Автоматизированная система управления для контроля сессионной успеваемости студента

Департамент образования и науки Кемеровской  области

Государственное образовательное  учреждение

среднего профессионального  образования

«Беловский педагогический колледж»

Автоматизированная система управления для контроля сессионной успеваемости студента

Курсовая  работа

Выполнила:

Студентка группы 0802

Специальности 080802                                                                                  «Прикладная информатика»

Петрова А.А

Научный руководитель:

Белоиванова И.С.

Белово

2013

СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1. Пояснительная записка: 41(стр).
2. Автоматизированная система управления контроль сессионной успеваемости (9,50 МБ)

Содержание

Введение

Использование вычислительной техники в процессе управления не может являться самоцелью. Созданная на основе квалифицированно выполненного системного анализа автоматизированная система управления ориентирована на конечный результат - повышение эффективности функционирования производства или иного объекта. Все системные решения - улучшение и автоматизация документооборота, обработка на электронно-вычислительных машинах больших массивов информации, составление различных сводок и отчетов, решение оптимизационных задач и т.п.

Нельзя забывать, что автоматизированная система управления является человеко-машинной системой. Очень важно построить хорошую модель, адекватную объекту, создать эффективный алгоритм, написать и отладить быструю программу, не требующую больших вычислительных ресурсов, организовать сбор, хранение и поиск информации и т.д. Трудности, если они возникают, должны разрешаться за счет усложнения работы. Обеспечение таких свойств трудно поддается формализации и, кроме того, требует непрерывного участия инженера-системотехника в процессе анализа функционирования системы и введения необходимой модернизации без перерывов в работе. По существу именно это наряду с наблюдением за тем, насколько успешно выполняет свои функции автоматизированная система управления, и обеспечением ее работы в соответствии с проектными решениями и является основной обязанностью эксплуатационников-системотехников. Не следует смешивать эти функции с деятельностью людей, эксплуатирующих автоматизированных систем управления (АСУ) в качестве пользователей - решающих задачи управления на основе созданных программного, информационного, технического и других видов обеспечения автоматизированных систем управления. Таким образом, понятие "эксплуатация автоматизированной системы управления" имеет два четко выраженных аспекта: использование автоматизированной системы управления в качестве инструмента, повышающего эффективность управления, и обеспечение ее работоспособности и развития.

Важнейшим условием успешной работы автоматизированной системы управления является подготовка персонала аппарата управления. Уже в процессе разработки должны осуществляться контакты с сотрудниками организации для правильной постановки задач, разъяснения и обсуждения принимаемых решений, обучения новым методам и формам работы. Сохранение и развитие этих контактов в процессе эксплуатации системы обеспечивает ее своевременную и эффективную адаптацию и модернизацию.

Цель: Создание автоматизированной системы управления контроль сессионной успеваемости  студентов.

Объект: Автоматизирована система управления.

Предмет: Автоматизированная система управления контроль сессионной успеваемости студентов.

Задачи:

1) Изучить и проанализировать  научно-методическую литературу, учебную  и научную   литературу по вопросам проектирования автоматизированных систем управления.

2) Описать сущность понятия и средства создания автоматизированной системы управления.

3) Разработать автоматизированную  систему управления контроль сессионной успеваемости студентов.

1. Автоматизированные системы управления

1. Понятие автоматизированные системы управления

Интенсивное усложнение и увеличение масштабов промышленного  производства, развитие экономико-математических методов управления, внедрение электронно-вычислительных машин во все сферы производственной деятельности человека, обладающих большим быстродействием, гибкостью логики, значительным объёмом памяти, послужили основой для разработки автоматизированных систем управления, которые качественно изменили формулу управления, значительно повысили его эффективность. Достоинства компьютерной техники проявляются в наиболее яркой форме при сборе и обработке большого количества информации, реализации сложных законов управления.

Автоматизированная  система управления – это, как правило, система «человек-машина», призванная обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации процесса управления. В отличие от автоматических систем, где человек полностью исключён из контура управления, автоматизированная система управления предполагает активное участие человека в контуре управления, который обеспечивает необходимую гибкость и адаптивность автоматизированной системы управления.

Рассмотрим  упрощённую структурную схему переработки данных в автоматизированной системе управления. Цифрами обозначены этапы переработки данных. Из анализа схемы видно, что этапы 1, 2, 3, 4, 8, 9 (Рисунок 1) в своём составе могут содержать много операций, которые не требуют творческого участия человека и, следовательно, могут быть выполнены техническими средствами. Этапы же 5, 6, 7 требуют творческого подхода к решению поставленных задач, этап 7 вообще не может быть осуществлён без участия человека, т.к. несёт в себе элемент правовой ответственности.

Рисунок 1. Упрощённая схема переработки информации в автоматизированной системе управления.

Поэтому следует  говорить не о вытеснении человека из контура управления сложными системами, а о рациональном распределении функций управления между человеком и техническими средствами, освобождающем человека от решения рутинных задач и возлагающем на него задачи, решение которых требует творчества.

Существенными признаками автоматизированной системы  управления является наличие больших потоков информации, сложной информационной структуры, достаточно сложных алгоритмов переработки информации. Общими свойствами и отличительными особенностями автоматизированной системы управления как сложных систем являются следующие:

1. наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, причём изменение в характере функционирования какого-либо из элементов отражается на характере функционирования другого и всей системы в целом;
2. система и входящие в неё разнообразные элементы в подавляющем большинстве являются многофункциональными;
3. взаимодействие элементов в системе может происходить по каналам обмена информацией, энергией, материала и др.;
4. наличие у всей системы общей цели, общего назначения, определяющего единство сложности и организованности, несмотря на всё разнообразие входящих в неё элементов;
5. переменность структуры (связей и состава системы), обеспечивающий многорежимный характер функционирования;
6. взаимодействие элементов в системе и с внешней средой в большинстве случаев носит стохастический характер;
7. автоматизация имеет высокую степень, в частности широкое применение средств автоматики и вычислительной техники для гибкого управления и механизации умственного и ручного труда человека, работающего в системе;
8. управление в подавляющем большинстве систем носит иерархический характер, предусматривающий сочетание централизованного управления или контроля с автономностью её частей.

В состав автоматизированной системы управления входят следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое.

Функции автоматизированной системы управления

Функции автоматизированной системы управления  устанавливают в техническом задании на создание конкретной автоматизированной системе управления на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид автоматизированной системы управления. Каждая функция автоматизированной системы управления реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции автоматизированной системы управления в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

1. планирование и (или) прогнозирование;
2. учет, контроль, анализ;
3. координацию и (или) регулирование.

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной автоматизированной системы управления. Функции автоматизированной системы управления можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

Функции при формировании управляющих воздействий

1. Функции обработки информации (вычислительные функции) – осуществляют учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации;
2. Функции обмена (передачи) информации – связаны с доведением выработанных управляющих воздействий до ОУ и обменом информацией с лицом предпринимающих действий;
3. Группа функций принятия решения (преобразование содержания информации) – создание новой информации в ходе анализа, прогнозирования или оперативного управления объектом

Классы  структур автоматизированной системы управления

Mожно выделить следующие основные классы структур систем управления: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую.

Децентрализованная  структура

Построение  системы с такой структурой эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая система представляет собой совокупность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта.

Централизованная  структура

Централизованная  структура осуществляет реализацию всех процессов управления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы. Появление этого класса структур связано с увеличением числа контролируемых, регулируемых и управляемых параметров и, как правило, с территориальной рассредоточенностью объекта управления.

Достоинствами централизованной структуры являются достаточно простая реализация процессов  информационного взаимодействия; принципиальная возможность оптимального управления системой в целом; достаточно легкая коррекция оперативно изменяемых входных параметров; возможность достижения максимальной эксплуатационной эффективности при минимальной избыточности технических средств управления.

Недостатки  централизованной структуры следующие: необходимость высокой надежности и производительности технических средств управления для достижения приемлемого качества управления; высокая суммарная протяженность каналов связи при наличии территориальной рассредоточенности объектов управления

Централизованная  рассредоточенная структура

Основная особенность  данной структуры — сохранение принципа централизованного управления, т.е. выработка управляющих воздействий  на каждый объект управления на основе информации о состояниях всей совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства системы управления являются общими для всех каналов системы и с помощью коммутаторов подключаются к индивидуальным устройствам канала, образуя замкнутый контур управления.

Алгоритм управления в этом случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами, которые реализуются  совокупностью взаимно связанных  органов управления. В процессе функционирования каждый управляющий орган производит прием и обработку соответствующей информации, а также выдачу управляющих сигналов на подчиненные объекты. Для реализации функций управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления. Достоинства такой структуры: снижение требований, к производительности и надежности каждого центра обработки и управления без ущерба для качества управления; снижение суммарной протяженности каналов связи.

Недостатки  системы в следующем: усложнение информационных процессов в системе управления из-за необходимости обмена данными между центрами обработки и управления, а также корректировка хранимой информации; избыточность технических средств, предназначенных для обработки информации; сложность синхронизации процессов обмена информацией.

Иерархическая структура

С ростом числа  задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем  переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. В результате осуществлять управление централизованно невозможно, так как имеет место несоответствие между сложностью управляемого объекта и способностью любого управляющего органа получать и перерабатывать информацию.

Кроме того, в  таких системах можно выделить, следующие, группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требованиями по времени реакции на события, происходящие в управляемом процессе: задачи сбора данных с объекта управления и прямого цифрового управления (время реакции , секунды, доли секунды);задачи экстремального управления, связанные с расчётами желаемых параметров управляемого процесса и требуемых значений у ставок регуляторов, с логическими задачами пуска и остановки агрегатов и др. (время реакции — секунды, минуты);задачи оптимизации и адаптивного управления процессами, технико-экономические задачи (время реакции — несколько секунд);информационные задачи для административного управления, задачи диспетчеризации и координации в масштабах цеха, предприятия, задачи планирования и др. (время реакции — часы).

Очевидно, что  иерархия задач управления приводит к необходимости создания иерархической системы средств управления. Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает необходимость согласования принимаемых этими органами решений, т. е. создания над ними нового управляющего органа. На каждом уровне должно быть обеспечено максимальное соответствие характеристик технических средств заданному классу задач.

Кроме того, многие производственные системы имеют  собственную иерархию, возникающую под влиянием объективных тенденций научно-технического прогресса, концентрации и специализации производства, способствующих повышению эффективности общественного производства. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерархией системы управления. Следовательно, по мере роста сложности систем выстраивается иерархическая пирамида управления. Управляемые процессы в сложном объекте управления требуют своевременного формирования правильных решений, которые приводили бы к поставленным целям, принимались бы своевременно, были бы взаимно согласованы. Каждое такое решение требует постановки соответствующей задачи управления. Их совокупность образует иерархию задач управления, которая в ряде случаев значительно сложнее иерархии объекта управления.

Виды автоматизированной системы управления

1. Автоматизированная система управления технологическим процессом  — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте
2. Автоматизированная система управления производством— решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.

Примеры:

Автоматизированная  система управления уличным освещением— предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением.

Автоматизированная система  управления наружного освещения — предназначена для организации автоматизации централизованного управления наружным освещением.

Автоматизированная система управления дорожным движением — предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали

Автоматизированная система  управления предприятием — для решения этих задач применяются MRP,MRP II и ERP-системы. В случае если предприятием является учебное заведение, применяются системы управления обучением.

 «Автоматизированная система управления операционным риском» - это программное обеспечение, содержащее комплекс средств, необходимых для решения задач управления операционными рисками предприятий: от сбора данных до предоставления отчетности и построения прогнозов.

Цели  автоматизации управления

В общем случае, систему управления можно рассматривать  в виде совокупности взаимосвязанных  управленческих процессов и объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Таким образом, можно выделить ряд целей:

1. Предоставление лицу, принимающему решение (релевантных данных для принятия решений;
2. Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке данных;
3. Снижение количества решений, которые должно принимать лицо предпринимающее действие;
4. Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины;
5. Повышение оперативности управления;
6. Снижение затрат лицом предпринимающих действий на выполнение вспомогательных процессов;
7. Повышение степени обоснованности принимаемых решений.

1.2 Классификация автоматизированной системы управления

В зависимости  от роли человека в процессе управления, форм связи и функционирования звена  «человек-машина», оператором и ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и управления все системы можно разделить на два класса:

Информационные  системы, обеспечивающие сбор и выдачу в удобном виде информацию о ходе технологического или производственного  процесса. В результате соответствующих  расчётов определяют, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Основная роль принадлежит человеку, а машина играет вспомогательную роль, выдавая для него необходимую информацию.

Управляющие системы, которые обеспечивают наряду со сбором информации выдачу непосредственно команд исполнителям или исполнительным механизмам. Управляющие системы работают обычно в реальном масштабе времени, т.е. в темпе технологических или производственных операций. В управляющих системах важнейшая роль принадлежит машине, а человек контролирует и решает наиболее сложные вопросы, которые по тем или иным причинам не могут решить вычислительные средства системы.

Классифицировать  автоматизированную систему управления  можно: 
1.По уровню. 
Интеграция - взаимосвязанная деятельность разнородных подсистем 
по вертикали по горизонтали (уровню).  
Интеграция по вертикали: 
Автоматизированная система управления Отраслей; 
Автоматизированная система управления Производства;  
Автоматизированная система управления Цеха;  
Автоматизированная система управления Участка;  
Автоматизированная система управления Процесса. 
2. По типу принимаемого решения. 
1. Информационно-справочные системы, которые просто  
сообщают информацию ; 
2. Информационно-советующая (справочная) система, 
представляет собой варианты и оценки по различным критериям этих вариантов;  
3. Информационно-управляющая система, выходной результат не  
совет, а управляющее воздействие на объект.

3. По типу производства. 
1. Автоматизированная система управления дискретно-непрерывным производством; 
2. Автоматизированная система управления дискретным производством;  
3. Автоматизированная система управления непрерывным производством. 
4. По назначению. 
1. Военные автоматизированные системы управления;  
2. Экономические системы (предприятия, конторы, управляющие  
властные структуры);  
3 Информационно-поисковые системы. 
5. По областям человеческой деятельности. 
1. Медицинские системы;  
2. Экологические системы;  
3. Системы телефонной связи; 
6. По типу применяемых вычислительных машин. 
1. Цифровые Вычислительные Машины;    

2. Аналоговые Вычислительные Машины .

Гибридные

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной автоматизированной системы управления. Функции автоматизированной системы управления можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

В состав автоматизированной системы управления входят: следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое.

В процессе создания автоматизированной системы управления используют математическое обеспечение. В состав информационного обеспечения автоматизированной системе управления входят: классификаторы технико-экономической информации, нормативно-справочная информация, форма представления и организация данных в системе, в том числе формы документов, видеограмм, массивов и логические интерфейсы (протоколы обмена данными).

В состав программного обеспечения автоматизированной системе управления входят: программы (в том числе программные средства) с программной документацией на них, необходимые для реализации всех функций автоматизированной системы управления в объеме, предусмотренном в техническом задании на создание автоматизированной системе управления.

В состав технического обеспечения автоматизированной системы управления входят: технические средства, необходимые для реализаций функций автоматизированной системы управления. В общем случае оно включает средства получения, ввода, подготовки, обработки, хранения (накопления), регистрации, вывода, отображения, использования, передачи информации и средства реализации управляющих воздействий.

В состав организационного обеспечения автоматизированной системы управления входят: документы, определяющие функции подразделений управления, действия и взаимодействие персонала автоматизированного системного управления.

В состав метрологического обеспечения автоматизированного системного управления входят: метрологические средства и инструкции по их применению.

В состав правового обеспечения автоматизированного системного управления входят: нормативные документы, определяющие правовой статус автоматизированной системы управления, персонала автоматизированной системы управления, правил функционирования автоматизированной системы управления и нормативы на автоматически формируемые документы, в том числе на машинных носителях информации.

Правовое обеспечение  автоматизированной системы управления в составе функционирующей системы реализуется в виде документов организационного обеспечения автоматизированной системы управления.

В состав лингвистического обеспечения автоматизированного системного управления входят: тезаурусы и языки описания и манипулирования данными. Лингвистическое обеспечение функционирующей автоматизированной системе управления может присутствовать в ней самостоятельно или в виде решений по информационному обеспечению автоматизированной системы управления и в документах организационного обеспечения автоматизированной системе управления.

В состав математического обеспечения автоматизированной системы управления входят: методы решения задач управления, модели и алгоритмы. В функционирующей системе математическое обеспечение реализовано в составе программного обеспечения. Структуры автоматизированной системы управления характеризуют внутреннее строение системы, описывают устойчивые связи между ее элементами. При описании автоматизированной системы управления пользуются следующими видами структур, отличающимися типами элементов и связей между ними:

Функциональная (элементы - функции, задачи, операции; связи - информационные);

Техническая (элементы-устройства; связи - линии связи);

Организационная (элементы - коллективы людей и отдельные исполнители;

 Связи - информационные, соподчинения и взаимодействия;

Алгоритмическая (элементы - алгоритмы; связи - информационные);

Программная (элементы - программные модули; связи - информационные и управляющие);

Информационная (элементы - формы существования и представления информации в системе;

 Связи - операции преобразования информации в системе).

Классификация систем по масштабу применения

Локальные (в рамках одного рабочего места);

Местные (в пределах одной организации);

Территориальные (в пределах некоторой административной территории);

Отраслевые

Классификация по режиму использования:

Системы пакетной обработки (первые варианты организационных автоматизированных систем управлений, системы информационного обслуживания, учебные системы);

Запросно-ответные системы (автоматизированные информационные системы продажи билетов, информационно-поисковые системы, библиотечные системы);

Диалоговые системы (САПР, АСНИ, обучающие системы);

системы реального  времени (управление технологическими процессами, подвижными объектами, роботами-манипуляторами, испытательными стендами и другие).

Автоматизированная система научных исследований (Основная цель: моделирование и проведение экспериментов. Решаемые задачи и инструментарий: математическая статистика, планирование эксперимента, методы оптимизации);