автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Метод формализованного создания систем промышленной автоматизации на основе виртуального моделирования

На правах рукописи

ЗВОЛЬСКИЙ ЛЕОНИД СТАНИСЛАВОВИЧ

МЕТОД ФОРМАЛИЗОВАННОГО СОЗДАНИЯ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

05 13 06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2007

□03059502

003059502

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Федеральный научно-производственный центр "Алтай"»

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Попов Федор Алексеевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Татаркин Евгений Юрьевич

Ведущая организация

Томский университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР г Томск)

Защита диссертации состоится 28 мая 2007 года в 10 часов на заседании регионального диссертационного совета КМ212 004 01 в ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им И И Ползунова» по адресу 656038, г Барнаул, пр Ленина, 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Алтайского государственного технического университета им И И Ползунова»

Автореферат разослан 28 04 2007 г

кандидат технических наук ,доцент Сонькин Михаил Аркадьевич

Ученый секретарь регионального диссертационного совета к э н , доцент

А Г Блем

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Экономический спад советской, а затем и российской промышленности наметившийся к концу 80-х началу 90-х годов привел к значительному сокращению финансирования научных и практических разработок в большинстве направлении народно-хозяйственной деятельности

Такое состояние значительно повлияло на внедрение современных информационных технологий, особенно в оборонной промышленности, где реализуются потенциально опасные технологии и предъявляются особые требования к системам и качеству выполнения работ Известные сегодня подходы совершенствования технологий управления промышленным» объектами и предприятиями требуют «революционных» кадровых и структурных реорганизаций и для большинства действующих предприятий неприемлемы Однако, в настоящее время, эффективное функционирование любого предприятия невозможно представить без внедрения современных автоматизированных систем и методов управления

Поэтому, для действующих предприятий наиболее приемлемым является эволюционный путь, обеспечивающий постепенную переподготовку кадров и структурную реорганизацию, по мере внедрения новых методов управления промышленными объектами и предприятиями Эффективность при этом достигается за счет внедрения и построения современных автоматизированных систем, которые в работе рассматриваются не как «чистые» АСУТП, а как системы промышленной автоматизации (СПА), создаваемые с учетом и использованием новых информационных технологий, тенденций и подходов Неверно выбранные стратегии организации управления (как с помощью АСУ, так и без них), в обычной практике приводят к тому, что ошибки становятся очевидными лишь при практической реализации решений

Это, зачастую, приводит к значительным материальным потерям, обусловленным отсутствием эффективных способов тестирования и контроля принимаемых решении на начальных стадиях проектирования систем

Метод формализованного проектирования, конструирования и про-фаммирования (в дспьнейшеи просто «создания)» СПА, обеспечивает возможность коллективного анализа принимаемых решений, виртуального моделирования, тестирования, корректировки и выбора оптимальных решений, до начала их реализации Эю позволяет принимать выверенные решения на начальных стадиях создания систем, сберегать материальные ресурсы, повышать производительность инженерного тр>да, так же снизить влияние субъективного фактора на качество принимаемых решений и повысить их эффективность, что является достаточно актуальной задачей для исследуемой области

Цели н задачи работы состоят в разработке и внедрении метода формализованного создания СПА, позволяющего на виртуальном уровне (без использования объектового оборудования), выполнять значительную часть проектных и конструкторских работ, создавать документы и программные

продукты, которые загем используются при практической реализации и внедрении СПЛ

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• разработка типовых структур СПА,

• разработка новых технических конструкций для создания систем,

• разработка формализованных алгоритмов для программирования систем,

• разработка новых структур СПЛ с улучшенной функциональной надежностью,

• исследование принципов функционирования человеко-машинных систем и поиск путей повышения их эксплуатационной надежности

Объект, предмет н методы исследования. В качестве объектов исследования выбраны действующие в ФГУП ФНПЦ «Алтай» 1ехнологические процессы изготовления изделий tía основе взрывчатых веществ (ВВ) общепромышленного назначения

Предметом исследования являются процессы инженерной деятельности реализуемые при создании СПА

При выполнении работы использовались методы системного анализа, теории вероятности, теории массового обслуживания, методы имитационного и компьютерного моделирования, метод экспертных оценок

В работе используются теоретические и методологические подходы российских и зарубежных ученных, в области создания СПА для технологических объектов с дискретным характером производственных процессов Научная новизна работы заключается в следующем

• создан научно-обоснованный метод, обеспечивающий интеграцию четырех функционально разделенных в обычной практике процессов инженерной деятельности, реализуемых при создании СПА и позволяющий виртуально моделировать, коллективно анализировать и тестировать необходимые процессы до их практической реализации с целыо поиска оптимальных решений,

• найден и реализован подход, позволяющий характеризовать автоматизируемые объекты, не физико-химическими явлениями и математическими описанием реализуемых технологических процессов, а универсальной системотехнической характеристикой (СТХ), которая обеспечивает достаточную для реализации метода формализацию структур, логических моделей и графических образов

Практическая значимость работы заключается в том, что

• внедрен метод формализованного создания СПА на основе виртуальных моделей, который обеспечивает повышение производительности инженерного труда вдвое, на всех стадиях создания СПА - от технического задания до внедрения и сопровождения систем, что позволяет сократить время адаптации виртуальных структур к реальным объектам,

• разработан и используется в инженерной практике специализированный программный конфигуратор, позволяющий на основе универсальной СТХ конструировать составные части, моделировать графические образы и структуры СПА, исследовать и тестировать их на начальных стадиях создания, что снижает практические риски аварий при «прогонке» системы с использованием уникального объектового оборудования,

• предложен формализованный алгоритм разработки и реализации программ автоматизированного дистанционного управления сложными промышленными объектами не имеющий логических тупиковых ветвей, что повышает качество управления процессами,

• реализованы структурные схемы СПА с улучшенном функциональной надежностью, основанные на способе логического резервирования составных частей системы,

• на основе полученных результатов разработаны три типовые конструкции устройств связи с объектом (УСО), проектные документы и программные продукты, обеспечивающие «быструю» адаптацию формализованных структур к реальным объектам, в случае принятия решений направленных на практическое создание СПА

Внедрение метода позволило создать комплексную лабораторию и инициировать получение в 2002 году Государственной лицензии «Д-304412, рег № ГС-б-22-02-21-0-2204001038-00554-1» на право самостоятельного (без \'с ¡уг Генпроектировщика) выполнения всех стадий по созданию СПА для потенциально опасных технологических процессов За разработку и внедрение СПА для производства ВВ, автору в 2002 году, в составе коллектива, присуждена премия Правительства Российской федерации, а в 2003 году вручена Почетная грамота Российского агентства по боеприпасам, которая имеет статус Правительственной награды

Реализация результатов работы Метод формализованного создания СПА на основе виртуальною моделирования применяется на действующем предприятии (ФГУП ФНПЦ «Аппай») в течение ряда лет, где созданы различные СПА для производства ВВ

В полном объеме эффективность метода была проверена при создании и внедрении шести СПА различного назначения, созданных в кратчайшие сроки для выполнения международных контрактов с подписанием актов внедрения

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-практических конференциях ФГУП ФНПЦ «Алтай», Алтайском государственном университете и представлены в различных публикациях По теме работы в открытой печати опубликовано 19 статей, в том числе 1 статья в журнале определенном ВАК

На защиту выносятся-

• метод проектирования, конструирования, программирования и сопровождения СПА для технологических процессов с дискретным характером функционирования,

• формализованное конструирование УСО с улучшенными функциональными характер истинами,

• интерактивный алгоритм разработки программного обеспечения и применимость новых схемных решении для повышения функциональной надежности систем

Структура и объем работы Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы Материал изложен на 152 страницах, включает 27 рисунков, 19 таблиц и 4 приложения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость работы, приведен анализ научных подходов в исследуемой сфере и дана оценка существующим подходам их преимуществам и недостаткам, изложены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе рассмотрены теоретические основы структурного анализа различных СПА

Одна из фундаментальных задач в этой области состоит в выявлении подходов и новых методов создания оптимальных структур по формализованным законам их функционирования

В диссертации выполнен структурный анализ формализованной на начальном этапе исследований модели в виде «черного ящика»

Такой подход позволяет, определенным образом, выполнять процессы создания СПА на виртуальном уровне (с помощью компьютерного моделирования) для каждой из стадий проектирования, конструирования и программирования

В теории управления и исследовании операций различают два вида моделей «черных ящиков» к первому виду относят объекты, реакция которых на возмущение определяется однозначно, это своего рода цифровые автоматы, второй вид обнаруживает свои свойства только в результате эксперимента, когда изучается его реакция на возмущение

В диссертации обоснованы и исследуются модели первого вида, которые позволяют значительно упростить задачи построения типовых структур и процессов создания СПЛ

При таком подходе, любой управляемый процесс рассматривается как система (модель) на вход которой воздействует обобщенный вектор (С) или операнд

С помощью оператора перехода (Т) вектор (С) преобразуется на выходе в соответствующий вектор (С), определяющий образ выхода

Для оценки качества или правильности функционирования такой системы необходим либо «сторонний набтюдатаъ», который формирует вектор (С) и по результатам вектора (Е) оценивает работоспособность оператора (7), либо некое техническое устройство, способное выполнять задачу «на-б подателя»

Системы, где часть функций наблюдения за поведением технологической структуры выполняется совместно «опепатором системы и техниче-

скими средствами» определены в научной литературе как эргатические или человеко-машинные системы

В обобщенном виде, используя модели формализованного взаимодействия указанных составляющих (С, Т и Е) можно синтезировать полную структуру любой сложной системы

На рисунке 1 показана формализованная структура СПА, которая для объектов любой сложности должна, по крайней мере, состоять из трех взаимосвязанных систем организационной системы (Н), технологической (Т) и технической (Ц) Используя такой подход, названный проф А А Ляпуновым макроскопическим, можно методом декомпозиции «разложить» системы любой «спожности» до требуемого уровня детализации учитывая тот фактор, что каждой из систем любого уровня (порядка) свойствен принцип замкнутости информационных контуров (принцип обратной связи)

Рисунок 1 - Синтезированная структура сложной системы

Здесь, Н - наблюдатель, Т - технологический объект, I) - техническое устройство

ЕЗ предлатаемом подходе технологическую систему целесообразно рассматривать как некии дискретный автомат, потребляющий и генерирующий информационные потоки (С и Е) для наблюдателя (Н) и технической системы (и) Известно, что современные технические средства могут оперировать с различными информационными сигналами (потоками), которые в конечном виде преобразуются к двум основным типам физических сигналов сигналы, непрерывно меняющиеся во времени (аналоговые) и сигналы, скачкообразно меняющиеся во времени (дискретные)

Тогда, для классификации информационных потоков, а значит и классификации различных сиоем можно использовать формализованную характеристику, как обобщающий универсальный количественный показатель (таб 1), информационных потоков

В диссертационной работе такая характеристика названа СТХ

Таблица ] Общий вид С ГХ

Наименование сигнала

Кол - во

, Входной дискретный сигнал

Выходной дискретный сигнал ' Входной аналоговый сигнал ! Выходной аналоговый сигнал

N1 N2

N3 N4

Универсальность СТХ состоит в том, что с ее помощью можно достаточно полно описать принципы функционирования различных, как существующих, гак и виртуально моделируемых технологических систем с точки зрения организации информационного обмена с технической и организационной системами

В работе, предложен способ условной классификации объектов, предназначенных для автоматизации, по совокупной сумме сигналов М1-Ы4 или так называемой информационной мощности систем, которая определяется по формуле (1)

Т еперь, все СПА можно условно разделить на три класса систем 1,„<256-система малой информационной мощности, /„, 5 512 - система средней информационной мощности, /„,< 1024 - система большой информационной мощности

Таким образом, с помощью формализованных количественных характеристик, где объем информации и время ее преобразования, являются существенными параметрами системы, можно виртуально синтезировать, оценивать и моделировать различные организационно-технические структуры и создавать формализованные СПА, которые в конечном итоге могут бьпь адаптированы к реальным процессам и объектам

Выполненный в работе анализ структур информационных потоков показывает, что в исследуемых объектах, до 70% их объема составляют потоки, имеющие дискретную физическую природу

Этот факт подтверждает выдвинутое ранее предположение, что большинство исследуемых структур функционирует по принципам дискретных цифровых автоматов или могут быть сведенным к этим принципам

Тогда, функция преобразования входного потока в выходной, для любого 0-го) единичного сигнала в любой момент времени описывается соотношением (2)

4

(О

с,(/) = 7 е,(1).

(2)

где (/-],2 т), а (Т) - это оператор, реализующий функцию преобразования сигнала с ,0) в е, О)

Оператор (Т) в нашем подходе реализует известную Булеву функцию, хорошо описывающую законы функционирования дискретных автоматов

Здесь любой единичный сигнал (сможет в любой момент времени 0) принимать только два логических значения - ноль (выключено) или единица (включено)

Так построена логика многих дискретных элементов в системной технике, а такой подход позволяет на формализованном уровне описывать законы функционирования систем с помощью единственного параметра, а именно времени преобразования потока входных сигналов (С) в поток выходных сигналов (Е) Высказанное утверждение справедливо при одном обоснованном допущении, что любой поток непрерывных сигналов необходимо рассматривать как последовательность сигналов пуска и останова (включения-выключения) примитивных непрерывных процессов Важным фактором такого формализованного анализа структур СПА является то, что во многих случаях удается перейти от параметров различной размерности (кг, ми рт см , температуры ,сек и т д) к величинам характеризуемым единой размерностью, в данном случае временем, а физическая природа различных сигналов (световых, лектрических, звуковых, директивных и др) сводится, в конечном игоге, к двум информационным потокам (дискретным и аналоговым) удобным для обработки современными техническими средствами автоматизации

Гакои метод позволяет не только строить структуры СПА любой сложности, но и выполнять на формализованном уровне работы связанные с проектированием, конструированием составных частей и программированием систем а так же давать им качественную и количественную оценку

Для качественной оценки эргатической структуры в целом, можно применять коэффициент производной информации, как отношение объема информации на выходе системы к обьему информации на входе

Уе

д---( (3)

Ус

где К - коэффициент производной информации, а Ус и Уе - объемы выходной и входной информации соответственно

Если рассматривать информацию как меру организованности системы, то качество функционирования любой системы можно'оценивать по энтропии информации, с учетом того, что любой производственный процесс есть закрытая стационарная система Известно, что изменение энтропии может быть выражено через первую производную по времени

Тогда, если, (Нк) энтропия системы от воздействия случайного вектора, определяющего внутреннее состояние системы через момент времени (I) после воздействия, то можно получить формальные характеристики любых систем

с1Н,

< 0- самоорганизующая система, (4)

с1,

ёН,

с1,

> 0-деградирующая система, (5)

с1И,

-= 0 — стабилизированная система (6)

с1,

Большинство производственных систем создаются как стабилизированные системы

Во второй главе рассмотрены принципы структурной организации технологических систем и особенности их построения, для объектов с потенциально опасной спецификой реализуемых процессов и выполнена формализованная декомпозиция технической системы (и) до уровня составных частей Определены необходимые и достаточные уровни таких частей для виртуального проектирования СПА

В работе показано, что любая техническая система (рис 2) состоит из трех частей

• первая это собственно вычислительные средства,

• вторая - это УСО, которое обеспечивает информационную связь между технологической системой и вычислительным устройством,

• третья - это датчики и исполнительные механизмы (ДИМ), которые, совместно с УСО принимают и преобразовывают информационные потоки (С,Е), к виду удобному для ввода в ЭВМ или вывода на пульт оператор и объект управления

(С)

(Т) ДИМ

(Г)

ЗЕ

тг

Ш)

ЭВМ контролперы

хс

(Н) Оператор

Рисунок 2 - Декомпозиция технической системы до уровня составляющих

Анализ структуры технической системы показывает, что в любой СПА основным устройством является УСО, которое обеспечивает реализацию функции информационного обмена между системами, а оператор в таких структурах является представителем организационной системы Он «замыкает» на себя часть контуров управления и контроля с целью анализа информационных потоков систем (7 и и) и принятия решений по управлению процессом

На примере виртуальной СПА, ориентированной на управление оборудованием в потенциально опасной зоне, показаны правила формализованного графического моделирования документов на стадии проектирования, объем которых является достаточным для конструирования реального УСО

Приведены инженерные расчеты, подтверждающие возможность виртуального конструирования УСО для СПА различной информационной мощности, на основе универсальной СТХ и показаны формализованные методы выполнения необходимых работ для реализации «перехода» от виртуальных структур к реальным образам

Например, для трех распределенных объектов, с СТХ приведенными в таблице 2, виртуальное УСО (УСОв) конструируется таким образом, что бы его информационная мощность была максимальной из всех возможных вариантов для этих объектов

Таблица 2 СТХ для трех виртуальных объектов

Сигнал ОУ-А ОУ-В , ОУ-С

Дискретный поток входной «1 о

выходной а2 42 с?

Аналоговый поток входной £з

выходной »4 в 4 ¿4

Информационная мощность виртуальною УСО (1те) в этом случае будет определяться выражением (7)

/шв = Я|+ «2 + Ь д4, (7)

где я,, в2 о, и а4, наибольшие значения информационных потоков разных типов сигналов, выбранных для каждого объекта в отдельности (в таб-7ш/е такие сигналы выдетены и подчеркнуты)

С помошыо УСО„ обеспечивается управление любым из трех объектов - А, В или С. так как его информационная мощность «перекрывает» любую из требуемых

Тогда объекты управления становятся для такого УСО идентичными (на логическом уровне) по организации информационного обмена

11

Для виртуалыюго моделирования УСО„ й исследования структурных схем СПА с различной информационной мощностью, разработан специализированный Программный продукт- иБОХ2004».

Это виртуальный конфигуратор, который в режиме трехмерной графики, позволяет конструктору моделировать, исследовать и выбирать оптимальные конфигурации УСО„ для их практической реализации.

Иа рисунке 3 представлена формализованная графическая модель (функциональная рхемо) виртуальной СПА, на примере которой в работе показаны основы конструирования УСО„ для объектов с потенциально опасной спецификой производственных процессов.

Схема реализует дистанционный режим управления стендом мойки оборудования, в котором находятся остатки взрывоопасной смеси и обеспечивает блокировку работы оборудования (аварийную остановку), если по каким - либо причинам открывается даерь в помещении.

СТХ исследуемого виртуального объекта приведена в таблице 3 и использована для конструирования виртуального УСО, Ниже, на рисунке 4 представлено виртуальное УСО, сконструированное с помощью программного конфигуратора «ВОХ-2004» с использованием СТХ. приведенной в таблице 3.

Таблица 3. СТХ для конструирования УСО

Информационный ноток Дискретный поток

Аналоговый поток

СТХ

входной 6

выходной 3

входной выходной

—-- —

Рисунок 4 Конструкция УСО„ для стенда мойки оборудования, реализованная с помощыо программы «¡ЮХ-2004»

12

Рисунок 3 - Функциональная схема виртуальной СПА стенда моикн оборудования

В конце главы, приведены основные виды графически формализованных схем, которые в последствии используются в основном комплекте проектной документации

В третьей главе выполнен анализ комплектности проектной документации и показано, какие, и какое количество (около 50% от объема), документов можно выполнить на начальных стадиях создания СПЛ и затем использовать их при практической реализации принятых на формализованном уровне решений

Показано, что принципы взаимодействия (Т) и (1_1) как цифровых автоматов исключают наличие тупиковых логических состоянии технологической системы, что позволяет строить логику управления по формализованному алгоритму

В повседневной практике таким формализованным алгоритмом является ре!ламенг, в котором описаны лишь общие принципы функционирования технологической системы

Однако даже такой информации достаточно, для разработки виртуального алгоритма управления и диагностирования всех состояний объектового оборудования в масштабе реального времени при его реализации

Для приведенного выше примера СПА реализующей управление стендом мойки оборудования, такой регламент или директивный алгоритм, выглядит следующим образом

• процесс выполнить в дистанционном режиме,

• закачать моющий раствор в контейнер, включить двигатель стенда моики,

• вращать контейнер в течение времени (Т),

• остановить вращение,

• вылигь раствор в емкость для шлама, остановить все операции, если открыта дверь

При реализации алгоритма в полной мере используются принципы функционирования (7) и (и) как цифровых дискретных автоматов

«Переход» от формализованных моделей к реальным образам, выполняется при заполнении так называемых «автоматных тавчиц», описывающих модели управления и модели состояния (таб/ 4 и табч 5 соответственно) в любой момент времени его функционирования

Такая таблица может корректироваться и самим технологом без изменения алгоритма программ управления Для этого при составлении формализованного алгоритма автоматные таблицы создаются как внешние программные объекты на обработку которых ориентирован алгоритм Тогда таблица становится доступна не только программисту, но и оператору системы н технологу

Таблица 4 Модели управления виртуальным объектом

§ =>

о ^ С- «

мио ми1

\1IJ2

миз

МЬ'4 Ми5 МУ6

>> £ > ¡С

Таблица 5 Модели состояний виртуального объекта

МБО МЫ MS2 МЬЗ МЬ4 МЬ5 МЬ6

с сг

о а

с

<

ГЛ 2 7* с о — О. о С 1_

0 1 0 0 0 I 1

1 0 0 0 0 1 1

0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 1 0 1

0 1 0 0 0 1 1

0 1 0 0 0 1 1

0 1 0 0 0 1 1

т

с: — —

С.

О О О

о о

0

1

I

О

Здесь, в качестве примера, показаны принципы формирования автоматных таблиц для 16-битных регистров ввода-вывода информации

Ячейки, помеченные символом (-) означают, что это резервный бит регистра, который может быть использован при наращивании информационной мощности СПА

Разработан формализованный алгоритм, который обеспечивает выполнение функции непрерывного «сканирования» технической системой выходного информационного потока (Е), для распознавания реакции технологической системы на возмущения вектора (С)

Непрерывно сравнивая модель управления объектом (Ми>) с моделью ею ожидаемого состояния (МБ)), в любой сколь угодно малый период вре-

15

мени (t,) такой алгоритм позволяет удерживать объект управления в стабилизированном режиме при любых форс-мажорных обстоятельствах, возникающих на нем

В случае рассогласования фактическом и ожидаемой модели, объект управления переводится в стационарное безопасное состояние Формализованные логические модели управления (MUi) и модели состояния (MSi) адекватно описывают реакцию, и состояние технологической системы в любой скопь угодно малый момент «дискрет» времени, ограниченный только максимально возможной частотой сканирования (быстродействием технической системы) выходного вектора (Е)

Учитывая функциональные возможности современных ТСЛ, можно утверждать, что с точки зрения реально протекающих процессов в технологических системах, практически осуществляется непрерывное (примерно через 20-50мс) сканирование состояния выходного вектора (Е), и, следовательно, техническая система «сцедит» за «поведением» управляемого объекта постоянно- в реальном масштабе времени

Алгоритм обеспечивает надежный многоуровневый логический контроль реализации любого шага управления

Контроль исполнения управляющих воздействий техноло! ической системой, выполняется и по времени, и по ожидаемому изменению модели состояния (MSi) для любого, 0-го) воздействия, где (i) есть номер текущей модели управления

По рассогласованию ожидаемой и текущей модели состояний легко определяется причина такого рассогласования

В этом смысле алгоритм «работает» и как управляющий и как диагностирующий и даже как обучающий Общий вид алюригма представлен ниже на рисунке 5

Автором неоднократно и с успехом применялся этот метод при реализации СПА на таких технических средствах как ЭВМ «СМ-4» и «Электрони-ка-60», выполнявшей функции УСО, а программы управления реализовыва-лись на машинно - ориентированном языке - МАКРО 11 или обычном АССЕМБЛЕРЕ При программировании на современных языках высокого уровня (Delphi и др ) для реализации метода достаточно использовать виртуальный буфер памяти, имитирующий регистры ввода-вывода информационных потоков, как это обычно выполняется на машинно-ориентированных языках

В четвертой главе показаны пути повышения функциональной надежности СПА при их сопровождении в производственных условиях

Па основе анализа эволюции структур СПА, найдены и обоснованы принципиально новые структуры (рис 6), обеспечивающие высокую функциональную надежность

Рисунок 5 - Блок-схема для разработки формализованных программ

Принцип их построения заключается не в физическом, а в логическом резервировании структурных составляющих На рисунке 6 приведена структурная схема системы промышленной автоматизации, которая может быть создана для трех различных технологических объектов управления и реализация которой обеспечит логическое резервирование элементов, составляю-

Технологический процесс

Рисунок 6 - Структурная схема СПА для трех объектов, реализующая метод логического резервирования

Здесь, ВС - вычислительная система, ТС - технологическая система, М -материалы, КП - конечный продукт, ДИЛ и ДКЛ - двунаправленные информационные и коммутационные линии для организации связи структур по типу «каждый с каждым»

Реализован прототип такой структуры для трех объектов, два из которых обьединены схемой логического резервирования

Подобная схема может быть реалиювана только на основе новых конструкций УСОв, которые позволяют рассматривать все примитивные объекты управления как типовые формализованные структуры, а управляющие программы должны строиться по формализованному алгоритму взаимодействия технических и технологических систем, как цифровых автоматов

Неидентичность внутренних структур технологических систем (А, В и С) «сглаживается» контроллерами связи (на схеме не показаны), реализующими типовые протоколы информационного обмена между системами и формализованным программно-логическим алгоритмом

Высокая функциональная надежность обеспечивается за счет УСО„, для каждого из которых на логическом уровне любая технологическая система рассматривается как «идентичная» двум другим

При передаче управления любому УСО„ не возникает конфликтов по

управлению объектами, так как «подмена УСО», а так же необходимых программ управления, выполняется на логическом уровне

При отказах составных частей СПА (ВС, УСО или каналов связи) на логическом уровне компонуется виртуальная СПА способная взять на себя «управ ¡ение» от временно неработоспособной СПА

В конце главы выполнен расчет функциональной надежности действующей СПА подтверждающий возможность построения схем по способу логического, а не физического резервирования структур

Показано, что для эргатических систем функциональная надежность во многом зависит не только от надежности технической системы, но и от надежности функционирования организационной системы, представителем которой является оператор и оперативный персонал

Для анализа функциональной надежности использовался принцип «максимизации надежности», в соответствие с которым, в исследуемых системах, равнозначно распределяются оценки надежности между оператором и техническими средствами В качестве метода оценки надежности выбран так называемый «системотехнический», как наиболее целесообразный для оценки надежности формализованных структур Он построен на вероятностных методах оценки, в отличие от других известных, например, «метод операцн-онно-психофизический», который требует для получения оценочных данных проводить ряд вспомогательных экспериментов на реальных макетах

Швестно, что вероятность безотказной работы системы определяется соотношением (8) и равна произведению вероятностей безотказной работы технических средств и вероятности безошибочной работы оператора

Р,(1п0 = Р,(и„1) Р„„ (!)■ (8)

где Р, (¡,,,1) - вероятность безотказной работы ТС А в течение времени

(!„ '„+0,

Р„п(0 - вероятность безошибочной работы оператора за момент времени (I), при условии, что техника в это время работает безотказно

Здесь (!,,) - общее время работы системы, а (I) - рассматриваемый период работы системы с оператором

Очевидно, что у каждого конкретного специалиста эта вероятность может быть разной Тогда в случае «мгновенной» компенсации оператором ошибки с вероятностью (р), вероятность безотказной работы системы за исследуемый период может быть определена по формуле (9)

Р3 «„О = Р, (1„,0 / р„„ (!) +[1- Рап (0] р} (9)

В случае компенсации только отказов ТСА вероятность безотказной работы системы за период (Ч) вычисляется по формуле (10)

Р.! 0„ 0 = Рт (0{Р, (1,„ 0 + Р,( I, д)}. (10)

где Рк (/„,/, д) - условная вероятность безотказной работы системы в

19

течение времени (1„ + I) с компенсацией последствий отказов, при условии, что в момент § П„< Б < г0 + 1) произошел отказ

Л вероятность безотказной работы системы с компенсацией ошибок оператора и отказов ГСА определяется по формуле (II)

Р4 (и) = ¡Рш,(0 +[1- Рт (0] рН Рш О+РК( 1„л, 6)] (II)

С учетом выражений (8-11) определяется выигрыш по вероятности безотказной работы СПА в целом за счет «быстрого» восстановления ее функциональной надежности

Р4(1„Л) \ур =--

Р, (и)

Очевидно, что выигрыш надежности увеличивается с ростом (Рт) и Л (¿>) или с увеличением уровня натренированности оператора на компенсации отказов и ошибок

Таким образом, для повышения функциональной надежности СПА необходимо, помимо увеличения уровня натренированности оператора, уменьшать общее количество оперативных задач, которые ему необходимо решать в реальной обстановке с минимумом резерва времени и максимумом ответственности

Пути достижения этой цели лежат в отыскании компромисса между автоматизированными и автоматическими контурами управления при синтезе СПА и увеличении нагрузки на аппаратные и программно-логические методы контроля и управления сложными производственными объектами

Аналогичные требования предъявляются и к оперативному персоналу при сопровождении систем На примерах формализованных алгоритмов поиска и устранения неисправностей показаны пути повышения эксплуатационной надежности СПА, за сче! способов «быстрого» обнаружения и устранения неисправности за период времени (1)

Показано, что это характерно для технологий реализующих потенциально опасные процессы и таким периодом времени является «межоперационный» временной «заде/», специально планируемый в подобных процессах В приложениях А, В, С и О приведены соответственно описание программного продукта «ВОЛ 2004» используемого при виртуальном конструировании УСО, принципы построения схем СПА с логическим резервированием, для двух технологических систем, дана качественная оценка способа виртуального создания СПА и пример практического применения предлагаемого метода для анализа качества действующих структур

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Выполнен комплекс научных исследований, в результате которых разработан и внедрен формализованный метод проектирования, конструирования и программирования СПА на основе виртуальных моделей, для промышленных объектов с дискретным характером производственных процессов и реализуемых на них потенциально опасных технологий

2 Разработан программный продукт «BOX 2004», обеспечивающий виртуальное конструирование и исследование различных конструкций УСО на основе выявленной при исследовании универсальной СТХ

3 Предложен формализованный алгоритм разработки программно-математического аппарата для различных СПА, обеспечивающий «быструю» адаптацию разработанных программ при практической реализации проектных решений

4 Найдены и реализованы способы повышения функциональной и эксплуатационной надежности эргатическич структур и показано, что их функциональная надежность зависит не только от надежности технических средств, но и от надежности работы организационной системы представителями которой является оператор системы и оперативный персонал

5 Формализованное выполнение процессов инженерной деятельности обеспечивает повышение производительности инженерного труда вдвое и снижает влияние субъективного фактора на их качество, за счет возможности компьютерного моделирования и анализа неверно выбранных решений (стратегий), на начальных стадиях создания СПА

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1 Жарков А С , Попов Ф А , Звольский Л С Опыт создания АСУ ТП для потенциально опасных производств // Современные средства и системы автоматизации материалы четвертой научно-практической - Томск Изд-во ТУ СУР, 2004 -С 93-99

2 Жарков А С , Потапов М Г , Звольский Л С и др Современные автоматизированные системы управления взрывоопасным технологическим процессом // Современные технологии автоматизации - 2001 - №1 -С 40-48

3 Звольский Л С , Быстриков В Т «Автоматизированный технологический комплекс производства стеклопластиковых изделий» // Автоматизированные системы управления технологическим процессом дискретных производств тезисы доклада Всесоюзного научно-технического семинара - Пермь Пермский дом техники, 1984

4 Звольский Л С , Быстриков В Т , Макушин В И АСУ ТП фазы приготовления связующего // Автоматизированные системы управления технологическими процессами дискретных производств тезисы доклада

21

Всесоюзного научно-технического семинара - Пермь Пермский дом техники, 1984

5 Звольский JI С , Кондакова Н Г Диспетчеризация выполнения задач в АСУ процессом изготовления стеклопластиковых изделий // Автоматизированные системы управления технологическими процессами дискретных производств тезисы доклада Всесоюзного научно-технического семинара Пермь Пермский дом техники, 1984

6 Быстриков В Т , Звольский Л С , Чанков А И Программное обеспечение многотерминальной диалоговой системы на базе УВК М - 6000 // Передовой производственный опыт - 1984 -№9 - С 13-14

7 Жарков АС, Петров ЕА, Звольский Л С и др Автоматизированный технологический комплекс производства высокопредохранительных ВВ //Вопросы специального машиностроения 1998 -№5-6 - С 441-442

8 Адмаев В А , Петров Е А , Звольский Л С и др Опыт построения сложных технологических систем управления с использованием отечественных технических средств на примере производства ВВВ // Оборонная техника - 2001 -№1 - С 21-22

9 Звольский Л С , Чанков А И , Чанков С А Разработка автоматизированной системы прогнозирования последствий аварий на химических предприятиях города «КАСАНДРА» // Измерение, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП-2000) материалы первой Всероссийской научно-практической конференции - Бийск Изд-во АлтГУ, 2000 - С 125-128

10 Адмаев В А, Петров ЕА, Звольский ЛСи др Опыт построения сложных технологических систем управления с использованием отечественных технических средств на примере производства ВВВ // Оборонная техника -2001 -№1

11 Абрамов Г Г, Звольский Л С , Литвинов А В и др АСУ ТП производства базальтовой ваты // Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья материалы первой Всеросийской научно-практической конференции 23-25 мая, Бийск -М ЦЭИ Химмаш 2001 -С 31-32

12 Абрамов Г Г , Звольский Л С, Литвинов А И и др АСУ производства базальтовой ваты // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях сб докл 11 Всероссийской научно-практической конференции, 20-21 сентября, Бииск - М ЦЭИ Химмаш, 2001 -С 10-12

13 Абрамов Г Г , Литвинов А И , Звольский Л С и др Совершенствование автоматизированной системы управления производством базальтовой продукции // Доклады 111 Всероссийской научно-практической конференции, 3-6 июня, Бийск - М ЦЭИ Химмаш, 2003 -С 40-44

14 Вострокнутов ЕВ, Звольский Л С, Левин Б Я Система управления установкой смешения на основе SCADA - системы // Измерение, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП 2000) материалы первой Всероссийской научно-

практической конференции, 8-9 июня - Бийск Изд-во АлтГУ, 2000 -

22

С 116-120

15 Звольский J1 С Логическое резервирование в системах промышленной автоматизации // Вестник Томского государственного университета-№298-2006 -С 47-49

16 Звольский Л С , Чанков А И , Масютин Е А Виртуально9 Нет, реально'//InTech -Томск ООО «Проект», 2005 -№1 -С 44-50

17 Жарков АС, Попов ФА, Звольский Л С Системный подход к информатизации процессов изготовления зарядов РДТТ на основе СРТТ // БП - 2003 - №3

18 Ьыстриков ВТ, Звольский Л С Диспетчеризация выполнения задач АСУ процессом изготовления стеклопластиковых изделий // Вопросы специального машиностроения -1988 ~№5

19 Abramov G G , Abramov D G , Zvolskiy L S , ets Supercritical water oxidation set - up for organic waste and the results of itc testing // Abstracts book of the II International Workshop HEMs - 2006 - Moscow, 2006 - P 79

Подписано в печать 22 03 07 Печать - ризография Заказ 21-2007 Объем 1,6 п л Тираж 100 экз Отпечатано в типографии ФГУП ФНПЦ «Алтай» г Бийск, ул Социалистическая ,1

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ФОРМАЛИЗОВАННОГО СОЗДАНИЯ СП А.

1.1. АНАЛИЗ ОБЩЕЙ СТРУКТУРЫ СПА И ПРИНЦИПОВ ЕЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.

1.2. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ СПА.

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНОЙ СПЕЦИФИКОЙ.

2.1. ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ.

2.2. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ИССЛЕДУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ.

2.3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСНОВЫ УСО ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНОЙ СПЕЦИФИКОЙ.

2.4. ВИРТУАЛЬНОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ УСО.

ГЛАВА 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ СПА.

3.1. КОМПЛЕКТНОСТЬ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.

3.2. ВИРТУАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ СПА.

ГЛАВА 4. СОПРОВОЖДЕНИЕ СПА И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАДЕЖНОСТИ.;.

4.1. ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ И АНАЛИЗ ИХ ЭВОЛЮЦИОННОГО РАЗВИТИЯ.

4.2 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

4.3. СОПРОВОЖДЕНИЕ ИЛИ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СПА.

4.4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ С ОПЕРАТОРОМ.

Актуальность темы исследования. Экономический спад советской, а затем и российской промышленности наметившийся к концу 80-х началу 90-х годов привел к значительному сокращению финансирования научных и практических разработок в большинстве направлений народно-хозяйственной деятельности.

Вследствие этого, снизились темпы внедрения современных информационных технологий в научные и исследовательские разработки и в такие наукоемкие сферы производства, к которой относится оборонная промышленность.

Потенциально опасные производственные технологии, реализуемые в этой сфере, предъявляют особые требования к структурной организации автоматизированных систем управления процессами и производственными комплексами. Невозможность создания полностью автоматических систем для исследуемых объектов, исключающих наличие в контуре управления человека, как субъекта системы, не позволяет с помощью математических методов полностью смоделировать и протестировать создаваемую СПА до ее внедрения на объекте [1,2]. В идеальном случае, управление такими процессами должно выполняться в так называемом, «безлюдном» дистанционном режиме, с целью минимизации аварийных рисков в процессе функционирования производства. При создании автоматизированных систем для таких объектов, часто отсутствует возможность «прогонки» и проверки принимаемых и принятых проектных решений с использованием объектового оборудования.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами являются базовыми элементами при проектировании новых или модернизации существующих производств.

Системы обеспечивают выполнение функции дистанционного контроля и управления, сбор данных и передачу их на верхние уровни для принятия на их основе решений по управлению производством.

При заданных технических требованиях к системам их практическое проектирование включает в себя следующие основные этапы: структурный анализ систем, проектирование систем, внедрение и сопровождение систем. [6-12].

В работе эти процессы рассматриваются как комплекс инженерно-технических мероприятий, направленных на реализацию необходимых работ в рамках упомянутых этапов и определяются термином «создание» систем.

Факторами, усложняющими создание современных систем управления, являются интенсификация технологических процессов, а также объединение отдельных агрегатов в крупные технологические комплексы и производства, которые должны управляться единой интегрированной системой. Проблемы построения таких систем исследуются в рамках нового научного направления -архитектура АСУ, предметом которого является разработка концепций взаимосвязи распределенной информационно-вычислительной среды на логическом (функциональном), программном и физическом уровнях [83,84,85].

Развитие современных информационных технологий и теории информационных систем, новая техническая база средств автоматизации нашли широкое применение в практике проектирования систем.

В соответствии с данными авторов[13,14,86], наиболее трудоемким видом работ при создании различных автоматизированных систем считается разработка программного обеспечения, на которое приходится до половины времени разработки системы в целом. По той же оценке разработка и согласование технического задания на создание системы составляет более четверти отпущенного времени, остальное время используется для проектирования или графического начертания схем и внедрения систем.

Этот факт указывает на неэффективность традиционных методов создания систем, по крайней мере, на двух указанных выше этапах, а именно на этапе структурного анализа систем и разработки программного обеспечения.

Сегодня новые подходы базируются на использовании различных моделей, построенных на основе теории информационных систем, теории автоматов, локальных и глобальных вычислительных сетей и т.п. и объединяются общим названием «автоматизация проектирования АСУ». 5

В отличие от «чистого» проектирования АСУ, теперь чаще ставится задача создания систем в целом, как информационно взаимосвязанных функциональных структур состоящих из различных уровней: собственно АСУ или нижнего уровня, цехового звена или среднего уровня, административного и корпоративного звеньев высшего уровня.

Новые концепции базируются па следующих положениях:

• разложение (декомпозиция) создаваемой системы на подсистемы, связанные через стандартизованные интерфейсы, что упрощает проектирование, модификацию и эксплуатацию систем;

• систематизация действий проектировщика на основе алгоритма проектирования, связывающего стадии создания, виды проектных работ и проектных документов в единое целое;

• контроль результатов работ каждой стадии на основе критериев качества и аналитических методов;

• проблемно-ориентированная запись исходных данных на языке проектирования для улучшения взаимопонимания между участниками работ; предпочтительное применение графических форм представления исходных данных;

• повторное применение готовых компонентов на основе принципов модульности и параметризации при наличии четкого описания условий применения (интерфейсов);

Для реализации этих концепций предлагаются различные системы автоматизации проектирования и программирования (САПР на основе CAD, САМ, CATIA , SCADA и MES-системы и др.), которые, в основном, ориентированы на создание «глобальных» информационных структур, что является определенным недостатком, связанным с их адаптацией к производственным структурам «среднего» цехового уровня, составляющим основу любых промышленных предприятий. Внедрение подобных подходов на действующих предприятиях весьма проблематично, так как оно связано с большими материальными затратами и требует зачастую «революционной» структурной и кадровой реорганизации предприятий, что не всегда приемлемо для действующих предприятий, сохранивших в условиях экономического спада производственные мощности и профессиональный кадровый состав.

В обычной практике задача создания системы автоматизации с учетом требований среднего звена (простейший случай) решается проектировщиком системы совместно с технологом. Проектировщику системы приходится решать задачи формализации технического задания, высказанного технологом на естественном языке. В более сложных случаях необходимо использовать специальные грамматики, учитывающие свойства управляемого объекта, высказанные технологом на естественном языке, которые порождают автоматные сети (графы переходов автомата), эквивалентные в смысле поведения управляемому объекту.

Такой подход, в общем случае, неадекватно описывает реальный процесс ввиду неизбежного наличия неоднозначностей и неполноты высказываний, при переводе их на языки формальной логики. Вследствие сложности обратного перехода от формального описания к описанию, составленному технологом, исправление ошибок, неверно принятых проектных решений и неправильного функционирования системы управления, затруднено и выявляется лишь при «прогонке» созданных систем с использованием объектового оборудования.

Эти проблемы решаются различными подходами, позволяющими упростить взаимосвязь технолога с разработчиком систем, программистом и конструктором и облегчить адекватное описание уже после некоторой обработки формального описания и моделирования на ЭВМ, которое упрощает переход от формального к неформальному описанию. В аспекте рассматриваемых проблем, особые требования предъявляются к методам выбора эффективных и надежных решений, способам их тестирования и выявления несостоятельных решений на начальных стадиях проектирования.

Отсутствие таких методов приводит к тому, что неверно выбранные стратегии и ошибки проектирования и организации управления на начальных стадиях создания систем, становятся очевидными лишь при их практической реализации с использованием уникального объектового оборудования. Это, 7 зачастую, приводит к значительным материальным, а в худшем случае, и людским потерям, при наступлении каких-либо форс-мажорных обстоятельств на производствах, реализующих потенциально опасные технологии.

Минимизации риска при управлении наукоемкими и дорогостоящими производствами является характерным требованием для исследуемых объектов с потенциально опасной спецификой функционирования. Эта сфера инженерной деятельности жестко регламентируется специальными отраслевыми руководящими материалами, ГОСТ и стандартами предприятий, требованиями нормативной документации, указывающих на необходимость улучшения качества управления производствами, в том числе и с помощью автоматизированных систем. [3 - 5].

Предлагаемый в работе метод формализованного создания автоматизированных систем направлен на устранение отмеченных недостатков и обеспечивает возможность коллективного анализа принимаемых решений на всех этапах создания систем (анализе систем, проектировании, программировании и сопровождении), их виртуального моделирования, тестирования, выявления и корректировки несостоятельных решений, до начала их реализации.

Это позволяет принимать выверенные решения на начальных стадиях создания систем, сберегать материальные ресурсы, повышать производительность инженерного труда, а так же снизить влияние субъективного фактора на качество принимаемых решений и повысить их эффективность, что является достаточно актуальной задачей для исследуемой области.

Формализованный метод позволяет создавать на виртуальном уровне как простейшие системы управления, (например, управление отдельным агрегатом), так и системы управления множеством различных агрегатов и механизмов, объединенных в комплексные производственные структуры, с учетом современных тенденций в области внедрения информационных технологий, о которых говорилось выше.

В частности, используемая в работе модель «черного ящика» для структурного анализа систем позволяет показать, что любая, сколь угодно 8 простая (отдельный агрегат) или сложная (комплекс агрегатов) система является составляющей частью общей производственной структуры. Такая структура должна состоять, по крайней мере, из трех взаимосвязанных уровней или систем, определенных в работе как: организационная система, технологическая и техническая.

Поэтому, при создании любых (простых или сложных) систем в данном подходе объективно учитываются требования всех уровней, которые в работе рассматриваются как равнозначные, и по структурной организации систем, и по ответственности каждой из них за выбор технических решений, качество и надежность способов их реализации в процессе создания и функционирования систем.

В этом смысле, такие структуры целесообразнее называть не «чистыми» автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП), а системами промышленной автоматизации (СПА), придавая этому более узкий смысл, когда речь идет о создании системы управления примитивными объектами, или более широкий смысл, когда речь идет о создании комплексных многоуровневых систем.

При этом, формализованное выполнение необходимых процессов инженерной деятельности выполняется на каждом этапе до уровня возможной достаточности виртуальных структур и графических образов, которые создаются без ущерба требований указанных в нормативной документации и обеспечивают последующую «быструю» их адаптацию в практической реализации. Исходя из этого, сформулированы основные цели и задачи работы.

Цели и задачи исследования состоят в разработке и внедрении метода формализованного создания СПА, позволяющего на виртуальном уровне (без использования объектового оборудования), выполнять значительную часть проектных и конструкторских работ, создавать документы и программные продукты, которые затем используются при практической реализации и внедрении СПА. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• разработка метода формализованного построения типовых структур СПА; 9

• разработка новых технических конструкций для создания систем;

• разработка формализованных алгоритмов для программирования систем;

• разработка новых структур СПЛ с улучшенной функциональной надежностью;

• исследование принципов функционирования человеко - машинных систем и поиск путей повышения их эксплуатационной надежности.

Объект, предмет и методы исследования. В качестве объектов исследования выбраны действующие в ФГУП ФНПЦ «Алтай» технологические процессы изготовления изделий на основе смесевых твердых топлив (СТТ) и процесс производства взрывчатых веществ (ВВ) общепромышленного назначения. Предметом исследования являются процессы инженерной деятельности, реализуемые при создании СПА.

Теоретической и методической основой исследования явились: структурный системный анализ, методы и подходы теории управления, методологии построения и структурного анализа систем, компьютерных сетей и баз данных, интеллектуальных пользовательских интерфейсов, имитационного моделирования и др. В работе используются теоретические труды советских, российских и зарубежных ученых: А.А. Ляпунова, В.И. Лоскутова, Ф.И. Перегудова, В.П. Тарасенко, А.А.Шалыто, Е.С.Вентцель, Джеймс Х.Х., С.А. Юдицкого, В.В.Кафарова, Оптнер С., В.А. Силича, А.С. Жаркова, Н.М. Оскорбина, Ф.А. Попова и др., в которых рассматриваются вопросы теории и практики создания автоматизированных систем управления промышленными производствами. Известно, что существуют и другие подходы, рассматривающие лишь отдельные проблемы создания АСУ.[82]. В частности сотрудниками института им. Е.О. Патопа, г. Киев, разработан так называемый «схемный эмулятор» (авт. свидетельство №214-ПА от 12.08.96), ориентированный на метод формализованного аппаратного проектирования систем автоматизации (без алгоритмических программ), построенный на использовании моделей «черного ящика» и автоматных принципах функционирования технологической и технической систем. Метод «схемного» эмулирования предполагает, что из процесса создания АСУ вообще исключается стадия логического программирования (из процесса исключается программист, как субъект организационной структуры). Все логические функции управления должны быть, после моделирования схем, реализованы за счет «прошивки» аппаратных средств (микросхем и контроллеров) которые реализуют необходимые логические функции управления процессом. Реализация такого подхода, пока не нашла широкого применения.

Предлагаемый в данной работе метод является комплексным и предполагает использование и аппаратных и программно-логических средств, для реализации процессов создания СПА и обеспечивает эволюционный переход к использованию новейших информационных технологий и повышения эффективности функционирования промышленных предприятий в современных экономических условиях.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• создан научно-обоснованный метод, обеспечивающий интеграцию четырех функционально разделенных в обычной практике процессов инженерной деятельности реализуемых при создании СПА, и позволяющий виртуально моделировать, коллективно анализировать и тестировать необходимые процессы до их практической реализации с целью поиска оптимальных решений;

• найден и реализован подход, позволяющий характеризовать автоматизируемые объекты, не физико-химическими явлениями и математическим описанием реализуемых технологических процессов, а универсальной системотехнической характеристикой (СТХ), которая обеспечивает достаточную для реализации метода формализацию структур, логических моделей и графических образов.

Практическая значимость работы заключается в том, что: • внедрен метод формализованного создания СПА на основе виртуальных моделей, который обеспечивает повышение производительности инженерного труда вдвое, на всех стадиях создания СПА - от технического задания до внедрения и сопровождения систем, и позволяет сокращать время адаптации виртуальных структур к реальным объектам;

• разработан и используется в инженерной практике специализированный программный конфигуратор, позволяющий на основе универсальной СТХ конструировать технические средства систем, моделировать графические образы и структуры СПА, исследовать и тестировать их на начальных стадиях создания, что снижает практические риски аварий при «прогонке» системы с использованием уникального объектового оборудования;

• предложен формализованный алгоритм разработки и реализации программ автоматизированного дистанционного управления сложными промышленными объектами не имеющий логических тупиковых ветвей, что повышает качество управления процессами;

• реализованы структурные схемы СПА с улучшенной функциональной надежностью, основанные на способе логического резервирования составных частей системы.

• на основе полученных результатов разработаны три типовые конструкции УСО, проектные документы и программные продукты, обеспечивающие «быструю» адаптацию формализованных структур в случае принятия решений направленных на практическое создание СПА.

Руководимый автором коллектив получил в 2002 году Государственную лицензию «Д-304412, рег. № ГС-6-22-02-21-0-2204001038-00554-1» на право самостоятельного (без услуг Генпроектировщика) выполнения работ по созданию СПА для потенциально опасных технологических процессов. За разработку и внедрение СПА для производства ВВВ, автору в 2002 году, в составе коллектива, присуждена премия Правительства Российской федерации, а в 2003 году вручена Почетная грамота Российского агентства по боеприпасам, которая имеет статус Правительственной награды.

Реализация результатов работы. Метод формализованного создания СПА на основе виртуальных моделей применяются на действующем предприятии

ФГУП ФНПЦ «Алтай») в течение ряда лет, где созданы различные СПА для производства зарядов на основе СРТТ и ВВВ.

В полном объеме эффективность метода была проверена при создании и внедрении СПА различного назначения, созданных в кратчайшие сроки для выполнения шести международных контрактов с подписанием актов внедрения.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-практических конференциях ФГУП ФНПЦ «Алтай», Алтайском государственном университете и представлены в различных публикациях. По теме работы в открытой печати опубликовано 19 статей.

На защиту выносятся:

• метод формализованного проектирования, конструирования, программирования и сопровождения СПА для технологических процессов с дискретным характером функционирования;

• формализованное конструирование УСО с улучшенными функциональными характеристиками;

• формализованный алгоритм разработки программного обеспечения СПА и применимость новых схемных решений для повышения функциональной надежности систем.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Материал изложен на 150 страницах, включает 27 рисунков, 19 таблиц, 87 наименований литературы, 4 приложения.

Автор выражает благодарность Генеральному директору - генеральному конструктору, ФГУП ФНПЦ «Алтай», д. т. н., член-корр. РАН А.С. Жаркову, за помощь в определении темы исследований и научное консультирование, научному руководителю, д.т.н., профессору Ф.А. Попову за постановку задач исследования, а так же сотрудникам лаборатории, за помощь в оформлении работы.

Эти выводы справедливы для промышленных объектов с дискретным характером производства, где часть производственных циклов можно повторить заново, приостановить и продолжить без материальных потерь, но не могут быть распространены на быстротекущие процессы, какими является, например, утилизация зарядов, где время цикла измеряется секундами.

При создании СПА для таких процессов 100% резервирование ТСА, очевидно, не гарантирует требуемой функциональной надежности, так как время ввода в

112 эксплуатацию резервной СПА, может оказаться намного больше времени протекания самого процесса.

В таких системах повышение функциональной надежности, чаще всего, осуществляется за счет дублирования количества однотипных каналов, работающих параллельно, но тогда такую систему можно рассматривать как несколько обычных СПА работающих одновременно.

Из изложенного следует, что в области создания СПА для потенциально опасных процессов, наблюдается тенденция к повышению функциональной надежности технических систем за счет использования при их создании ТСА с повышенными техническими и эксплуатационными характеристиками. При этом функциональная надежность обеспечивается не технической надежностью отдельных элементов, а такими схемными решениями при проектировании СПА при которых минимизируется время восстановления работоспособности системы в целом.

Таким образом, функциональная надежность технических систем для потенциально опасных процессов, имеет первостепенное значение и пути ее повышения не в увеличении количества ТСА и создания резервных 100 % структур, а в использовании современных материалов и технологий, развитии методов их организации - схемных и конструктивных решений.

4.4. Функциональная надежность системы с оператором

Известным недостатком в эргатических системах с дистанционными режимами управления, является наличие интеллектуального звена или оператора системы через которого «замкнуты» отдельные контуры управления.

Разработчики СПА постоянно ищут новые решения для уменьшения влияния этой составляющей и повышения функциональной надежности систем управления.

Так широко распространяемые в конце 90 - х годов, на рынке средств автоматизации получили программные продукты под общим названием SCADA, которые в определенной степени, явились инструментом, позволившим частично снизить нагрузку на интеллектуальную составляющую систем автоматизации.

В частности, в [66] показано, что анализируемые нами производства (или подобные им) относятся к классическим потоковым технологиям где, технологические процессы можно рассматривать как последовательность работ (поток), включающую ряд этапов в логистическом процессе производства. Потоки в процессе производства формируются, выполняют производственную задачу и гасятся (разбираются). Цель управления объектом с потоковой технологией - организация структуры и поддержание требуемых параметров различного рода потоков'. Эти цели достигаются путем решения двух групп задач:

• регулирование параметров потока в заданном режиме (управление функционированием);

• формирование, мониторинг, реконфигурация и гашение (разборка) структур потоков.

Первая группа задач решается различными системами автоматизации, включающими регуляторы, блокировки, программные автоматы (контроллеры). Эти задачи решаются на основе хорошо изученных принципов обратной связи.

Решение второй группы задач сводится к настройке оборудования и решается оператором средствами дистанционного управления.

Основные этапы решения этих задач закрепляются в производственных заданиях, регламентах, должностных инструкциях и автоматизируются лишь частично в виде алгоритмов функционально - группового управления.

Связь с процессами объекта управления выполняется системой автоматизации, обеспечивающей управление функционированием через локальные регуляторы, защиты, блокировки. Связь в режиме функционально - группового управления осуществляется через оператора системы и реализуется посредство человеко -машинного интерфейса (MMI).

Получая данные об объекте управления, оператор осуществляет дистанционное управление им и создает базу данных системы.

Фактическая задача управления структурой информационных потоков решается применением функций программно логической системы (это не обязательно SCADA , а любая программно - логическая система) по приведенной ниже схеме. [67]

1.Работают устройства автоматизации. Оператор анализирует результаты работы регуляторов, механизмов, защит, блокирово, оценивает ситуацию и поток событий.

2. По потоку событий и текущим целям определяет необходимость изменения структуры потоков. Если таковой необходимости нет, то переходит к пункту 1 - иначе к пункту 3

3. Оператор проводит визуальный анализ текущего состояния структуры потоков по мнемосхемам (графические модели структуры) и сопоставляет ее с требуемой структурой.

4. Определяет отличия путем умозрительного анализа изображения и формирует команды ДУ на исполнительные механизмы структуры, через коммутирующие узлы системы автоматизации. Далее переходит к пункту 1.

На рис. 26 приведена схема взаимодействия оператора со средствами программно -логического управления ( в данном примере со SCADA).

Оператор, анализируя модель ОУ, представленную в системе как совокупность параметров и активных мнемосхем, воссоздает в своем сознании НФБД содержащую фактическое состояние и конфигурацию материальных потоков в текущий момент времени (t). Здесь он и выступает как интеллектуальное звено системы. В соответствии с производственным заданием он формирует в НФБД параметры либо структуру технологического потока в следующий момент времени (t+1).

SCADA (MMIL

Рис. 26 - Взаимодействие оператора со SCADA - системой

По отличиям параметров и структуры текущих потоков выбирает совокупность управляющих процедур, обеспечивающих преобразование текущей структуры потоков в требуемую.

Далее выбранные процедуры реализуются средствами SCADA - системы в последовательность команд ДУ, которые исполняются средствами системы автоматизации и уже фиксируется в формальной БД.

Таким образом, оператор работает с двумя БД: формальной, поддерживаемой средствами SCADA и НФБД, отражаемой в производственных заданиях, регламентах, знаниях персонала и должностных инструкциях. Алгоритм работы оператора с БД приведен на рис. 27. При таких схемах построения НФБД фактически является основной в деятельности оперативного персонала, она более информативна, так как содержит потоки, их параметры, аккумулирует и управляет умениями в реальном масштабе времени.

Поскольку она находится вне СПА, эффективность управления по ней целиком определяется квалификацией персонала, т.е. оперативность и точность решения задач управления структурой потоков зависит от субъективного фактора. Следствием этого являются многочисленные материальные потери.

Неформальная база данных

Оборудование и технологические процессы

Частные Па ш данных

J I

Параметры Alarm

Команды ш Мнемосхемы . Щй-'л ■

Функции Тренды тт-г

Протокол ■ Архивы текущих событий

Журнал

Рис. 27 - Работа оператора с НФБД

В больших корпоративных компаниях идут на значительные финансовые затраты для уменьшения влияния интеллектуальной составляющей на процессы управления сложными дорогостоящими процессами.

Ведутся работы по формализации НФБД, возлагая роль интеллектуального звена на структуры более высокого уровня, в которых СПА вместе с объектом управления становится по отношению к этой структуре нижним звеном. Обычно такие структуры верхнего уровня называют СДУ представляющей собой мощный аналитический центр способный посредством современных программно математических методов формализовать процедуры управления потоковыми технологиями.

Теперь эти формализованные знания представляют собой логическую модель управления, хранящуюся в СДУ, которая постоянно (по принципам обратной связи) сравнивается с реакцией объекта на управляющие воздействия.

Очевидно, что при таком подходе любое значительное изменение структуры потоков требует адекватного изменения логической формализованной модели управления хранящейся в СДУ. Тем не менее, при этом значительно минимизируется роль «интеллектуального звена» в управлении любым процессом.

Анализ различных принципов взаимодействия оператора с техническими средствами и методов оценки надежности показывает, что для оценки функциональной надежности может быть использован «принцип максимизации возможностей». В соответствие с ним, функции надежности равнозначно распределяются между оператором и техническими средствами. В качестве метода оценки целесообразно использовать «системотехнический», который предполагает использование вероятностных методов оценки функциональной надежности, в отличие, например, от метода операционно-психофизического оценки который строится на экспериментальных данных. Исходя из этого, можно оценить функциональную надежность системы с оператором, за определенный период (например, за цикл изготовления изделия) и оценить выигрыш по вероятности безотказной работы СПА за счет компенсации ошибок оператора и восстановления отказов[68 - 70].

При этом обычно выделяют следующие допущения:

• отказы техники и восстановление отказов являются редкими, случайными и независимыми события;

• появление более одного однотипного отказа за время работы системы (to,to+t) практически невозможно

• способность оператора к компенсации ошибок и безошибочной работе являются независимыми свойствами.

Тогда вероятность безотказной работы системы вычисляется по формуле (15) как произведение вероятностей.

Pi Oct) = PT(to,t)Pon ft), (15) где Рт (to,t) - вероятность безотказной работы ТСА в течение времени (to,to+t).

Роп (t) - вероятность безошибочной работы оператора за момент времени t, при условии, что техника в это время работает безотказно. to - общее время работы системы t - рассматриваемый период работы системы с оператором.

Очевидно, что у каждого конкретного специалиста эта вероятность может быть разной. Тогда в случае «мгновенной» компенсации оператором ошибки с вероятностью (р), вероятность безотказной работы системы за исследуемый период может быть определена по формуле (16)

Р2 (t0,t) = PT(t0,t) {Роп ft) +[1 - Роп (t)Jpj . (16)

В случае компенсации только отказов ТСА вероятность безотказной работы системы за период t вычисляется по формуле (17).

РзМ =Pon(t) {Pm (to,t) + PK(t0,t, 5)}, (17) где Рк ( to, t , д) - условная вероятность безотказной работы системы в течение времени (to + t) с компенсацией последствий отказов, при условии, что в момент 5 (to< д < to + t) произошел отказ.

А вероятность безотказной работы системы с компенсацией ошибок оператора и отказов ТСА определяется по формуле (18)

РаМ = (PJt) +[1 - Роп (t)]p}[Pm (to, t) + PK(t0,t, S)J. (18)

Теперь по формуле 19, можно оценить выигрыш в надежности по вероятности безотказной работы СПА в целом за счет «быстрого» восстановления ее функциональной надежности

Pj(to,t)

Wp = -. (19)

Pi (U)

Очевидно, что выигрыш надежности увеличивается с ростом (Роп) и Рк (to,t,S) или с увеличением уровня натренированности оператора на компенсации отказов и ошибок.

Таким образом, для повышения функциональной надежности СПА необходимо, помимо увеличения уровня натренированности оператора, уменьшать общее количество оперативных задач, которые ему необходимо решать в реальной обстановке с минимумом резерва времени и максимумом ответственности. Как указывалось ранее, пути достижения этой цели лежат в отыскании компромисса между автоматизированными и автоматическими контурами управления и увеличении нагрузки на аппаратные и программно -логические методы контроля и управления сложными производственными объектами. Иными словами, высокая функциональная надежность создаваемых систем зависит не только от применяемых технических средств и организации их функционального взаимодействия, но и от способов управления ими.

Проведенный в этой главе анализ показывает, что:

• в эргатических системах, где часть контуров управления «замкнута» через оператора функциональная надежность СПА имеет приоритетное значение для исследуемых объектов;

• обеспечение функциональной надежности может быть достигнуто, как за счет уменьшения нагрузки на оператора, так и за счет таких схемных решений (например, логических супервизоров, логического резервирования), и использования таких ТСА, с расширенными функциональными характеристиками, которые обеспечивают быстрое обнаружение неисправных элементов и их замену в минимально короткое время.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен комплекс научных исследований, в результате которых разработан метод формализованного создания (проектирования, конструирования и программирования) СПА для объектов с дискретным характером производственных процессов и реализуемых на них потенциально опасных технологий.

2. Разработан программный продукт «BOX 2004», обеспечивающий возможность виртуального конструирования УСО, на основе выявленной при исследовании универсальной СТХ, и выбора их оптимальных конструкций, па

3.Предложен формализованный алгоритм разработки программно -математического аппарата для различных СПА, обеспечивающий «быструю» адаптацию разработанных программ при практической реализации проектных решений.

4. Найдены и реализованы решения, обеспечивающие повышение функциональной надежности эргатических структур и показано, что их функциональная надежность зависит не только от надежности технических средств, но и от надежности работы организационной системы представителями которой является оператор системы и оперативный персонал.

5. Виртуальное выполнение процессов инженерной деятельности обеспечивает повышение производительности инженерного труда вдвое и снижает влияние субъективного фактора на их качество, за счет возможности компьютерного моделирования и анализа неверно выбранных решений (стратегий), на начальных стадиях создания СПА.

6.Созданы три типовые конструкции УСО для СПА различной информационной мощности (малой, средней и большой) и формализованный пакет документов и программ к ним.

7. Метод может быть использован как для создания новых СПА, так и для анализа качества функционирования ранее созданных структур20.

20 В пршюжепии D приведен пример такого анализа для действующей СПА в ФГУП ФНПЦ «Алтай»

1. Гасов В.М., Меньков А.В., Соломонов JI.A и др. Системное проектирование взаимодействия человека с техническими средствами. // Под ред. В.Н. Четверикова, серия из 7 книг, М.: Высшая школа, 1991.- С.3-15.

2. Мейстер Д. Эргономические основы разработки сложных систем // Пер. с англ. под ред. Т.П. Бурмистровой.-М.: Высшая школа, 1979.-317 С.

3. ГОСТ 24.104 85 Информационная технология. Автоматизированные системы управления. Общие требования. // Взамен ГОСТ-17.195-76,ГОСТ 20.912-75,ГОСТ 24.205-80, введен с 01.01.87, группа П87, М.: Издательство стандартов, 1986-20 С.

4. ГОСТ 34.601 90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания. //Взамен ШСТ-24.601-86, ГОСТ 24.602-86, введен с 01.01.92, группа П87, М.: Издательство стандартов, 1991- С. 45-52.

5. ПБ 09 540 - 03 Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.

6. ГОСТ 19.102-77. Единая система программной документации. Стадии разработки // Введен с 01.01.80, группа Т55, М.: Издательство стандартов, 1988.-С. 50-52.

7. ГОСТ 34.602 89 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированных систем. // Взамен ГОСТ-24.201-85, Введен с 01.01.90, группа П87, М.: Издательство стандартов, 1999-С. 15-28.

8. ГОСТ 21.408 93 Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов. // Введен с 01.12.94, М.: Издательство стандартов, 1995 - 40 С.

9. ГОСТ 19.101 77 (СТ СЭВ 1626-79) Единая система программной документации. Виды программ и программных документов. // С изменением №1 утв. в июне 1981, введен с 01.01.80, группа Т55, М.: Издательство стандартов, 1988-С. 46-49.

10. СНиП 1.02.01 85 Строительные нормы и правила проектирования системавтоматизации».

11. Нормы времени на выполнение конструкторских работ по системам автоматизации технологических процессов, М.: Проектмонтажавтоматика-1992,- 44 С.

12. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972.-552 С.

13. Яковлев В.Б., Канатов И.И. Автоматизированное управление технологическими процессами. // Издательство Ленинградского университета, 1983.-С. 14-18.

14. Раппопорт Г.Н., Солин Ю.В., Гривцов С.П, Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.: Машиностроение, 1977.-246 С.

15. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. М.: Высшая школа, 1989.-368 С.

16. Федоров Ю.Н. Основы построения АСУТП взрывоопасных производств. В 2 -х томах, Т.1 Методология,- 720 С.,Т.2., Проектирование,- 632 С., М.: «СИНТЕГ», 2006.

17. Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы. М.: Наука, 1982.

18. Лоскутов В.И. Основы современной техники управления. М.: Эконмика, 1973.-310 С.

19. Методы алгоритмизации непрерывных технологических процессов // Под. Ред.В.В. Иванова, М.: Наука, 1975.-400 С.

20. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. М.: Физматгиз,1962 476 С.

21. Силич В.А. Содержательные модели систем и их использование при проектировании АСУ. Томск: изд. ТГУ,1984 С. 5-27.

22. Захаров В.Н., Поспелов Д.А., Хазацкиц В.Е. Системы управления. М., Энергия, 1977.-416 с.

23. Общесистемные и организационные проблемы проектирования и внедрения АСУ. // Под ред. В.И. Скурихина. Киев.: Техшка, 1974.- 207 С.

24. Лернер А.Я., Розенман Е.А., Оптимальное управление. М.: Энергия, 1970 3601. С.

25. Таран В.А, Уздник С.С., Кофанов Ю.Н. Математические вопросы автоматизации производственных процессов. М- Высшая школа, 1991- 22 С.

26. Кузин Л.Т. Расчет и проектирование дискретных систем управления. М.: Машгиз, 1962.-670 С.

27. Сети ЭВМ // под. ред.В.М. Глушкова, М.: Связь, 1977.- 280 С.

28. Маршалл В. Основные опасности химических производств. // Пер. с англ. под ред. ЧайноваБ.Б, Черноплекова А.Н.-М.: Мир,1989.-С. 15-35.

29. Бесчастнов М.В., Соколов В.М., Кац М.И. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения. -М.: Химия, 1976 С. 77-78.

30. Смилянский Г.Л. Какая АСУ эффективна?, М.: Экономика,1988-304 С.

31. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. и др. «Проектирование систем автоматизации ТП», М.: Энергоатомиздатю, 1990-464 С.

32. Правила устройств электроустановок (ПУЭ).М.:Госэнергонадзор, 2000 606 С.

33. Родионов В.Д., Терехов В.А.,Яковлев В.Б. Технические средства АСУ ТП. М.: Высшая школа ,1989. -263 С.

34. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля .// Под ред. А.С. Клюева.М.: Энергия, 1991.-432 С.

35. Миндин М.Б. Особенности применения щитов по ОСТ36.13 76 в проектной документации по автоматизации технологических процессов // Сер. Монтаж и наладка средств автоматизации. М.: ЦБНТИ, 1986-С. 8-10.

36. Жарков А.С., Попов Ф.А., Звольский J1.C. «Опыт создания АСУ ТП для потенциально опасных производств», // Материалы четвертой научно -практической конференции «Современные средства и системы автоматизации». Томск: издательство ТУСУР,2004 .- С. 93- 99.

37. Жарков А.С., Потапов М.Г., Звольский JI.C. и др. Современные автоматизированные системы управления взрывоопасным технологическим процессом. // Журнал СТА- Современные технологии автоматизации, М.: издательство СТА-ПРЕСС,- №1,-2001 .-С. 40-48.

38. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации. М.: Машиностроение,1982-С. 5-12.

39. Галактионов А.И. Основы инженерной психологии проектирования АСУ ТП. М.: Энергия, 1978.-С.7-32.

40. Справочник по инженерной психологии. // Под ред. Б.Ф. Ломова. М., Машиностроение, 1982.-212 С.

41. ВСН 03 86 Инструкция по проектированию и строительству зданий, сооружений и инженерно-технических средств.

42. Малые ЭВМ и их применение // Под ред. Дедова Ю.А.М.: Статистика, 1980231 С.

43. Каган Б.М., Каневский М.М., Электронные вычислительные машины и системы. //2-изд. дополненное и перераб., М.: Энергия, 1985.-352 С.

44. Быстриков В.Т., Звольский Л.С.,Чанков А.И. «Программное обеспечение многотерминальной диалоговой системы на базе УВК М 6000», // Журнал ППО, -№9,- М.: изд-во ЦНИИНТИ, 1984.- С. 13-14

45. Абрамов Г.Г., Литвинов А.И., Звольский Л.С. и др. Совершенствование автоматизированной системы управления производством базальтовой продукции // Доклады III Всероссийской научно-практической конференции, 3-6 июня, Бийск, М.: ЦЭИ Химмаш,2003 С. 40-44.

46. Жарков А.С., Петров Е.А., Звольский Л.С и др. «Аавтоматизированный технологический комплекс производства высокопредохранительных ВВ», ВСМ №5-6(441 -442).

47. Петров Е.А., Звольский Л.С., Митрофанов Н.Н. и др. « Опыт построения сложных технологических систем управления с использованием отечественных технических средств на примере производства ВВВ», // Журнал Оборонная техника- №1,2001.

48. Основы теории вычислительных систем. // Под ред. С.А.Майорова, М.: Наука, 1978.

49. Ястребенецкий М.А.Надежность технических средств в АСУ технологическими процессами, М.: Энергоиздат, 1982 217 С.

50. Кокс Д.Р., Смит В.Л. Теория восстановления. М.: Советское радио, 1967- 298 С.

51. Розенберг В.Л. и др. Что такое теория массового обслуживания.М.: Машиностроение, 1965.

52. Журавлев Ю.П., Котелюк Л.А., Циклинский Н.И. Надежность и контроль ЭВМ. М.: Советское радио, 1978.-416 С.

53. Контроль функционирования больших систем. // Под ред. Шибанова Г.П., М.: Машиностроение, 1977-360 С.

54. Ткачев О.А. Анализ надежности резервированных вычислительных систем, М.: Приборпром, НТО им. Вавилова С.И.,1988. -51 С.

55. Антропов А.Т. Концепция построения АСУ ТП производственного отделения ОАО АК «Транснефтепродукт» // Материалы четвертой научно практическойконференции «Современные средства и системы автоматизации», издательство ТУСУР, Томск, 2004.- С. 5- 12.

56. ГОСТ 27.310 95 Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения. // Введен впервые с 01.01.1997 Минск.: Издательство стандартов, 1996.-19 С.

57. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев АЛО. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965 524 С.

58. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы обслуживания сложных систем. М.: Советское радио, 1971.-272 С.

59. Звольский J1.C., Чанков А.И., Масютин Е.А. Виртуально? Нет, реально! // Журнал, «InTech», 1,2005, Томск.: ООО «Проект»,-№- С. 44-50.

60. Жарков А.С., Попов Ф.А., Звольский JI.C. Системный подход к информатизации процессов изготовления зарядов РДТТ на основе СРТТ. //Журнал БП, №3- 2003 г.

61. Быстриков В.Т., Звольский Л.С. Диспетчеризация выполнения задач АСУ процессом изготовления стеклопластиковых изделий. ВСМ №5,1988.

62. Abramov G.G., Abramov D.G., Zvolskiy L.S., ets. Supercritical water oxidation set up for organic waste and the results of itc testing. //Abstracts book of the II International Workshop I-IEMs - 2006, Moscow 2006.-C. 79.

63. Шалыто A.A. Автоматное проектирование программ. Алгоритмизация и программирование задач логического управления// Известия АН: Теория и системы управления.- 2000- №6 С. 63-81.

64. Ляпунов А.А. О логических схемах программ // Проблемы кибернетики. Вып. 1. М.: Физматгиз, 1958.

65. Джеймс Х.Х. Знакомство со стандартом на языки программирования PLC:IEC 1131-3(МЭК 1131-3) //Мир компьютерной автоматизации.-1995.- №1. 78.10дицкий С.А., Мачергут В.З. Логическое управление дискретными процессами.- М.: Машиностроение, 1987.

66. Кафаров В.В., Дорохов И.И., Манков Е.Р. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976. 80.0птнер С. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем: // Пер. с англ. - М.: Сов. радио, 1969.

67. Жарков А.С., Елисеев В.Г., Лапшин В.Ф., Шутов В.В. АСУТП кристаллизации на основе технических средств КТС ЛИУС-2 // Передовой производственный опыт.- 1984.-№12.- С. 7-9.

68. Жарков А.С., Попов Ф.А., Демидов Г.А. АСУ производством зарядов крупногабаритных РДТТ. Современный подход к проектированию- М.:ЦЭИ «Химмаш», 2003.-147 С.

69. В.А.Горбатов и др. Логическое управление технологическими процессами. -М.: Энергия, 1978.

70. А.В. Максимов, Н.М. Оскорбин. Многопользовательские информационные системы: Основы теории и методы исследования.// Монография. -Барнаул: Изд-во Алт.ун-та, 2005. -250 С.

71. Звольский Л.С. Логическое резервирование в системах промышленной автоматизации // Вестник ТГУ. №298 - 2006:- С,47-49.