автореферат диссертации по , 05.00.00, диссертация на тему:Анализ опыта разработки автоматизированных систем эксперимента и управления производственными процессами
- доктора технических наук
- Куцевич, Надежда Александровна
- город
- Екатеринбург
- год
- 2007
- специальность ВАК РФ
- 05.00.00
Автореферат диссертации по теме "Анализ опыта разработки автоматизированных систем эксперимента и управления производственными процессами"
На правах рукописи
УДК 681.3
Куцевич Надежда Александровна 003055743
АНАЛИЗ ОПЫТА РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ЭКСПЕРИМЕНТА И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ
Специальность: 05Ш.С/Р- Исследования в области проектов и программ
Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук
Научный консультант - действительный член РАЕН, доктор техн. наук, проф. Гольдштейн Сергей Людвигович
Екатеринбург, 2007 г.
003055743
Работа выполнена в ИРЭ АН СССР, ЗАО «РТСофт» и в НП «Уральский межакадемический союз».
Официальные оппоненты - действительный член АИН РФ, проф. д.т.н.
Зобнин Борис Борисович,
- проф. д.т.н.
Поршнев Сергей Владимирович,
— проф. д.т.н.
Аленичев Виктор Михайлович
Защита состоится 8 февраля 2007 г. в 15-00 на заседании Диссертационного Совета Д098.07 PCO ММС 096 по адресу: 620077, г. Екатеринбург, ул. Володарского, 4, НИИЦветмет / УМС.
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в УМС. Диссертация в виде научного доклада разослана 8 января 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета проф. к.ф.-м.н. ' В.И. Рогович
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
За последние 35-40 лет накоплен большой опыт разработки автоматизированных систем (АС) разного назначения. В автоматизированных системах научного исследования (АСНИ) и в системах автоматизированного эксперимента (САЭ) он связан с организацией основных видов обеспечения (методического, информационного, программного, аппаратного, организационного и т.д.) под натурный или вычислительный эксперимент. В АСУ исторически сложилось так, что на каждом предприятии сосуществуют разнообразные информационные подсистемы (DCS, SCADA, ERP и др.), которые в большинстве случаев функционируют независимо друг от друга, решая свой класс задач. Однако, только оперативная информация в нужное время и в нужном месте способствует принятию объективно-правильного решения. В настоящее же время часто отсутствуют не только обмен оперативной информацией между уровнями (вертикальные связи), но и горизонтальные связи между подсистемами на одном уровне.
В АСУ ТП традиционно решается задача сбора данных и управления устройствами низовой автоматики на контроллерном уровне. Независимо от типа контроллерного оборудования по стандартным протоколам реального времени данные для визуализации, архивирования, алармирования, формирования управляющих воздействий и т.п. поднимаются на уровень HMI (human machine interface) SCADA-систем. Клиентские конфигурации HMI и SCADA-приложений на уровне управления технологическими процессами позволяют в реальном времени отслеживать оперативную информацию в отдельных цехах или участках. Использование однородных подсистем на всех участках технологического процесса дает возможность достаточно просто объединять данные на уровне управления предприятием (УП) на основе уже выбранного инструментального средства. На практике "зоопарк" SCADA, DCS, HMI систем осложняет задачу интеграции технологических данных, но исполь-
зование стандартных прикладных протоколов реального времени делает интеграцию возможной. Современные продуктовые линейки и стандартные коммуникационные протоколы позволяют предоставить информацию в полном объеме всем системам и пользователям верхнего уровня.
Основное назначение АСУ П касается автоматизации административно-хозяйственной деятельности предприятия. На практике использование даже суперсистем (например, класса SAP R/3) не позволяет полностью решать задачу управления. Недостаток оперативной технологической, диагностической, хозрасчетной и др. информации становится все более актуальным и сопровождается требованием ее обязательного предоставления.
На фоне общих проблем разработки систем автоматизации эксперимента (САЭ) и информационно-управляющих систем для производственных процессов (ИУС 1111) всегда важна специфика конкретных разработок, проводимых в рамках взаимодействия одного разработчика со сложившимся конгломератом заказчиков. Эта специфика может подтвердить сложившиеся представления и тенденции, а может стать и точкой роста для новых задач и поставок. Поэтому анализ опыта разработки АС чрезвычайно актуален.
Диссертация выполнена в соответствии с планом научных исследований ИРЭ АН СССР, целевой комплексной программой ГКТН СССР 0.11.027, научно-технической программой 0.80.03, комплексной программой научно-технического прогресса стран-членов СЭВ до 2000 г.; программами и планами ЗАО «РТСофт» на 1992-2006 гг.
Объект исследования: разработка автоматизированных систем эксперимента и управления производственными процессами.
Предмет исследования: анализ опыта разработки автоматизированных систем эксперимента и управления производственными процессами.
Цель: совершенствование инструмента разработки автоматизированных
систем на основе анализа опыта создания САЭ и ИУС ПЛ.
Основные задачи:
- анализ проблематики, выявление прототипов и генерирование гипотез о предполагаемых решениях,
- формирование пакета программ и проектов по проблематике,
- анализ опыта создания САЭ с приборным интерфейсом,
- анализ опыта разработок ИУС ПП,
- анализ опыта управления проектами по разработкам АС,
- анализ результатов внедрения САЭ и ИУС ПП,
- выработка рекомендаций по развитому на основе анализа опыта инструментарию разработки АС.
Научная новизна:
- предложен пакет прототипов по проблеме разработки автоматизированных систем эксперимента и управления производственным процессом, а также анализа этого опыта;
- разработан пакет из 5 программ и 18 проектов по анализу опыта разработки САЭ и ИУС ПП;
- развита структура инструментальных программных средств АСНИ; создана имитационная модель функционирования системы автоматизации научного эксперимента;
- предложена прикладная методология построения комплексных автоматизированных систем управления производственными процессами, анализ которой подтвердил обоснованность основных процедур: проведения обследования промышленного предприятия с выходом на объектно-ориентированную структуру данных и архитектуру будущей системы; выбора инструментальных коммерческих средств для реализации системы, а также методики построения иерархии комплексной системы и критериев приоритизации этапов реализации;
- построены обобщенные модели специализированных подсистем в рамках комплексной системы автоматизации (оперативно-диспетчерского управления технологическими процессами, комплексной автоматизации оперативного обслуживания и эксплуатации оборудования; планирования как отдельных технологических процессов, так и производства продукта от сырья до товара; поддержки отработки оптимизирующих воздействий с целью прогнозирования возможных побочных отклонений; получения достоверной текущей технологической информации для комплексной автоматизации процессов производственно-технического управления и обеспечения экономичности работы; управления ведением проекта и т.д.), анализ которых выявил существенную значимость специфики предприятия-заказчика;
- на основе анализа производственной деятельности промышленных предприятий предложена классификация производственных процессов для различных типов промышленного производства; сформированы перечни производственных процессов для каждого типа производства; обобщены основные функции каждого процесса; для каждого производственного процесса обоснованно выбрана система автоматизации этого процесса в виде совокупности коммерческих продуктов, наиболее полно позволяющая реализовать функции этого процесса; разработаны методики внедрения соответствующей производственному процессу системы автоматизации с учетом особенностей отдельного предприятия и формирования технико-коммерческого предложения как наиболее плохо формализованной фазы процесса управления проектом; определены роли участников внедрения проекта на предприятии; разработан шаблон типового бизнес-плана, предложена и реализована процедура расчета показателей экономической эффективности;
- предложена модель экономической оценки, учитывающая приемлемость проекта по критерию КРУ, его чувствительность к изменению себестоимости продукции, а следовательно, к варьирования объемов
производства, уровня переменных и постоянных издержек, сроков возврата инвестиций и внутренней нормы прибыли, показавший возможность количественной оценки обоснованности внедрения проектов автоматизации производственных процессов;
- разработаны типовые решения для систем производственного уровня предприятий нефтехимической, пищевой, газотранспортной отраслей, анализ которых позволил развить инструмент разработки САЭ и ИУС ПП.
Практическая ценность
- предприятиям предложена единая инструментальная платформа для создания комплексных проектов АСУ ПП;
- получены документы внедрения результатов диссертационного исследования на 15 предприятиях с экономическим эффектом 300 млн. руб.
Публикации. Список публикаций по теме диссертационного исследования включает 59 наименований.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертации доложены на: семинаре "Интерфейсные средства систем автоматизации научных исследований" (г.Севастополь, 1988г.), семинаре "Интерфейсные средства персональных ЭВМ" (г.Севастополь, 1989г.), VII Всесоюзном симпозиуме "Магистрально-модульные средства автоматизации" (г.Новосибирск, 1989г.), семинаре "Программное обеспечение АСНИ" (г.Гливице, ПНР, 1989г.), конференции "Автоматизация управления производством на предприятиях тепловой энергетики" (г.Москва, 2006г.), Всероссийском научно-техническом форуме "Управление производственными процессами: от концепции к практике реализаций" (г.Москва, 2004), Международной научно-практической конференции «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» (г.Екатеринбург, 2004г.), на НТС ЗАО «РТСофт»
(г.г. Москва, Черноголовка, Санкт-Петербург, Павловский Посад, Новочеркасск, Протвино, 2000-2006 гг.).
Личный вклад автора:
методика разработки программного обеспечения для систем автоматизации экспериментов с использованием приборного интерфейса; - участие в более чем 20 аудитах промышленных предприятий с целью: макромоделирования систем управления производственными процессами (МЕБ-систем) для непрерывного и дискретного производств и производства по дозированию и смешиванию (ЬагсЬ-процесс); построения функциональной и компонентной структур отдельных подсистем; определения наборов современных СОТБ-продуктов, которые упрощают процесс создания МЕБ-систем;
методология реализации систем АСУ ПП;
совокупность методов технико-экономических оценок всех предложенных решений;
анализ накопленного опыта разработок АС.
Структура диссертационного исследования приведена на рис. 1.
Заказ
Логика развития темы
Программа 1. Анализ проблематики разработки систем автоматизированного
эксперимента (САЭ) и управления производственными процессами
Проект 1.1 Литературно-аналитический обзор
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4
Проект 1.2 Прототипы
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
Проект 1.3 Гипотезы о предполагаемых решениях по развитию прототипов
1.3.1 1.3.2
.3.3 1.3.4
1.3.5
Программа 2. Разработка инструментального программного обеспечения (ПО) для систем автоматизированного эксперимента с приборным интерфейсом
Проект 2.1 Проблематика построения САЭ на основе приборного интерфейса Проект 2.2 Подход к разработке ИПС САЭ Проект 23 Имитационное моделирование САЭ Проект 2.4 Примеры применения разработанных САЭ и анализа опыта
Программа 3. Опыт разработки автоматизированной информационно-управляющей системы промышленного предприятия (АИУС ПП)
Проект 3.1
Обзор авторских работ
Проект 3.2 АИУПС ОДУ
Проект 33
АИУПС СП
Проект 3.4
АИУПС УПФ
Проект 3.5
АИУПС УКП
Проект 3.6
Интерфейс
Программа 4. Опыт управления проектами по разработке ИУС ПП
Проект 4.1 Триада «Функции-документы-роли» Проект 4.2 Продуктовый менеджмент Проект 4.3 Разрешение конфликтов
Программа 5. Результаты внедрения проектов по ИУС ПП
Проект 5.1 Примеры разработки ИУС и анализа опыта Проект 5.2 Экономика внедрения
^ Новые знания, новые изделия, новый инструмент
Рис.1 Структура программ и проектов по теме диссертационного исследования (подсистемы: ОДУ - оперативно-диспетчерского управления, СП - слежения за производством, УПФ - управления производственными фондами, УКП - управления качеством продукции; ИПС -инструментальное программное средство; подпроекты: обзоры; 1.1.1 - по САЭ, 1.12 - по ИУСПП, 1.1.3 - по управлению проектами, 1.1.4 - по анализу опыта разработки САЭ и ИУС ПП; прототипы: 1.2.1 - по САЭ, 1.2.2 - по ИУС ПП, 1.2.3 - по управлению проектами, 1.2.4 - по эффективности, 1.2.5 - по анализу опыта создания САЭ и АСУ; гипотезы: 1.3.1 - по САЭ, 1.3.2 -по АСУ, 1.3.3 - по управлению проектами, 1.3.4-по эффективности, 1.3.5-по анализу опыта)
Выполненный заказ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. ПРОБЛЕМАТИКА РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТА И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ
1.1 Литературно-аналитический обзор
В рамках литературно-аналитического обзора рассмотрено ~ 300 литературных источников и ~800 адресов Internet. По АСНИ и САЭ выявлены типовые структуры с приборным интерфейсом и особенности программирования интерфейсных операций, определены задачи создания инструментальных программных средств (ИПС). По АСУ ТП и АСУ П обобщены схемы обмена информацией; рассмотрены системы управления проектами; освещена проблематика оценки экономической эффективности разработок. По управлению проектами разработки АС отобрана типовая релевантная структура деятельности.
1.2 Аналоги и прототипы
По данным литературного обзора получен пакет из 5-ти прототипов. 1.2.1 АСНИ/ САЭ. Типовая структура этого прототипа представлена на рис.2.
Рис. 2 Типовая структурная схема АСНИ / САЭ (ЭУ - экспериментальная установка, УХ1 - система модульной измерительной и управляющей электроники)
Для разработки программных средств (ПС) АСНИ / САЭ используют средства следующих классов: входные языки и автопрограммирование; управляющие системы (операционные системы, мониторы, драйверы и т.д.); прикладные и инструментальные программные средства (ИПС).
При создании ПС первых двух классов пользователю необходимо знать не только особенности системы и все протоколы обмена, но и способы их реализации с учетом технических средств. ИПС могут быть средствами промежуточного и высокого уровней. Промежуточный уровень пользовательского интерфейса соответствует реализации на уровне интерфейсных функций систем заданного класса. В этом случае экспериментатору необходимо знание логической схемы протокола обмена в системе. Самым удобным для пользователя- непрофессионала является пользовательский интерфейс высокого уровня, которому соответствуют инструментальные средства, позволяющие не вникать в технические особенности системы. Обычно ИПС высокого уровня создаются на основе ИПС низкого.
Недостатки прототипа: отсутствие библиотек ИПС промежуточного и высокого уровней, независимых от типа аппаратных средств и соответствующих требованиям ГОСТ 26.003-80, HP-IB, GP-IB.
1.2.2 ИУС ПП
Структура этого прототипа приведена на рис.3. До 2000 - 2002 г.г. подсистемы АСУ ТП и АСУ П развивались независимо. Данные для административно-хозяйственных систем или АСУ П формировались в ручном режиме, что сопровождалось их неоперативностью, ошибками ввода или недостоверностью. С технической точки зрения передача данных из АСУ ТП в АСУ П не вызывала никаких проблем. Но полнота данных, имеющихся в системах АСУ ТП, была недостаточной (5% от требуемой информации).
Обработка зака>а (1)
.го йоЕ да»!
А о-и и н
Планирование производства (2)
Поставка продуктов . О)
Упоавление материалами и энергией (4)
оперативное уппавление прои зводством (10)
_ Требования 3 Е'1 на долговременные ресурсы
А
188
ш
оЧЙ-
1=„ вЭвсИ о|о
1.
„ "О
2 с. = 3
о.;
со" со
Управление прои зводством <3>
V Know Ьом на процесс и продукт
Обратная реакция на процесс _и продукт_
Запрос на параметры производства и продукты
Инжиниринг и разраьотка
Требования к процессу производства и продукту
Рис. 3 Типовая структура ИУС ПП
Из этого недостатка очевидна необходимость дополнительной обработки {балансирование материальных потоков, расчет фактических показателей, оперативный дисбаланс и др.) информации, причем не только для административно-хозяйственной системы, но и для производственных руководителей. До этого периода руководители производства управляли процессом, не имея объективных данных с опорой на свой опыт и информацию, полученную непосредственно или по телефону.
Очевидна низкая степень интеграции информации между уровнями АСУ ТП и АСУ П. Пока ни одна компания в мире до сих гюр не представила комплексного МЕ5-решения, поскольку оно зависит от особенностей отрасли и национальных рынков, размера производства и др. До сих пор не существует точного прототипа МВ8-решения в части концепции построения МЬв-системы, классификации модулей для различных типов производств, продуктового инструментария, но описаны функциональные требования.
На рис.4 показаны функции и реализующие эти функции профаммные модули.
Рис.'! Соответствие функций УП и программных модулей
Управление качеством (QM - Quality Management) обеспечивает качество продукции.
Отслеживание процесса производства {PTG - Product Tracking and Genealogy) включает мониторинг производства в реальном времени, что позволяет либо
автоматически корректировать, либо обеспечивать условия для принятия решений оператором с целью совершенствования процесса. Диспетчеризация ресурсов производства (DPU - Dispatching Production Units) определяет ресурсы, необходимые для выполнения заданий и заказов. Диспетчерская информация определяет, в какой последовательности работы должны быть выполнены, включая изменения предопределенного плана, повторную переработку и т.д. Управление трудовыми ресурсами в реальном времени отображает статус загрузки персонала, включая его прямую и косвенную активность. Операционное или детальное планирование позволяет сформировать оптимальный план производства, основываясь на приоритетах задач, атрибутах, регламентах оборудования, возможности выполнения пересекающихся или параллельных операций. Слежение за состоянием размещения ресурсов просматривает состояние ресурсов, включая станки, масс-терство персонала, материалы, наличие нормативной информации, чтобы запустить любую операцию. Сбор данных обеспечивает интерфейс для получения производственно-ориентированных данных, полученных с технологического уровня либо введенных вручную. Анализ производительности (РА - Performance Analysis) обеспечивает периодическую отчетность о реальных результатах производственных операций, сравнивает с предыдущими и ожидаемыми результатами; накапливает и предоставляет статистические данные для создания аналитических отчетов и поддержки принятия решений по оптимизации производства. Управление основными фондами отслеживает и управляет деятельностью, чтобы поддерживать состояние станков и установок в работоспособном состоянии путем периодического проведения планово-предупредительных ремонтов и диагностики предаварийных состояний. Управление документооборотом обеспечивает регистрацию, формирование отчетов-форм, которые отслеживают процесс производства во всех срезах, включая рабочие инструкции, рецепты, процедуры выполнения операций, межсменные рапорты и т.д.
Особенности российского рынка предъявляли, кроме того, специальные требования:
- узкоспециализированные решения, ориентированные на рынки, например, нефтедобычи, нефтепереработки, транспорта газа и т.д. в ближайшие 3-8 лет будут иметь ограниченное применение из-за высокой стоимости и невозможности использования аналитических возможностей этих продуктов в полном объеме (необходимы многолетние архивы данных для моделирования, прогнозирования и др.);
- поэтапное применение определенных подсистем в рамках MES, вызванных необходимостью накопления и хранения информации о состоянии производственных процессов, а также изношенностью основных фондов (70-80% производственного оборудования исчерпало свой ресурс);
- повышение квалификации персонала промышленных предприятий, способного использовать информационный ресурс для управления производственными процессами.
Резюмирующий пакет недостатков:
1. В настоящее время предлагаются решения для отдельных отраслей, например, нефтехимии и нефтедобычи в части: сбора и архивирования оперативных данных; планирования производства продуктов на основе моделирования отдельных технологических переделов; но в них отсутствуют важные составляющие: управление энергоресурсами; управление производственными фондами и т.д.;
2. Рядом разработчиков (США и Западная Европа) предложены Batch-решения для процессов дозирования и смешивания, характерных для пищевой и фармацевтической отраслей; но система управления такими видами производств должна включать системы планирования и технологической подготовки производства;
3. Наиболее представителен на международном рынке спектр предложений для дискретного производства. К недостаткам этих предложений следует отнести:
- отсутствие интеграционного решения, объединяющего системы слежения за производственными процессами, оперативно-календарного планирования, системы технологической подготовки производства;
- неконкурентность дискретного производства на российском рынке: АСУ ПП востребованы в большей степени для непрерывного производства, в меньшей степени - для дозирования и смешивания и лишь единичные запросы - для дискретного;
4. Игнорирование объектно-ориентированного подхода для большинства имеющихся на рынке продуктов создания АСУ ПП.
1.2.3 Управление проектами
Структура этого прототипа приведена на рис. 5.
Управление интеграцией проекта
1. Разработка устава проекта
2. Разработка предварительного описания содержания проекта
3.Разработка плана управления проектом
4.Руководство и управление исполнением проекта
5. Мониторинг и управление работами проекта
6. Общее управление изменениями
7. Закрытие проекта
Управление стоимостью
1. Стоимостная оценка
2. Разработка бюджета расходов
3. Управление стоимостью
Управление
коммуникациями проекта
1. Планирование коммуникаций
2. Распространение информации
3. Отчетность по исполнению
4. Управление участниками проекта _
Управление содержанием проекта
1. Планирование содержания
2. Определение содержания
3. Создание ИСР
4. Подтверждение содержания
5. Управление содержанием
•Управление качеством проекта
1. Планирование качества
2.Процесс обеспечения качества
3.Процесс контроля качества
Управление рисками проекта
1. Планирование управления рисками
2. Идентификация рисков
3. Качественный анализ рисков
4. Количественный анализ рисков
5. Планирование реагирования
6. Мониторинг и управление рисками
Управление сроками проекта
1. Определение состава операций
2. Определение взаимосвязей операций
3. Оценка ресурсов операций
4. Оценка длительности операций
5. Разработка расписания
6. Управление расписанием
Управление человеческими ресурсами проекта
1. Планирование человеческих ресурсов
2. Набор команды проекта
3. Развитие команды проекта
4. Управление командой проекта
Управление поставками проекта
1. Планирование покупок и приобретений
2. Планирование контрактов
3. Запрос информации у продавцов
4. Выбор продавцов
5. Администрирование контрактов
5. Закрытие контрактов
Рис. 5 Типовая схема управления проектами
Рассматриваемые в диссертации процессы управления проектом имеют свои особенности на разных этапах жизненного цикла проекта, в подготовке технико-коммерческого предложения (ТКП), отвечающего техническим требованиям заказчика и договорных документов, включающей разработку технического задания, календарного плана и собственно договора; реализацию этапов работ по договору в соответствии с календарным планом; последоговорное сопровождение.
Недостатки прототипа: отсутствие рациональной схемы управления проектами; необходимость адаптации его методологии под те или иные типы проектов для отрасли.
1.2.4 Эффективность разработок АС
Схема-прототип отражена на рис.6.
Она включает технико-экономическое обоснование (ТЭО), в ходе которого проводится ряд работ по изучению и анализу всех параметров проекта (объекта и получателя инвестиций) и разработке схемы возврата вложенных средств и ресурсов. Планирование проекта и подготовка ТЭО
17
представляет собой междисциплинарную задачу, для выполнения которой необходима комплексная работа инженеров, экономистов, финансистов, юристов, социологов и т.д. по фазам: прединвестиционная, инвестиционная, эксплуатационная.
Недостаток: недоиспользование системно-экспертного подхода к исследованиям, подготовке требуемой документации, обучению кадров и др.
1.2.5 Анализ опыта разработок АС
Последний прототип приведен на рис. 7.
Рис. 7 Схема анализа опыта разработок АС
(оценки опыта: 1 - научно-технические, 2 - экономические, 3 - социальные)
Недостаток: низкая степень систематизации опыта.
1.3 Гипотезы о предполагаемых решениях 1.3.1 АСНИ / САЭ
Гипотеза о развитии инструментальных программных средств для взаимодействия экспериментатора с прибором через контроллер включает: исследование параметров функционирования системы с целью получения оптимальных технических и программных характеристик; использование основного ресурса САЭ - магистрали приборного интерфейса (рациональным является такой уровень работы САЭ, когда нет больших очередей к магистрали и нет ее длительных простоев); оптимизацию длительности реализации алгоритма в целом и его частей. Разноуровневые программные реализации алгоритма приводят к различным временным параметрам
функционирования САЭ. В одном компьютере могут быть реализованы функции нескольких контроллеров, каждый из которых управляет своей ветвью приборов. Деятельность этих ветвей может быть направлена как на решение одной общей задачи, так и на решение независимых задач. Персональный компьютер, благодаря значительным объемам памяти, высокому быстродействию процессора (ров), наличию развитой системы прерываний, разнообразной периферии позволяет автоматизировать сложные эксперименты и облегчить составление основных программ при наличии ИПС высокого уровня, что позволяет пользователю оперировать командами: "прочитать", "записать", "настроить". Данный уровень ИПС должен быть независимым от типа контроллера, используемого в САЭ.
Переход от одного уровня к другому не только упростит и сократит время создания ПО, но и ухудшит временные характеристики системы. Для систем, в которых быстродействие является важной характеристикой, необходимо использование средств более низкого уровня. Случаются ситуации, когда часть операций должна быть выполнена с максимальным быстродействием, а для другой части временные характеристики не я являются критичными, что диктует создание возможности доступа к разноуровневым средствам.
1.3.2 АСУ ТП, АСУ П
Анализ информационных потоков между системами АСУП и АСУ ТП (см. рис.3) показал, что только незначительная часть (от 5 до 10%) данных АСУ ТП непосредственно может быть актуальной для АСУП. Значительная часть данных уровня АСУ ТП подлежат обработке с целью агрегирования, что требует создания интеграционного слоя между уровнями АСУ ТП и АСУП, обеспечивающего анализ большого количества технологической и служебной информации, предоставление регулярно агрегированных данных, отражающих наиболее важные производственные показатели. Причем программное
обеспечение этого класса должно поддерживать как оперативные каналы обмена данными, так и транзакционные обмены, свойственные системам АСУП.
Для преодоления этих недостатков целесообразны классификация необходимой информации в соответствии с модульной структурой АСУ П и протоколов предоставления данных. В рамках стандарта ISA95 предложено сформулировать общие требования к системам MES (Manufacturing Executive System) или АСУ ПП и описание функций, опубликованных Ассоциацией MESA.
Одна из основных задач данного исследования состоит не в том, чтобы разрабатывать с нуля объектно-ориентированную систему АСУ ПП (это тысячи человеко-лет трудоемкости), а использовать те наработки, которые имеются от различных разработчиков, с доработкой недостающих компонентов, включая коммуникационные и аналитические модули.
Внедрение подсистем моделирования технологических процессов является в настоящее время преждевременным, поскольку такие подсистемы требуют огромных массивов исторических данных. Только на многолетних архивах могут строиться достоверные, а, следовательно, полезные эмпирические модели. Одной из задач настоящих АСУ ПП является сбор и архивирование технологических, диагностических и хозрасчетных данных.
Наиболее приемлемой технологией для многих отечественных предприятий представляется технология непрерывного совершенствования процессов. Предлагаемая технология основана на мониторинге и анализе хода работ и принятии мер по улучшению организации производственных процессов на предприятии из состояния "как есть" к состоянию "как должно быть", используя исследования о текущем состоянии производства через созданную АСУ ПП в целом.
В рамках данной работы не рассматривается система менеджмента качества, но основные требования: процессный подход, технология непрерывного совершенствования процессов, оперативный расчет ключевых показателей качества процесса реализуются в рассматриваемых подсистемах
АСУ ПЛ. Таким образом, инструмент для обработки процедур менеджмента качества заложен в рассматриваемых системах. При установке на предприятии соответствующих интегральных систем качества указанные процедуры могут быть активизированы.
В части управления качеством мы, по-видимому, одними из первых предложили обеспечивать текущий контроль качества не только продукта, но и процессов, в том числе и в режиме реального времени. Такая переориентация стандарта ISO 9000-1:1994 на качество процессов, а не на качество продукции, произошла впервые. Это изменение нашло подтверждение 15.12.2000г. в окончательной редакции ISO 9001:2000, утвердившей процессный подход в управлении предприятием.
1.3.3 Управление проектами по разработке АСУ ПП
Предложено, прежде всего, учесть систематику управления проектами (рис.8).
заказ на управление проектом 1 Выбранная методологи^
2
3
критерии t управления проектами
4
отбора
Рис. 8 Схема выбора рациональной системы управления проектами по обзору А.М.Пикалова (1 - по Р.В.Дункану, 2 - по С-Петербургской школе, 3 - по ИПУ РАН, 4 -по В.Н.Буркову)
Для систем класса АСУ ПП промышленного предприятия предлагается выделить несколько плохо формализуемых стадий ведения проекта, в первую очередь, подготовку ТКП. При успешной защите ТКП предложено разрабатывать набор договорных документов на реализацию, включающий техническое задание, календарный план с графиком выполнения работ,
сроками и стоимостными оценками по этапам, и собственно сам Договор. Только на этой стадии отношения с заказчиком становятся официально договорными. Предыдущие стадии являются, во-первых, инвестиционными, во-вторых, плохо формализованными, а потому требуют привлечения экспертных ресурсов. Поэтому предложение формализованного подхода значительно снижает затраты на участие в инвестиционных работах, позволяет участвовать ограниченным ресурсом в большом количестве проектов, что ведет к увеличению количества проектов, подлежащих освоению.
Столь крупные проекты требуют качественной организации ведения проекта с целью получения результата, соответствующего ожиданиям заказчика. Инструментов управления проектом на рынке имеется достаточно. Принципиальным становится вопрос формализации процедур и документов, сопровождающих ведение проекта на всех этапах жизненного цикла. Практический опыт ведения крупных проектов должен выявить этапы, которые являются плохо формализованными. Задачей является объектная формализация подготовки технико-коммерческих предложений на разные виды работ.
1.3.4 Эффективность автоматизации систем
Предложена методика расчета экономической эффективности, учитывающая особенности проектов по АСУ ПП и существующие подходы. Особенности адаптации к проектам АСУ ПП должны быть связаны с определением основных векторов снижения производственных затрат, повышения рентабельности производства, организации производственного процесса.
1.3.5 Анализ опыта разработки АС
Предлагается систематизация опыта вплоть до создания систем знаний как инструмента интеллектуальной подсказки разработчику. За основу могут быть взяты известные подходы по созданию баз знаний и систем управления знаниями.
2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТА С ПРИБОРНЫМ ИНТЕРФЕЙСОМ
2.1 Проблематика построения САЭ на основе приборного интерфейса
В рамках выбранной базовой структуры аппаратной части САЭ (рис.9), использована ее гибкая вариабельность.
Рис..9 Структура аппаратной части САЭ (П, - приборы, М| - функциональные модули)
Поставлена задача создания адекватной гибкой программной части САЭ, для чего предложены разноуровневые модульные инструментальные программные средства, не зависящие от типа применяемого контроллера. В рамках этой задачи рассмотрены вопросы:
- выбора метода создания комплекса инструментальных средств, обеспечивающего независимость от типа прибора - контроллера;
- разработки программных средств двух уровней: промежуточного и высокого;
- создания структуры диалоговой системы и программной реализации средств генерации;
- исследования с помощью метода имитационного моделирования характеристик функционирования САЭ.
Рассмотрены особенности систем автоматизации экспериментов на основе приборного интерфейса по сравнению с системами на основе КАМАК и установлено, что возможности технических средств систем, определяемые на тот период ГОСТ 28.003-80, удовлетворяют потребности большого класса экспериментов в области общей физики. Проанализированы пути преодоления ограничений в САЭ, таких как количество подключаемых к магистрали приборов; их удаление; максимальная пропускная способность и т.п.
Подтверждено, что в качестве основы для создания инструментальных средств программирования могут быть взяты рекомендации, изложенные в ГОСТ 26.003.80.
2.2 Подход к разработке инструментальных программных средств (ИПС) САЭ
Работы проведены в рамках подхода:
П = <р1,р2,...,рМ;11>, (1)
где П - ПОДХОД, р! - принципы (мобильности, модульности, двухуровневое™, независимости от типа контроллера и адреса прибора, К - матрица связи).
С учетом основных целей создания ИПС - сокращения затрат на программирование за счет повышения уровня языка и обеспечения преемственности разработок - предложено использование программных средств двух уровней - промежуточного и высокого. Для обеспечения возможности повторного использования прикладного программного обеспечения в различных конфигурациях САЭ инструментальные средства промежуточного уровня должны содержать функционально полное ядро, элементы которого не имеют ссылок на специальные средства контроллера.
Принимая во внимание требования высокого быстродействия, нельзя, однако, исключить наличие дополнительных операторов, использующих аппаратуру контроллера для повышения скорости обмена. В таблице 1 показана структура программных средств промежуточного уровня, в которой подпрограммы, не входящие в состав ядра, выделены звездочкой и позволяют реализовать дополнительные возможности модуля КАМАК, являющегося контроллером магистрали приборного интерфейса.
Таблица 1
Структура ИПС САЭ
Номер группы Имя подпрограммы Функции
1 ATNO, ATN1 REN, GTL IFC DCL, SDC GET UNL, UNT Управление сигналом АТИ в магистрали Включение дистанционного и местного управлений Очистка интерфейса Сброс устройств или сброс выбранного устройства Запуск устройства Не принимать, не передавать информацию
2 МТА, MLA Назначение прибора источником или приемником
3 JSBLK, РРВО (*)IHSEND, (*)PPBOG Передача и прием массива данных с программной организацией передачи и приема каждого байта Передача и прием массива данных в блочном режиме
4 РРЕ PPR PPD PPC PPU Определение содержания параллельного опроса для данного устройства Параллельный опрос устройств Отмена параллельного опроса для данного устройства Задание конфигурации параллельного опроса Сброс конфигурации параллельного опроса
5 SPE SPD RESTAT Разрешение последовательного опроса Запрещение последовательного опроса Чтение байта состояния прибора
6 ENABL1, (*)ENABL2 (*)CLEL1,(*)CLEL2 OPRL1, (*)OPRL2 DSBL1, (*)DSBL2 Разрешение Ы,Ъ2 Сброс сигналов Ь1, Ь2 Проверка наличия сигналов Ы, Ь2 Запрещение сигналов Ы, Ь2
Структура ИПС высокого уровня определяется последовательностью операций, осуществляемых экспериментатором в автономе: задание режима измерений, обработка и прием информации. Исходя из этого, набор операторов средств высокого уровня включает установку динамических параметров
системы, осуществление операций записи и чтения; реализацию спецфункций.
Проведен анализ методов обеспечения преемственности lllШ, описаны введенные структуры данных, поддерживающие независимость lililí от конфигурации технических средств и позволяющие проводить динамический контроль корректности обращений. Для каждого прибора САЭ создается блок описания устройства, в котором находится информация о реализуемых прибором интерфейсных функциях и о его адресе. В случае возникновения ошибки при выполнении операций через магистраль МЭК 625.1 выдаются диагностические сообщения.
Обсуждена концепция программно-аппаратных блоков применительно к САЭ на основе приборного интерфейса, реализация которой для систем с относительно постоянной конфигурацией технических средств позволяет избежать избыточности ИПС.
Предложены также алгоритмические решения и возможности оптимизации использованных библиотек путем генерации. В силу разнообразия реализаций приборов-контролеров, отличающихся структурой регистров команд и состояний и способами сопряжения с ЭВМ, представляется рациональной разработка легко наращиваемого комплекса. На рис. 10 показана схема работы инструментальных средств комплекса.
Программные средства конкретного прибора-контроллера поддерживают реализацию всех интерфейсных функций и операций обмена, в том числе и функцию «Запрос на обслуживание». Для обработки запросов на основе динамической схемы создана подсистема программных средств, которая на этапе генерации настраивается лишь на тип системного контроллера и вектор прерываний.
Рис. 10 Схема функционирования инструментального программного комплекса в
составе САЭ
Разработан единый подход к созданию программных средств для программно несовместимых контроллеров, на основе которого предложен комплекс инструментальных средств, позволяющий:
- включать и удалять программные средства для некоторого прибора-контроллера;
- генерировать исполнительную библиотеку программных средств для одного или нескольких контроллеров. Библиотека может быть унифицированной и настроенной на заданную конфигурацию технических средств;
- в состав библиотеки включены программы, управляющие процессом обслуживания прерываний по «запросу на обслуживание».
Сравнительный анализ ИПС, выполненный по методике Холстеда, показал преимущества ИПС высокого уровня.
2.3 Имитационное моделирование САЭ
Рассмотрены основные области моделирования: допустимость использования заданного варианта инструментальных средств, степень использования системных ресурсов, интенсивность потоков требований в системе и др. Показано, что анализ результатов моделирования САЭ может повлечь следующие действия в рамках САЭ:
1. Изменение структуры проектируемой системы:
- модификацию системы в сторону уменьшения или увеличения количества магистралей МЭК 625.1, включенных в конфигурацию САЭ;
-замену одного контроллера другим, учитывая скоростные характеристики;
- замену прибора в САЭ;
2. Переход от одного уровня программных средств к другому, например, для улучшения временных характеристик - переход к программным средствам более низкого уровня;
3. Коррекцию алгоритма эксперимента, например, введение параллельных операций.
Рассмотрен обобщенный алгоритм функционирования системы, являющийся основой для создания моделей САЭ. В общем случае прибор - контроллер в САЭ подает следующую последовательность команд: сброс, т.е. установку системы в исходное положение и включение дистанционного управления; задание режима работы прибора или приборов; запуск изменений; определение типа обмена с контроллером или другими приборами; выполнение обмена в заданном режиме; завершение процесса работы системы или повторение, начиная с одного из предыдущих этапов.
Приборные функции реализуются на этапе моделирования с применением аппарата событий в формализме сетей Петри на языке СИМФОР,
включающем: реализацию универсальных, адресованных команд и команд назначения; передачу и прием байта информации; передачу и прием блока данных; внешний обмен; передачу и прием массива информации с программной организацией передачи и приема каждого байта; работу в режиме прерываний; обработку и анализ информации; задание конфигурации последовательного и параллельного опроса; запуск устройств или устройства; очистку интерфейса и включение дистанционного управления; проведение параллельного опроса.
Программные средства моделирования, выполненные на уровне интерфейсных функций и операций обмена, поддерживают событийную структуру построения моделей. Реализованы программные средства в виде проблемно ориентированной библиотеки, ускоряющей построение моделей.
2.4 Примеры применения созданных программных средств в ряде конкретных экспериментов и анализ опыта
Результаты применены в ряде систем для диагностики материалов, изделий и технологических процессов полупроводниковой техники и микроэлектроники, для измерения частотных характеристик устройств на поверхностно-акустических волнах, при проведении космических исследований, при изучении путей повышения эффективности акустооптических взаимодействий, при анализе параметров интегрально оптического спектроанализа-тора и т.д. Описаны полученные при эксплуатации САЭ новые физические результаты. Программные средства были переданы в ряд организаций АН СССР.
На основании результатов работы проведены проектирование и разработка программного обеспечения рядя систем автоматизации радиофизических экспериментов, обеспечивающих повышение эффективности экспериментов и исследований в целом. Разработано программное обеспечение 7 систем.
Анализ опыта разработки САЭ показал, что:
- инструментальные средства программирования двух уровней позволяют рационально выбирать ИМС в зависимости от требований эксперимента и упрощают разработку прикладных программ;
-система генерации программных средств обеспечивает требуемую структуру исполнительных библиотек;
- средства для построения моделей дают возможность оценить характеристики создаваемых систем и правильность принятых проектных решений;
- с помощью предложенной методики создан ряд САЭ, обеспечивающих получение новых научных результатов.
Накопленный опыт двухуровневого управления в САЭ актуален и для АСУ ПП, поскольку успех комплексной задачи управления в целом должен строиться на технологии с многоуровневыми инструментальными средствами в каждом контуре управления. Первый контур является оперативным и включает производственные процессы для контроля показателей эффективности процесса производства. Второй контур, содержащий бизнес-процессы, предназначен для периодического анализа и повышения эффективности производственных процессов. В комплексной системе должны функционировать оба контура. Ситуации, когда присутствуют некоторые из этих контуров управления, не являются эффективными.
Оперативный контур управления связан с информационной и коммуникационной средой, отражающей процесс производства на предприятии. Системы этого уровня не только обеспечивают передачу данных с технологического уровня - уровня управления реальными данными - в модули систем планирования ресурсами предприятия (АСУП), но и, самое главное, они позволяют управлять процессом производства более гибко, уменьшая стоимость производства и увеличивая прибыль. Модели производственных процессов уникальны для каждого предприятия, но подходы к их созданию не столь разнообразны.
3, ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ ПОДСИСТЕМ (ИУС) ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
3.1 Обзор авторских работ по ЛИУС ПП
Опыт проведения технических аудитов по созданию АСУ ПП на трех десятках промышленных предприятий с участием автора, показал, что к основным подсистемам ИУС можно отнести следующие (рис.) )):
- оперативно-диспетчерекого управления, что является не только базовым инструментом диспетчерских служб предприятия, но и основой оперативных данных как для систем уровня ИУС, так и для административно-хозяйственных систем;
Рис. 11 Обобщенная схема производственных бизнес-процессов промышленного предприятия с непрерывным циклом производства.
- управления энергоресурсами предприятия с блоками диспетчерского управления службы главного энергетика и аналитическими приложениями, позволяющими на основе диспетчерских данных прогнозировать потребление энергоресурсов как на ближайшие часы, так и месяцы; контроля-
ровать текущее потребление в соответствие с графиком заявленной мощности; эффективно участвовать в торговых операциях на рынке электроэнергии и др.;
- слежения за производством от сырья до товарной продукции, используя построенные на основе технологических карт эталонные модели производства соответствующих единиц продукции. При этом служба главного технолога является основным пользователем подсистем и блоков оперативно-календарного планирования; управления качеством продукции, гарантии-рующего процедуру лабораторного контроля выпускаемой продукции в соответствии с нормативными требованиями отрасли; управления производственными фондами, поддерживающего процесс проведения ремонтных работ, мониторинг состояния оборудования, складской учет и поставку запчастей.
Этот список должен быть адаптирован под конкретные отрасли, и значимость каждой системы может меняться.
Нами установлено, что существенного внимания требуют процессы, которые могут накладывать ограничивающие условия на функциональность основных производств, среди них процессы, связанные с обеспечением безопасности работы предприятий. Роль ограничивающих процессов существенно усилилась, что объясняется рядом значимых факторов и тенденций, характерных для большинства предприятий: существенное устаревание основных производственных фондов, приводящее к закономерному росту вероятности отказов и неисправностей; ужесточение требований к экологической безопасности предприятия; возникновение или усиление новых опасностей и угроз, влияющих на состояние промышленной безопасности.
На этой основе нами предложена типология (рис.12) изменений, отражающая специфику, прежде всего, крупных промышленных предприятий.
ИУС пп
Рис. 12 Структура ИУС ПП, предполагаемая по результатам 10-ти-летнего аудита 30-ти предприятий
Наши разработки были направлены на создание объектно-ориентированных моделей данных при разработке приложений; поддержку автоматического обновления модели данных (если в некотором третьем приложении происходит обновление иерархии объектов, то автоматически эта иерархия должна измениться в разрабатываемой нами системе); обеспечение механизмов обмена оперативными данными с приложениями -источниками данных, внешними приложениями, БД.
Предложены шаблоны представления объектов с экземплярами и атрибутами, модели внешнего мира и производственных процессов, производственных событий и тревог, выход на глобальные сети.
3.2. Подсистема оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ)
На сегодня объективная ситуация с автоматизацией производственной деятельности на предприятиях такова, что в эксплуатации находится большой парк устаревшего оборудования, что приводит к низкой надежности производства и высоким эксплуатационным расходам; существующая автоматизация носит "лоскутный" характер, отсутствует автоматизированный контур, объединяющий систему учета входящего исходного сырья и отгружаемых продуктов; а также автоматизированный мониторинг и диспетчеризация основного и вспомогательных производств, что сдерживает принятие оперативных решений; имеет место ужесточение
законодательных требований в плане повышения экологической и производственной безопасности систем.
Анализ опыта работ по созданию АСОДУ и его развитие обусловлены следующим набором объективных факторов: повышение эффективности производства невозможно без объективной картины производственных процессов; серьезным тормозом для развития предприятия выступают информационные и организационные барьеры между управленческими и технологическими уровнями, что приводит к блокированию важной для анализа деятельности предприятия информации, а также резко снижает оперативность принятия управленческих решений; рынок средств и систем автоматизации обладает всеми необходимыми продуктами в области открытых стандартных решений для комплексной интеграции, без использования которых невозможно решать задачу построения информационно-прозрачного предприятия.
В рамках решения задачи по созданию АСОДУ нами выделены: сбор и хранение информации о соответствующих объектах контроля и управления; представление информации в виде оперативных отчетов, отражающих текущее состояние объектов; многомерное представление информации для анализа, моделирования объектов и процессов для специалистов по прогнозированию и планированию; автоматизация процесса актуализации хранимых данных, администрирования и архивирования.
При наличии единой информационной среды разные структурные подразделения предприятия, вне зависимости от удаленности от источников данных, должны получить доступ к взаимосвязанной информации, отражающей производство. Информация со всех локальных объектов автоматизации должна поступать в единый оперативно-технологический сервер данных.
Комплекс АСОДУ должен иметь в своей основе современные аппаратно-программные компоненты автоматизации, опираться на опыт разработчиков подобных систем. На этапе внедрения - опираться на экспертные знания и активную помощь специалистов предприятий.
В общем виде основные программно-технические уровни АСОДУ предприятия можно представить в виде многоуровневой модели (рис. 13).
Нами подтверждено, что основное назначение АСОДУ предприятия -это создание единого информационного пространства предприятия для оперативного решения стоящих перед ним производственных, экономических и финансовых задач, а также оперативного мониторинга текущей ситуации.
1: У ровеш. приложений ннформа я ионной системы предприятия
■ I ЛРМ руководителей | и главных 1 Ц Р Центральнаи диспетчерская 1 ЯР -ЯР Информационна» система ; управления предприятием ' "ЗАР/НЗ '.'ТаЛЯКтика" и др ! И Ш 9 !
......
Рис.13 Основные программно-технические уровни АСОДУ
Существующие в настоящее время локальные подсистемы на предприятии не охватывают всех функциональных областей управления. Продолжение практики создания локальных подсистем без единой стратегии
интеграции в единое информационное пространство приводит к тому, что быстро возрастает количество интерфейсов для обмена данными, в том числе и нестандартных. Сопровождение таких подсистем становится крайне трудоемкой задачей. Перспективы данного подхода оказываются сомнительными, особенно в случае необходимости интеграции производственных систем с системами управления ресурсами предприятия (ERP).
Предлагаемая методология построения АСОДУ направлена на обеспечение комплексной информационной поддержки деятельности предприятия и реализуется на современном уровне развития системно-информационных технологий.
Новизна предлагаемого подхода: системность, комплексность, интеграция.
Польза от анализа опыта: однозначная фиксация реального состояния с АСОДУ на целом комплексе предприятий, модель требуемого состояния.
3.3. Подсистема слежения за производством от сырья до товарной продукции
Средства автоматизации этого процесса должны обеспечивать: мониторинг материалов по маршруту производства от сырья до готового продукта; отслеживание технологических режимов установок в соответствии с нормативными требованиями; управление данными качества продуктов и полуфабрикатов; фиксацию состояния складов и диспетчеризацию преимущественно дискретно-дозированно повторяемой работы производственного процесса; регламент производства, управление инструкциями по проведению работ, определение стандартных процедур отдельных операций, сбор данных о потреблении материалов.
Подсистема должна осуществлять технологическое моделирование производств с использованием значительного числа логических установок, описывающих различные варианты их работы, прослеживать различные качественные показатели по всей схеме производства — от сырья до товарной
продукции, получая полную технико-экономическую картину производства (объем выпуска продукции по видам с качественными показателями и оптимальными целевыми рецептурами смешения), оптимальные загрузки установок, переменные составляющие затрат и др.
Совокупность реализуемых наборов функций может меняться в зависимости от выбранного продукта. Поэтому при внедрении на предприятии определяется продукт, который соответствует типу производства, степени реализации каждой функции, степени самостоятельности каждой системы среди других и т.д.
Типовая структура представлена на ряс .14.
Локальное Tep.MHHutfc \Veib
приложение 11ЫН клиент
(SCADA) клиент 1
Windows клиент
Среда исполнения Разработка интерфейса Система моделирования
1
ОЬ.Е интеграция
( • ■
■., .., .V - Библиотеки моделей
Клиентский интерфейс к базе данных
Сеть
Сервер БД
Рис.14. Типовая схема подсистемы
Новизна: интеграция мониторирования и управления с моделируемостью, выбор ведущего продукта, алгоритмы деятельности.
Польза от анализа опыта: фиксация реального и требуемого состояний подсистемы; технологическая модель производственного процесса рассматривается как эталон с технологическими параметрами в реперных точках; фактическое параметрирование позволяет отслеживать отклонение от технологической модели в реальном времени.
3.4. Подсистема управления производственными фондами
Необходимость автоматизации процесса управления основными фондами вызвана потребностями обслуживания большого количества сложного оборудования и аппаратуры в соответствии с нормативными документами и международными стандартами. К числу основных компонентов систем управления основными фондами предприятия относятся модули, обеспечивающие постоянное слежение за состоянием оборудования и его запасных частей, создание нарядов на ремонтные работы и их активизацию по событию; пополнение складов запасными частями и материалами до эталонного состояния; формирование счетов на поставку запасных частей, сервисов и т.п.
Основной задачей процесса является отслеживание и управление деятельностью, чтобы поддерживать станки и установки в работоспособном состоянии путем периодического проведения планово-предупредительных ремонтов и диагностики предаварийных состояний. Нами выделены основные функции: отслеживание, диагностика состояния станков, установок, резервуаров; управление нарядами на работы для периодического проведения планово-предупредительных ремонтов и ликвидации предаварийных состояний; анализ на основе статистических данных состояния производственных фондов с целью оптимальной организация обслуживания
парка установок, резервуаров; формирование количественных показателей состояния фондов на основе статистических диагностических данных.
Основные модули таких систем: контроль производственных фондов и ремонтных работ; управление складскими запасами и снабжением.
На рис.15 представлена общая схема функционирования перечисленных модулей. Источником диагностических данных могут быть БСАЦА^ приложения.
Нами показано, что основная цель системы управления основными фондами состоит в оптимизации вложений, обеспечивающей минимизацию издержек производства, а, следовательно, уменьшение себестоимости производимых товаров и повышение конкурентоспособности. При увеличении количества и сложности оборудования система гарантированно должна обеспечивать соблюдение эксплуатационных норм и соответствие международным стандартам.
Рис.15. Основная схема взаимодействия модулей ЕЛ M-по денете мы (fia примере системы
Avantis, Wondemare, USA)
Новизна: оптимизация вложений.
Польза ст анализа опыта: выход на требуемую степень соблюдения эксплуатационных норм и соответствия международным стандартам.
3.5. Подсистема управления качеством продукции
Процесс управления качеством продукции обеспечивает: регистрацию поступающих в лабораторию образцов (ресурсы, полуфабрикаты, товарная продукция); контроль и прохождение образцов через лабораторию; регистрацию результатов тестов и испытаний с учетом применения соответствующих методик расчета и анализа; паспортизацию продукции; ввод информации о результатах тестирования образцов непосредственно и приборов; анализ результатов с использованием статистических методов.
На рис.16 показан пример созданной нами организационной структуры химической лаборатории, реализующей функцию обеспечения качества продукции на нефтеперерабатывающем предприятии, и взаимодействие с другими процессами.
Рис. 16 Организационная структура, обеспечивающая систему качества и внешние
процессы
Новизна: выход на актуализацию ключевых показателей производства. Польза от анализа опыта: выход на качественную архитектуру АС.
3.6 Опыт разработки интерфейса в АИУПС ПП
За основу анализа опыта взята предложенная методология:
м = <{в,},{к,};я>, (2)
где {Б,} - совокупность видов деятельности:
- по выходу на технико-коммерческие предложения и системно-обоснованные технические задания, Т)2 - по построению моделей производственных процессов «как есть» и «как должно быть»,
ЭЗ - по классификации типов производства, производственных процессов, систем
поддержки функционирования, Б4 - по выбору готовых информационных продуктов;
{К,-} — совокупность диалогов по разрешению конфликтных, проблемных ситуаций в рамках известных математических формализмов: К1 - по теории дифференциальных игр, К2 - по В.А.Лефевру, КЗ - по В.В.Дружинину, Д.С.Конторову.
В качестве основы для выбора готовых инфопродуктов предложен шаблон в виде табл. 2.
Обозначения таблицы 2: АСОДУ - автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления, СУПФ - система управления производственными фондами, ССТП - система слежения за производственными процессами,
СУПиМ - система управления планированием и моделированием (светло серым цветом
обозначены направления, поддерживаемы партнерскими компаниями),
СУ МП - система управления материальными потоками,
ЛИС - лабораторно-информационная система,
АСОДУ Э - АСОДУ энергообъектов промышленного предприятия,
СУДС - система управления дозированием и смешиваем,
ГИС - геоинформационная система, СБ - Система безопасности.
Соответствие продуктовых направлений, рынков и коммерческих продуктов по АИУПС ПП
Таблица 2
Рынки Ирод, направления Транспорт 1аза Металлургия . ЖРО. Спец. применения Уголь/ГОК Нефтехимия Трубопрокат Пищевая
АСУПП НП
1 АСОДУ InTouch, InSQL, IAS, Ком.ПО InTouch, InSQL, IAS, Ком.ПО InTouch, InSQL, IAS, Ком.ПО - InTouch, InSQL, Клм.ПО InTouch, InSQL, IAS, Ком.ПО IAS, InTouch, InSQL IAS, InTouch, InSQL
2 СУПФ(Е AM) Datastream 7i, Databridge Avantis.Pro Datastream 7i - Datastream 7i, Avantis.Pro Avantis.Pro Datastream 7i, Avantis.Pro Datastream 7i, Avantis.Pro
3 сстп (Trace, Track) He используется InTrack, Track для дискретных производств отрасли He используется He используете я InTrack, Track для дискретных производств отрасли He используется InTrack, Track He используется
4 СУПиМ Астра - - - - - Preactor, Фобос Preactor, Фобос
5 СУ МП IAS, InTouch, IAS, InTouch Preactor, Фобос Citect - IAS, InTouch, InSQL IAS, InTouch, InSQL
6 лис (LIMS) StarLlMS, Labware StarLlMS, Labware StarLlMS, Labware - tarLIMS, Labware StarLlMS, Labware InTouch StarLlMS, Labware
7 АСОДУ Э InSQL, IAS, SPCC InSQL, IAS, SPCC InSQL, IAS - InSQL, IAS InSQL, IAS, SPCC InSQL, IAS InSQL, IAS
Окончание таблицы 2
4 Интеграция с ГИС ArcGIS, GIS server - - - - ; ■ ' - ; -i""".'" -
5 СБ Verano Verano Verano - Verano Verano Verano Verano
АСУ ПП ДП
1 АСОДУ He используется IAS, InTouch, InSQL,Suite Voyage r He используется - IAS, InTouch, InSQL,SuiteVoy ager He используется IAS, InTouch, InSQL,SuiteV oyager Не используется
2 СУПиМ Не используется Preactor, Фобо Preactor, Фобо He используется Preactor, Фобос Не используется
АСУ ПП СП
1 АСОДУ Не используется He используется Не используется - He используется He используется He используется IAS, InTouch, InSQL,SuiteV oyager
2 СУПиМ не используется He используется Не используется - He используется He используется не используется Preactor
3 СУДС не используется не используется не используется - не используется не используется не используется InBatch, InTouch
4 ЛИС (LIMS) не используется не используется не используется - не используется не используется не используется StarLIMS, Labware
5 СУМП не используется не используется не используется не используется не используется не используется LightHammer
6 СУПФ(ЕАМ) не используется не используется не используется не используете не используется не используется не используется ,Avantis.Pro
АСУТП cPCI, БПО "Интегратор-Про", InTouch VME, cPCI, InTouch, InSQL SE (Quantum), Citect VME, cPCI, WagoIO, SE (Quantum), InTouch, Citect, OS9 VME, ThinklO, InTouch, OS9, CodeSys SE (Premium,...) SE (Premium, Altivar,...)
В левом столбце табл.2 приведены продукты, с которыми разработки выходят на рынок. Их особенность в том, что определены прототипы решений, включающие описание типовых конфигураций, протоколов, структур данных, построенных с использованием изделий из продуктового классификатора компании для непрерывного и дискретного производств, а также производства дозирования и смешивания.
Таблица 2 отражает текущее состояние применимости коммерческих продуктов для отдельных систем производственного уровня:
- использование коммерческих продуктов при создании производственной системы для заданного соответствующим именем столбца вертикального рынка;
- неиспользование (указывается в тех ячейках таблицах, для которых неправомерно определение списка продуктов, например, при определении решений для дискретного производства в вертикальном поле называется отрасль с непрерывным циклом, например, транспорт газа),
- незаполнение клетки таблицы, когда решения для выбранной отрасли не прорабатывались вообще.
На этих основаниях предложено строить интерфейс АИПС ПП с использованием систем визуализации при создании клиентских приложений. Выявлены особенности применения клиент-серверной организации SCADA-систем, реализованные в структуре Windows DNA с трехуровневой моделью приложений: представления, бизнес-логика, доступ к данным.
Для отображения оперативных данных предложен инструментарий, включающий:
■ SCADA-системы, содержащие библиотеки графических объектов;
■ оперативные web-порталы (допустима конвертация окон SCADA-приложений в xml-формат для обновления на web-страницах);
■ терминальных клиентов (объекты графического интерфейса терминального приложения идентичны окнам и страницам первых двух видов приложений).
Оперативные данные использованных 3-х типов:
- технологические параметры, приемлемые диспетчерской службой и технологами;
- диагностические параметры для оценки текущего состояния оборудования диспетчером, для информирования служб главного механика с целью адаптации процедур по проведению ремонтных работ.
- хозрасчетные данные для формирования оперативных балансов производственными службами.
Для оперативного обмена данными и для их отображения в соответствующих видам деятельности срезах применяются продукты: InTouch, Citect (SCADA-системы), SuiteVoyager, Plant2Bussiness (web-порталы) и терминальные клиенты InTouch и Citect.
Для поддержки слежения за производственным процессом используются специализированные средства моделирования (среда разработки моделей и среда исполнения отслеживания основных переделов производства в модели). Требования к графическому интерфейсу систем слежения минимальны: инструменты для разработки технологических моделей и для отслеживания контрольных точек. Продукты типа Track для обеспечения полноценного графического интерфейса поддерживают возможность как информационной, так и функциональной интеграции с продуктами класса SCADA/
Для видов производств, связанных с документооборотом, к которым относится управление производственными фондами и качеством продукции, используются специализированные объектно-ориентированные инструментальные средства. Графические средства этих систем позволяют описывать и отображать объекты в заданных срезах. Для отображения оперативных данных также могут использоваться SCADA-приложения.
4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТАМИ ПО СОЗДАНИЮ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
4.1 Триада «Функции — документы - роли» Выделено пять основных функций:
• проведение предпроектных работ: разработка ТКП (технико-коммерческих предложений), соответствующих техническим требованиям, разработка ТЗ (технического задания), календарного плана, договора;
• поставка программно-аппаратных средств, соответствующих спецификациям, изложенным в ТКП;
• производство специализированных программно-аппаратных компонент (коммуникационные сервера, модули сопряжения и т.д.);
• разработка специализированных программных модулей (коммуникационные сервера, библиотеки графических объектов, статистические модули);
• инжиниринговые работы по производству проекта.
Выделено 10 основных документов, сопровождающие процесс управления проектами: технико-коммерческое предложение; техническое задание (ТЗ); календарный план (КП); технический проект (ТП); поставочные спецификации (ПС); программа методики испытаний (ПМИ); технический акт сдачи этапов; акт сдачи этапов; технический акт сдачи договора; акт сдачи договора.
Выделено 10 основных ролей в процессе управления проектами: директор проекта (ДП) - руководитель за финансовое сопровождение проекта (отслеживает все этапы проекта, взаимодействует с топ-менеджерами заказчика); менеджер проекта (МП) - ответственный специалист за выполнение работ в соответствии с календарным планом, отслеживание отклонений от плана в оперативном режиме; главный инженер проекта (ГИП) - технический специалист, отвечающий за полноту выполнения работ, соответствующих техническому заданию; руководитель осваивающего подразделения (контролирует соответствие объема реализованных работ и бюджета); экономист проекта - ответственный за бюджетирование проекта и оперативный Конт-
роль бюджета; продуктовые менеджеры (ПМ) - менеджеры тех коммерческих продуктов, которые используются в реализации проекта; менеджер по маркетингу; инженеры производственных служб, задействованных в изготовлении аппаратно-программных компонент проекта; разработчики-программисты - программисты, разрабатывающие программные модули; инженеры -специалисты, задействованные в инжиниринговых работах.
Последовательность функций, реализованных в рамках проекта, определяется календарным планом, но каждая из указанных функций является подпроцессом, выполняющим операции, формализованные не только для создания АСУ ПП, АСУ ТП, но и для других видов бизнеса компании. Пример приведен в табл.3.
Таблица 3
Обеспечивающие процессы, структуры, роли
К- Название поддерживающего (обеспечивающего) процесса Подразделение Роли
1 Бюджетирование договорного процесса Финансово- экономическая служба Менеджер-экономист
2 Поставка аппаратно-программных средств иностранного и российского производства Служба логистики Инженер по логистике
3 Разработка программных средств Отдел разработки программного обеспечения Инженер-программист
4 Продуктовый менеджмент МЕ8-Центр Продуктовые менеджеры
Для построения качественного процесса управления проектами принципиальными становятся вопросы описания обеспечивающих (перечисленных в табл. 3) процессов и взаимодействия между ними. Системы управления для первых трех процессов уже реализованы и эксплуатируются ни один год. Четвертый процесс требует реинжиниринга, поскольку для построения МЕБ-систем количество коммерческих продуктов значительно увеличилось. В диссертации разработаны функциональная и информационная модели, а также модель документооборота.
4.2 Продуктовый менеджмент системного интегратора
Специфицированы свойства продукта (программного и/или аппаратного компонента, используемого для создания проектов внутренними и внешними заказчиками):
отчуждение от разработчика, т.е. использование без его участия;
- наличие документации в виде: инструкции по эксплуатации, технического описания, базовых курсов по обучению;
- объем продаж внутренним или внешним заказчикам (актуальность на рынке);
- позиционирование на определенную рыночную нишу;
- наличие сформированной ценовой политики.
Уточнена специфики продукта по группам: А, В, С. А - продукты иностранного производства, с иностранными поставщиками-разработчиками которых ЗАО «РТСофт» находится в партнерских отношениях (дистрибутор, системный интегратор, ресселер и т.д.). В соответствии с этими соглашениями и с планами внутри компании продуктовые и менеджеры обязаны: обеспечивать техническую поддержку, опционально техническое сопровождение внешних и внутренних заказчиков; предоставлять продукцию на российском рынке через маркетинговые структуры; отслеживать своевременное размещение заказов и контролировать сроки их поставок через службу логистики; обеспечивать продуктовую поддержку, организуя рациональное сочетание реализаций вышеназванных функций.
В - изделия собственного производства, для качественного применения которых необходимо: обеспечивать техническую поддержку; предоставлять продукцию на российском рынке через маркетинговые структуры; обеспечивать продуктовую поддержку, организуя рациональное сочетание реализаций вышеназванных функций.
Пример 1: Изделия (модули, компоненты) собственного производства или покупные - серийно выпускаемые коробочные продукты (1Р-ТМ8, универсальный модуль опторазвязки F4R.SC, арбитр, МУМЕ172, 08-9, и т.д.)
Пример 2: Продукты - сложные, типовые проектно-компонуемые изделия, в том числе, выпускаемые небольшими сериями (БМАЯТ-КП, БМАКТ-РЕР, ЗМАШ-КП-Электра, ЦППС, Модульное ПО, и т.д.)
С - продукция российских поставщиков, с которыми ЗАО «РТСофт» находится в партнерских отношениях (РТСофт - дистрибутор, системный интегратор, ресселер и т.д.). В соответствии с этими соглашениями и с планами внутри компании продуктовые менеджеры обязаны то же, что по группе А.
Процедуры продуктового менеджмента приведены на рис. 17-19.
4.3 Разрешение конфликтов в управлении проектами по ИУСПП
На основе кортежной модели (2) при конфликтах рассматривали наличие двух или более систем с пересечением функциональных ниш этих систем. Функциональная ниша - пространство функциональных факторов системы (параметров, определяющих ее эффективность). Показали, что каждой группе функций управления проектами соответствует свой тип конфликта (экономический, информационный, организационный,...). При этом полагали:
Е = {(хь х2,..., х„)},
Э = £Эк, (3)
фк: Е —» Эк
где Xj - факторы в пространстве Е,
Эк- эффективность разрешения конфликта, фк - функция обеспечения эффективности.
Анализ рынка. Поиск продуктов, соответствующих требованиям рынка
ПМ
ММ
1 ' ' 1
МП ПМ гип
Мониторинг сущ. проектов. Пополнение списка из потенциальных. Анализ завершенных проектов..
Участие в формировании прогнозов на неделю, месяц, квартал, год
Формирование маркетинговых и иных материалов для продвижения.
Участие в формировании рекомендаций, ТКП или спецификации
тп ПМ МП ПМ
Разработка программы базовых курсов. Серт-ция преподавателей. Постановка курсов в Учебном Центре
Рис. 17 Процедура продуктового менеджмента для продуктов иностранного производства
Разработка изделия. Выпуск и согласование эксплуатационной (РЭ), и конструкторской (ТУ, СБ, Э4 и т.д.) документации. Разработка тестового ПО. Выпуск производственной
документации (инструкция по наладке). Освоение производства.
Разработчик
Расчет стоимости, включение в прайс-лист
Ьо шЯ
мэ
Отдел управления
качеством, сертификации и лицензирования
Приемка изделия, оформление протокола
| Разработчик |
ММ | |пм|
[щ]
• ПД - Производственный департамент
• МП - менеджер проекта
• ПМ - Продуктовый менеджер
• ГИП - главный инженер проекта
• МЭ- менеджер-экономист
• ММ - менеджер по маркетингу
Рис.18 Процедура продуктового менеджмента для продуктов собственного производства
Рис. 19 Процедура продуктового менеджмента группы С (функциональные блоки)
Макродинамику конфликта описывали с помощью Р-схемы (дискретно-стохастической модели). Конфликт с вероятностью Xj находится в ¡-ом состоянии: гибель, противодействие (антагонизм, строгое соперничество, нестрогое соперничество), содействие (единство, симбиоз, содружество, коалиция), эксплуатация (нормальная, антагонистическая, злобная доброжелательная), нейтралитет и т.д.
Мезодинамику конфликта описывали как стадии перехода между макросостояниями: конфликтная ситуация, латентная стадия, кризис, катастрофа.
Микродинамику конфликта описывали как развитие конфликта в рамках какого-либо макросостояния. Конфликтную ситуацию представляли с помощью системы дифференциальных уравнений:
где N - кол-во систем.
Для каждого участника конфликта по одному уравнению.
Пример. Один из возможных конфликтов - экономический. Участники: поставщики, потребители. Их эффективность определяли количеством информации, которой они обладают. Каждый стремиться максимизировать этот показатель, поставщики с целью продажи имеющейся информации, потребители для использования в своих целях. Микродинамику конфликта описывали системой:
где Э1 - кол-во информации, которой обладает потребитель, Г[ - способность восприятия информации потребителем, К1 - максимум информации, которую способен воспринять потребитель, ац - часть информации поставщика, которую получает потребитель, Э2 -кол-во информации, которой обладает поставщик, гг - скорость производства информации поставщиком, К2 - максимум информации, которую способен предоставить поставщик.
йЭ.
~-± = /.(ЭгЭ2,...,Э Эп) для У = 1,2,...Л,
(4)
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ПРОЕКТОВ ПО ИУС ПП 5.1 Примеры разработки ИУС для ряда промышленных предприятий и анализа опыта
Таблица 4
Примеры разработок ИУС ПП_
№ Проекты Год ■ Организация
1 2 ч 3 : 4
1 Система управления планово-предупредительными ремонтами. Проектирование и внедрение АСУ планово-предупредительными ремонтами насосно-компрессорного оборудования. Договор N4220(08)-! 07/2003-1 2004-2005 ОАО"ПО Киришинефтеоргс интез"
2 Система АСУ ТП вернего уровня Работы по созданию системы сбора и хранения производственных данных. Договор N 23 /2003 ОАО"ПО Киришинефтеоргс интез"
3 Разработка сервера приложений Моделирование функционирования программной платформы сервера приложений в реальных условиях ЛВС КИНЕФ. Договор N 27/2006 ООО"ПО Киришинефтеоргс интез"
4 Разработка АСОДУ Работы по внедрению ИУС объектов транспорта газа. АСОДУ. Дог. 3/2004-ДП ОАО Тюментрансгаз
5 Паспортизация производственных фондов Работы по внедрению ИУС объектов транспорта газа. СЕвА. Дог. 3/2004-ДПа ОАО Тюментрансгаз
6 Модель информационно-управляющей системы объектов транспорта газа ("как есть") Отчёт но Договору № 109/2003 от 09 июня 2003, 809 стр. ООО "Тюментрансгаз"
7 Описание модели "как должно быть" Отчёт по Договору № 109/2003 от 09 июня 2003, 109 стр. ООО "Тюментрансгаз"
8 Автоматизированная система учёта и контроля товарно-сырьевых потоков НПЗ ОАО "ТНК" Отчёт по Договору № 56/2002 от 10 апреля 2002, 187 стр. ОАО "ТНК"
1 2 . ... :3 . . . ,..,,
9 Описание текущего состояния по автоматизации систем учета и контроля на НПЗ. ОАО "ОНОС" Автоматизированна я система учета товарно-сырьевых потоков НПЗ ОАО " ОНОС ". Отчёт по Договору № 56/ 2002 от 10 апреля 2002 ОАО "ОНОС"
10 Описание текущего состояния по автоматизации систем учета и контроля на НПЗ. ОАО "ЛИНОС" Автоматизированна я система учета товарно-сырьевых потоков НПЗ ОАО " ЛИНОС ". Отчёт по Договору № 56/ 2002 от 10 апреля 2002 ОАО "ЛИНОС"
11 Описание текущего состояния по автоматизации систем учета и контроля на НПЗ. ОАО"ННПО" Автоматизированна я система учета товарно-сырьевых потоков НПЗ ОАО " ННПО ". Отчёт по Договору № 56/2002 от 10 апреля 2002 ОАО "ННПО"
12 Описание текущего состояния по автоматизации систем учета и контроля на НПЗ. ОАО "КрНПЗ" Автоматизированна я система учета товарно-сырьевых потоков НПЗ ОАО " КрНПЗ ". Отчёт по Договору № 56/2002 от 10 апреля 2002 ОАО "КрНПЗ"
13 Описание текущего состояния по автоматизации систем учета и контроля на НПЗ. ОАО "РНПЗ" Автоматизированна я система учета товарно-сырьевых потоков НПЗ ОАО " РНПЗ ". Отчёт по Договору № 56/2002 от 10 апреля 2002 ОАО "РНПЗ"
14 Модель интегрированной информа-циионной системы управления производственными процессами "как есть" Отчёт по Договору № 01/2002/358/14/ВЭ С от 01.03.02г. Кременчугский НПЗ
Окончание таблицы 4
15 Разработка автоматизированной системы ведения складского хозяйства и организации материально-технического снабжения Методика определения нормативов неснижаемых запасов товарно-материальных ценностей на складах Хабаровского НПЗ. Дог.Ы 138/2005 НК "Альянс"
16 "Современные технологии для решения учетных и управленческих задач" (Комплексная система автоматизации - инструмент контроля и управления производством в реальном времени для руководителей предприятия) По заказу информационно-консультационного семинара специалистов спиртовой и ликероводочной отрасли 05.09.04 - 16.09.04, 50 стр. Производственно-коммерческая фирма "Спирт"
Анализ опыта:
представленные в Табл. 4 данные разделяются на две группы: 1) консалтинговые работы, связанные с анализом товарно-сырьевых или материальных потоков; основных производственных процессов; слежения в соответствии с технологической картой процесса от сырья до товара; процесса управления производственными фондами. 2) собственно реализация проектов уровня MES как отдельных подсистем уровня MES (например, АСОДУ, СУПФ и др.); так и комплексов, включающих ряд подсистем с интеграционными сервисами между ними.
Примером наиболее комплексного проекта является комплексная информационно-управляющая система для ООО "Тюментрансгаз".
5.2 Экономика внедрения
Для оценки эффективности разработок и внедрения ИУС ПП выделено три критерия:
- срок окупаемости (Ток) с учетом дисконтирования поступающего потока доходов Д1п (NPV);
- суммарный чистый дисконтированный доход - доход, полученный по истечении срока службы (Тсл) соответствующих программно-аппаратных средств;
- индекс доходности инвестиций Д1п (ИРУ), показывающий количество денежных единиц полного дисконтированного дохода на одну денежную единицу инвестиций.
При этом использованы следующие модели: срока окупаемости:
Т,ж - -1п[1-г(Д1/Д1п.:р)] / 1п(1+ г.:р}; (6)
полного дисконтированного дохода за период Тел:
Д1п1 - ДI п,.р [ 1 - (1+г) "ТсЧ/ г :р; (7)
чистого дисконтированного дохода:
ЫД1п1= Д1П.-Д1; (8)
индекса доходности:
1с1 = Л1пг / Д1. (9)
По ним получены (табл.5) оценки эффективности инвестиций.
Таблица 5
Расчет чистого дисконтированного дохода проекта NPV
Характеристика'' Оценка
Норма дисконта Себестоимость продукции, руб. в год Затраты на производственные фонды, % 0,25 30000 5
Снижение затрат на производственные фонды, % 12
Год реализации проекта 1-ый 2-ой 3-ий 4-ый 5-ый
Затраты на проект Д1 -300 -15 -15 0 0
CF проекта -300 165 165 180 180
Дисконтированный денежный поток NPV (Д1п) IRR -300 -300 82,79 43% 132 -168 300 165 105,6 -62,4 300 165 92,1 29,7 300 180 73,7 103,4 300 180
*) Сокращения:
NPV - Net Present Value - чистая текущая стоимость, как сумма текущих стоимостей всех спрогнозированных, с учетом ставки дисконтирования, денежных потоков; CF - Cash Flow - денежный поток;
IRR - Internal Rate of Return - внутренняя норма прибыли проекта.
Метод чистой текущей стоимости (NPV): определяют текущую стоимость затрат (1о), т.е. решают вопрос, сколько инвестиций нужно зарезервировать для проекта;
рассчитывают текущую стоимость будущих денежных поступлений от проекта, для чего доходы за каждый год CF (кэш-флоу) приводят к текущей дате.
При этом возврат инвестиций происходит в начале 3-его года (рис.20).
NPV
Рис. 20 Оценка срока возврата инвестиций
Внутренняя норма доходности данного проекта ~ 43% (рис. 21). Это выше нормы дисконтирования, что означает приемлемость проекта по этому критерию.
NFV
ч
V
х 1 лл
) 0,2 0 4 0
Рис. 21 Оценка нормы доходности проекта
Показано, что одним из основных параметров проекта, влияющим на МРУ, является объем производства и, как результат, себестоимость продукции. Анализ чувствительности оценивали через риск проекта и потери в случае реализации пессимистического прогноза. Показано, что снижение себестоимости продукции может происходить из-за снижения объема производства, а также повышения постоянных или переменных затрат.
Заключение
Проанализирован двадцатилетний опыт разработки автоматизированных систем эксперимента и управления производственными процессами, сведенный в 5 программ и 18 проектов.
Показано, что опыт создания инструментальных программных средств для автоматизации эксперимента полезен не только по прямому назначению, но и для переноса в автоматизированные системы управления производством в части моделирования и организации нескольких уровней управления.
В результате анализа опыта автоматизации производства установлена целесообразность выделения основных процессов непрерывного, смешанного и дискретного производств, на основе чего должны быть сформированы направления, обеспечивающие технологически-продуктовую инструментальную поддержку создания соответствующих систем управления.
Опыт подтвердил работоспособность предложенных методик внедрения систем оперативно-диспетчерского управления; управления производственными фондами; планирования и моделирования; управления материальными потоками и балансирования; слежения за технологическими процессами; управления качеством продукции и др.
Опыт дал материал для учета специфики реализации современных методов управления проектами на всех стадиях его жизненного цикла с выделением "узких мест", препятствующих качественному применению современных автоматизированных систем. Опыт показал особую значимость формализации одной из начальных стадий жизненного цикла проекта, а
именно, разработки ТКП для создания систем класса АСУ ПП. Актуальность разработки процедуры формирования ТКП еще и в том, что этот этап является инвестиционным со стороны компании, предлагающей решение промышленному предприятию.
Показано, что внедрение столь крупных АСУ ПП, требующих значительных инвестиций со стороны промышленного предприятия, сопровождается не только защитой технико-коммерческого предложения, но и детализированным технико-экономическим обоснованием, показывающим и доказывающим выгодность внедрения такой системы.
В результате анализа опыта предложены для тиражирования:
- методология создания систем класса АСУ ПП, включая все входящие подсистемы для экспертов, осуществляющих обследование и построение концепции решений для предприятия, главных инженеров проекта и программистов, выполняющих внедрение системы;
- методика формирования ТКП для менеджеров проектов и директоров проектов;
- методика создания бизнес-плана и расчета экономических показателей для подготовки технико-экономического обоснования, полезных экономистам и директорам проектов организации исполнителя;
- решения, ТКП и показатели экономической эффективности;
Отмечено, что при создании крупных автоматизированных систем от компаний-разработчиков требуется узкая специализация, отражающая специфику бизнеса заказчика.
По теме диссертации опубликованы следующие научные труды
1. Бочарова Р.В., Вуколиков В.Н., Куцевич H.A., Лопатин В.И., Олейников А.Я., Панкрац Е.В., Посошенко Л.З., Тимофеев В.А., Фурщик А.Б. Опыт совместного использования аппаратуры в стандартах КАМАК и МЭК.1.- Технические средства и особенности разработки программного обеспечения. Новости ИАИ. Информационный бюллютень. 1986 г. N2. - С 20 - 22.
2. Куцевич H.A., Панкрац Е.В. Реализация языка промежуточного уровня IML на ЭВМ типа СМ-3. -Автометрия. 1980. N3. - С. 115 - 117,
3. Куцевич H.A., Олейников А.Я., Панкрац Е.В., Тимофеев В.А. Средства программ-мирования для модуля приборного интерфейса. - Автометрия. 1988. N2. -С. 83 - 86.
4. Бочарова Р.В., Куцевич H.A., Олейников А.Я., Посошенко JI.3., Тимофеев В.А. Контроллер крейта КАМАК для работы с персональными ЭВМ. - Приборы и техника эксперимента. 1988. N1. - С. 229 - 231.
5. Кондратьев В.В., Куцевич H.A. Системы автоматизации на основе мини- микроЭВМ, аппаратуры КАМАК и МЭК 625.1. - тез. Докл. VII Всесоюзного симпозиума "Модульные информационно-измерительные системы", - Новосибирск. 1989. - С.88-90.
6. Kutsevich N.A., Oleinikov A.Ya. Pertsovsky M.I. On the Problem of Creation of Means for Synthesizing Software for Automated Experiment. - Abstracts for International Seminar on Nuclear Electronics and Interfaces Development and Application in Science and Process Control. Warsaw. 1990 r. - C. 58- 59.
7. Oleinikov A.Ya. Kutsevich N.A. Kiryukhin S.V. Kisvyantsev L.L. Pertsovsky M.I. Pankrats Ye.Y. Real-Time Problems in Laboratory Experiments. - Book of Abstracts of Conference "Real-time1 91". Jülich, Federal Republic of Germany. -1991 r. 25-28 June. С 86.
8. Куцевич H.A. Олейников А.Я. Перцовский М.И. - Вопросы унификации пользовательского интерфейса экспериментатора. - Proceedings of Eighth International Symposium on Modular Information Computer Systems and Networks. Dubna. -1991 r.-C 56-58.
9. Куцевич H.A., Перцовский М.И. Олейников А.Я. Панкрац Е.В. Развитие концепции проектирования систем автоматизации экспериментов (САЭ). - Доклады Международного коллоквиума "Новые информационные технологии". Москва. - 1991 г. 8-10 октября. -С. 216-218
10. Куцевич H.A., Перцовский М.И. Олейников А.Я. Вопросы проектирования систем автоматизации экспериментов (САЭ). Проблемы информатики. Тезисы докладов научно-практической конференции с международным участием. Самара-Астрахань-Самара. 1991 г. 11-18 мая. - С. 59-61.
11. Куцевич H.A. Перцовский М.И, - Вопросы моделирования функциональной структуры эксперимента в задачах проектирования систем автоматизации эксперимента. Тезисы докладов Всероссийской конференции "Современные методы и средства интенсификации производства и обеспечения качества продукции". Туапсе. - 1991 г. 26 октября - 2 ноября. - С. 25.
12. Куцевич H.A. Перцовский М.И. - Функциональная спецификация эксперимента в задачах проектирования его систем автоматизации. - Автоматизация и современные технологии. -1992 г., №8. - С. 32-34.
13. Куцевич H.A. Перцовский М.И. - Инструментальные средства поддержки проети-рования проблемно-ориентированных автоматизированных комплексов. Приборный уровень. - Автоматизация и современные технологии. -1992 г., №9. - С. 37-39.
14. Plessmann K.I. Wollert J. Kutsevich N. Kiryukhin S. Vystavkin A. Pankrats E. A Modular, Multi-PC System for Real-Time Applications. - Abstracts of the JUBILEE Tenth International Symposium on Problem of Modular Information Computer System and Networks. - St.-Petersburg, Tsarskoe Selo. - 1993 r. 13-18 September. - С 136-140.
15. Kiryukhin S. Kutsevich N. Pertsovsky M. Hardware and Software Support for Laboratory Experiment Automation Systems Using IBM PC/AT. - Proceedings VERA+ & VITA Conference and Exhibition VVconex93 VMEbus and VXIbus Systems in Indust. -1993 r. -C. 200-204.
16. Plessmann K., Wollert J., Kutsevich I. Kutsevich N. Kiryukhin S., Pankrats E., Vystavkin -A Modular, Multi-PC System for Real-Time Applications. - A.The Tenh Intemation Symposium on Problems of Modular Information Computer Systems and Networks, ESONE Committee, 1995. -
17. Kutsevich I., Kutsevich N.. Pertsovsky M. - User Environment of Acquisition, Processing for Stand Tests. - Conference proceedings, RTD'95, ESONE Committee, Warsaw, Poland.-1995-p. 63-66.
18. Kiryukhin S., Kutsevich I., Kutsevich N. Pertsovsky M..,Vorobiov Ye. - User Environment
for Acquisition, Processing and Control by Digital Data. - Conference Hadbook, RTD'95, ESONE Committee, Warsaw, Poland, 1995. -p.9.
19. Kutsevich N. External devices control for PC-based industrial and laboratory automatization under Windows. Conference proceedings, Esone RTD'95, Warsaw, Poland,- 1995.pp.59-62
20. Kutsevich I., Kutsevich N. Pertsovsky M. - Integrated Environment for Acquisition, Processing and Control by Digital Data.. - The Intemation Symposium on Problems of Modular Information Computer Systems and Networks, ESONE Committee, 1996.-pp.l 8-20.
21. Куцевич H.A. SCADA-системы, или Муки выбора,- PCWeek, 1988. N 32 /33. рр.35-36.
22. Куцевич H.A. FactorySuite2000 - комплексный инструментарий следующего поколения. PCWeek, 1998. N 42/43. pp. 19-24
23. Жданов A.A. Куцевич H.A. Еще раз о Hannover Messe'99. PCWeek, 1999. N22/23 pp.22
24. Куцевич H.A. SCADA-системы. Взгляд со стороны. - Промышленные АСУ и контроллеры, 1999. № 1. С.22-28
25. Куцевич H.A. Программное обеспечение систем контроля и управления и Windows-технологии - Мир Компьютерной Автоматизации, 1999. №3. С.9-17
26. Куцевич H.A. Интегрированный пакет комплексной автоматизации FactorySuite 2000. -Мир Компьютерной Автоматизации, 1999. №3. С.49-54
27. Куцевич H.A. Реляционные базы данных и IndustrialSQL Server - база данных реального времени. - Мир Компьютерной Автоматизации, 1999. N3. С.55-61
28. Куцевич H.A. SCADA-системы на ярмарке в Ганновере и особен-ности организации коммуникационного программного обеспечения. Мир Компьютерной Автоматизации,
1999, №3. С.17-19;
29. Куцевич H.A. SCADA-системы: проблемы тестирования. Мир компьютерной автоматизации, 2000. №1. С.42-45
30. Куцевич H.A. Об интеграции АСУ ТП и АСУП. Мир Компьютерной Автоматизации,
2000. №3. С.34-38.
31. Куцевич H.A. Компоненты и технологии в системах промышленной автоматизации. Открытые системы, 1999. №4. С.31-36.
32. Куцевич H.A. FactorySuite2000 и автоматизация промышленного производства. Приборы и системы управления, 1999. №5. С.7-10.
33. Куцевич H.A. Citect - новая SCADA-система на российском рынке и новые возможности. Промышленные АСУ и контроллеры, 2000. №1. С.43-45.
34. Куцевич H.A. Программный продукт Plant2SOL и новые возможности компании Ci Technologies. Промышленные АСУ и контроллеры, 2000. №6. С.46-48.
35. Куцевич H.A. Интернет-решения для продуктов Wonderware. Промышленные АСУ и контроллеры, 2000. №9. С.42-45.
36. Синенко О.В., Куцевич H.A., Леныпин В.Н. Об интеграции АСУП и АСУТП в единую систему. "Промышленные АСУ и контроллеры", 2000. № 10, С.3-7.
37. Синенко О.В., Куцевич H.A., Ленынин В.Н. Современные технологии и информационное обеспечение в задачах интеграции промышленных предприятий. "Мир компьютерной автоматизации", 2001. № 3. С.4-11
38. Куминов В., Куцевич Н. Свидание назначено: интеллектуальное производство и бизнес встречаются во всемирной сети, в реальном времени - Мир компьютерной автоматизации, 2002. №1-2. С. 19-23.
39. Синенко О.В., Куцевич H.A. Анализ производственных процессов и подход к созданию комплексных систем управления производством. "Нефтяное хозяйство", 2002. №10, С. 43-48.
40. Синенко О.В. Куцевич H.A. Подход к анализу производственных процессов и созданию комплексных систем управления ресурсами. "Мир компьютерной автоматизации" 2002. -№4, С.14-21.
41. Гребнев С.А., Добкина Т.В., Кузякин В.И., Синенко О.В., Куцевич H.A. Эффективность стационарных и переносных систем контроля металлургического
оборудования. // Интеллектика, логистика, системология. Сборник научных трудов. Выпуск 12. - Челябинск: Издание ЧНЦ РАЕН, 2003. -С. 62-82.
42. Мурашев A.B., Куцевич H.A. Современные Web-технологии для повышения эффективности производства. «Автоматизация в промышленности» 2004. №2. - С.36-42.
43. Куцевич H.A. Ключевые показатели эффективности производства и их применение. «Нефтяное хозяйство» 2003. № 10, С. 34-35.
44. Синенко О.В. Куцевич H.A. Создание комплексных систем управления производством. - С-Пб.: "RM-magazine", 2003г. - № 2, С. 52 - 57.
45. Куцевич H.A. ЕАМ-система Avantis - ПО управления основными фондами предприятия. Мир Компьютерной Автоматизации, 2001 №4 С.53-57.
46. Кирюхин СВ., Куцевич H.A. Системы управления производственными фондами как инструмент качественного управления. Нефтяное хозяйство 2004 №5 С.94-97.
47. Синенко О., Куцевич Н., Кирюхин С. Практические вопросы внедрения БАМ- систем. Эксперт. Оборудование. 2004. -№ 02(86). С. 102-104.
48. Андреев Е.Б., Куцевич H.A., Синенко O.B. SCADA - системы; взгляд изнутри. М.: Издательство «РТСофт». 2004.С.176.
49. Куцевич H.A. От SCADA-систем к SCADA-продуктам и MES-компонентам. Мир Компьютерной Автоматизации, 2003. №4. С.20-28.
50. Куцевич H.A. Диагностические системы, системы управления производственными фондами, системы управления предприятием - синергетический эффект. - Мир Компьютерной Автоматизации, 2004. №4, С.26-29.
51. Куцевич H.A., Синенко О.В. Модель данных - информационная основа управляющих систем. «Нефтяное хозяйство». 2004. №10. рр. 119-120
52. Кирюхин С.В, Куцевич H.A. Системы управления производственными фондами как инструмент качественного управления. "Автоматизация в промышленности". 2004. N2 С. 16-19.
53. Синенко О.В., Куцевич H.A., Ленынина В.Н. Современные технологии и информационное обеспечение в задачах интеграции промышленных предприятий. КИП и А. 2005 N7, С. 9-18.
54. Куцевич H.A. SCADA-системы. Стратегия клиентских приложений READ.ME 2000 №8, С.14-18.
55. Куцевич H.A., Леныпин В.Н., Любапшн А.Н. Системы электронного бизнеса для Российских промышленных предприятий READ.ME 2000. №9. С.30-32.
56. Куцевич H.A. Инструментарий для интеграции разнородных подсистем. «Мир компьютерной автоматизации». 2001. №1. С.33-37
57. Куцевич H.A. InTrack как система слежения за процессом производства. Мир компьютерной автоматизации. 2002. №1-2. С.63-65.
58. Куцевич H.A. Новые технологии и MMI-системы. «Промышленные АСУ и Контроллеры». 1999. №4. С.31-39.
59. Куцевич H.A., Шубин С.В. Система управления производственными фондами-инструмент организации и эффективной работы службы технического надзора предприятия "Энергетик". 6/2006. с. 41-42.
Подписано в печать 29.12.2006 Формат 60 х 84 1/16
Уч.-изд. л. 3,2 Усл.-печ. л. - 3,5 Печать плоская
Заказ 31 Тираж 100
Отпечатано в типографии ОАО «Полиграфист» 620151, Екатеринбург, ул. Тургенева, 22
-
Похожие работы
- Интеллектуальное сопровождение производственных процессов на железнодорожном транспорте
- Разработка методов и средств повышения эффективности автоматизированного управления производственным заказом в мелкосерийном машиностроительном производстве
- Совершенствование системы технологической подготовки опытного производства в условиях автоматизированного проектирования изделий
- Методы, модели и алгоритмы управления процессами в производственных системах
- Интеллектуальное управление неравновесными состояниями производственных систем в условиях рынка
-
- Инженерная геометрия и компьютерная графика
- Машиностроение и машиноведение
- Обработка конструкционных материалов в машиностроении
- Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение
- Транспортное, горное и строительное машиностроение
- Сельскохозяйственные и гидромелиоративные машины
- Машины и механизмы лесоразработок, лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообрабатывающих производств
- Машины и оборудование целлюлозно-бумажных производств
- Авиационная и ракетно-космическая техника
- Кораблестроение
- Электротехника
- Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
- Радиотехника и связь
- Информатика, вычислительная техника и управление
- Энергетика
- Разработка полезных ископаемых
- Металлургия
- Химическая технология
- Технология продовольственных продуктов
- Технология материалов и изделия текстильной и легкой промышленности
- Процессы и машины агроинженерных систем
- Технология, машины и оборудование лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева
- Транспорт
- Строительство
- Геодезия
- Документальная информация
- Безопасность жизнедеятельности человека
- Электроника