1.6.8. Оперативно-диспетчерское управление целлюлозно-бумажным производством

1.6.8.1. Направления развития систем оперативно-диспетчерского управления

В настоящее время во всем мире наблюдается повышенный интерес к созданию автоматизирован­ных систем оперативного управления производ­ством на базе перспективных компьютерных и ком­муникационных технологий, реализуемых совре­менными сетевыми ПТК. Клиент-серверная архи­тектура систем позволяет эффективно решить проблему создания единого информационного про­странства предприятия и обеспечить оперативный персонал, специалистов, функциональные службы и руководство текущей производственной и архи­вированной информацией из общей базы данных.

Использование при создании автоматизирован­ных систем принципов интегрируемости, открыто­сти, масштабируемости позволяет поэтапно создать на предприятии АСОДУ производством и решить проблему синхронизации в реальном времени уп­равления бизнес-процессами (АСУП/ERP) и про­изводством (АСОДУ/MES, АСУТП).

Решая эту проблему, ВНИИБ разработал функ­циональную структуру и алгоритмическое обеспе­чение АСОДУ, позволяющие контролировать тех­нологический процесс, детально планировать и ко­ординировать производительность оборудования технологической линии целлюлозно-бумажного про­изводства. Одновременно разрабатывались АСУТП процессами варки, отбелки, производства бумаги и регенерации химикатов. При этом каждая АСУТП включает не только контроль и регулирование па­раметров, управление оборудованием, интерфейс оператора с системой, но и задачи управления ка­чеством и производительностью. Результатом ком­плексного проведения указанных работ стало со­здание ИАСУ производством.

Интеграция функций АСУТП и АСОДУ в рам­ках ИАСУ производством обеспечивает:

• полный контроль состояния технологической линии в реальном масштабе времени на базе инфор­мации от АСУТП и собственных ПЛК АСОДУ;

• поддержание заданного технологического ре­жима и его автоматическую корректировку при сме­не вида продукции;

• управление производительностью оборудова­ния;

• стабилизацию качества и снижение себестои­мости продукции;

• детальное планирование производства, в том числе с учетом ППР и графика отгрузки продук­ции по маркам;

• координацию производительности оборудова­ния в нештатных ситуациях (ограничения по про­изводительности оборудования, ресурсам и т. д.) и управление запасами полуфабрикатов;

• интеграцию производственной информации в базе данных системы (горизонтальная интеграция) и обмен данными с уровнем ERP (элемент верти­кальной интеграции).

Важнейшим преимуществом ИАСУ является согласование режимов работы агрегатов, входящих в состав технологической линии, за счет детально­го планирования и координации нагрузок оборудо­вания. Это позволяет либо существенно сократить количество изменений производительности (пере­наладок) оборудования, либо минимизировать по­тери, возникающие в процессе вынужденного пере­хода с одной производительности на другую.

Рассмотрим одну из внедренных задач АСОДУ по координации производительности варочного цеха и производства картона. На рис. 1.177 приведены графики производительности варочных аппаратов и соответствующих запасов целлюлозы до и после внедрения системы (нижние и верхние графики со­ответственно). Расчет производительности вароч­ных аппаратов выполнен с учетом заданного гра­фика выпуска марок картона для КДМ-1 и КДМ-2, указанного в нижней части рисунка. Анализ гра­фиков показывает, что при работе варочных аппа­ратов по правилу «изменение производительности при достижении предельных запасов» (до внедре­ния — нижние графики) приводит к более частому изменению производительности, чем работа по гра­фику «минимума переналадок».

Практические результаты, полученные при вне­дрении АСОДУ и АСУТП, показали их высокую технологическую и экономическую эффективность. Указанные компоненты ИАСУ были реализованы в разное время и на разных предприятиях, однако проблема внедрения ИАСУ технологическими ли­ниями в ЦБП остается актуальной.

Следует отметить, что многие предприятия ЦБП собственными силами или с привлечением специа­лизированных фирм проводят модернизацию и раз­витие систем оперативно-диспетчерского управле­ния (ОДУ) производством. Основные усилия на­правлены на совершенствование следующих воз­можностей АСОДУ:

• оперативности и объема получения достовер­ной информации о ходе технологических процессов, состоянии оборудования, потреблении ресурсов;

• планирования и координации производитель­ности взаимосвязанного оборудования в различных производственных ситуациях (внеплановые оста­новы оборудования, ограничения на ресурсы, сме­на марки продукции);

• обработки, хранения и представления инфор­мации в виде, обеспечивающем оперативность и глубину анализа производственной информации

диспетчерской службой, специалистами и руковод­ством производства;

— степени охвата пользователей оперативной информацией.

В настоящее время эталоном функциональности и эффективности для систем оперативного управления признаны системы класса MES. Они решают задачи планирования, контроля работы производства, под­готовки данных о производительности, выпуске про­дукции и ее качестве, расходах ресурсов, работе обо­рудования, текущих показателях эффективности. Большинство этих задач уже выполняются внедрен­ными ВНИИБ и компанией НПФ «Ракурс» система­ми АСОДУ, являющимися отечественными аналога­ми MES-систем для непрерывных производств в ЦБП.

Таким образом, создание АСОДУ направлено на достижение следующих целей:

• повышение и стабилизацию качества выпус­каемой продукции за счет полноты контроля тех­нологических параметров и лабораторных анали­зов, подготовки информации и проведения анали­за причин отклонений;

• увеличение производительности за счет со­кращения простоев оборудования по организаци­онным причинам (детальное планирование, расчет балансов, координация нагрузок оборудования);

• уменьшение затрат ресурсов на единицу вы­пускаемой продукции за счет их оперативного кон­троля и оптимизации управления процессом (уп­равления качеством, координации нагрузок обору­дования и управления запасами);

• наглядное представление хода производствен­ного процесса в реальном времени с возможностью расчета текущей эффективности работы производ­ства для оперативной корректировки диспетчером хода процесса;

• оперативную сигнализацию о нарушениях хода производственного процесса;

• интеграцию в единую базу данных информа­ции от ПЛК системы ОДУ, разнородных подсистем АСУТП, автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ), систем техническо­го учета, систем автоматизации производств и т. д., обеспечение возможности работы с этой информа­цией всех специалистов предприятия;

• интеграцию с системами организационно-эко­номического уровня управления предприятием (BAAN, SAP R/3, Oracle и др.);

— создание ИАСУ производством. Поскольку в общем случае к моменту создания

(модернизации) АСОДУ на предприятиях уже су­ществуют АСУ различного назначения, то для эф­фективного выполнения своих функций, в том числе по созданию единого информационного простран­ства, эта система должна отвечать следующим ос­новным принципам:

1. Интегрируемость — функции управления бизнесом (финансами, персоналом, снабжением сбытом и т. д.) должны быть интегрированы с функ­циями управления собственно производством. Та­кие системы являются средством достижения ос­новных целей бизнеса: повышение качества вы­пускаемой продукции, снижение издержек и уве­личение объема производства, занятие устойчивых позиций и получение конкурентных преимущестн на рынках. Для решения проблем интеграции функ­ций управления бизнесом и управления производ­ством требуется создание единого информационно­го пространства. Реальным инструментом для этогс является горизонтальная и вертикальная интегра­ция отдельных подсистем управления предприяти­ем, осуществляемая при создании АСОДУ и ее базы данных.

2. Стандартизация — системы автоматизации, построенные на основании различных решений, должны интегрироваться в единые системы без се­рьезных дополнительных доработок. Применение стандартов при создании системы является пока­зателем ее качества, гарантирует технический уро­вень и преемственность системы в процессе ее даль­нейшего развития и модернизации.

3. Масштабируемость — возможность наращи­вания информационной емкости системы путем добавления новых станций сбора информации, ПЛК, высокопроизводительных серверов, АСУТП, АСКУЭ.

4. Открытость — использование стандартных средств ввода-вывода, ПЛК, рабочих станций, ин­терфейсов, программных продуктов (SCADA-систем, ОРС, DDE и др.) Использование открытых систем допускает горизонтальную и вертикальную интег­рацию АСОДУ с системами предприятия.

5. Информативность — сбор и обработка дан­ных и формирование информации применительно к задачам конкретного пользователя. Для диспет­черской службы — это параметры процесса в ре­альном времени, для технологов — соблюдение ре­жимов работы оборудования в соответствии с тех­нологическим регламентом и т. д.

6. Оперативность — доступность оперативной информации для всех уровней управления произ­водством о сбоях в работе оборудования, систем управления, приборов, об отклонении технологи­ческого регламента процессов от заданного, а так­же возможных реакциях на эти сбои.

7. Надежность — достигается использованием высоконадежного оборудования передовых произ­водителей аппаратно-программных средств, в том числе датчиков, контроллеров, рабочих станций, промышленных сетей, серверов. Повышают надеж­ность диагностика и резервирование компонентов системы.