Системы управления производством представляет собой взаимосвязанную совокупность элементов, выполняющих конкретные функции управления для достижения некоторой общей цели. В зависимости от уровня автоматизации производства управление может как автоматически, так и с участием человека. В настоящее время наибольшее распространение имеют автоматизированные системы управления (АСУ).

АСУ – это человеко-машинные системы, обеспечивающие эффективное функционирование объекта, в котором сбор и переработка информации осуществляются с помощью средств автоматизации и вычислительной техники.

При описании архитектуры АСУ основными характеристиками являются функции и структуры АСУ.

Функция системы управления – это совокупность ее действий, направленных на достижение определенной цели. Набор функций устанавливается на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от их реализации.

В общем виде функции АСУ включают в себя следующие элементы: учет, контроль, анализ, координацию. Состав функций, осуществляемых системой управления, оценка сложности каждой функции, ее информационной емкости и связанности с другими функциями, выполняемыми системой, необходимы для выбора структуры СУ,  определения характеристик ЭВМ и локальных вычислительных сетей (ЛВС).

АСУ производством можно подразделить на несколько иерархических уровней, на каждом из которых выполняются конкретные функции: планирование; диспетчирование; оперативное управление; управление оборудованием.

Данная иерархия характерна для производственных систем любого ранга. Обобщенная организационная структура современного машиностроительного производства иллюстрирует связи между основными структурными подразделениями, осуществляющими техническую подготовку производства, оперативное управление им, непосредственное производство и сбыт изготовленной продукции, сбор, эвакуацию и переработку отходов.

В частности система оперативного управления (СОУ) на уровне завода выполняет координацию работы цехов, межцеховые перевозки, обслуживание общезаводских складов. Решаются задачи, определяющие требуемый объем выпуска продукции каждым производственным подразделением (цеха, участка). Как правило, на этом уровне перед началом каждого месяца уточняются месячные планы с учетом новых данных о состоянии производственных подразделений.

На уровне цеха решаются задачи календарного планирования и текущего управления (диспетчирование), которые включают в свой состав определение плана для каждого участка цеха.

На уровне участка осуществляется оперативное планирование, определяются производственные задания, СОУ выполняет транспортирование заготовок, технологической оснастки, инструмента, комплектующих изделий между рабочими позициями участка, связь с внешней средой, обслуживание склада участка и координации работы рабочих  позиций при выполнении планов участка. При этом уровень оперативного управления завода взаимодейству­ет с уровнем планирования цехов и т.д. Этим достигается целостность всей системы управления.

В табл. 3.1 описываются функции, выполняемые на различных иерархических уровнях производственной структуры.

Таблица 3.1

Функции, выполняемые на различных иерархических уровнях СУ

Верхний уровень Х₄ соответствует интегрированной автоматизированной системе управления (ИАСУ) предприятия. На этом уровне реализуются вопросы обеспечения жизнедеятельности предприятия, его рентабельности, конкурентоспособности на данный момент времени и на перспективу (куда качнется вкус потребителя, что преподнесут конкуренты, что у них «наклевывается» новенького?», промышленный шпионаж), планирование производства.

Автоматизированная система управления производством (АСУП) представляет собой сложную иерархически управляемую систему, состоящую из коллектива работников аппарата управления, комплекса технических средств, различных методик и инструментов, материальных и информационных носителей данных.

Объектами управления  интегрированной автоматизированной системы управления предприятием (ИАСУП) является совокупность технологических и производственных процессов, свой­ственных данному предприятию, по преобразованию ресурсов (ма­териалов, полуфабрикатов, инструмента, оснастки, оборудования, энергетических, трудовых, финансовых и других ресурсов) в готовую продукцию.

Сложность управления в АСУП обусловлена следующи­ми причинами:

- большим числом разнородных элементов;

- высокой степенью их взаимосвязи в процессе производства;

- неопределенностью результатов выполнения многих процессов (брак, сбои, несвоевременные поставки, нерегулярность спроса и т.д.);

- объектами и субъектами управления являются люди, а управление их поведением не столь очевидно и прямолинейно;

- предприятие постоянно изменяется, т. е. является нестационарным.

Применение ИАСУ позволяет улучшить технико-экономические показатели предприятия: размер партии запуска, использование основных фондов, оборачиваемость оборотных средств, снизить объем незавершенного производства, улучшить фондоотдачу.

Основной особенностью ИАСУ является хранение и переработка больших объемов информации.

Основной задачей ИАСУ является ускорение процесса ввода изделия в серию, сокращение затрат на подготовку производства, экономия ресурсов в ходе изготовления изделия.

Разработка концепции ИАСУ в промышленности,  вызвана необходимостью разрешить, объективно возникшие противоречия между требованиями повышения эффективности и мобильности производства и консервативностью традиционно существующих методов планирования и управления.

Уровень Х₃ соответствует автоматизированной системе управления (АСУ) цеха, где выполняются функции оперативного диспетчирования и планирования работы цеха: сбор и обработка информации, поступившей с нижнего уровня; формирование заказов на материалы, инструмент, оснастку для основного производства, комплектующих, запасных частей для ремонтного, расходных материалов для вспомогательного (веник и ветошь тоже надо заказать); разработка технологической документации, управляющих программ, подготовка, редактирование программоносителей и т. п.

Уровень Х₂ соответствует АСУ участка: оперативное планирование и диспетчирование работ на участке; сбор информации о состоянии оборудования, инструмента, уровне незавершенного производства, текущих «возмущениях»; перераспределение работ, составление сменно-суточных заданий, формирование запросов на инструмент, материалы, оснастку, энергоресурсы и т. п.

На уровне Х₁ производится управление технологическим оборудованием с помощью локальных устройств программного управления. В качестве локальных устройств программного управления могут быть использованы следующие системы программного управления: цикловые, позиционные, контурные, смешанные, адаптивные, следящие и т.п. В зависимости от особенностей устройства программного управления управляющая программа может храниться в памяти устройства ЧПУ (например, в беспилотных транспортных системах (БТС) управляющая программа (УП) хранится на борту), на программоносителях или передаваться по каналам связи от более высокого иерархического уровня.

На нижнем уровне Х₀ располагается технологическое оборудование: станки, промышленные роботы (ПР), беспилотные транспортные системы (БТС), загрузочные устройства (ЗУ), автоматизированные транспортно-складские системы (АТСС), и т.п. Характеристики оборудования определяются серийностью производства и уровнем его автоматизации.

В СУ с иерархической структурой функции управления распределены между несколькими соподчиненными организациями с одновременным соблюдением принципа централизации.

При этом управляющий объект фиксированного уровня является объектом управления для элемента управления более высокого уровня и, в свою очередь, вырабатывает информацию управления для элементов более низкого уровня.

Управляющая информация передается сверху вниз, а информация состояния — снизу вверх. Не исключается возможность обмена информацией о состоянии и командах управления между элементами одного уровня.

При формировании конкретной производственной системы требуется планировать процесс проектирования и создавать систему сверху вниз. Конечной целью проектирования является выбор технологического и информационно-управляющего оборудования, организация его работы.

Существенные свойства иерархической системы следующие:

1) последовательное расположение подсистем, т.е. декомпозиция функций управления;

2) приоритет действий (право вмешательства) подсистем более высокого уровня по отношению к нижним уровням.

3) зависимость действий подсистем более высокого уровня от фактического исполнения своих функций подсистемами нижних уровней.

С точки зрения организационной структуры, иерархическую систему удобно рассматривать состоящей из нескольких взаимодействующих между собой подсистем, в каждой из которых содержится свой активный элемент, способный принимать решения. Эти элементы тоже расположены иерархически и, в свою очередь, находятся под чьим-то влиянием. Активный элемент высшего уровня является координирующим по отношению к двум или более активным элементам низкого уровня и принимаемое ими решение определяет действия подчиненных ему элементов.

Время принятия решений у него больше, чем у элементов низшего уровня.

В многоуровневых системах активные элементы верхнего уровня хотя и обусловливают целенаправленную деятельность принимающих решения элементов низшего уровня, но не полностью управляют ими.

Активным элементам нижестоящих уровней должна быть предоставлена свобода в выборе собственных решений, которые могут не совпадать с решениями верхних активных элементов.

Такая конфликтная ситуация не должна влиять на достижение глобальной цели АСУ.

При вертикальной декомпозиции АСУ информация о состоянии объекта идет снизу вверх, а управляющая наоборот.

На каждом уровне иерархии идет активное преобразование информации.

При активном преобразовании информация меняется количественно, при пассивном — меняется форма ее представления.

Организационные структуры, способствующие реализации принципов стратегического планирования и управления на практике, развивались эволюционно, по мере развития производственных систем

Наибольшего внимания заслуживает использование концепции стратегического хозяйственного подразделения при проектировании организационных структур управления организациями.

В основу организационной структуры управления  положена концептуальная модель диверсифицированной организации, ориентированной на стратегическое управ-ление. Этот подход предполагает децентрализацию управления организацией и поз-воляет:

- создать современную организационную структуру управления, адекватно и оперативно реагирующую на изменения во внешней среде;

- реализовать систему стратегического управления, способствующую эффективной деятельности организации в долгосрочной перспективе;

- освободить высших руководителей от повседневной рутинной работы, связанной с оперативным управлением производством;

- повысить оперативность принимаемых решений;

- вовлечь в предпринимательскую деятельность широкий круг сотрудников организации, способных расширить номенклатуру продукции и услуг, повысить гибкость производства и, тем самым, повысить конкурентоспособность фирмы.

По мере перехода на новую структуру управления существенно меняются функции высшего руководства. Постепенно оно освобождается от оперативного управления производством и сосредотачивается на проблемах стратегического порядка, управлении экономикой и финансами организации в целом.