ИАСУ – человеко-машинная многоуровневая иерархическая территориально и фу0нкционально распределённая совокупность взаимосвязанных систем управления, объединённых в единую систему локальными и внешними связями для достижения единой цели.
Управление технологическими процессами и управление финансово-хозяйственной деятельностью (бизнес-процессы) должны строиться в рамках единой системы на основе единого информационного пространства. Только такая единая система позволяет поддерживать интегрированную модель промышленного предприятия и на основе этой модели строить управление в соответствии с главным критерием - рентабельностью производства.
Единое информационное пространство подразумевает оперативный доступ (при наличии, разумеется, соответствующих прав доступа) с любого рабочего места ко всем видам данных, возникающих и накапливаемых в системе. Информация, порождаемая в любой точке предприятия, тут же становится доступной всем заинтересованным службам и отделам. Например, сведения по состоянию технологических установок, их загрузке, параметрам и объему исходной и конечной продукции, поступающие непосредственно с контрольно-измерительной аппаратуры, могут быть сразу же обработаны как на уровне диспетчера цеха, так и экономической или производственно-технической службами завода. Приказы и распоряжения руководства предприятия, решения и выводы специалистов доставляются средствами электронной почты до всех адресатов (с подтверждением приема). Становится возможной групповая работа специалистов одного или нескольких отделов над общими проектами или документами на их рабочих местах.
Создание единого информационного пространства позволяет по-новому поставить вопрос о накоплении и дальнейшем использовании для исследования, диагностики и прогнозирования массивов первичных технологических данных. "Тонкая структура" этих данных при ее должной обработке может дать много дополнительной информации об особенностях работы оборудования и технологических процессах, но она обычно теряется на уровне диспетчерского управления после интегрирования и агрегирования. Наличие вертикальных информационных каналов для данных реального времени между технологическими агрегатами и верхними уровнями системы управления дает возможность проведения различных специальных измерений и экспериментов без непосредственного доступа к опасным или труднодоступным объектам, возможность использования современной, быстро развивающейся технологии оперативной аналитической обработки данных - OLAP.
Актуальность создания интегрированных систем управления (ИСУ) базируется на значительном экономическом эффекте от их внедрения. При проектировании подобных систем необходимо учитывать проблемы, возникающие при объединении ERP-систем и АСУ ТП. Построение ИСУ на основе программных и технических средств ведущих производителей позволяет решить большинство технических проблем и оптимизировать производственные процессы за счет информации, накопленной в единой базе данных.
На уровне бизнес-процессов необходима только интегрированная информация о технологических процессах. В частности, данные типа «нарастающим итогом», средних значений за определенные промежутки времени, общее количество произведенных продуктов и т.д. Очевидно, что подобные данные должны поступать в систему гораздо реже, чем данные реального времени от технологических процессов. Из-за несогласованности природы и назначения данных верхнего (АСУП) и нижнего (АСУ ТП) уровней управления между ними необходим промежуточный интегрирующий слой, который мог бы служить мостом между столь разнородными потоками данных.
Этот же мост мог бы стать средством горизонтальной интеграции упомянутых разнородных систем автоматизации нижнего уровня. Кроме того, на современном предприятии необходима информационная система, способная обеспечить главным специалистам и среднему инженерному звену, участвующему в управлении производством, доступ к архивным данным. Наделенная такими возможностями система позволила бы исследовать и сопоставлять ход технологических процессов и энергозатраты на разных установках с целью анализа состояния объектов и оптимизации производства.
На рисунке 2 приведена обобщенная схема ИСУ предприятием.
Рисунок 2 – Обобщённая схема ИАСУ предприятием
Графическое отображение укрупненной схемы модели функционирования интегрированной системы предприятия приведено на рисунке 3. Средним овалом схемы условно представлена та часть системы, в которой происходит наиболее интенсивный обмен информацией между другими подсистемами интегрированной системы предприятия. Анализ существующих разработок АСУ показывает, что, несмотря на функциональную значимость, данная часть интегрированной системы в большинстве случаев автоматизирована недостаточно. В общем случае обмен данными между бизнес-системами и АСУ ТП осуществляется по вертикали во встречных направлениях. В силу этого можно говорить о нисходящем и восходящем потоках данных.
Рисунок 3 – Укрупнённая схема модели функционирования интегрированной системы предприятия
Нисходящий поток — на нижний технологический уровень передаются производственные задания, графики работы и ремонтов, технологические регламенты, спецификации на качество вырабатываемых продуктов и др.
Восходящий поток формируется производственной информацией, поступающей с технологических участков, установок и цехов. Данные восходящего потока обеспечивают менеджеров верхнего уровня сведениями о количественных и качественных показателях переработанного сырья и продуктах переработки, технологических режимах и их нарушениях, состоянии технологического оборудования, потреблении реагентов и энергоносителей, затратах труда и др.
Даже краткий перечень информации, формирующей встречные потоки, характеризует сложность автоматизации обменных процессов. В то же время многие предприятия, специалисты информационных подразделений которых имеют мощный творческий потенциал, в целях сокращения временных и финансовых затрат, пытаются собственными силами решать частные задачи интеграции функционально неоднородных систем. В большинстве случаев такой подход позволяет добиться временного успеха, но в стратегическом смысле подобные решения необоснованны.
Во-первых, в этом случае крайне затруднительна техническая поддержка и развитие «самодельных» систем в силу низкой системной проработки принимаемых решений. Динамичное производство постоянно выдвигает новые задачи, требующие развития программного обеспечения. Во-вторых, кадровые перемещения разработчиков ПО и отсутствие формализованных описаний проведенных разработок ставят предприятие в тяжелейшее и иногда безвыходное положение. При этом необходимо отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту, «средний» уровень системы управления не менее важен и сложен, чем ERP- или SCADA-системы.
На нижнем уровне АСУ ТП используются:
• Контрольно-измерительные приборы, необходимые для контроля за ходом ТП на данном участке
• Исполнительные механизмы, необходимые для управления ТП на данном участке
• Преобразователи сигналов, обеспечивающие связь датчиков и исполнительных механизмов с программируемыми контроллерами (при необходимости)
• Контроллеры обеспечивают ввод, обработку и вывод всех сигналов датчиков и устройств системы
• Дублированная локальная вычислительная сеть (ЛВС) 10/100 Мбит/сек – 100% «горячее» резервирование.
В системе среднего уровня АСУ ТП используются:
Серверы оперативной (архивной) базы данных на базе персональных компьютеров или серверов в комплекте с цветными графическими мониторами, клавиатурами и промышленными манипуляторами типа "мышь"
Дублированная локальная вычислительная сеть (ЛВС) 10/100 Мбит/сек – 100% «горячее» резервирование
Станция инжиниринга на базе персонального компьютера в комплекте с цветным графическим монитором, клавиатурой и манипулятором типа "мышь". Обеспечивает сетевую загрузку и модификацию ПО контроллеров, а также позволяет осуществлять диагностику контроллера и его модулей в режиме on-line.
В системе верхнего уровня АСУ ТП используются :
• Станции оператора на базе персональных компьютеров в комплекте с цветными графическими мониторами, функциональными клавиатурами и манипуляторами типа "мышь"
• Дублированная локальная вычислительная сеть (ЛВС) 10/100 Мбит/сек – 100% «горячее» резервирование
• Принтеры, подключенные через принт-сервер к локальной вычислительной сети
• Клиенты Web-Контроль обеспечивают мониторинг технологического процесса, используя стандартные программные средства Internet/Intranet (Web-браузер).
Анализ состояния и тенденций развития ИАСУ показывает, что в настоящее время в области разработки функциональной части ИАСУ наблюдаются следующие процессы:
• расширение числа компонент системы путем выделения различных подсистем в качестве самостоятельных АС;
• охват автоматизированным управлением нескольких фаз жизненного цикла изделия – от управления научно-исследовательскими разработками до непосредственного управления технологическими процессами, контроля и анализа функционирования и надежности изделия в эксплуатации;
• охват автоматизацией различных иерархических уровней управления – от управления отраслью до управления технологическими операциями на рабочих местах;
• интеграция функций управления, реализуемых на различных уровнях иерархии с различными периодами управления по всем элементам технологического цикла;
• использование методов оптимизации и адаптации ИАСУ;
• использование диалогового режима для непосредственного участия человека в процессе решения задач управления и корректировки полученных результатов.
Как уже говорилось, отличительными особенностями современной ИАСУ является модульная структура, а также возможность разработки и внедрения системы по частям с последующим ее развитием и наращиванием.
ИАСУ на современном этапе характеризует:
1) функциональная полнота, обеспечивающая автоматизацию всех видов деятельности – от технической подготовки производства до реализации готовой продукции;
2) открытость и адаптивность в отношении изменения состава функций и приспособленность к изменениям параметров объекта;
3) применение большого числа вариантов алгоритмов и методов управления;
4) представление в распоряжение пользователя персональных средств;
5) высокая скорость реакции на запросы, очень малые задержки в обработке данных;
6) возможность общения пользователя с системой в активном режиме;
7) использование средств искусственного интеллекта и экспертных систем для консультирования персонала в случае принятия управленческих решений;
8) применение средств регулярного обучения пользователей;
9) децентрализация выполняемых функций по функциональному, организационному и территориальному признакам;
10) широкое применение средств управления распределенными данными и процессами обработки данных;
11) использование сетевых методов организации коммуникации разнородной вычислительной техники, обрабатывающего оборудования и промышленных контроллеров на базе стандартных процедур взаимодействия ЭВМ в сетях (сетевых протоколах).
ИАСУ будущего имеет многоуровневый многомашинный иерархический комплекс средств автоматизации.
Сложность и комплексный подход в проектировании и эксплуатации ИАСУ требует разработки новых методик расчета экономической эффективности, которые позволят устранить имеющиеся противоречия между организациями-разработчиками и пользователями.
II РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЭС
На рисунке 4 представлена структура автоматизированной системы управления ТЭС.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
