Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекции по дисциплине ИСП и У лекция 3 страница 17
В настоящее время на предприятиях автоматизируется все большее число процес сов, среди которых в первую очередь выделяют процессы проектирования, раз работки новой технологии и управления производствам. Создаются автоматизирован ные системы научных исследований (АСНИ), проектирования (САПР), технологической подготовки производства (АСТПП), управления технологическими процессами (АСУ ТП) и предприятием (АСУП). Создаются гибкие автоматизированные участки (ГАУ), линии (ГАЛ), цеха (ГАЦ), производства (ГАП). Перечисленные системы позволяют повы сить производительность труда, улучшить качество выполняемых работ, снизить сроки перехода к выпуску новой продукции.
Однако при автономном функционировании данные системы не обеспечивают существенных сдвигов в работе предприятия. Дальнейшее повышение эффективности перечисленных систем связано с их интеграцией и созданием комплексной интегрирован ной системы управления предприятием. Это обеспечивается объединением перечисленных систем (в дальнейшем именуемых подсистемами) в единую систему на основе согласования информационного, технического, программного и организацион ного обеспечения. Взаимодействие вычислительных средств перечисленных подсистем осуществляется созданием на предприятии локальной вычислительной сети, а согласо вание информационного обеспечения – созданием общей (централизованной или рас пределенной) базы данных предприятия.
Таким образом, комплексная интегрированная система управления предпри ятием объединяет множество подсистем - АСУП/АСНИ/САПР/АСТПП/АСУТП/ГАП - в целях повышения эффективности каждой из них при совместном функционировании.
Интегрированная система управления (СУ) является иерархической много уровневой. Разделение функционирования подсистем, входящих в интегрированную сис тему управления, по уровням обусловлено задачами, решаемыми каждой из подсис тем и в целом на предприятии. Так, подсистемы АСНИ, САПР, АСТПП являются внеш ними по отношению к АСУП и обеспечивают АСУП информацией, исходя из которой АСУП составляет задание для ГАП, которое распределяется по ГАУ.
Рассмотрим разделение уровней в интегрированной системе управления пред приятием и взаимосвязь выделенных уровней.
Важной составной частью интегрированной СУ предприятием является АСУП, которая решает задачи текущего, перспективного, календарного и оперативного плани рования производства, учета и контроля людских, сырьевых и материальных ресурсов.
Автоматизированная система управления предприятием обеспечивает административ ный персонал предприятия оперативной информацией о состоянии производства.
В свою очередь, обеспечение АСУП оперативной информации для решения пе речисленных задач осуществляют АСНИ, САПР, АСТПП, ГАП, Анализ этой информа ции позволяет правильно планировать снабжение предприятия материалами, комплек тующими изделиями, заготовками, инструментом и т. п., своевременно координировать деятельность предприятия для выполнения плановых заданий. Согласно календарному плану, составленному АСУП, функционирует ГАП. На уровне ГАП решаются задачи мате риального и организационного взаимодействия цехов, линий, технологических ус тановок, участков, непосредственное управление компонентами исполнительной системы ГАП, т. е. выполняются функции нижнего уровня интегрированной системы управления предприятием.
Таким образом, можно выделить четыре уровня управления в комплексной ин тегрированной системе управления предприятием (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Структура комплексной интегрированной системы управления производством
На уровне 1 (верхнем) функционируют АСУП, АСНИ, САПР, АСТПП.
В АСУП, как было уже отмечено, решаются задачи текущего, перспективного, календарного и опе ративного планирования производства, выполнения предприятием производствен ной программы по объему, номенклатуре и количеству выпуска продукции, осуществля ется распределение людских, материальных и сырьевых ресурсов.
На этом же уровне решаются задачи проектирования новых видов изделий, орга низации технологического процесса для производства этих изделий, выбора материа лов, инструмента, комплектующих изделий, технологической подготовки произ водства, проектирования оснастки, выпуска технологической, проектной и плановой доку ментации.
Достижение высокой эффективности в решении задач данного уровня обеспе чивается информационной взаимосвязью с другими уровнями, благодаря чему можно провести сквозной контроль и оперативную корректировку решений на данном уровне.
Здесь осуществляется подготовка программ для управления функционирова нием нижними уровнями, разрабатываются маршруты перемещения заготовок по транспортным линиям между обрабатывающими ячейками, участками или цехами.
Автоматизация систем научных исследований, проектирования и технологической подготовки производства позволила ускорить процесс перехода к вы пуску новой продукции. Автоматизированное проектирование технологических процес сов и оснастки, автоматизация подготовки программ для управления гибкими автоматизированными ячейками и линиями определили переход к интеграции систем верхнего уровня управления с системами непосредственного управления производством, что позволяет выполнить все этапы работ от проектирования нового изделия до его изготовления под управлением ЭВМ. Совершенствование вычислительных средств, используемых для систем верхнего уровня, позволяет расширить перечень работ, кото рые могут быть автоматизированы.
Таким образом, этот уровень осуществляет выбор структуры алгоритмов, относящихся к нижестоящим уровням иерархии. Эти решения основываются на общей информации о целях функционирования, приоритетах, внутренних и внешних взаимосвязях и т.д. Он задаёт второму уровню режим функционирования путём управления процессом решения задач.
Основной задачей уровня 2 является управление перестройкой производства и пе реналадкой оборудования в целях перехода к выпуску другой номенклатуры изделий в пределах технологических возможностей оборудования.
На этом уровне решаются задачи планирования, управления и учета ГАП. В соот ветствии с календарным планом, составленным АСУП, рассчитываются заявки на заготовки, инструмент, оснастку и тару, осуществляется координация работы участков, контроль за выполнением технологических процессов, дооперационный контроль выпуска продукции. Управление выполнением технологического процесса произво дится под наблюдением оператора, который может вмешаться в процесс управления при возникновении аварийной ситуации, исключить неисправную ячейку из производственного процесса и перераспределить все функции на другие ячейки. На этом же уровне ведется учет заполнения складов готовой продукцией, количества брака, неза вершенного производства, израсходованного материала, инструмента и т. д.
Таким образом, второй уровень выполняет функцию адаптации алгоритмов, используемых на третьем и четвёртом уровнях. Адаптация может осуществляться путём корректировки значений соответствующих параметров и алгоритмов (например, в результате анализа поведения объекта) или параметров текущего контроля событий (например, граничных условий изменения режимов функционирования); а также посредством определения ограничений для задачи оптимизации третьего уровня (вызванных, например, изменением структуры объекта вследствие вывода из работы части оборудования).
Основное отличие второго уровня – это учёт опыта работы в течение некоторого промежутка времени.
На уровне 3 осуществляется управление работой участков и сложных технологи ческих объектов, в состав которых входят обрабатывающие ячейки, склад ские и транспортные роботы и механизмы, средства контроля. Управление этими средст вами ведется с учетом наличия материалов, заготовок и инструмента на складах. Сведения об аварийных и сбойных ситуациях, об интенсивности работы оборудования и качестве выполнения работ регистрируются и передаются на верхний уровень управле ния для анализа и принятия оперативных решений в целях повышения надежности ра боты оборудования.
Таким образом, третий уровнь устанавливает цель или задания, подлежащие реализации на четвёртом уровне. В нормальном режиме целью может быть оптимальное управление на основе принятой математической модели. В аварийных ситуациях могут получать приоритет модифицированные модели для пересчёта нарушенных планов. Третий уровень определяет установки для упраляющих устройств четвёртого уровня, которые реализуются через заранее определённую последовательность действий.
Задачами, решаемыми на нижнем четвертом уровне комплексной интегрированной сис темы управления, являются управление исполнительной системой ГАП и обеспечение надежности функционирования оборудования, т.е. этот уровень взаимодействует непосредственно с объектом в реальном времени процесса. Решение этих задач осуществляется с помощью датчиков, подключенных к исполнительной системе, и периодического тести рования оборудования. Собранные с датчиков сведения могут обрабатываться (сглаживаться, усредняться, линеаризоваться и т.д.) до передачи их в систему принятия решений для хранения и последующего использования. В задачу текущего контроля событий входит обнаружение событий, влияющих на решения по управлению. Эти события могут инициировать выдачу управляющего воздействия, выдачу сигнала на завершение предшествующего задания, введение новых значений управляемых параметров, изменение режима работы.
Статистические данные о сбоях в работе оборудования передаются на третий уровень управления для регистрации, анализа и принятия решений. В случае необходимости сис тема управления может осуществить переналадку оборудования. А также возможен переход на режим с пониженной интенсивностью производства или отключение оборудования при возник новении аварийной ситуации.
Задачи первого и второго уровней могут решаться производственным и управленческим персоналом на основе качественных оценок.
Вышестоящие уровни имеют приоритет действия по отношению к нижестоящим. Информационный обмен между уровнями идёт вверх по иерархии через общую базу данных. Результаты принятия решений и оценки идут вниз либо через базу данных, либо через организующую программу системы.
Таким образом, комплексная интегрированная система управления производ ством представляет собой многоуровневую систему. Все подсистемы, входящие в состав комплексной СУ, используют вычислительные средства. В комплексной интегрирован ной СУ решаются задачи, различающиеся объемом обрабатываемых данных и сложно стью вычислений. Поэтому экономически целесообразным является использование в СУ ЭВМ различных классов.
Для более эффективного использования вычислительных средств, функциони рующих на различных уровнях выправления, и для организации взаимодействия между ними все ЭВМ на предприятии объединяют в единую локальную вычислительную сеть.
Локальное управление ячейками обрабатывающей системы, складской и транс портной систем реализуется с помощью относительно простых программ, опери рующих небольшими объемами данных. В качестве вычислительных средств нижнего уровня используются микропроцессоры и микро-ЭВМ.
Для управления технологическими установками, линиями и участками ГАП с пользуются микро и мини-ЭВМ, реализующие третий уровень управления.
Задачи ГАП составляющие второй уровень управления, решаются на мини-ЭВМ, ко торые сопряжены с ЭВМ третьего уровня. Это взаимодействие позволяет осуществить оператив ный контроль и координацию работы участков в цеху.
Задачи АСУП, составляющие первый уровень управления, обычно решаются на более мощных ЭВМ. Эти задачи характеризуются большими объемами обрабатываемых данных и слож ностью вычислений.
В состав ЭВМ верхнего уровня управления также входят вычислительные сред ства АСНИ, САПР, АСТПП. Обычно в качестве таких вычислительных средств для перечисленных систем применяют автоматизированные рабочие места (АРМ), получив шие в настоящее время широкое распространение. Они позволяют автоматизировано изготовлять графическую и текстовую документацию, осуществлять разработку и от ладку программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и т. д. В АСНИ для взаимодействия ЭВМ с объектом (установкой, роботом и т. п.) применяется устройство связи с объектом (УСО). Оно преобразовывает сигналы интерфейса в аналого вые и дискретные, используемые для управления объектом, и осуществляет об ратные преобразования.
Учитывая, что в различных системах автоматизации на одном и том же предпри ятии используются одни и те же данные, для того чтобы избежать дублирования при занесении и хранении данных, возникает необходимость использования единой базы данных на предприятии. Наиболее рациональной оказывается организация в сети ЭВМ распределенной базы данных, которая позволяет наиболее оперативно и полно удовлетво рять информационные потребности систем каждого уровня управления и уменьшать затраты на занесение, передачу, хранение и восстановление данных.
На рис. 3.2 представлена структура интегрированной системы управления предприятия.
На первом уровне на основе прогнозов о материальных и производственных ресурсах (блок 3), заданий по выпуску продукций по статической модели текущего планирования (блок 4), пополняемых данными АСНИ (блок 2), определяются интеграль ные показатели оптимальной производственной программы предприятия. Учет динамического характера производственного процесса на этом уровне требует со гласованного с производственной программой расчета графика планово-предупредитель ных ремонтов (ППР) технологических установок как основного фактора неравномерности хода производственного процесса. Поэтому на базе модели оптимизации графика планово-предупредитель ных ремонтов (блок 5) рассчитывается график, ориентированный на обеспечение условий для реализации производственной программы и удовлетворяющий ограниче ниям, накладываемым возможностями ремонтной службы. Полученный график ремон тов и интегральные значения связывающих установки потоков нефтепродуктов, которые задают ограничения па их потреблению и выпуску на отдельных этапах исходя из ко ординации работы установок, являются исходной
информацией для календарного пла нирования производственной программы (блок 6).
С помощью этого блока рассчитывают календарные планы на квартал, месяц, пятидневку исходя из ресурсов сырья и мощности установок, а также плановые задания по выпуску товарной продукции на отдельных этапах. Календарные планы (блок 8) поступают в орган управления (блок 20) в качестве директивного задания на реализа цию.
Согласование в натуральном и стоимостном выражении всего комплекса тех нологических и экономических операций по основному и вспомогательному производст вам осуществляется на основе производственной программы предприятия с помощью модели расчета, реализуемой с помощью блока 7, который выполняет стандартные процедуры рас чета основных показателей.
На этом же уровне осуществляется контроль выпуска продукции на предпри ятии (блок 1) в реальном масштабе времени. Информация с выхода блока учета (блок 21) движения нефтепродуктов поступает в блок интегрирования БИ-1, который опреде ляет массы нефтепродуктов по отрезкам планового периода.
Рис. 3.2. Функциональная структура ИАСУП
Выходные данные БИ-1 по ступают в блок сравнения БС-1, где происходит выявление значения отклонений вы пуска продукции и технико-экономических показателей от показателей оптимальных планов. Если эти отклонения превосходят допустимое значение рассогласования, то модели корректируются.
Уровень 2 обеспечивает выполнение оптимальных планов. На основании прогно зирования поступления сырья, отгрузки готовой продукции и состояния техноло гического оборудования, выполняемого с помощью блока 9, осуществляются корректи ровка и детализация календарных планов с помощью модели оперативного планирова ния (блок 10) и модели оперативного управления (блок 11), выработка оперативных реше ний в блоке 12 (диспетчерское управление). Функции БИ-2, БС-2 аналогичны функциям БИ-1 и БС-1 применительно к задачам оперативного управления.
На основе модели оперативного планирования корректируют календарные планы производства на пятидневку с учетом различных факторов: фактического выпол нения производственной программы, исполнения графика ремонтов и т. п.
На основе модели оперативного управления определяют оперативные задания (блок 13) на текущие сутки с учетом выполнения планового задания на всю пятидневку и действия различного рода возмущений — неритмичности в снабжении сырьем, отклонений в выполнении заданий по выпуску товарной продукции и т. д. Взаимоувязки оперативного управления и оперативного планирования дости гают формированием двухэтапной модели оперативного управления производством, где первый этап — текущий оперативный интервал, а второй — все оставшиеся интервалы текущего этапа оперативного планирования.
Уровень 3 обеспечивает оптимальную координацию между агрегатами и процес сами сложных технологических комплексов. Оптимальные режимы технологиче ских процессов на базе моделей координации (блок 15) и оптимизации процессов (блок 16) определяют на основе:
с использованием информации о текущем анализе возмущений (блок 14). В результате вы рабатываются оптимальные режимы технологических процессов и согласованные взаимосвязи между ними (блок 17), которые поступают в орган управления — блок 20 (в данном случае, например, начальнику установки, оператору) — для реализации.
Уровень 4 обеспечивает сбор первичной информации, контроль и регулирова ние технологических параметров процессов (блок 18) для устойчивого и точного поддержа ния определенных на уровне 3 оптимальных режимов установок, агрегатов. В результате функционирования уровня 3 могут реализоваться оптимальные уставки непрерывных местных регуляторов (блок 19) через орган управления (оператор уста новки) — блок 20. Также могут быть реализованы заданные оптимальные значения параметров посредством изме нения положения исполнительных элементов с помощью непосредственного цифро вого управления (НЦУ).