Автоматизация газо- и нефтеперекачивающих агрегатов. Работа газопровода совместно с кс (компрессорной станцией).

Автоматизации управления производством-это общепромышленные системы и для экономики и для технологии. Первые называют ERP, вторые MES - зародились примерно 30 лет назад на базе промышленных ЭВМ.

Линейная интеграция систем

Вторая ветвь как линейная интеграция разных систем зародилась в (70-80)-ых годах прошлого века сначала в виде диспетчерских помещений с весьма протяженными приборными щитами и пультами. Затем на отдельных предприятиях стали дополнительно использовать промышленные ЭВМ для расчета технологических и технико-экономических показателей (ТиТЭП), хранения их в единой базе данных и получения сводок. Принятое в СНГ название этих систем – АСОДУ (автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления). В экономике создавали АСУП предприятий. Эти сложные системы требовали повышенных затрат разного рода на свою эксплуатацию и модификацию.

Нелинейная ИУС

Известно, что для того чтобы большая система была живучей, она должна быть сложной и гибкой. Тогда она будет уметь оперативно подстраиваться под изменения внешнего мира. Поскольку автоматизация – это замена части мыслительных операций человека трудом машин, то единственной возможностью обеспечения живучести большой системы является соблюдение при ее создании принципов человекоподобия. Перечислим некоторые из этих принципов:

• соответствие структуры системы организационной структуре производства;

• система в разных аспектах своей разработки и эксплуатации должна "помещаться в головы" своих разработчиков и администраторов;

• менталитет и эволюционные циклы системы должны соответствовать аналогичным характеристикам своих создателей и пользователей.

Поэтому во второй половине 90-х годов стала проявляться третья ветвь истории автоматизации – нелинейная. Она начала проявляться де-факто. В частности, проекты большой автоматизации реализовывались на предприятиях только в той мере, в которой они совпадали с его интеллектуальными ресурсами и менталитетом. Очень много ПТС легло на полку, будучи закуплено из технократических позиций: "Знаем, как должно быть". Хотя надо знать "как может быть" – каков рациональный уровень автоматизации предприятия. Ведь попытки его перепрыгнуть наказываются дополнительными бесполезными финансовыми тратами.

Она через специализированные интерфейсы собирает в свои базы данных реального времени сведения из локальных систем – технологических (SCADA, DCS, контроллеры) и лабораторных (LIMS), а также данные ручного ввода. Двухсторонний интерфейс предусматривается и с бизнес-системами типа ERP. Работают специализированные подсистемы обработки данных с целью получения ТиТЭП. Расчеты идут как по типовым алгоритмам вычисления статистик разного рода, так и специально написанным (балансы, сложные цепочки формул). Архивы исходных и расчетных величин разделяются на краткосрочные и долгосрочные. Для администрирования и модификации системы используются симуляторы случайных и детерминированных сигналов. Специальные клиентские приложения позволяют просматривать архивные данные в необходимых ракурсах и формах (графики, таблицы, мнемосхемы и т.п.). Для каждого пользователя формируется свой комплект приложений. Работает менеджер программ.

Орбита – система нелинейной архитектуры

Фрактальная структура системы

Переход большой системы от линейной структуры к нелинейной (рис.2) сопровождается выделением отдельных самостоятельных малых систем, различающихся своими функциями. Этот процесс аналогичен наблюдавшемуся в прошлом процессу структуризации авторегуляторов. Здесь тоже выделяются измерительные части, пользовательские, части ответственные за хранение и преобразование информации. Но при этом соблюдается обязательное свойство больших систем – фрактальность: каждая часть в миниатюре повторяет целое. Иными словами, каждая самостоятельная малая система является полноценной, имея своих пользователей (персонал какого-либо организационного подразделения), администраторов, свой сервер и специфическое программное обеспечение (ПО), свои интерфейсы и витрины исходных и выходных данных.

Рис.2 Структура "Орбиты" нелинейной MES-системы

В качестве малых систем выделяются функциональные модули (ФМ), измерительные и аналитические, и автономные пользовательские подсистемы (АС).

Измерительные и аналитические ФМ

Основное назначение измерительных ФМ – получение относительно труднодоступных сведений для управления непрерывным производством. Такими являются сведения о работе дискретных участков и цехов предприятия (дискретные вспомогательные участки обеспечивают непрерывность основных участков за счет дополнительных ресурсов – оборудования, материалов), складов исходных, промежуточных и конечных материалов, транспортных цехов и измерительных (лаборатории, ОТК, службы КИПи АСУ).

Аналитические ФМ имеют в своем составе сложные детерминированные фильтры – алгоритмы расчета ТиТЭП, вычисления запасов веществ в незавершенном производстве и уравнения материального (теплового) баланса. Их использование позволяет практически на порядок ускорить процессы диагностики и анализа событий в производстве, если, конечно, при этом был разработаны сценарий работы с видеокадрами и их содержание, адекватные сложному функционалу аналитических ФМ.

Автономные подсистемы

Автономная подсистема (АС) является средством для получения одним или группой пользователей информации из баз данных. В самом простом виде АС представляет собой набор клиентских приложений, с помощью которых сам пользователь организует свое личное рабочее место. Это вариант инструментальной АС для грамотного технического специалиста, имеющего ресурсы времени и памяти для работы со сложными программными инструментами.

Инженерный вариант АС предполагает наличие полновесной малой системы, обслуживающей группу пользователей в рамках какого-либо организационного подразделения (например, персонал управления цехом). В ней свои разработчик и инженер-администратор создали и сопровождают специализированные базы данных и МО. Есть еще третий – интеллектуальный вариант АС. В своей основе он имеет дополнительную научную проработку моделей управления и, как результат, пользовательский интерфейс, адекватный функциям и задачам производственного персонала.

Общая информационная шина (ОИШ)

Наличие индивидуальных баз данных в ФМ и АС не отменяет существования в "Орбите" общего информационного пространства, условно называемого ОИШ – общая информационная шина. Она состоит из двух взаимосвязанных частей. Первая – база данных реального времени (БДРВ). В ней в форме тегов как функций физического времени фиксируются результаты прямых и опосредованных измерений, необходимые для текущего управления технологическими процессами (control). Вторая часть – т.н. база данных производственного времени (БДПВ). Это реляционная база, в которой в форме таблиц сохраняются соотношения параметров производства, взятые в разных ракурсах. Эти ракурсы адекватны целевым функциям персонала при управления производством (management).

Регламенты производства

Итак, в ИУС "Орбита" мы имеем память текущих измеренных данных (БДРВ), память соотношений производственных параметров (БДПВ) и память структур (регламенты производства). За чистоту первых отвечают операторы измерительных установок и персонал КИП, за чистоту вторых – производственный персонал (ЛПР), третьих – ответственные технические специалисты.

Орбита-М

В линейной MES-системе имеется генератор величин в форме случайных, прямоугольных или синусоидальных сигналов. Он необходим для отладки алгоритмов расчета ТиТЭП и ЧМИ (человеко-машинный интерфейс). Следуя принципам фрактальности и новых знаний, эта часть в нелинейной системе преобразуется в совокупность имитационных моделей производства – "Орбита-М". Она отображает причинно обусловленные и случайные процессы в производстве в разных стратах его наблюдения и предназначена не столько для отладки системы, сколько для ее разработки на этапе составления технического задания (ТЗ) на тот или иной функциональный модуль.

В табл.2 указан используемый в системе "Орбита" программный инструментарий. В основе лежат программные продукты фирмы Wonderware, MS Office, MS SQL, а также специально разработанные диспетчерские модули ввода и анализа производственных данных.

Выводы

Работающие сегодня на крупных предприятиях СНГ и за рубежом MES-системы имеют 20-летнюю историю. Многие предприятия СНГ, освоив новые и модернизировав старые подсистемы АСУТП, АСУЭ и АСУП, пришли к этапу срединной автоматизации – необходимости создания (или модернизации) у себя MES-системы: системы, обеспечивающей подготовку и представление информации производственному персоналу в основных и вспомогательных цехах.

Финансовый анализ затрат на выполнение производственных процессов. Для вычисления реальной себестоимости продукции необходимо проводить детальный финансово-экономический анализ производства. Широко распространенным на Западе методом анализа источников издержек и создания прибавочной стоимости является так называемый АВС-анализ, или Activity Based Costing (функционально-стоимостной анализ). Суть этого метода состоит в том, что расходы и доходы предприятия привязываются к точкам его активности. Применительно к производству это означает привязку издержек и созданной прибавочной стоимости к конкретным инвентарным номерам технологического оборудования и реализуемым производственным процессам. Осуществить такой анализ, имея приблизительное представление о распределении процессов во времени и по оборудованию, невозможно. В MES-системах строится точная динамическая модель производства, обеспечивающая подробную калькуляцию текущих затрат как в привязке к конкретным рабочим местам, так и в разрезе отдельных выполняемых заказов.

В системах ERP/MRP планирование, как правило, ведется по одному критерию, в MES-системах таких критериев может быть более десятка: например, в системе "Фобос" (Россия) их четырнадцать , в системе Preactor (Англия) — восемь.