Автоматизированные системы управления технологическими процессами

В начале декабря министр обороны РФ Сергей Шойгу сообщил на селекторном совещании о создании в рамках опытно-конструкторской работы «Созвездие-2015» перспективной автоматизированной системы управления тактического звена. Причем акцентировал внимание, что «по своим возможностям она ни в чем не будет уступать зарубежным аналогам, а по ряду характеристик даже превзойдет их».

Цели

Современные решения делают возможным достижение нескольких важных задач для компании. Это быстрый рост уровня производительности товаров или услуг. Кроме того, внедрение нововведений в систему – это потенциал для повышения рентабельности производства и получаемой от его функционирования прибыли. Приборы нередко выполняют свои функции более эффективно, чем работники. Даже если у сотрудников высокая квалификация.

В глобальном смысле существует две цели у использования АСУ ТП в промышленности:

• Освобождение персонала от необходимости выполнять трудоемкие и опасные операции.
• Увеличение производительности, качества выпускаемой продукции и доходов.

Руководство предприятием — это сложный и трудоемкий процесс. Особенно если речь идет о крупном производстве, насчитывающем сотни сотрудников и большое количество оборудования. Для оптимизации и увеличения производительности компании нередко используются методы, которые позволяют автоматизировать ход работы. Мы подробно разберем, что это такое — автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), из чего они состоят, а также для чего их применяют в различных областях бизнеса. Кроме того, пойдет речь о разновидностях решений. Также будет дан ответ на вопрос, как именно они помогают руководителям предприятия увеличивать свои показатели и достигать максимального результата.

Согласно расшифровке аббревиатуры, АСУ — это автоматизированная разными операциями система управления в рамках производственного процесса на предприятии. Комплекс состоит из набора программ и аппаратов, технических средств и персонала. Главная задача инфраструктуры подобного типа — увеличение показателей эффективности управленческой деятельности за счет модернизации регламентов планирования и прогнозирования.

Соответствующие модули сегодня применяются практически во всех сферах промышленности: от электроэнергетики до транспорта. В СССР пионером этой отрасли был профессор экономики Н. И. Ведута. Именно он руководил операциями по интеграции новаторских АСУ-схем на советских машиностроительных заводах.

Классификационные признаки

Существует несколько основных критериев, по которым разделяются автоматизированные системы управления технологическими процессами АСУ ТП. Первый – это сфера функционирования. Например, объект может быть задействован в строительной отрасли, сельском хозяйстве, химической промышленности и многих других.

Второй – это разновидность операций, которыми руководят. К примеру, экономические, технологические и так далее. Последний параметр – это уровень, на котором осуществляется менеджмент – цех, завод, министерство.

Профессиональная разработка

Разобраться с расшифровкой названия АСУ и ее назначением, а также, какие функции она осуществляет в информатике, экономике или в производственном менеджменте, достаточно просто. Намного сложнее выглядит процесс непосредственного внедрения соответствующих систем в рамки действующего (или готовящегося к запуску) бизнес-проекта. Предпринимателю придется позаботиться о создании целого комплекса административных инструментов. Большую часть задач вам поможет решить с помощью специализированного коммерческого программного обеспечения, в том числе и софта от компании Cleverence.

Создание качественной автоматической системы управления технологическим процессом – это сложное и ответственное дело. Поэтому доверить его стоит профессионалам, у которых есть соответствующие навыки и опыт. Например, можно обратиться в компанию «Клеверенс». Мы занимаемся выпуском готовых решений для бизнеса уже больше 15 лет. Обратившись к нам за услугами, каждый клиент получает полный спектр «под ключ» – начиная от планирования и заканчивая введением в эксплуатацию.

Организация предоставляет владельцам предприятий тщательную разработку автоматизированных систем управления технологическим процессом, которая основывается на поставленных задачах и потребностях руководителей. Этот комплекс решений увеличит производительность и за короткий промежуток времени окупит средства, которые были вложены в его создание.

Структурные особенности

Автоматизированная система управления технологическим процессом — это структура, которая состоит из нескольких уровней. На каждом из них осуществляется определенный набор действий, направленный на улучшение эффективности и производительности. Нижний и полевой укомплектованы индикаторами, а также исполнительным оборудованием. Средний отвечает за считывание сигналов, которые передаются датчиками. Как было указано ранее, на верхнем происходит составление отчета о функционировании, обработке данных и архивировании.

Описанная схема позволяет руководителям предприятий повысить показатели, повысить объемы выпускаемой продукции. В результате увеличивается прибыль компании.

Выбор типа регулятора

Существует несколько основных функциональных предназначений. Прежде всего – это планирование и прогнозирование. Таким образом можно рассчитать показатели от деятельности компании в будущем. Еще одна причина, по которой владельцы фирм прибегают к использованию подобных методов, это возможность производить обработку информации – хранить, мониторить, тиражировать, а также преобразовывать полученные данные. Кроме того, система автоматизации и управления технологическими процессами расширяет возможности для передачи важных сведений лицам, ответственным за принятие решений, а также для создания новых.

Типы действия регуляторов

По направлению действия выходного сигнала регуляторы бывают двух типов – прямого или обратного действия.

Контроллерный уровень

Уровень контроля и управления процессом выполняет функции сбора и первичной обработки дискретных и аналоговых сигналов, выработки управляющих воздействий на исполнительные механизмы.
Оборудование среднего уровня составляют программируемые контроллеры, устройства связи и с объектом (УСО), шкафы кроссовые и шкафы с контроллерами и вспомогательными средствами автоматизации и вычислительной техники.
Контроллер – устройство, предназначенное для получения в реальном времени информации с датчиков, преобразования ее и обмена с другими компонентами системы автоматизации (компьютер оператора, монитор, база данных и т. д.), а также для управления исполнительными механизмами.

От штаба фронта до полка

Принято считать, что Россия в XXI веке начала создание автоматизированной системы управления тактического звена чуть ли не с нуля. Это не так. Да, Интернет появился за океаном в военных целях и потом только нашел применение в гражданских целях. Но и в СССР еще в начале 1960-х разработали и внедрили автоматизированные системы боевого управления для Ракетных войск стратегического назначения, комплекс средств для автоматизации для войск ПВО «Алмаз-2», для ВВС — АСУ «Воздух-1М».

В СССР в 1964 году перед учеными и конструкторами правительство поставило масштабную задачу создать автоматизированную систему управления войсками фронта. Она по нисходящей должна была дойти вплоть до управления полками.

В ходе ее решения велась работа по базовым техническим и программным средствам, в том числе появились электронно-оптические планшеты, индикаторы кругового обзора, устройства съема координат, пульты набора формализованных кодограмм и др.

Значительный прогресс был достигнут в управлении базами данных, развитии средств коммутации и оперативной связи, программном обеспечении. Под новую автоматизированную систему управления вооружением совершенствовалось и оснащение боевой техники. Всего в создании АСУ «Маневр» участвовало свыше 500 предприятий и организаций, в том числе государств — участников Варшавского Договора.

Комплексы связи в поле.

АСУ тактического звена было принято на вооружение в декабре 1982 года, а спустя шесть лет — его усовершенствованный вариант.

На практике «Маневр» смогли использовать в начале 1990-х годов в трех военных округах (Белорусском, Дальневосточном и Московском).

Готовые решения для всех направлений

Ускорь работу сотрудников склада при помощи мобильной автоматизации. Навсегда устраните ошибки при приёмке, отгрузке, инвентаризации и перемещении товара.

Мобильность, точность и скорость пересчёта товара в торговом зале и на складе, позволят вам не потерять дни продаж во время проведения инвентаризации и при приёмке товара.

Обязательная маркировка товаров – это возможность для каждой организации на 100% исключить приёмку на свой склад контрафактного товара и отследить цепочку поставок от производителя.

Скорость, точность приёмки и отгрузки товаров на складе — краеугольный камень в E-commerce бизнесе. Начни использовать современные, более эффективные мобильные инструменты.

Повысь точность учета имущества организации, уровень контроля сохранности и перемещения каждой единицы. Мобильный учет снизит вероятность краж и естественных потерь.

Повысь эффективность деятельности производственного предприятия за счет внедрения мобильной автоматизации для учёта товарно-материальных ценностей.

Первое в России готовое решение для учёта товара по RFID-меткам на каждом из этапов цепочки поставок.

Исключи ошибки сопоставления и считывания акцизных марок алкогольной продукции при помощи мобильных инструментов учёта.

Получение сертифицированного статуса партнёра «Клеверенс» позволит вашей компании выйти на новый уровень решения задач на предприятиях ваших клиентов..

Используй современные мобильные инструменты для проведения инвентаризации товара. Повысь скорость и точность бизнес-процесса.

Показать все решения

Назначение

Существует ряд преимуществ у использования указанных комплектов. Прежде всего, система АСУ ТП – это отличная возможность увеличить эффективность установленной на предприятии техники. Кроме того, эта совокупность мер позволяет исключить ошибки в рабочих процессах и сделать их мониторинг более удобным. Еще одна сильная сторона подобного подхода к делу – это шанс обнаружить и в кратчайшие сроки исправить все неполадки, которые возникли в результате ручного управления.

Внедрением новых методик, обслуживанием коммуникаций, а также принятием всех важных решений внутри организации, связанных с технологиями, занимается отдел АСУ ТП.

Жизненный цикл АСУ

Автоматизированная система внедряется по некоторым стандартам (в данном случае речь идет о ГОСТ 34.601-90). Рекомендуемые для описания сроки функционирования модулей делятся на три большие группы:

• Основные — операции, реализуемые заказчиками, поставщиками, исполнителями и другими сторонами, вовлеченными в деятельность. Соответственно, представляют собой процессы заказа, поставки, эксплуатации и сопровождения.
• Вспомогательные — целенаправленные составные части других мероприятий, обеспечивающие качество их проведения. Поставляются в виде документирования, конфигурирования, контроля, верификации, аттестации, совместного анализа и аудита.
• Организационные — служат преимущественно задаче по постоянному совершенствованию комплексной работы. Состоят из следующих этапов — управление, создание инфраструктуры, модернизация и академическое обучение персонала.

Большая часть процедур реализуется посредством одновременного применения как программных, так и аппаратных инструментов. Первые могут представлять собой универсальный коммерческий софт (или пакет менеджерского ПО для заводского предприятия).

Хорошим подспорьем в процессе внедрения комплекса в рамках конкретной компании становится софт от российского бренда Cleverence. Модули «Склад-15» и «Магазин-15» нацелены именно на механизацию рутинных бизнес-операций.

Состав АСУ

Чтобы лучше понять, что называют автоматизированной системой управления, стоит перечислить ее ключевые составляющие. Комплекс имеет информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое, лингвистическое обеспечение. От автоматических СУ его отличает то, что здесь сохраняются те опции, которые не могут подвергнуться механизации, компьютеризации или перепрофилированию. Возможность управлять передается операторам — людям, ответственным за определенные этапы технологической цепочки.

Виды АСУ (автоматизированных систем управления)

Традиционная классификация выглядит так:

• функционал — проектирование плановых расчетов, анализ материально-технического снабжения, балансировка наличествующих ресурсов и пр.;
• производство — решение задач, обеспечивающих работоспособность линий, выбранных логистических схем и методик исследования качества выпускаемой продукции;
• умственный труд — облегчение трудозатрат отдельных людей (лиц, отвечающих за непосредственное администрирование или обыкновенных наемных специалистов) посредством ПО;
• технологический процесс — оперативный контроль функциональности объектов из разных секторов машиностроения, транспортного дела, экспедиционной отрасли и энергетики.

Именно на такую классификацию опираются эксперты, занимающиеся изучением проблем и преимуществ современных автоматизированных комплексов.

Сетевой уровень

Уровень магистральной сети является связующим звеном между контроллерами и станциями оператора. Основой этого уровня АСУТП можно считать цифровую промышленную сеть, состоящую из многих узлов, обмен информацией между которыми производится цифровым способом.

Принцип действия

Схема работы систем и средств управления технологическими процессами (АСУПТ) – это необходимые изменения их параметров посредством задействования интеллектуальных методов измерения и последующего оперирования.

Весь комплекс состоит из датчиков, полевого оборудования, исполнительных механизмов. Индикаторы фиксируют данные, которые необходимо контролировать. Также они подают сигнал на промышленные контроллеры. Еще один элемент – программируемые машины. Их часто обозначают аббревиатурой ПЛК. Это средний уровень АСУ ТП. На нем осуществляется запуск и остановка станков, аварийное отключение, а также контроль всех функций.

В это время диспетчер занимается отслеживанием производственного процесса. Еще одна его задача – удаленное управление работой всех механизмов. На верхнем уровне происходит составление регулярных отчетов и архивация поступающих данных.

До операторов доводится вся необходимая для мониторинга информация. Данные отображаются в виде мнемосхемы. На их основе контроллер принимает решения и передает сигналы исполнительным машинам.

Сюда входит ряд обеспечений, каждое из которых выполняет свои функции. Среди них:

• информационное – это вся документация и нормативная база, которая применяется в процессе функционирования;
• техническое – совокупность всех машинных и инженерных средств, которые обеспечивают бесперебойную работу коммуникаций;
• программное – общее и специализированное ПО, которое используются для автоматизации АСУ ТП;
• организационное – акты, которые регулируют действия персонала, а также мероприятия, которые направлены на внедрение инновационных решений.
• метрологическое – использование всех методов, которые нужны для того, чтобы производить точные измерения всех необходимых параметров;
• эргономическое – перечень принятых мер, направленных на изучение психологических и физиологических характеристик пользователей;
• оперативный персонал – сотрудники, задачи которых – обслуживание и контроль работы.

Структура

Как было указано ранее, комплекс мер состоит из нескольких уровней. У каждого из них собственная функция. Задача нижнего уровня – это сбор показателей и передача сигналов на промышленные контроллеры. Те, в свою очередь, считаются средней ступенью. Цель такой техники заключается в запуске, остановке, аварийном отключении и регулировке работы машин в автоматическом режиме. Информация поступает на сервера, а также станции – операторские и инженерные. Эти приспособления считаются верхом всей структуры. На нем нужно производить обработку и архивацию. Данные передаются живым работникам – диспетчерам. В обязанности этого человека входит мониторинг, а также дистанционное управление механикой.

Определение

Очень часто в публицистике и специализированной литературе используется буквосочетание для обозначения этого комплекса мер. Прежде чем разбираться в сути понятия, которое описывается в данном материале, необходимо выяснить, как расшифровывается аббревиатура АСУ ТП. Как уже было указано выше, это автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Теперь стоит подробнее разъяснить, что они представляют собой. Если кратко, то это совокупность решений, которые направлены на осуществление различных операций на предприятии. Они включают в себя как оборудование, так и специализированное программное обеспечение, применяются в разных отраслях промышленности, сфере транспорта, энергетике и многих других. Чтобы не возникало путаницы, крайне важно понимать, в чем отличие между автоматическими и автоматизированными типами управления. Последние характеризуются тем, что некоторые функции сохраняются за сотрудниками – операторами. Как правило, это задачи, которые невозможно делегировать машинам.

Автоматическая идентификация объектов учёта на производстве при помощи RFID оборудования и программного обеспечения Wonderfid

Одна из статей затрат – это внедрение специальных меток для распознавания станков или других машин. Технология заключается в радиочастотном опознании. Полное название – Radio Frequency IDentification. Ее применяют не только на производстве. Она активно задействована в сфере транспорта. Например, по ней работают чипы в картах для бесконтактной оплаты проезда в метро или автобусах. Еще одна область – заграничные паспорта нового поколения, которые по желанию получателя выдаются в Российской Федерации с 2009 года. В последнее время этот метод набирает популярность и занимает существенную долю рынка.

Метка RFID состоит из нескольких элементов, которые обеспечивают ее функционирование. К ним относятся:

• микросхема, которая содержит всю необходимую информацию;
• антенна – она является передатчиком данных;
• оболочки, – в нее заключаются вышеуказанные компоненты;
• корпус – служит для крепления к объектам.

Сканирование осуществляется при помощи специальных приборов – считывателей. Кроме того, эти устройства ведут запись и выполняют особые команды. К примеру, удаление для обеспечения конфиденциальности.

Существует несколько разновидностей конструкций. Самая распространенная – это дисковая. Она изготавливается из пластика. В центре расположено отверстие для крепления посредством винта.

Распространены также варианты в форме стеклянной или пластиковой колбы. Такие применяются в ветеринарии – вводятся под шкуру животных. Кроме того, на рынке представлены решения для работы в ситуациях, где нужна устойчивость к механическим повреждениям.

Описанная технология широко применяется на производстве в различных областях. С ее помощью происходит идентификация запасов на складе. Владелец предприятия может отслеживать количество товаров, потери. К тому же это помогает автоматизировать процесс менеджмента.

Если речь идет о производстве, то с помощью RFID оборудования ведется мониторинг количество инструмента, произведенной продукции и персонала..

Печать этикеток – сложный технологический процесс. Для его проведения задействуется специализированное ПО. Одна из распространенных программ – это Wonderfid. В ней задействована запатентованная технология. В отличие от аналогов пользователь может одновременно печатать и кодировать метки на специальных принтерах.

Этапы проектирования автоматизированных систем управления технологическим процессом

Процесс создания автоматизированных систем управления технологическим процессом можно разбить на следующие этапы:
а) детализация технических требований на создаваемую диспетчерскую систему контроля и управления;
б) разработка проектно – сметной документации в сокращенном или полном объеме;
в) сбор и изучение исходных данных;
г) составление полного перечня переменных;
д) комплектация системы;
е) разбиение объекта управления на технологические участки и последующая распределение переменных по участкам и группа;
ж) создание базы данных;
и) создание статических частей графических экранов интерфейса оператора;
к) заполнение графических экранов интерфейса оператора динамическими элементами;
л) составление схемы переходов между графическими экранами оператора;
м) составление алгоритмов управления (для всех возможных режимов работы объекта, в том числе аварийного);
н) генерация печатных документов;
п) верификация базы данных;
р) разработка эксплуатационной документации;
с) тестирование системы в автономном режиме (без УСО);
т) монтаж;
у) тестирование системы в рабочем режиме (с УСО);
ф) внедрение, в том числе пусконаладка и обучение персонала.

Под воронежским «Созвездием»

Сам по себе Концерн «Созвездие» — мощная научно-производственная структура, преемница хорошо известного в советский период НИИ связи, созданного в 1958 году. Институт входил в состав Комитета Совета министров СССР по электронике.

Сегодня здесь трудится 5,5 тыс. человек, из которых 2 тысячи — разработчики техники и программного обеспечения. Еще полторы тысячи специалистов задействованы в производстве. 90 процентов объема продукции выпускается в интересах Минобороны РФ и других силовых структур.

«Тактическое звено» в названии говорит само за себя. АСУ ТЗ обеспечивает автоматизированное и неавтоматизированное управление общевойсковыми и обеспечивающими воинскими формированиями, начиная от отдельного военнослужащего и дальше — до отделения, взвода, роты, батальона, полка, бригады и дивизии. Спектр применения включает как непосредственно боевые действия, так и участие в совместных специальных, контртеррористических операциях и в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

Концерн Созвездие представляет свою разработку.

Спектр решения функциональных задач при помощи АСУ ТЗ весьма обширен. Система собирает и обрабатывает информацию о своих войсках и войсках противника с последующим отображением на электронных топографических картах. Это позволяет оперативно решать задачи планирования и боевого управления.

Система готовит и передает команды, сигналы и информацию оповещения, опознавания, взаимодействия, целеуказания. В процессе управления принимает, документирует, хранит и обрабатывает текущую информацию и боевые документы.

И, наконец, что в конечном итоге определяет конечный результат, — обеспечивает согласованное применение родов войск, систем и средств боевого управления, разведки, навигации, связи в условиях изменяющейся оперативно-тактической обстановки.

Система в свою очередь включает в себя 11 подсистем, в том числе управление артиллерией, средствами ПВО, подразделениями радиоэлектронной борьбы, инженерным и материально-техническим обеспечением. Командир дивизии или бригады сможет управлять всеми подчиненными, спускаясь при необходимости до отделений, экипажей и расчетов на занимаемых ими позициях.

АСУ ТЗ обеспечивает связь с беспилотниками и другими средствами разведки. Бесперебойность и защиту единой информационной сети гарантирует интеграция различных видов связи: радиосвязи, радиорелейной, тропосферной, спутниковой, волоконно-оптической.

По подсчетам, одна мотострелковая или танковая бригада, использующая АСУ ТЗ, в реальном бою может заменить три такие же по численности и по вооружению соединения со средствами управления десятилетней давности. Собственно, это отражено в примерных базовых характеристиках (см. таблицу).

Отдельно стоит отметить всепогодность АСУ ТЗ. Система может работать в температурных границах от от -40°С до +50°С и относительной влажности до 98 процентов. Потолок использования — до 3 тыс. м над уровнем моря.

В ноябре нынешнего года произошло знаковое событие: генеральным директором АО «Концерн «Созвездие» избран Михаил Артемов — доктор технических наук, автор ряда опытно-конструкторских разработок. Дело в том, что до него за последние девять лет сменилось три руководителя предприятия, и все это были люди со стороны. В отличие от них Артемов вот уже 35 лет трудится на предприятии: начинал здесь в 1985-м инженером и дорос до заместителя генерального директора по научной работе. Это тоже, как считают в коллективе, импульс к развитию, в том числе в работе по автоматизированной системе управления тактическим звеном.

Автоматизированная система управления общевойсковыми и обеспечивающими воинскими формированиями в тактическом звене обеспечивает следующие основные характеристики, по сравнению с существующими (без автоматизации) нормативами:

Определение настроечных параметров регулятора

На основании формул таблицы настройки регуляторов рассчитываем параметры регулятора в зависимости от типа желаемого переходного процесса:

Качество настройки контуров управления напрямую влияет на стабильность ведения технологических процессов и получение продукции требуемого качества.

Процесс АСУТП, Обозначение АСУТП

Уровни АСУТП

АСУТП подразделяется на 4 уровня:
• уровень технологического процесса (полевой уровень);
• уровень контроля и управления технологическим процессом (контроллерный уровень);
• уровень магистральной сети (сетевой уровень);
• уровень человеко-машинного интерфейса (верхний уровень).

Классы структур

С понятием и принципами работы АСУ мы разобрались, осталось только определить, как выстраивается соответствующая конструкция в рамках конкретного предприятия. Владельцу бизнеса, желающему добиться оптимальных для фирмы показателей, будет необходимо задействовать набор различных опций, каждая из которых будет направлена на повышение качества администрирования. При этом речь идет не только об управлении человеческим ресурсом, но и об использовании комплекса программно-аппаратных средств.

Сегодня без качественного софта не может функционировать ни одно крупное производство. Созданием ПО коммерческого профиля на территории России занимается компания Cleverence — бренд с успешной 17-летней историей развития. Фирменные пакеты (такие, как «Склад-15» или «Магазин-15») предназначены для повсеместной автоматизации рутинных бизнес-процессов, и поэтому они отлично встраиваются в прорабатываемые разными специалистами схемы АСУ.

Централизованная структура

Такая методика предполагает, что все операции по управлению теми или иными объектами, выполняются благодаря единому комплексу, который отвечает за сбор, хранение, группировку, первичную обработку и анализ ключевых данных. На основе получаемых сведений отдел вырабатывает административные сигналы, соотносящиеся с целями внедрения СУ.

К такому регламенту работы эксперты прибегают из-за увеличения количества разного рода характеристик, а также из-за появления новых предприятий, разрозненных территориально. Централизованная структура обладает самыми разными эксплуатационными преимуществами, к ним относится:

• несложная схема реализации процессов информационного взаимодействия;
• возможность эффективного менеджмента;
• легкая и быстрая коррекция входных параметров;
• достижение максимальной эксплуатационной эффективности.

Кроме того, для построения ЦС специалистам не приходится применять слишком большой объем технических средств.

Рассредоточенная структура

Важно понимать, что АСУ (автоматизированная система управления) — это такая модель, результаты внедрения которой всегда заметны на практике. Причем добиться наибольшей продуктивности комплекса получится у людей, сохраняющих принцип концентрации административных решений при снижении суммарной протяженности каналов связи. Алгоритм менеджмента в таком случае состоит из совокупности взаимосвязанных регулирующих процессов, которые реализуются многочисленными органами — каждый из них принимает и обрабатывает свою, узкоспециализированную информацию.

Преимуществ у описанной структуры по-настоящему много: от снижения требований к производительности труда до построения сети высоконадежных центров, способных давать решения с максимальной степенью оперативности. Впрочем, и недостатков тоже хватает — избыточность технических средств, сложность синхронизации, необходимость корректировки информационных потоков и пр. Кроме того, руководителям придется построить по-настоящему функциональную схему обмена данными между подразделениями организации.

Иерархическая структура

По мере масштабирования компании наблюдается значительное увеличение объема информации, нуждающейся в обработке. В результате централизованное администрирование становится невозможным — появляется несоответствие между сложностью управляемого объекта и способностями органа, отвечающего за менеджмент.

Тогда специалисты делают выбор в пользу строгой иерархии.Такой подход позволяет разделять и делегировать задачи, повышая скорость выдачи реакций на те или иные операционные потребности предприятия. В итоге образуется опциональное разделение — каждый центр несет ответственность за свою группу процессов.

Предложенная структура устраняет все трудности и порождает необходимость создания нового подразделения, сотрудники которого не будут участвовать в непосредственных ТП, но начнут регулировать деятельность своих коллег.

Что означает АСУ и как расшифровывается аббревиатура

Представим, что в мире появился предприниматель, который желает построить современный энергетический центр — бизнес для когенерации, производства электрической и тепловой энергии на базе газопоршневых и газотурбинных установок. Первым делом он, конечно же, обратится к специалистам проектной организации, которые, в свою очередь, предложат ему готовое и наглядное решение — перечень оборудования, необходимого для запуска проекта.

Необходимых устройств будет очень много: генераторы, насосы, фильтры, комплексы водоподготовки, теплообменники, а также детали вентиляции и отопления. Для того чтобы энергоцентр работал консолидировано, как технологическая единица, его владельцу придется создать схему администрирования всех участков производственной цепочки. Именно на этом этапе в дело вступают наработки, протестированные еще во времена СССР профессором Н. И. Ведутой.

Что называется автоматизированной системой управления — какие функции выполняет АСУ

Функционал программы может варьироваться в зависимости от того, каких именно результатов хочет добиться ее составитель. Все возможности проекта прописываются в ТЗ, после предварительного анализа основополагающих целей, имеющихся ресурсов и ожидаемого эффекта. К опциям модуля относятся:

• прогнозирование — оформление разнообразных краткосрочных (промежуточных) и длительных планов;
• контроль и исследования — создание комплекса для анализа продуктивности отдельных людей и решений;
• координация — администрирование и отладка тех или иных процессов, входящих, например, в единую технологическую цепочку.

Все функции должны носить строго прикладной характер и составляться по регламентам, прописанным в ГОСТ. Конкретные действия, необходимые для достижения определенной цели, меняются в зависимости от типа прорабатываемой управленческой структуры (не стоит забывать о том, что АСУ могут быть объединены в подсистемы по пяти ключевым признакам).

Функционирование при организации управляющих воздействий

Несмотря на то что рассматриваемая методика характеризуется универсальностью, ее основным назначением является именно менеджмент. В этом плане функционал программы выглядит так:

• вычисление и анализ информации — контроль, хранение, поиск, демонстрация и преобразование разнообразных существенных данных;
• обмен сведений — доведение выведенных экспертами стратегий до объекта, нуждающегося в непосредственном регулировании, обмен аналитическими выкладками между руководителями;
• принятие решений — фактически создание информативных блоков, на основе всестороннего изучения предложенных прогнозов и опциональных оперативных сводок.

Все остальные функции проекта несут, скорее, второстепенный характер. Центральные задачи программы касаются именно управленческих схем, которые должны повышать общую эффективность путем работы с отдельно взятыми технологическими процессами.

Законы регулирования

Пропорциональный закон регулирования, П-регулятор

Принцип действия заключается в вырабатывании регулятором управляющего воздействия на объект пропорционально величине ошибки (чем больше ошибка е, тем больше управляющее воздействие Y).
Настроечным параметром будет являться коэффициент усиления (коэффициент пропорциональности) КР.

Интегральный закон регулирования, И-регулятор

Управляющее воздействие пропорционально интегралу от ошибки. Настроечным параметром будет являться коэффициент интеграции (время интегрирования) КI.

Пропорционально-интегральный закон регулирования, ПИ-регулятор

ПИ-регулятор представляет собой сочетание П и И регуляторов. Настроечными параметрами будут являться коэффициент интеграции (время интегрирования), коэффициент усиления (коэффициент пропорциональности) КI и КР.

Дифференциальный закон регулирования, Д-регулятор

Д-регулятор генерирует управляющее воздействие только при изменении регулируемой величины. Настроечным параметром будет являться коэффициент дифференциации (время дифференцирования) КD.

Пропорционально-дифференциальный закон регулирования, ПД-регулятор

ПД-регулятор представляет собой сочетание П и Д регуляторов. Настроечными параметрами будут являться коэффициент дифференциации (время дифференцирования), коэффициент усиления (коэффициент пропорциональности) КР и КD.

Интегрально-дифференциальный закон регулирования, ИД-регулятор

ИД-регулятор представляет собой сочетание И и Д регуляторов. Настроечными параметрами будут являться коэффициент дифференциации (время дифференцирования), коэффициент интеграции (время интегрирования) КI и КD.

Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования

ПИД-регулятор представляет собой сочетание П, И и Д регуляторов. Настроечными параметрами будут являться коэффициент дифференциации (время дифференцирования), коэффициент усиления (коэффициент пропорциональности), коэффициент интеграции (время интегрирования) КI , КР и КD.

В чем особенности

Автоматическая система управления — это полноформатная структура, состоящая из определенного количества уровней, на каждом из них воспроизводится собственный объем действий, приводящих к заранее спрогнозированному результату, благодаря чему в компании наблюдается повышение эффективности и производительности труда.

Полевой уровень

Полевой уровень формирует первичную информацию, обеспечивающую работу всей АСУТП. На этот уровень адресно поступают и реализуются управляющие воздействия.
Оборудование полевого уровня составляют первичные преобразователи (датчики), исполнительные органы и механизмы.
Датчик – устройство, преобразующее физические параметры технологического процесса в электрические сигналы, поступающие в дальнейшем на контроллер.
Исполнительный орган – орган, воздействующий на технологический процесс путем изменения пропускной способности.
Исполнительный механизм – устройство, преобразующее электрические сигналы в физические воздействия, осуществляющее управление параметрами технологического процесса в автоматическом или ручном режиме.

Определение направления действия регулятора

Если при увеличении выходного сигнала (управления) переменная и задание то же увеличиваются, то необходимо выбрать обратный регулятор, т. к. направление действие регулятора должно быть противоположно действию процесса.
Если при увеличении выходного сигнала (управления) переменная и задание то же уменьшаются, то необходимо выбрать прямой регулятор, т. к. направление действие регулятора должно быть противоположно действию процесса.

Критерии классификации

Теперь мы можем перечислить виды АСУ (автоматизированных систем управления). Исследователи, занимающиеся изучением отдельных типов управленческих структур, выделяют список признаков, благодаря которым их можно классифицировать:

• область функционирования — мануфактурная деятельность, фермерское хозяйство, строительство многоквартирных домов, выпуск автомобилей, выпечка хлебобулочных изделий и пр.;
• тип процесса, нуждающегося в опциональном администрировании — экономический, финансовый, организационный, программно-аппаратный и так далее;
• уровень в устройстве государственного менеджмента — конкретная сфера, определенное министерство, некоторый цех, участок производственной цепочки или отдельный технологический агрегат.

Определение параметров объекта управления

Объектом управления называется динамическая система, характеристики которой изменяются под влиянием возмущающих и управляющих воздействий. Объектами управления могут быть механизмы, машины и аппараты, в которых протекают технологические процессы (измельчение, перемешивание, кристаллизация, сушка и т.п.).
Одной из основных характеристик объекта управления является его передаточная функция. Для получения передаточной функции ОУ необходимо изменить на небольшую величину входной параметр ОУ и отслеживать во времени выходной параметр ОУ до тех пор, пока он не примет стабильное неменяющееся значение.

Из переходной функции ОУ можно вычислить следующие характеристики:
1. К – коэффициент усиления ОУ;
2. Т – постоянная времени ОУ (время нарастания);
3. τ – время запаздывания ОУ.
Эти характеристики являются основными и необходимы при выборе и расчете настроечных параметров регуляторов.

Принцип работы АСР и законы регулирования

Все процессы управления, и в частности регулирования, имеют общие закономерности, не зависящие от конкретных целей и объектов управления.
Для лучшего понимания, рассмотрим процесс управления на примере процесса регулирования уровня в емкости при произвольно изменяющемся потреблении жидкости.

Регулирование уровня в емкости:
1 – клапан; 2 – емкость; 3 – насос.

Стабилизировать уровень на конкретном заданном значении можно изменением притока в зависимости от отклонения уровня от заданного значения. Примем, что вначале уровень в емкости постоянный и равен заданному. Случайное уменьшение потребления вызовет отклонение уровня выше заданного, и в такой ситуации прикрывают клапан на притоке. При отклонении уровня ниже заданного значения клапан, наоборот, больше приоткрывают.
Этот процесс регулирования также состоит из пяти составляющих. Во-первых, получение информации о заданном значении уровня. В данном случае это значение заранее известно. Во-вторых, получение информации о фактическом уровне, т. е. его измерение. В-третьих, определение величины и знака отклонения уровня от заданного. В-четвертых, установление требуемого изменения притока в зависимости от величины и знака отклонения. В-пятых, изменение притока открытием или закрытием клапана.
В данном примере процесс управления был неавтоматическим: в нем принимал участие человек, в то время как в АСР процесс управления осуществляется автоматически. Так, регулировать уровень в емкости автоматически можно, например, с помощью АСР, показанной на рисунке ниже.

Автоматическое регулирование уровня в емкости:
1 – поплавок; 2 – рычаг; 3 – шток; 4 – клапан.

Поплавок 1 в этой системе перемещается вместе с уровнем, а клапан 4 изменяет расход на притоке. Поплавок связан с клапаном через поворотный рычаг 2 и прикрепленный к нему шток 3.
В такой АСР любое отклонение уровня от заданного, вызванное колебаниями потребления, приведет к перемещению поплавка и связанного с ним клапана. При отклонении уровня выше заданного клапан будет прикрываться, а при отклонении ниже заданного, наоборот, приоткрываться.
Таким образом, в этой системе все указанные составляющие процесса регулирования выполняются автоматически: при отклонении уровня от заданного значения поплавок отклоняет рычаг, а перемещение штока изменяет степень открытия клапана и приводит тем самым к требуемому изменению притока.
Из рассмотренного примера видно, что для управления любым объектом необходимо получить информацию о заданном и фактическом его состоянии, определить отклонение фактического состояния от заданного, и на основе данных параметров выработать целенаправленное воздействие на объект и осуществить его.
В процессе работы системы автоматического регулирования регулятор сравнивает текущее значение измеряемого параметра Х, полученного от датчика Д, с заданным значением (заданием Z) и устраняет рассогласование регулирования e (e=Z-X). Внешние возмущающие воздействия также устраняются регулятором. Структурная схема непрерывного регулятора с аналоговым выходом приведена на рисунке ниже.

Таким образом любой регулятор имеет два входа (задание и переменная) и один выход (управляющий сигнал).

Существует несколько стандартных типов мер, которые применяются на предприятиях. Прежде всего, это уже знакомые нам АСУ технологическими процессами и производством. Они предназначаются для решения проблем, связанных с оперативным управлением на заводе, в сфере транспорта и других отраслях.

Следующая разновидность – это автоматизация интеллектуального труда. Вычислительное оборудование способствует облегчению умственной работы человека.

Выделяют также автоматизированные системы управления производством. Их применяют для поиска путей реализации программ, связанных с входящей и исходящей логистикой, учетом товаров, планирования и схожих задач. Еще один тип – функциональные. Они нужны для разработки плановых расчетов и других целей.

Опыт «гражданки»

Понятно, что экономический провал перестроечного периода и развал Советского Союза затормозили в структурах Минобороны РФ развитие информационных и телекоммуникационных технологий, включая АСУВ. Между тем боевые действий на Северном Кавказе в середине 1990-х — начале 2000-х годов показали низкую устойчивость военной связи, техническое отставание и отсутствие унификации имеющихся средств управления.

В то же время гражданские инфокоммуникационные системы не стояли на месте, использовали современные зарубежные разработки и технику. Поэтому пришлось «играть обратно»: не от военных на «гражданку» уходили технологии, а именно на основе цивильных достижений совершенствовались военные.

Речь об использовании WiFi и WiMAX в создании беспроводных локальных сетей в пунктах управления, переход на высокоскоростные (до 5 Мбит/с) каналы для обмена информацией. Плюс учет радиоэлектронного противодействия противника.

Связисты на учении.

Важнейшей задачей стала систематизация основных требований к средствам, комплексам и системам управления и связи в тактическом звене и взаимоувязка проводимых разработок по их созданию. В результате в августе 2000 года Президентом РФ Владимиром Путиным была утверждена Концепция создания единой системы управления войсками (силами) и оружием в тактическом звене — ЕСУ ТЗ.

К ее реализации привлекли более 50 предприятий промышленности. Головным исполнителем стал воронежский Концерн «Созвездие». В эту интегрированную структуру вошли 17 предприятий, призванных обеспечить функционирование полного жизненного цикла системы от разработки до утилизации.

Задержка сроков создания ЕСУ ТЗ в рамках проекта «Созвездие-2015» объясняется отчасти сложностью системы и запаздыванием с разработкой отдельных ее элементов в предыдущие десятилетия. Но если раньше поставки различных видов техники и оборудования осуществлялись разными заводами по отдельным планам, то теперь координацию взял на себя Концерн «Созвездие». Он же сдает под ключ весь комплекс технических решений, включая их сервисное обслуживание.

Верхний уровень

Уровень человеко-машинного интерфейса, обеспечивающий трудовую деятельность человека-оператора АСУТП в системе «человек-машина» (СЧМ), в иностранной интерпретации «HMI-Human-Mashine-Interface».

Заключение

В этом статье шла речь про АСУ ТП, мы рассказали, что это такое, дали определение и расшифровку. Если проанализировать всю указанную в данном материале информацию, то можно сделать вывод, что это комплекс мер, направленных на улучшение показателей на предприятии, оптимизацию работы и увеличение получаемой прибыли. Кроме того, с помощью АСУ ТП руководство фирмы может избежать ошибок, связанных с человеческим фактором, а также устранить уже существующие последствия. Они применяются в большом количестве компаний из различных сфер – от транспортных услуг до энергетики.

Это комплекс программных и машинных решений, которые помогают автоматизировать рабочие процессы на предприятии. Отличие от автоматических в сохранении ряда функций за живыми сотрудниками – операторами.

У описанных в статье систем сложная структура. Они делятся на несколько уровней, на каждом из которых выполняются собственные функции. Нарушение хотя бы одного из них приводит к неправильной работе. Отдельного внимания заслуживает состав. В него входят различные виды обеспечения: информационное, метрологическое, техническое и многие другие.

Кроме того, мы разобрали оборудование АСУ ТП – что это, какие виды бывают, и где они применяются. В числе прочего для идентификации используются специальные метки, работающие на основе радиочастотного опознания. Они отличаются по способу исполнения, габаритам и формам. Для сканирования используются приборы – считыватели. С их помощью можно также записывать информацию на чипы или удалять ее. Для изготовления этикеток применяется специфическое программное обеспечение. Хороший вариант – Wonderfid. Это приложение действует по уникальной запатентованной технологии.

Приобретения оборудования для АСУ Т – это ответственное дело и серьезная статья расходов. Поэтому обращаться необходимо только к профессионалам с опытом на рынке, например, в компанию «Клеверенс». В нашем каталоге вы найдете различные решения, которые помогут наладить оптимизацию и автоматизацию различных бизнес-процессов.

Плюс «тактический Интернет»

Цель внедрения новой системы — улучшить управление войсками и повысить их боевую эффективность. Иными словами, если опередил противника в принятии всесторонне обоснованного решения, то уже добился превосходства в реальном бою.

Кстати, о противнике. На Западе автоматизированные системы управления войсками и оружием появились еще в конце 1950-х годов. Пионерами стали американцы со своими автоматизированными системами управления (АСУ) артиллерией «Такфайр» и АСУ ПВО «Мисайл Монитор».

Начиная с конца 1990-х в США стали активно искать возможности использования Интернета для управления войсками. В 2003 году для реализации планов сетецентрического противодействия противнику была запущена программа «Боевая система будущего» (Future Combat Systems — FCS). Появился даже термин «тактический Интернет», за счет применения которого предполагалось в три раза повысить боевые возможности тактических подразделений.

Помимо систем связи планировалось включить в АСУ беспилотные летательные аппараты, наземные безэкипажные роботы, непосредственно боевую технику и командно-штабные машины.

Боевые машины на марше.

Однако планы Пентагона уперлись в завышенные ожидания технологического прорыва: пришлось ограничиться более простыми локальными АСУ, где основными действующими единицами стал уровень «отделение — экипаж — расчет». В конце концов в 2011 году глобальную программу FCS свернули, израсходовав на нее порядка $32 млрд.

Отчасти сказалось и то, что война в Ираке показала малоэффективность новых технологий управления войсками на поле боя. Однако в США продолжили совершенствовать более компактные программы, такие как «Модернизация боевой группы армейской бригады» (Brigade Combat Team Modernization).

Кроме США собственные разработки в области создания боевых АСУ имеют Великобритания, Израиль, Франция, Турция. Развивают это направление и в ряде других технологически развитых стран.