Основные черты тпр и их классификация — мегаобучалка
Основными чертами ТПР их объединяющими являются следующие:
· Типовые проектные решения ориентированы на автоматизацию деятельности множества однородных объектов (путем настройки под конкретные особенности каждого из них).
· Основная цель применения ТПР – уменьшение трудоемкости и стоимости проектирования и/или разработки ИС.
· Создание ТПР возможно только после тщательного и всестороннего изучения предметной области и предполагает обобщение накопленного в частных случаях опыта (путем классификации, типизации, абстрагирования, унификации и т.п.).
Типовые решения бывают простыми или комбинированными. Простые ТПР охватывают только какой-либо один вид обеспечения ИС, комбинированные – два и более. Примерыпростых ТПР: Классификаторы (информационное обеспечение), прикладные программы общего и специального назначения (программное обеспечение), инструктирующие руководства по управлению бизнес-процессами (организационное обеспечение), рекомендации по составлению ТЗ (методическое обеспечение) и т.п. Из простых ТПР может быть сформировано комбинированное решение, например, решающее одну из функциональных задач.
Требования, выдвигаемые к типовым проектным решениям:
· Возможность использования для создания новой ИС при минимальном участии разработчиков ТПР;
· Соответствие требованиям положений и стандартов, распространяемых на информационную системы в целом или ее часть.
· Способность удовлетворять максимально возможному числу потребностей в рамках своего функционального назначения.
· Возможность адаптации к конкретным условиям проекта путем изменения параметров.
Приведенная ниже классификация методов формирования ТПР основана на уровне декомпозиции системы. Выделяются следующие методы ТПР:
1. Элементные ТПР (создается решение для отдельного элемента системы) — типовые решения по задаче или по отдельному виду обеспечения задачи (информационному, программному, техническому, математическому, организационному).
В качестве типового элемента используются простые ТПР, относящиеся к отдельной задаче ИС. В этом случае ИС комплектуется как множество ТПР по отдельным разрозненным задачам. Дополнительные элементы, для которых отсутствуют ТПР, разрабатываются вручную. Обычно рассматривают три группы элементных ТПР:
o Типовые проектные решения, относящиеся к основным задачам ИС (алгоритмы решения задач, описание входных и выходных данных, программные модули общего и специального назначения и т.д.) – ТПР – задача;
o Типовые проектные решения, обеспечивающие оптимальный выбор и организацию технических средств- ТПР – техника;
o Типовые проектные решения, описывающие должностные инструкции всех категорий работников, связанных с проектированием и функционированием ИС – ТПР — персонал.
Существенный недостаток метода: между отдельными ТПР, как правило, отсутствует информационная/техническая/программная совместимость (проблема «лоскутной автоматизации»).
2. Подсистемные ТПР (создается решение для отдельной функциональной подсистемы системы) Типовыми элементами выступают пакеты прикладных программ (ППП), которые применяются для автоматизации отдельных функциональных подсистем ИС. ППП должны обладать следующими свойствами:
o Функциональная полнота;
o Минимизация внешних информационных связей;
o Параметрическая настраиваемость;
o Полная интеграция внутри ППП и более высокий (хотя и не полный) уровень интеграции с другими пакетами и отдельными программными продуктами.
С точки зрения проектировщика ИС ППП представляет собой «черный ящик», который преобразует входные информационный и параметрический потоки в выходной поток результатов. В схеме ППП можно выделить следующие элементы:
Информационный поток – исходные данные в электронном или бумажном виде, предназначенные для обработки пакетом;
Результаты работы – представляются в виде отчетов, графиков или документов (в электронном или бумажном виде);
Блок функционирования – содержит алгоритм обработки исходных данных.
Параметрический поток – содержит информацию, необходимую для настройки пакета на конкретные условия функционирования. Изменяя параметры, можно включать и выключать какие-либо модули или влиять на режим их работы. Обычно параметрическая информация предоставляется пользователю в виде справочников и/или конфигурационных таблиц.
Блок обработки параметров – интерпретирует значения параметров и переносит их непосредственно в прикладные программы.
Блок адаптации – позволяет пользователю адаптировать существующие типовые решения путем доработки существующих или добавления новых модулей ИС. В блок адаптации обычно включаются такие средства как генераторы отчетов, генераторы форм, встроенные макроязыки и т.п.
В зависимости от принципа использования параметрического потока выделяют два способа привязки ППП к конкретным условиям системы:
· Принцип генерации (на его основе специальная программа-генератор генерирует ППП, настроенный под конкретные условия);
· Принцип интерпретации (поглощается самим ППП, что видно на рис.12).
ППП включает в себя следующие рабочие блоки: функционирования, обработки параметров, адаптации.
Сущность применения метода типового проектирования на основе параметрической настройки заключается в определении критериев оценки ППП, оценке множества ППП претендентов, выбору и закупке ППП с наивысшей совокупной оценкой по сформулированным критериям, настройке параметров и возможной доработке закупленного ППП.
Рисунок 12. Совокупность рабочих блоков в ППП
Основные группы критериев оценки пакета прикладных программ:
• назначение и возможности пакета,
• отличительные признаки и свойства пакета,
• требования к техническим и программным средствам,
• документация пакета,
• особенности установки пакета,
• особенности эксплуатации пакета,
• помощь поставщика по внедрению и поддержанию пакета,
• оценка качества пакета и опыт его использования,
• перспективы развития пакета.
Пример ППП: «1С: Бухгалтерия».
Недостаток: недостаточный уровень совместимости различных ППП в рамках единой корпоративной ИС.
3. Объектные ТПР.
Идея метода заключается в создании и повторном использовании законченного (т.е. с полным набором функциональных и обеспечивающих подсистем) типового проекта для автоматизации управления объектом определенной отрасли. Например, ИС школы, ИС больницы, ИС товарного склада и т.п. Сложность применения объектного метода заключается в огромном разнообразии различных объектов, что требует от разработчиков необходимости предусматривать все возможные варианты. Современные типовые проекты должны обладать следующими свойствами:
o Ориентированы для применения на объектах с высоким уровнем стабильности;
o Открытость архитектуры (возможность использования на различных программно-технических платформах);
o Высокий уровень масштабируемости;
o Высокий уровень адаптивности (возможность конфигурирования в широких пределах).
Объектный метод по определению обеспечивает полную программную совместимость компонентов системы.
Каждое типовое решение предполагает, кроме собственно функциональных элементов (программных или аппаратных), еще и наличие:
· документации с детальным описанием ТПР
· и процедур настройки в соответствии с требованиями разрабатываемой системы.
Основные особенности различных классов ТПР приведены в таблице 2.
Для реализации типового проектирования используются два подхода: параметрически-ориентированное и модельно — ориентированноепроектирование.
Параметрически-ориентированное проектирование включает следующие этапы:
1. определение критериев оценки пригодности пакетов прикладных программ (ППП) для решения поставленных задач,
2. анализ и оценка доступных ППП по сформулированным критериям,
3. выбор и закупка наиболее подходящего пакета,
4. настройка параметров (доработка) закупленного ППП.
Таблица 3. Особенности различных классов ТПР
| Достоинства и недостатки ТПР | ||
| Класс ТПР Реализация ТПР | Достоинства | Недостатки |
| Элементные ТПР Библиотеки методо-ориентированных программ | обеспечивается применение модульного подхода к проектированию и документированию ИС | · большие затраты времени на сопряжение разнородных элементов вследствие информационной, программной и технической несовместимости · большие затраты времени на доработку ТПР отдельных элементов |
| Подсистемные ТПР Пакеты прикладных программ | · достигается высокая степень интеграции элементов ИС · позволяют осуществлять: модульное проектирование; параметрическую настройку программных компонентов на различные объекты управления · обеспечивают: сокращение затрат на проектирование и программирование взаимосвязанных компонентов; хорошее документирование отображаемых процессов обработки информации | · адаптивность ТПР недостаточна с позиции непрерывного инжиниринга деловых процессов · возникают проблемы в комплексировании разных функциональных подсистем, особенно в случае использования решений нескольких производителей программного обеспечения |
| Объектные ТПР Отраслевые проекты ИС | · комплексирование всех компонентов ИС за счет методологического единства и информационной, программной и технической совместимости · открытость архитектуры — позволяет устанавливатьТПР на разных программно-технических платформах · масштабируемость — допускает конфигурацию ИС для переменного числа рабочих мест · конфигурируемость — позволяет выбирать необходимое подмножество компонентов | проблемы привязки типового проекта к конкретному объекту управления, что вызывает в некоторых случаях даже необходимость изменения организационно-экономической структуры объекта автоматизации |
Критерии оценки ППП делятся на следующие группы:
· назначение и возможности пакета;
· отличительные признаки и свойства пакета;
· требования к техническим и программным средствам;
· документация пакета;
· факторы финансового порядка;
· особенности установки пакета;
· особенности эксплуатации пакета;
· помощь поставщика по внедрению и поддержанию пакета;
· оценка качества пакета и опыт его использования;
· перспективы развития пакета.
Внутри каждой группы критериев выделяется некоторое подмножество частных показателей, детализирующих каждый из десяти выделенных аспектов анализа выбираемых ППП.
Числовые значения показателей для конкретных ППП устанавливаются экспертами по выбранной шкале оценок (например, 10-балльной). На их основе формируются групповые оценки и комплексная оценка пакета (путем вычисления средневзвешенных значений). Нормированные взвешивающие коэффициенты также получаются экспертным путем.
Модельно-ориентированное проектирование заключается в адаптации состава и характеристик типовой ИС в соответствии с моделью объекта автоматизации.
Модельно-ориентированный подход является частным случаем объектно-ориентированного подхода к проектированию, который в настоящее время наиболее перспективен.
Технология проектирования в этом случае должна обеспечивать единые средства для работы, как с моделью типовой ИС, так и с моделью конкретного предприятия.
Типовая ИС в специальной базе метаинформации — репозитории — содержит модель объекта автоматизации, на основе которой осуществляется конфигурирование программного обеспечения.
Таким образом, модельно-ориентированное проектирование ИС предполагает, прежде всего, построение модели объекта автоматизации с использованием специального программного инструментария (например, SAP Business Engineering Workbench (BEW), BAAN Enterprise Modeler). Возможно также создание системы на базе типовой модели ИС из репозитория, который поставляется вместе с программным продуктом и расширяется по мере накопления опыта проектирования информационных систем для различных отраслей и типов производства.
Репозиторий содержит
· базовую (ссылочную) модель ИС,
· типовые (референтные) модели определенных классов ИС,
· модели конкретных ИС предприятий.
Базовая модель ИС в репозитории содержит описание бизнес-функций, бизнес-процессов, бизнес-объектов, бизнес-правил, организационной структуры, которые поддерживаются программными модулями типовой ИС.
Типовые модели описывают конфигурации информационной системы для определенных отраслей или типов производства.
Модель конкретного предприятия строится либо путем выбора фрагментов основной или типовой модели в соответствии со специфическими особенностями предприятия (BAAN Enterprise Modeler (BAAN – голландская компания, разработчик решений для управления предприятиями с высокотехнологичным производством и корпоративной логистикой класса ERP)), либо путем автоматизированной адаптации этих моделей в результате экспертного опроса (SAP Business Engineering Workbench Компания SAP (крупнейший в Европе производитель программного обеспечения) была создана пятью бывшими сотрудниками IBM под названием «SAP Systemanalyse und Programmentwicklung» в городе Вейнгейме. Первый офис фирмы находился в Маннгейме.).
Построенная модель предприятия в виде метаописания хранится в репозитории и при необходимости может быть откорректирована. На основе этой модели автоматически осуществляется конфигурирование и настройка информационной системы.
Бизнес-правила определяют условия корректности совместного применения различных компонентов ИС и используются для поддержания целостности создаваемой системы.
Модель бизнес-функций представляет собой иерархическую декомпозицию функциональной деятельности предприятия.
Модель бизнес-процессов отражает выполнение работ для функций самого нижнего уровня модели бизнес-функций. Для отображения процессов используется модель управления событиями (ЕРС — Event-driven Process Chain). Именно модель бизнес-процессов позволяет выполнить настройку программных модулей — приложений информационной системы в соответствии с характерными особенностями конкретного предприятия.
Модели бизнес-объектов используются для интеграции приложений, поддерживающих исполнение различных бизнес-процессов.
Модель организационной структуры предприятия представляет собой традиционную иерархическую структуру подчинения подразделений и персонала.
Внедрение типовой информационной системы начинается с анализа требований к конкретной ИС, которые выявляются на основе результатов предпроектного обследования объекта автоматизации. Для оценки соответствия этим требованиям программных продуктов может использоваться описанная выше методика оценки ППП. После выбора программного продукта на базе имеющихся в нем референтных моделей строится предварительная модель ИС, в которой отражаются все особенности реализации ИС для конкретного предприятия. Предварительная модель является основой для выбора типовой модели системы и определения перечня компонентов, которые будут реализованы с использованием других программных средств или потребуют разработки с помощью имеющихся в составе типовой ИС инструментальных средств (например, ABAP в SAP, Tools в BAAN).
Достоинства разработки информационных систем на базе ППП по сравнению с оригинальным проектированием:
· сокращение затрат на разработку до 20-30%
· наличие системы подсказок при вводе;
· развитие возможностей генератора отчетов;
· очень гибкие средства защиты доступа к данным, охватывающие все уровни логической структуры данных (поле, запись, файл, запрос, домен
§
Население Индии и Китая вместе составляет более трети мирового населения. Ввиду быстрого развития экономики обеих стран, смягчения правил торговли и проезда, Индия и Китай открывают огромные возможности для расширения рынка.
Участие в развитии этих рынков и формирование своего локального присутствия как работодателя в этих странах – долгосрочные стратегические маневры. Формирование своего присутствия за морем, критически важное для крупных компаний, часто имеет не меньшее значение и для малых и средних предприятий, не планирующих глобального расширения.
Умение вести бизнес в условиях чужих культур, правовых систем и географических особенностей играет сейчас и будет играть все более важную роль по мере усиления позиций государств с развивающейся экономикой.
Расширение бизнес-служб.
Учитывая разницу во времени, расширение таких услуг, как телефонная и Internet-связь с другими частями света, позволит вашей организации увеличить продолжительность технической поддержки и обслуживания клиентов. А это, в свою очередь, поможет убедить клиентов предпочесть именно вашу компанию.
Почему аутсорсинг – зло?
Глобальный аутсорсинг порой оказывается “волком в овечьей шкуре”. Он может выглядеть привлекательно на бумаге, но в реальности создать множество проблем для организации. Этому способствуют три аспекта.
TANSTAAFL.
Любимая аббревиатура всякого экономиста, означающая «There ain’t no such thing as a free lunch» (“бесплатный сыр бывает только в мышеловке”), применима и к глобальному аутсорсингу. Деньги за трафик, телекоммуникации и переезды не растут на деревьях, а если учесть стоимость услуг консультантов по офшорингу (размещение компанией части своей производственной деятельности за рубежом), специализированных юристов и дополнительное вознаграждение для руководителей, перемещаемых за море, вся предполагаемая экономия может сойти на нет. Снижение затрат на рабочую силу выглядит заманчиво, но множество скрытых расходов может оказаться неприятным сюрпризом, если не провести тщательный анализ.
Сложности взаимодействия.
Взаимодействовать сложно, даже когда люди живут под одной крышей и говорят на одном языке. А уж как трудно бывает, когда есть языковой барьер, люди, разделены несколькими часовыми поясами, воспитаны в разных культурах и имеют разное мировоззрение. С точки зрения простоты взаимодействия, осуществить перемещение рабочих мест за море не так легко, как поручить работу консалтинговой фирме, находящейся в вашем городе. Компаниям, не подготовленным к различию культур, придется трудновато.
Как известно, если товар или услуга являются предметом потребления, эффективность бизнеса напрямую зависит от цены. Однако не все работы, осуществляемые с использованием ИТ, являются предметом потребления. Техническая поддержка, принятие заказов и обслуживание клиентов могут выполняться практически везде, тогда как разработку программного обеспечения, создание контента и научно-исследовательские разработки не всегда легко осуществить посредством офшоринга. Не следует полагать, что всякую работу, выполняемую с использованием ИТ, можно переместить в другие страны.
Существует достаточно преимуществ, позволяющих рассматривать глобальный аутсорсинг как благо, если его организация осуществляется продуманно и квалифицированно. Ни аутсорсинг, ни офшоринг не могут служить оправданием плохого руководства или пренебрежения ответственностью. Если ваша работа рассматривается как кандидат для аутсорсинга или перемещения за море, мало что можно сказать, чтобы убедить вас, что глобальный аутсорсинг – это не всегда зло.
Президент США Джордж Буш в 2004 г. сказал о перемещении рабочих мест за пределы Соединенных Штатов следующее: “Цифры хороши, но меня волнуют не цифры. Меня волнуют люди”. Лучший способ остаться в стороне от тенденции перемещения рабочих мест – обеспечить своему работодателю уровень качества и эффективности, недостижимый для других стран.
Методы определения целесообразности аутсорсинга
Практикой выработан ряд методов, которые позволяют сделать вывод: следует ли развивать данное направление бизнеса внутри компании или имеет смысл переходить на аутсорсинг. Чаще всего для этого используется матричный анализ. Матрица может быть построена на основе любой пары показателей, которые характеризуют стратегические позиции. Наиболее существенными являются темпы роста отрасли, доля рынка, долгосрочная привлекательность отрасли, конкурентоспособность; они отражены в построении матрицы «рост/доля» и «матрице аутсорсинга».
Матрицы BCG
Главным достоинством матрицы BCG «рост/доля» является то, что она заостряет внимание на движении наличности и на инвестиционных характеристиках каждого бизнеса и отвечает на вопрос, каким образом финансовые ресурсы компании распределяются между ее подразделениями (видами бизнеса) с целью оптимизации всего портфеля деловой активности компании.
Матрица БКГ (англ. Boston Consulting Group, BCG)— инструмент для стратегического анализа и планирования в маркетинге. Создана основателем Бостонской консалтинговой группы Брюсом Д. Хендерсеном. для анализа актуальности продуктов компании, исходя из их положения на рынке относительно роста рынка данной продукции и занимаемой выбранной для анализа компанией доли на рынке. В основу этого инструмента анализа заложены две концепции: жизненного цикла товара (вертикальная ось) и эффекта масштаба производства или кривой обучения (горизонтальная ось).
Классификации типов стратегических хозяйственных подразделений
«Звезды»
Высокий рост объёма продаж и высокая доля рынка. Долю рынка необходимо сохранять и увеличивать. «Звезды» приносят очень большую прибыль.
«Дойные коровы» («Денежные мешки»)
Высокая доля на рынке, но низкий рост темпа объёма продаж. «Дойных коров» необходимо беречь и максимально контролировать.
«Собаки» («Хромые утки»)
Темп роста низкий, часть рынка низкая, продукт, как правило, низкого уровня рентабельности и требует большого внимания со стороны управляющего. От «собак» нужно избавляться.
«Трудные дети»
(«Дикие кошки», «Темные лошадки», «Знаки вопроса», «Мертвый груз»)
Низкая доля рынка, но высокие темпы роста. «Трудных детей» необходимо изучать. В перспективе они могут стать как звездами, так и собаками. Если существует возможность перевода в звезды, то нужно инвестировать, иначе — избавляться.
§
· Сильное упрощение ситуации;
· Отсутствие учета финансового аспекта, удаление собак может привести к удорожанию себестоимости коров и звезд, а также негативно сказаться на лояльности клиентов, пользующихся данным продуктом;
· Допущение о том, что доля рынка соответствует прибыли, это правило может нарушаться при выводе на рынок нового продукта с большими инвестиционными затратами;
· Допущение что снижение рынка вызвано окончанием жизненного цикла товара. Бывают другие ситуации на рынке, например окончание ажиотажного спроса или экономический кризис.
К преимуществам Матрицы БКГ относятся:
· теоретическая проработка взаимосвязи между финансовыми поступлениями и анализируемыми параметрами;
· объективность анализируемых параметров (относительная рыночная доля и темп роста рынка);
· наглядность получаемых результатов и простота построения.
· матрица позволяет сочетать анализ портфеля с моделью жизненного цикла товара
· она проста и доступна для понимания
· легко разработать стратегию для бизнес-единиц и инвестиционную политику
Правила построения матрицы БКГ
Горизонтальная ось соответствует относительной доле рынка, координатное пространство от 0 до 1 в середине с шагом 0,1 и далее от 1 до 10 с шагом 1. Оценка доли на рынке является результатом анализа продаж всех участников отрасли. Относительная доля рынка рассчитывается как отношение собственных продаж к продажам сильнейшего конкурента или трех сильнейших конкурентов, в зависимости от степени концентрации на конкретном рынке.
Единица (1) означает, что собственные продажи равны продажам сильнейшего конкурента.
Вертикальная ось соответствует темпам роста рынка. Координатное пространство определяется темпами роста всех продуктов компании от максимального до минимального. Минимальное значение может быть отрицательное, если темп роста отрицательный.
По каждому продукту устанавливается пересечение вертикальной и горизонтальной оси и рисуется круг, площадь которого соответствует доле продукта в объемах продаж компании
Матрица аутсорсинга
«Матрица аутсорсинга» строится на основе оценок анализируемых элементов бизнеса (см. рис.12). Оценки (высокая, средняя и низкая) выставляются по двум шкалам: стратегическая важность для компании данного элемента бизнеса и оценка элемента бизнеса по отношению к внешнему рынку (то есть насколько хорошо по сравнению с рынком компания выполняет работу, насколько соответствует существующему отраслевому развитию конкретный отдел, насколько квалифицированны сотрудники и т.д.).
Полученная матрица состоит из девяти полей, соответствующих возможным комбинациям оценок бизнеса по двум выбранным шкалам. Рассмотрим наиболее часто рекомендуемые решения по каждому из полей.
Поле 1. Высокая стратегическая важность для компании данного элемента бизнеса и его низкий уровень. Поскольку стратегическая важность элемента высока, высока и зависимость компании от результатов его деятельности. Очевидное решение — развитие данного подразделения в рамках компании. В силу того, что покупать продукцию данного подразделения на открытом рынке опасно (компания попадает в зависимость от поставщиков), то на первом этапе целесообразно организовать альянс — установить долгосрочные отношения с теми, чей уровень работы выше, чем в среднем по рынку. Когда подразделение компании достигает среднего уровня развития, фирма попадает в ситуацию, описываемую полем 2.
Рисунок 13. Матрица аутсорсинга.
Поле 2. Высокая стратегическая важность элемента бизнеса и средний уровень его развития. В этом случае необходимо поднимать потенциал подразделения, то есть инвестировать средства в образование сотрудников и приобретение ими опыта. Необходимо привлекать и удерживать высококвалифицированных специалистов.
Поле 3. Высокая стратегическая важность подразделения и высокий уровень его работы. В данном варианте предлагается сделать максимальный акцент на защиту и сохранение достигнутого (прежде всего на сохранение кадрового потенциала).
Поле 4. Средняя стратегическая важность элемента бизнеса и низкий уровень компетентности его сотрудников. Поскольку зависимость компании от работы подразделения достаточно высока, то стоит либо пересмотреть стратегию компании, либо установить долгосрочные партнерские отношения с ведущими производителями в данном секторе бизнеса. Собственных специалистов при этом можно сократить до минимума и оставить необходимый штат для контроля и координации взаимоотношений со сторонней организацией. Типичный пример — переход компании на обслуживание в бизнес-центре. В этом случае компьютерная сеть компании обслуживается IT-специалистами центра под контролем IT-менеджера фирмы, арендовавшей этот центр.
Поле 5. Средняя стратегическая важность подразделения и средний же уровень деятельности его сотрудников. Целесообразно привлечь к работе в анализируемом подразделении компании более компетентных сотрудников с сохранением прежнего размера его штата. В этом случае есть вероятность перехода компании в ситуацию поля 6, где уже возможно ставить вопрос о диверсификации деятельности компании.
Поле 6. Стратегическая важность бизнес-единицы средняя, но уровень ее сотрудников выше рыночного. Было бы неправильно не использовать опыт и знания специалистов подразделения для расширения его деятельности. Целесообразно постараться продать результаты их деятельности на рынке — возможно, направление бизнеса этого подразделения станет основным для компании через 5-10 лет. При успехе такого подхода оценка деятельности подразделения переместится в поля 2 или 3, что существенно изменит подходы к управлению подразделением. Ярким примером подобной возможности служит компания Nokia, которая 20 лет назад была производителем резинотехнических изделий и оплетки для проводов. Из «проводного» бизнеса, имевшего среднюю стратегическую важность для Nokia, вырос современный телекоммуникационный гигант.
Поле 7. Низкая стратегическая важность подразделения и низкий уровень его деятельности. Оптимальное решение таково: ликвидировать непрофильное производство, не имеющее прямого отношения к выпуску основного продукта, и уволить малоквалифицированные кадры. Продукцию, ранее выпускавшуюся подразделением, можно приобрести на рынке у специализированных компаний.
Поле 8. Низкая стратегическая важность подразделения и средний уровень его работы. Для бизнеса компании деятельность подразделения не является приоритетной, поэтому следует принять решение, аналогичное предыдущему (поле 7).
Поле 9. Низкая стратегическая важность бизнес-элемента, но высокий уровень квалификации его сотрудников. Целесообразно выделить подразделение в отдельную фирму, вложить определенные средства в ее развитие, а затем продать.
§
Решение компании об использовании услуг IT-аутсорсинга может быть принято по следующим причинам:
· Желание сосредоточиться на основных видах деятельности;
· Необходимость повышения качества обслуживания;
Рисунок 14. Виды аутсорсинга.
· Острая потребность в снижении затрат;
· Компании не хватает административного или технического опыта для создания собственного IT-подразделения;
· Необходимость поддержания долгосрочной технологической и экономической жизнеспособности неосновной деятельности;
· Существует большая гибкость в выборе возможных программно-технических средств;
· Наличие квалифицированных специалистов у сторонней организации;
· Процесс приобретения обычно требует меньше накладных расходов.
Экономическое обоснование целесообразности использования IT-аутсорсинга по обслуживанию информационных потребностей компании необходимо производить в три этапа:
· отбор функций по обслуживанию информационных потребностей компании, которые можно передать на аутсорсинг (производится на основе качественных критериев);
· анализ рынка услуг IT-аутсорсинга;
· расчет экономической выгоды такого решения.
При расчете эффективности использования IT-аутсорсинга, сначала необходимо определить в каком объеме будут использоваться данные услуги. Здесь возможны два варианта:
· передача стороннему исполнителю всех функций по обслуживанию информационных потребностей компании;
· передача стороннему исполнителю только части функций по обслуживанию информационных потребностей компании.
Предварительное экономическое обоснование эффективности использования IT-аутсорсинга связано с оценкой экономии затрат, которую удастся реализовать за счет внедрения IT-аутсорсинга по сравнению с затратами на совершенствование собственного IT-подразделения.
На практике для оценки собственных затрат используется метод расчета затрат по процессам, в котором следует учитывать только те составляющие затрат, которые можно снизить в ходе IT-аутсорсинга:
· затраты на персонал;
· затраты на производственные площади;
· затраты на средства производства;
· затраты на вспомогательные средства производства;
· затраты на управление.
Далее необходимо сравнить затраты на приобретение результатов выполнения этих функций сторонним исполнителем и затраты на выполнение данных функций собственными средствами.
Если соотношение затрат на собственное выполнение к затратам на приобретение >1, то в этом случае следует предпочесть использование IT-аутсорсинга. Если же <1, то совершенствование собственного IT-подразделения предпочтительнее, так как передача функций по обслуживанию информационных потребностей компании стороннему исполнителю не принесет выгод в виде сокращения затрат.
Затраты, связанные с совершенствованием собственного IT-подразделения или приобретением аутсорсинговых услуг, можно сопоставить также при помощи диаграммы, приведенной на рис. 14.
Рисунок 15. Сопоставление стоимости услуг IT-аутсорсинга с затратами на собственное выполнение функций по обслуживанию информационных потребностей компании
Подводя итог, следует отметить, что эффективность использования услуг IT-аутсорсинга зависит не только от поставщика услуги, но и от ее потребителя. Наличие у компании грамотно продуманной и хорошо построенной инфраструктуры информационных технологий, хорошо поставленные процессы управления этими технологиями являются залогом того, что услуги IT-аутсорсинга будут предоставляться с максимальной эффективностью и с минимальными рисками для бизнеса.
Каждая компания проходит в своем развитии определенные этапы — от возникновения и выхода на рынок до глобализации. На каждом из этих этапов существует своя мотивация заключения аутсорсинговых договоров и экономическое обоснование целесообразности использования IT-аутсорсинга. Так, например, небольшой компании нерентабельна закупка высокопроизводительных технических средств и наем дорогостоящих квалифицированных специалистов, необходимых для функционирования бизнес-приложений, а вот крупной компании, возможно, будет интересна передача своих информационных технологий в руки высококвалифицированных специалистов, для сосредоточения на достижении бизнес-целей и реализации стратегических планов развития для накопления огромного опыта в данной сфере. Именно на этом принципе основывается IT-аутсорсинг (как, впрочем, и любого иного аутсорсинга).
Таким образом, использование IT-аутсорсинга сегодня — это объективное требование внешней среды, а во многих ситуациях — залог выживания компании.
§
Этап 1. Анализ первичных требований и планирование работ.
Этот этап включает предварительное изучение задачи (построение обзорной диаграммы потоков данных). Аналитик при этом должен:
· разумно оценить преимущества внедрения данной системы;
· оценить временные затраты;
· обосновать стоимость следующего шага.
Этап 2. Проведение обследования деятельности предприятия.
Этот этап включает определение организационной и топологической структур предприятия, анализ распределения функций по подразделениям и сотрудникам, определение перечня применяемых на предприятии средств автоматизации, предварительное выявление требований, предъявляемых к будущей системе, определение перечня целевых задач (функций) предприятия.
Возможны случаи, когда в процессе проведения обследования выявляется нецелесообразность проведения работ по автоматизации управления предприятием, т.е. после подробного описания всех выполняемых функций; используемых ресурсов (финансовых, трудовых, временных, энергетических, материальных и т.д.); обследования материальных и информационных потоков; детального изучения производства; используемых методов планирования и учета, а также предварительного расчета экономической эффективности, выясняется, что для предприятия вполне достаточно простого наведения порядка и дальнейшие работы по созданию ИС следует прекратить.
Этап 3. Построение и анализ моделей деятельности предприятия.
Одна из важных особенностей автоматизации организационно–административных системам – это принципиальная невозможность проведения реальных экспериментов до завершения проекта.
Построение моделей функционирующей организации AS-IS “как есть”, позволяет понять, что делает и как функционирует предприятие с позиций системного анализа, где находятся его слабые места, в чем будут состоять преимущества новых бизнес-процессов и насколько глубоким изменениям подвергнется существующая структура организации бизнеса.
Невозможно построить эффективную ИС при неэффективной общей организации работы. Поэтому результатом анализа и критической оценки моделей “как есть” (AS-IS) должно быть перенаправление информационных потоков и усовершенствование бизнес-процессов в новой модели “как должно быть” (TO-BE), которая должна использоваться для реорганизации деятельности предприятия. Результат построения моделей сам по себе самодостаточен, т.к. если удается более рационально организовать бизнес-процессы на предприятии – это уже результат, оправдывающий капиталовложения.
Переход от модели «как есть» к модели «как должно быть» на предприятии может осуществляется двумя способами:
q совершенствованием технологии на основе оценки их эффективности (“мягкий” реинжиниринг);
q радикальным изменением технологии и переосмыслением бизнес-процессов («жесткий» реинжиниринг).
Построенные модели деятельности предприятия являются не просто промежуточным результатом, они представляют большое практическое значение:
· модели позволяют осуществлять автоматизированное обучение работников конкретному направлению деятельности предприятия с использованием диаграмм (как говорят китайские мудрецы «одна картинка стоит тысячи слов»);
· с их помощью можно осуществлять предварительное моделирование нового направления деятельности с целью выявления новых потоков данных, взаимодействующих подсистем и бизнес-процессов.
Результатом проведения анализа и оценки моделей являются предложения:
* по изменению технологий целевой и обеспечивающей деятельности предприятия, операций учета, планирования, управления и контроля;
* по построению рациональных технологий работы структурных подразделений предприятия с учетом используемых информационных технологий;
* по созданию перспективной оргструктуры управления, осуществляющей реализацию рациональных технологий работы;
* по изменению информационных потоков и документооборота, обеспечивающих реализацию рациональных технологий работы;
* по разработке проектов внутреннего и внешнего документооборота, проекта положения о документообороте, проекта альбома форм входных и выходных документов.
Этап 4. Разработка системного проекта (модели требований к будущей системе).
Системный проект представляет собой концепцию построения новой системы управления (условия функционирования будущей системы, распределение выполняемых функций между техникой и персоналом и между исполнителями, требования к программным, техническим, информационным и другим компонентам технологии и т.д.). Иногда системный проект называют моделью требований, т.к. системный проект в формализованном и достаточно наглядном виде представляет выявленные и согласованные требования Заказчика. Следует отметить основное достоинство системного проекта. Для традиционной формы разработки проектов характерно то, что результат разработки Заказчик мог впервые увидеть и оценить только на этапе ввода в эксплуатацию, когда большинство работ уже реализовано. Известно, что исправление ошибок, допущенных на предыдущей стадии, обходится примерно в десять раз дороже текущих, из чего следует, что наиболее критичными являются первые стадии проекта. Поэтому крайне важно иметь эффективные средства автоматизации ранних этапов реализации проекта.
Фактически на этом этапе дается ответ: «Что должна делать будущая система?»
Системный проект должен включать:
¨ полную функциональную модель требований к будущей системе;
¨ комментарии к функциональной модели (спецификации процессов нижнего уровня в текстовом виде);
¨ пакет отчетов и документов по функциональной модели, включающий характеристику объекта моделирования, перечень подсистем, требования к способам и средствам связи для информационного обмена между компонентами, требования к характеристикам взаимосвязей системы со смежными системами, требования к функциям системы;
¨ концептуальную модель интегрированной базы данных (пакет диаграмм);
¨ архитектуру системы с привязкой к концептуальной модели;
¨ предложения по оргструктуре для поддержки системы.
Системный проект полностью независим и отделяем от конкретных Разработчиков, не требует сопровождения его создателями и может быть безболезненно передан другим лицам. Более того, если предприятие по каким-либо причинам не готово к реализации и внедрению технологии на основе проекта, он может быть положен “на полку” до тех пор, пока в нем не возникнет необходимость. Консалтинговые фирмы, как правило, если не было другой договоренности, заканчивают работы созданием системного проекта и проводят обучение сотрудников предприятия-заказчика. Далее работы всех последующих этапов реализации проекта выполняются сотрудниками самого предприятия-заказчика при поддержке консалтинговой фирмы.
Этап 5, этап технического проектирования, разделяется на две стадии:
Ø проектирование архитектуры технологии, включающее разработку структуры и интерфейсов ее компонент (автоматизированных рабочих мест), согласование функций и технических требований к компонентам, определение информационных потоков между основными компонентами, связей между ними и внешними объектами;
Ø детальное проектирование, включающее разработку спецификаций каждой компоненты, разработку требований к тестам и плана интеграции компонент, а также построение моделей иерархии программных модулей и межмодульных взаимодействий и проектирование внутренней структуры модулей.
Центральное место среди перечисленных видов работ занимает построение моделей автоматизированных рабочих мест, включающих подсхемы информационной модели и функциональные модели, ориентированные на эти подсхемы.
Эта часть включает в себя разработку и создание технического проекта и обеспечивает разработку общих решений по:
ü всей технологии и ее частям;
ü функционально – алгоритмической структуре;
ü функциям персонала и организационной структуре;
ü структуре технических средств;
ü алгоритмам решений задач и применяемым языкам;
ü организации и ведения информационной базы;
ü системе классификации и кодирования;
ü программному обеспечению.
Технический проект представляет собой совокупность взаимосвязанной документации по всем трем структурным частям (общесистемной, функциональной и обеспечивающей) новойИС.
На этом же этапе проводится разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации.
Этап 6 — это этап создания рабочего проекта. Этот этап практической реализации основных положений технического проекта. Здесь осуществляют:
— разработку рабочей документации, содержащей все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по вводу ИС в действие и ее эксплуатации, а также для поддержания уровня эксплуатационных характеристик (качества) ИС в соответствии с принятыми проектными решениями, ее оформление, согласование и утверждение;
— проводят разработку программ и программных средств ИС и разработку программной документации:
а) если принято решение о разработке оригинальной системы собственными силами, то программирование модулей, их тестирование и отладка, комплектация их в АРМы специалистов и комплектация АРМов в единую систему в целом;
б) если используется существующее программное обеспечение, то выбор, адаптация и/или привязка приобретаемых программных продуктов к конкретным условиям, наполнение используемой технологии фактическими данными, построение процедур их обработки, интеграция их внутри каждого из АРМ, интеграция АРМ в единую систему.
Все три проекта (системный, технический и рабочий) являются описанием разрабатываемой системы, но с различной степенью подробности, т.е. детализации.
Процесс создания различных видов проекта – процесс итерационный, т.е. предполагающий возврат к предыдущим стадиям или этапам с обязательными модификациями. Также и процесс ввода в действие ИС представляет собой постепенный переход от существующей системы управления к автоматизированной. При этом повышается не только степень использования технических средств, но и соответствующим образом изменяются сами методы управления. Начиная со стадии разработки технического проекта, каждая очередь ИС, комплекс задач или отдельные задачи, способные к самостоятельному функционированию, вводятся в эксплуатацию поэтапно, по мере готовности рабочей документации и соответствующих технических средств.
Следующий 7 этап – это этап ввода в действие разработанной ИС. На этой стадии проводят работы по организационной подготовке объекта автоматизации к вводу в действие, обучение персонала, осуществляют испытания ИС на работоспособность и соответствие техническому заданию в соответствии с программой и методикой предварительных испытаний, а также устранение неисправностей и внесение соответствующих изменений в описание. Оформляется акт о приемке ИС в опытную эксплуатацию и проводят опытную эксплуатацию в соответствии с программой и методикой проведения опытной эксплуатации и приемочных испытаний. Проводят также анализ результатов испытаний и устранение недостатков, выявленных при испытаниях, с соответствующей корректировкой документации. Завершается этап оформлением акта о приемке ИС в постоянную, т.е. промышленную эксплуатацию.
Последний этап 8 – это выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами и послегарантийное обслуживание. На этом этапе осуществляются работы по анализу функционирования ИС, выявлению отклонений фактических эксплуатационных характеристик от проектных значений и установление причин отклонений, устранению выявленных недостатков и внесению необходимых изменений в документацию на ИС .
Особенности консалтинговых структур:
1. Главный и единственный их продукт – информационные услуги;
2. Опыт персонала накапливается постепенно по мере участия в различных проектах;
3. Независимость от организации-клиента;
4. Объективность.
Основные виды консалтинговых услуг:
· Анализ предметной области и построение соответствующих моделей (представление деятельности организации и принятых в нем технологий в виде иерархии диаграмм, обеспечивающих наглядность и полноту их отображения);
· Формирование (на основании проведенного анализа) предложений по:
o реорганизации организационно-управленческой структуры;
o упорядочиванию информационных потоков (в том числе – документооборота) внутри предприятия;
o построению рациональных схем работы подразделений предприятия и его взаимодействия с «внешним миром».
· Анализ требований и проектирование спецификаций корпоративных информационных систем;
· Выработка рекомендаций и предложений по применимости и внедрению существующих систем управления предприятиями.
Организация работ по использованию тпр
На стадии разработки технического задания выбор ТПР класса «Задача» осуществляется в такой последовательности.
На основании результатов обследования предприятия определяется первоочередной перечень задач, включаемых в АСУП. После этого осуществляется сопоставление имеющихся разработанных ТПР с перечнем задач. В случае отсутствия ТПР, эквивалентных по назначению задаче, принимается решение о разработке оригинального проектного решения.
Возможность использования ТПР определяется предварительно специалистами, но функциям управления организации — разработчика АСУП и предприятия-заказчика. Если в комплексе ТПР есть решение, соответствующее задаче, включенной в техническое задание на создание АСУП, то ТПР используется; если в его комплексе нет решения, соответствующего требуемой задаче, но имеются проектныерешения, эквивалентные ей по назначению, то используется проектная документация по TI1P для разработки оригинального проектного решения; если в комплексе ТПР не имеется решения, эквивалентного по назначению задаче, включенной в техническоезадание, то разрабатывается оригинальное проектное решение.
С целью определения соответствия форм выходных документов ТПР требуемой эквивалентной ему по назначению задаче сравнивают формы выходных документов по составу реквизитов со структурой документа. Затем сопоставляют формы входных документов. При соответствии форм выходных и входных документов ТПР требуемым для решения задачи формам принимается решение об использовании ТПР без доработок.
В случае если необходимая форма выходного документа не соответствует разработанной в ТПР, но может быть получена из его выходного массива, а входные данные могут быть введены в соответствии с ТПР, принимается решение о применении ТПР с соответствием описания к стандартной программе вывода данных. В противном случае разрабатывается оригинальное проектное решение.
На стадии технического проекта на основании блок-схемы, содержащейся в постановке ТПР «Задача», определяется окончательное применение ТПР с точностью до модуля и осуществляется согласование с заказчиком форм входных и выходных документов. Работы выполняются специалистами по разработке постановок задач с привлечением в случае необходимости специалистов по обработке данных.
В техническом проекте возможно использование ТПР, включаемых без доработок и с заменой отдельных модулей оригинальными.
Возможность использования ТПР практически определяется степенью пригодности модулей ТПР и соответствием их общим требованиям технического задания на создание системы управления [1], [6].
Полное использование ТПР без изменений возможно в случае пригодности всех его составляющих: входных и выходных форм документов, алгоритмов решения и системы классификации и шифровки. Если эти требования не выполняются, то для конкретного проекта могут быть использованы лишь отдельные ТПР.
В техническом проекте по задачам ТПР даются постановки задач и схемы информационной увязки ТПР и оригинальных решений. В случае использования ТПР без изменений в качестве постановки задачи берется копия их документов.
При использовании ТПР с доработками в состав постановки задачи включаются документы ТПР и в специальном разделе «Особенности решения задачи» приводятся требования по постановке задачи: перечень конкретных объектов (цехов, участков и т. д.), для которых решается задача в проекте АСУП; способ организации сбора исходных данных; максимальное количество строк в документах; периодичность решения задачи; связь данной задачи с Другими задачами, решаемыми в АСУП; другие данные общего характера, необходимые для разработки проекта.
Для привязки разрабатываемых оригинальных проектных решений к выбранному комплексу ТПР необходимо:
- определить по каждому из оригинальных проектных решений состав работ, который должен быть выполнен на стадии технического проектирования;
- разработать документацию на оригинальные проектные решения в составе и в форме, принятых для ТПР;
- использовать в оригинальных проектных решениях терминологию, условные обозначения и систему идентификации, принятые в ТПР;
- установить состав наименований реквизитов и показателей входной нормативной и оперативной информации в документах и массивах выбранного комплекса ТПР;
- базироваться на входной документации выбранного комплекса ТПР при разработке оригинальных проектных решений, вводя в оригинальные решения лишь дополнительные данные, необходимые для реализации оригинальных проектных решений.
Содержание фонда нормативной информации зависит от состава ТПР и оригинальных проектных решений, включаемых в технический проект. Нормативная информация для решения задач по выбранному комплексу ТПР при необходимости должна быть дополнена нормативной информацией, используемой в виде отдельного документа (или массива).
По выбранному комплексу ТПР определяется состав справочников, необходимый для включения в технический проект. Кроме того, проектные материалы должны быть дополнены справочниками для реализации оригинальных проектных решений.
Состав работ по поддержанию справочников в рабочем состоянии определяется на основании общих положений по ведению нормативно-справочной информации, принятых в системе ТПР.
На стадии технического проекта разрабатывается контрольный пример, который служит для проверки правильности алгоритмов решения задачи, программ или отдельных ее частей (модулей). Контрольный пример содержит следующие данные:
Данные контрольного примера должны быть приведены для проверки всех вариантов решения задачи, которые могут быть на конкретном предприятии.
Для типового проектного решения, используемого без изменений в проекте АСУП, с заказчиком согласовывается только объем информации для контрольного примера.
При разработке рабочего проекта АСУП на базе ТПР осуществляется создание программного обеспечения путем выбора программных модулей из библиотеки программ ТПР (на исходном языке и языке загрузки) и разработки оригинальных модулей по тем алгоритмам, которые заложены в постановках задач и требуют оригинальных решений.
Организация библиотеки программ для конкретного объекта полностью определяется операционной системой ЭВМ. В программах ТПР может иметь место избыточность решений (вариантов алгоритмов, разрядности шифров и т. д.) по отношению к требованиям конкретного объекта. Это обстоятельство в конкретных условиях может не учитываться.
Основная трудность разработки и увязки документации—согласование всех документов по наименованиям и обозначениям, разрядности шифров и составу реквизитов. Исключение отдельных реквизитов из расчетов или ключей сортировки необходимо отражать в документах, в программах изменения проводить не всегда обязательно.
Изменения алгоритма задачи отражаются в специальном разделе «Особенности использования программных модулей», включенном в описание программ.
Математическое обеспечение ТПР и его описание могут быть использованы в конкретных АСУП, если принятые в ТПР формы входных и выходных документов полностью или частично совпадают с формами аналогичных по назначению документов, предназначенных для обработки и получаемых после обработки.
С целью доработки математического обеспечения ТПР для конкретных условий предприятия необходимо:
провести анализ особенностей постановки задачи для конкретного объекта (документ «Особенности решения задачи») с целью определения объемов работ по доработке математического обеспечения;
уточнить принципиальную блок-схему решения задачи; разработать программы оригинальных проектных решений и необходимую к ним документацию;
скомплектовать и протестировать программы; скомплектовать документацию рабочего проекта АСУП.
Перед разработкой рабочего проекта АСУП на базе ТПР осуществляется изучение технического проекта системы и определяется состав работ по оригинальным проектным решениям, которые должны быть проведены в процессе рабочего проектирования.
При разработке рабочего проекта АСУП на базе ТПР основное внимание Уделяется:
уточнению в корректировке технологической схемы решения задач и информационных связей между оригинальными и типовыми проектными решениями;
разработке оригинальных проектных решений на базе принятой в ТПР системы математического обеспечения;
выбору рабочих инструкций ТПР «Персонал» из библиотеки ТПР и разработке оригинальных рабочих инструкций персоналу, обеспечивающему функционирование АСУП;
решению вопросов монтажа КТС и технологии его функционирования на базе выбранных ТПР «Техника» и разрабатываемых оригинальных решений 0 техническому обеспечению АСУП.
Термопара — термоэлектрический преобразователь. теория, устройство, характеристики, принцип работы термопар.
Термоэлектрические преобразователи — термопары, как и термопреобразователи сопротивления, являются наиболее распространенными средствами измерения температуры.
Термоэлектрический метод измерения температуры основан на зависимости термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), развиваемой термопарой от температуры ее рабочего конца. ТермоЭДС возникает в цепи, составленной из двух разнородных проводников (электродов) А и В (рис. 1, а), если значения температуры мест соединения t и t0 не равны (при равенстве температур термоЭДС равна нулю). Возникающая в цепи термопары ЭДС является результатом действия эффектов Зеебека и Томпсона. Первый связан с появлением ЭДС в месте спая двух разнородных проводников, причем величина ЭДС зависит от температуры спая. Эффект Томпсона связан с возникновением ЭДС в однородном проводнике при наличии разности температур на его концах.
Развиваемая термоЭДС зависит от значения обеих температур t и t0, причем она увеличивается с ростом разности (t — t0). В силу этого термоЭДС термопары условно обозначается символом E(t, t0).
Рис. 1. Цепи термопар:
а — соединение двух проводников; б, в — варианты включения третьего проводника; г, д варианты включения измерительного прибора ИП
Очевидно, что температуру с помощью термопары можно измерить, если выполнить следующие условия:
• рабочий конец термопары поместить в контролируемую среду, а температуру другого спая (свободных концов) стабилизировать;
• измерить термоЭДС, развиваемую термопарой;
• иметь градуировочную характеристику E(t, t0) термопары — зависимость термоЭДС от температуры рабочего конца (т.е. измеряемой температуры) при определенном значении t0.
Для понимания дальнейшего материала обратимся к «теореме о третьем проводнике». Суть ее (без доказательства) следующая: включение в цепь термопары третьего проводника из любого материала «С» (на всех схемах он изображен волнистой линией) не вызывает искажения термоЭДС, если температуры мест присоединения этого проводника одинаковы. Поэтому термоЭДС, развиваемые в схемах (рис. 1, б, в), будут одинаковыми, если только будут равны между собой температуры t’ и t», т.е. при соблюдении условия t’ = t». На основании изложенного можно представить два способа включения измерительного прибора (ИП) в цепь термопары: в разрыв свободных концов (рис. 1, г) или в разрыв электрода (рис. 1, д).
Два любых разнородных проводника могут образовать термопару, но не любая термопара может использоваться для практических температурных измерений. К материалам для термопар (термоэлектродным материалам) предъявляется ряд требований: жаропрочность, химическая стабильность, воспроизводимость материалов (для обеспечения взаимозаменяемости термопар), заключающаяся в одинаковой зависимости термоЭДС термопары от температуры.
Теперь обратимся к терминологии. Термопара — это соединение двух разнородных проводников — электродов. Для практического использования термопары ее электроды должны быть изолированы и помещены в защитную арматуру. Такая конструкция называется термоэлектрическим преобразователем. По определению «термоэлектрический преобразователь» (ТЭП) — это термопреобразователь, действие которого основано на зависимости термоэлектродвижущей силы термопары от температуры.
Термопара является основным элементом средств измерения температуры — термоэлектрических преобразователей (ТЭП).
В соответствии с ГОСТ Р50431-92 в табл. 1 приведены пределы длительного (кратковременного) применения для различных термопар ТЭП, имеющих следующие обозначения:
ТВР (А) — вольфрамрений-вольфрамрениевые;
ТПР (В) — платинородий-платинородиевые;
ТПП (S, R) — платинородий платиновые;
ТХА (К) — хромель-алюмелевые;
TXK (L) — хромель-копелевые;
ТХК (Е) — хромель-константановые;
THH (N) — никросил-нисиловые;
ТМК (T) — медь-константановые;
ТЖК (J) — железо-константановые.
Таблица 1
Стандартные термоэлектрические преобразователи — термопары
Подгруппа ТЭП (термопары) | Условное обозначение НСХ | Диапазон длительного (кратковременного) применения, °С | Коэффициент преобразования мВ/°С * 103 |
ТВР | ВР(А)-1 (А-1) ВР(А)-2 (А-2) ВР(А)-3(А—3) | 0…2200 (2500) 0…1800 (2500) 0…1800 (2500) | 12,1…9,2 11,8…11,4 11,9…11,3 |
ТПР | ПР(В) | 300…1600 (1800) | 3,1…5,9 |
ТПП | ПП(S) ПП(R) | 0…1300 (1600) 0…1300 (1600) | 5,5…12,1 5,4…14,1 |
ТХА | ХА(К) | -200…1000 (1300) | 16,1…39,0 |
ТХК | ХК(L) ХК (E) | -200…600 (800) -200…700 (900) | 28,5…87,8 26,3…79,8 |
ТНН | HH(N) | -270…1300(1300) | 0,9…36,2 |
ТМК | МК(T) | -200…700 (900) | 16,4…61,7 |
ТЖК | ЖК (J) | -200…700 (900) | 23,1…62,0 |
Зависимость развиваемой термопреобразователем термоЭДС от температуры рабочего спая t при нулевой температуре свободных концов t0 = 0 °С (т.е. E(t,0) = f(t)) называется номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ). Она задается в виде таблиц (градуировочных) или формул и обозначается условным символом в русском и международном обозначении.
В соответствии с ГОСТ Р50431-92 в настоящее время для обозначения НСХ должны использоваться только латинские буквы (приведены в скобках).
В обозначениях преобразователей первым указывается положительный электрод (например, у преобразователя термопары ТХК положительный электрод — хромелевый, отрицательный — копелевый). На условных графических изображениях положительный электрод обозначается тонкой линией, отрицательный — толстой. При небольших диаметрах электродов верхний предел измерения может быть уменьшен. Термопреобразователь (термопара) ТПР (В) не развивает термоЭДС, если температура рабочего спая не превышает 300 °С (при температуре свободных концов 0 °С). Зависимости термоЭДС от температуры для термопар нелинейны, поэтому в пределах диапазона применения изменяется их коэффициент преобразования (чувствительность). В табл. 1 приведены округленные значения чувствительности в начале и конце диапазона применения.
Существуют другие разновидности термопреобразователей, статические характеристики которых могут быть не стандартизованы: например, сплав молибдена с рением MP 5/20, термопары на основе неметаллических материалов — графита и тугоплавких соединений (карбидов, нитридов и т.п.)
В табл. 2 и на рис. 2, а приведены статические характеристики термопар ХА, ХК, ПП. Из графиков видно, что наибольшую термоЭДС развивает термопара ХК, наименьшую (из этих трех) термопара ПП. Поэтому при невысоких температурах целесообразнее использовать термопреобразователи типа ТХК.
Таблица 2
Номинальные статические характеристики термоэлектрических преобразователей (термопар)
t °с | ТЭП, Е, мВ | t °С | ТЭП, Е, мВ | ||||
ПП(S) | ХА(К) | ХК(L) | ПП(S) | ХА(К) | ХК(L) | ||
-240 | — | -6,344 | — | 650 | 5,751 | 27,022 | 53,484 |
-200 | — | -5,892 | -9,488 | 700 | 6,274 | 29,128 | 57,856 |
-160 | — | -5,141 | -8,207 | 750 | 6,805 | 31,214 | 62,200 |
-120 | — | -4,138 | -6,575 | 800 | 7,345 | 31,277 | 66,469 |
-80 | — | -2,92 | —4,431 | 850 | 7,892 | 35,314 | — |
-40 | — | -1,527 | -2,500 | 900 | 8,448 | 37,325 | — |
0 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 950 | 9,012 | 39,310 | — |
50 | 0,299 | 2,022 | 3,306 | 1000 | 9,585 | 41,269 | — |
100 | 0,645 | 4,095 | 6,860 | 1050 | 10,165 | 43,202 | — |
150 | 1,029 | 6,137 | 10,621 | 1100 | 10,754 | 45,108 | — |
200 | 1,440 | 8,137 | 14,557 | 1150 | 11,348 | 46,985 | — |
250 | 1,873 | 10,151 | 18,639 | 1200 | 11,947 | 48,828 | — |
300 | 2,323 | 12,207 | 22,839 | 1250 | 12,550 | 50,633 | — |
350 | 2,786 | 14,292 | 27,132 | 1300 | 13,155 | 52,398 | — |
400 | 3,260 | 16,395 | 31,488 | 1400 | 14,368 | — | — |
450 | 3,743 | 18,513 | 35,882 | 1500 | 15,576 | — | — |
500 | 4,234 | 20,640 | 40,292 | 1600 | 16,771 | — | — |
550 | 4,732 | 22,772 | 44,700 | 1700 | 17,942 | — | — |
600 | 5,237 | 24,902 | 49,098 | — | — | — | — |
Рис. 2. Номинальные статические характеристики преобразователей (я), схема изготовления рабочего спая (б) и способы измерения температуры пластины (в)
Наиболее линейная характеристика у термопар ХА. Наиболее точной из этих трех является термопара ПП. Отклонение реальной градуировочной характеристики от номинальной определяются классом термоэлектрических преобразователей (термопар). Классы обозначаются цифрами 1, 2, 3 (в порядке увеличения погрешности), причем внутри класса погрешность может зависеть от измеряемой температуры (табл. 3).
Коэффициентом преобразования (чувствительностью) термопары называется отношение изменения термоЭДС, вызванной изменением температуры рабочего конца к значению этого изменения S = ΔE/Δt (мВ/град) при небольших значениях Δt.
Для получения численных значений измеряемой температуры к термопреобразователю необходимо подключить показывающий прибор, измеряющий термоЭДС термопары (вторичный прибор), шкала которого должна быть в градусах. Такое соединение называется термоэлектрическим термометром. В дальнейшем будут использоваться все эти термины. Чтобы температурная шкала вторичного прибора была равномерной, желательно, чтобы коэффициент преобразования термопары (преобразователя) S не зависел бы от измеряемой температуры t в пределах диапазона измерения, в противном случае возникает необходимость в применении линеаризации. При оценке зависимости S = f(t) температурный интервал Δt в выражении S = ΔE/Δt следует брать возможно малым — теоретически нужно использовать производную S = dE/dt.
Вернемся к «теореме о третьем проводнике» — включение в цепь термопары «АВ» третьего проводника «С» из любого материала не вызовет искажений термоЭДС, если температуры мест присоединения этого проводника одинаковы. Из этой теоремы вытекает ряд важных практических положений. Рабочий спай термопары может быть образован сваркой любым материалом, если только температура во всех точках сварного слоя будет одинаковой (рис. 2, б).
Таблица 3
Пределы допускаемых отклонений для температуры t
Подгруппа ТП термопар | Класс точности | Диапазон измеряемых температур, °С | Предел допускаемых отклонений ± Δt, °С |
ТМК(Т) | 3 2 1 | -200…-66 -66…40 -40… 135 135…400 -40. ..125 125…350 | 0,015*|t| 1,0 1,0 0,0075*|t| 0,5 0,004*|t| |
ВР(А) | 3 2 | 1000…2550 1000…2550 | 0,007*|t| 0,005*|t| |
ТПР(В) | 3 2 | 600… 800 800…1800 600… 1800 | 4,0 0,005*|t| 0,0025*|t| |
ТПП(S,R) | 2 1 | 0…600 600… 1600 0…1100 1100…1600 | 1,5 0,0025*|t| 1,0 1,0 0,003(t — 1100) |
ТХА(К) ТНН(Н) | 3 2 1 | -250…-166,7 -166,7…40 -40…333,4 333,4…1350 -40…375 375…1350 | 0,015*|t| 2,5 2,5 0,0075*|t| 0,5 0,004*|t| |
TXK(L) | 3 2 | -200…-100 -100… 100 -40… 300 300…800 | 0,015*|t| 2,5 2,5 0,7 0,005*|t| |
ТХК(E) | 3 2 1 | -200…-166,7 -166,7…-40 -40…333,4 333,4…900 -40…375 375…800 | 0,015*|t| 2,5 2,5 0,0075*|t| 1,5 0,004*|t| |
ТЖК(J) | 2 | -40…333,4 333,4…900 | 2,5 0,0075*|t| |
1 | -40…375 375…750 | 1,5 0,004*|t| | |
ТХАУ 4…20 мА | 0…1000 | 0,5; 1 % (приведенная) | |
Метран 281 выход 4…20 мА, HART протокол | 0…1000 | 0,75 % по аналоговому сигналу 0,5 % по цифровому (приведенные) |
Теорема о третьем проводнике имеет ряд практических выводов (рис. 2, в). Температуру массивного металлического бруска можно измерить по схеме 1 — прикрепив к металлу каждый электрод в отдельности, если температура во всех точках поверхности бруска одинакова, или по схеме 2 — прикрепив к металлу рабочий спай термопары.
ТермоЭДС термопары E(t, t0) зависит от температуры рабочего t и свободных t0 концов термопреобразователя. Поэтому, чтобы отградуировать шкалу вторичного прибора в единицах температуры, не-обходимо задаться каким-то определенным значением t0. Например, для автоматических потенциометров задаются расчетным значением t0 = 20 °С, для милливольтметров t0 = 0 °С. Номинальные статические характеристики задаются при t0 = 0 °С, поэтому в дальнейшем примем в качестве исходной t0 = 0 °С. Что делать, если реальное значение t0 отличается от нуля? Предположим t0 > 0 °С. Существует общая формула учета зависимости термоЭДС от значения t0:
E(t, t0) = E(t, 0) – E(t0, 0), т.е. при t0 > 0 °C термоЭДС термопары уменьшается на значение, равное значению термоЭДС, которое развивает термопара при температуре рабочих концов t0 и температуре свободных концов 0 °С.
Таким образом, если при известном значении t0, известна (например, измеряется прибором) развиваемая термопарой термоЭДС E(t, t0), то порядок использования номинальной статической характеристики для определения значения t следующий (рис. 3, а):
• находится значение E(t0, 0) (по нижней штриховой линии);
• прибавить к E(t0, 0) измеренное значение E(t, t0);
• суммарная ордината соответствует E(t, 0), по которой можно определить t (верхняя штриховая линия).
Каким образом практически вводится поправка на отличие температуры свободных концов от нуля? Если значение t0 постоянно, то такую поправку можно ввести простым смещением указателя вторичного прибора. Но в реальных условиях (0 — это температура концов термопары, находящихся вне контролируемого объекта, при температуре окружающей среды, которая изменяется. В таком случае поправка вводится автоматическим устройством, выполненным либо в виде отдельного блока, либо встроенным в измерительную схему прибора. Чтобы измерять температуры свободных концов автоматические компенсаторы содержат термочувствительный элемент, температура которого равна t0. Для обеспечения этого компенсатор располагается рядом со свободными концами термопреобразователя.
Теперь представим ситуацию: температура в трубе измеряется термопреобразователем длиной 1 м (т.е. длина электродов термопары 1 м), причем головка термопреобразователя (и концы электродов термопары) имеет температуру 60 °С. Компенсатор встроен во вторичный прибор, где температура 20 °С. В данном случае компенсатор вырабатывает напряжение U = E(20) (поскольку его термочувствительный элемент имеет температуру 20 °С), а поправку нужно вводить на 60 °С, т.е. иметь U = E(60). Что делать? В этом случае термопреобразователь необходимо подключать к компенсатору специальными проводами, называемыми термоэлектродными удлиняющими проводами (ТЭ-проводами). По своим свойствам ТЭ-провода должны быть термоидентичными удлиняемым электродам, т.е. каждый электрод должен удлиняться своим проводом.
Таким образом, подключение к термоэлектрическому преобразователю (термопаре) удлиняющих проводов аналогично удлинению электродов, т.е. концы ТЭ-проводов становятся свободными, и их температура — той температурой t0 свободных концов, которая определяет действующую в цепи ЭДС E(t, t0).
Если к электродам подключены два одинаковых монтажных провода, то температурой свободных концов будет температура концов электродов термопары. Например, если на участке I (рис. 3, б) проложить удлиняющие провода, то температура свободных концов будет равной 40 °С, если на участке I будут проложены два одинаковых монтажных провода, то температура свободных концов будет равной 30 °С.
Рис. 3. График введения поправки на изменение температуры свободных концов (а) и схемы цепи термопары (б)
Но что означает идентичность? Все ясно, если, например, у преобразователя ТХК хромелевый электрод удлинить проводом из хромеля, а копелевый — проводом из копеля. В этом случае по сути тем же материалом наращиваются электроды, т.е. удлиняется термопара. Но возможен и другой подход, в соответствии с которым: пара проводов может быть использована для удлинения термопары, если в паре между собой они имеют такую же градуировочную характеристику, что и удлиняемая термопара (в диапазоне возможного изменения температуры мест соединения). На рис. 4 изображена номинальная статическая (градуировочная) характеристика термопары ХА и аналогичные характеристики двух других термопар. Одна из них медь — константан (М) и другая — (МТ-НМ) составлена из электродов «медь титан» — «никель медь». У первой из них градуировочная характеристика совпадает с характеристикой термопары ХА в диапазоне (0…100) °С, а затем они расходятся. В соответствии с правилом пара проводов «медь константан» (условное обозначение М) может быть использована в качестве удлиняющих для термопары ХА, если температура мест соединения не будет превышать 100 °С. При этом медным проводом удлиняется хромелевый электрод, а константановым — алюмелевый. Пара проводов МТ-НМ также используется в качестве удлиняющих, но температурный диапазон (температура мест присоединения) применения расширяется до 300 °С.
При использовании удлиняющих проводов очень важно соблюдать правило подключения (полярность подключения). Например, нельзя хромелевый электрод удлинять константановым, а алюмелевый медным.
Рис. 4. Характеристики термоэлектродных удлиняющих проводов
Из-за неполного совпадения градуировочных характеристик термопары и удлиняющих ее проводов возникает дополнительная погрешность (табл. 4). Эту погрешность следует учитывать при оценке общей погрешности измерения температуры.?
Таблица 4
Характеристика удлиняющих проводов
НСХ ТЭП | Наименование пары жил | Обозначение | Максимальная рабочая температура, °С | Погрешность °С |
ХА(К) | медь-константан | М | 100 | 5,5 |
ХА(К) | медь -титан/ медь-никель | МТ-НМ | 300 | 4,9 |
XK(L) | хромель/копель | ХК | 100 | 3,3 |
ПП(R) | медь/сплав ТП | П | 100 | 2,4 |
МК(М) | медь/копель | МК | 100 | 3,3 |
ВР(А) | медь/медь-никель | М-МН | 100 | 4,2 |
Примечание. Термопреобразователи ПР применяются без удлиняющих проводов.
Необходимость применения удлиняющих проводов отпадает при использовании термопар со встроенным в головку нормирующим преобразователем, в котором вводится поправка на изменение температуры свободных концов термопары и создается на выходе унифицированный токовый или цифровой сигналы. К таким преобразователям относятся ТХАУ, Метран 281 (интеллектуальный), в последнем используется термопара ТХА. Характеристики этих термопреобразователей приведены в табл. 3. С преобразователями температуры SITRANS Т работают и термоэлектрические преобразователи. Компенсация влияния температуры свободных концов может быть с внутренним сенсором Pt100 и внешняя. Допускается подключение двух термопар для вычисления разности температур или с целью резервирования. При использовании различных термопар измерения производятся в диапазоне температур от -200 до 2300 °С с погрешностью ±(1…3) °С.
