място   или   производствен   център,   напр.   лаборатория   или   заводска
площадка.   Системата,   за   която   горното   условие   не   е   изпълнено,   т.е.
концепцията за 

централност

 не е в сила, се приема, че е ГС. Причината

за това може да е както в липсващи технически средства за ефективни
централизирани   изчисления,   така   и   в   невъзможността   за   създаване   на

обща   централизирана   информационна   структура   към   съществуващата
система.

Предпоставки..з.а 

.в.ъз.н.и.к.в.а.н.е.т.о.

 на ГС.

Възникването на ГС като промишлено­информационни технически 
структури се налага главно поради следните особености:

= Сложност, необходимост от непрекъснато извършване на все по-голям
обем изчисления в първите използвани централизирани системи;
=   Необходимост   от   използване   на   голям   брой   различни   по   тип
информационни   канали   и   устройства   към   големите   централизирани
системи;
= Нововъзникнали технически възможности за разпределена обработка на

информацията, разпределено формиране на управляващи

въздействия   и   създаване   на   принципно   нов   тип   децентрализирани
управляващи системи с помощта на появилите се на пазара съвременни
цифрови изчислителни устройства.

Задачи,

.н.а.   Г.С.

при

управление.   на   модерни

технол.ог.и.чн.и..пР.о.це.с.и.-.

Съвременните   непрекъснати   и   дискретно-непрекъснати

производства   в   химичните   и   металургичните   технологии   се
характеризират   с  голяма   сложност   и   размерност.   Те  функционират   при
изменчиви технически и икономически условия, а към тях се предявяват
различни   високи   изисквания   спрямо   качеството   и   цената   на   крайните
продукти.

За   всяка   голяма   система   трябва   да   се  

представ.я.т.

„кол.и.ч.е.ст.в.е.н.о.   н.ейн.ите   .   ..цел.и....и

  ..задачи.   Тъй   като

съществува  

нееднозначност

  при   трансформиране   на   описанието   на

абстрактните   цели   и   задачи   на   хетерогенната   по   същност   система   от
качествена   в   количествена   форма,   то  

количествената   мярка   на

крайната цел на системата

  се формира от целите  на  съставящите  я

подсистеми   чрез   степента   на   координация   между   тях.   Така   се   решава
логиката   на   противоречие   между   локални,   мета-   и   глобални   цели   и
критерии   в   ГС.   При   това   се   налага   избор   измежду   съществуващи   или
формиране   на   нови   критерии   за   управление   и   оценка   на   получените
решения или функционални проявления на системата. Всички те трябва
да отчитат освен стандартните качествени показатели и различни по тип и
произход   неопределености,   а   също   субективни   и   неподдаващи   се   на
формализация фактори, влияещи на резултатите. Често информацията за
оценяване на състоянието на системата е непълна, освен неточна.

Заедно   с   чисто   техническите   проблеми   в   производствено-

стопанската дейност на ГС се обособяват и други специфични само за тях
типове задачи:
= Управление на няколко самостоятелни производствени единици с общи
цели   на   функциониране:   цех,   обособено   производство,   специализиран
завод към комбинат.
=   Необходимост   от   дългосрочно   и   краткосрочно   планиране   на
производството   при   различни   ограничения   от   вида   на   суровини,
материали, енергия, работен ресурс на съоръженията и на персонала.
= Изисквания за оперативно управление на производството при промени в
условията - вид на суровините, натоварване, енергия, аварии.
= Решаване на съпътстващи производството проблеми по икономическата
дейност:   материално-техническо   снабдяване,   търговски   връзки,
транспорт, пазарни проучвания.

Голямата   размерност   и   сложност   на   глобалните   проблеми   в   ГС

налагат често да се използват специфични методи за опростяване с цел
по-лесното   им   решаване.   Тези   методи   са  

редукционни,

  свързани   с

намаляване   на   общата   размерност   на   системата,  

декомпозиционни,

водещи до опростени структурни представяния, и  

трансформационни,

характерни   с   опростени   математически   представяния.   При   определени
условия е възможна специална. 

.....деко.м.поз.иция.,

предизвикваща

децентрализация

  на изходната голяма система с цел да се приложи и

децентрализиран управляващ подход.

1.2. Пример за голяма ХТС: Процес 

HDA

 (Хидродеалкилация 

на толуол)

Голяма част от гореизброените задачи и особености на ГС може

да   се   наблюдават   при   един   технологичен   пример   от   областта   на
химичните   производства:   инсталацията   за   хидродеалкилация   на   толуол
до бензол (процес 

HDA) 

 -

 Фиг. 1.1.

C

6

H

  5

CH

3 + 

H

  2 ^ 

C

  6

H

6 + 

CH

4

(11)

Съществува   и   странична   реакция   с   получаване   на   нежелания   продукт

дифенил:

2С

6

Н

6

 о(С

6

Н

5

 )

2

 + 

Н

2

(1.2)

Фиг. 1.1. Обща технологична схема на процеса 

HDA. 

а) Химизъм на 

процеса

Главната реакция при 

хидродеалкилация на толуол

 е следната: