лекции по сухтп. В системы управления химикотехнологическими процессами значение автоматического управления для развития химической промышленности на современном этапе
 Скачать 2.38 Mb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ В СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ 1. ЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ Наука об автоматических системах управления химико-технологическими процессами изучает законы их построения и действия, методы исследования и настройки. Технический уровень химической промышленности на современном этапе ее развития во многом определяется уровнем управления. Без наличия необходимых средств автоматической диагностики химико-технологического процесса и автоматического управления им в принципе невозможен технический прогресс в химической промышленности. Современное химическое или нефтехимическое производство является высокоавтоматизированным производством. Информационная мощность крупного химического предприятия, оцениваемая количеством измеряемых параметров, составляет более 1500. Автоматическое управление химическим производством позволяет значительно увеличить производительность труда и, что имеет особое значение для химической промышленности, повышает социальную эффективность труда, т. е. облегчается труд обслуживающего персонала, улучшаются санитарно-гигиенические условия их работы, повышается культурный и профессиональный уровень специалистов. На химических предприятиях появились работники, владеющие компьютерами, специалисты по информационным технологиям. Автоматическое управление химическим производством позволяет не только улучшить качество производимой продукции, снижая ее себестоимость, но и уменьшить отрицательное воздействие химического предприятия на окружающую среду. Таким образом, понятия технический прогресс и уровень автоматического управления в химической промышленности неотделимы. Возможности автоматического управления (с использованием микропроцессорной техники) в химической технологии: автоматический пуск и останов химического производства; автоматический контроль технологических параметров; автоматическое прогнозирование ведения технологического процесса; поддержание заданных (оптимальных) технологических режимов; повышение качества производимой продукции; повышение производительности технологического оборудования и увеличение объема производимой продукции; снижение затрат сырья, материалов и энергии на производство единицы продукции; безопасное ведение химико-технологического процесса (уменьшение вероятности нарушения технологического режима, приводящее к нанесению вреда обслуживающему персоналу, оборудованию, окружающей среде); увеличение надежности химико-технологических процессов и в целом химико-технологической системы (сокращение простоев оборудования из-за неполадок и увеличение межремонтных сроков работы технологического оборудования); предупреждение загрязнения окружающей среды промышленными отходами и стоками. 2. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В истории развития САУ можно условно выделить четыре исторических периода: греческая и арабская цивилизации (III век до н. э.—1200 год н. э.); промышленная революция в Европе (с третьей четверти XVIII века, хотя корни ее прослеживаются и в начале XVII века); начало массовых коммуникаций (1910—1945); век освоения космоса, компьютерный век (с 1957 г. по наши дни). Простейшие автоматические регуляторы и устройства применялись еще до новой эры. Известно, что системы регулирования с обратной связью применялись в III веке до нашей эры, например, для автоматического регулирования уровня воды в водяных часах с помощью поплавкового регулятора, чтобы повысить точность их показаний. Водяные часы представляют собой два резервуара. В первом резервуаре водяных часов уровень воды должен быть постоянным, постоянство его и поддерживает поплавковой регулятор. Этот постоянный уровень обеспечивает постоянство расхода воды во второй резервуар через трубу, расположенную в днище первого резервуара. Уровень воды во втором резервуаре, таким образом, зависел от времени истечения воды из первого резервуара. Так был реализован принцип регулирования с обратной связью. Поплавковые регуляторы использовались для регулирования уровня масла в лампах для освещения, для дозированного разлива вина. В средние века применялись центробежные регуляторы хода водяных мукомольных мельниц. В 1657 г. X. Гюйгенс предложил маятниковый регулятор хода для механических часов. В это же время были изобретены регуляторы температуры (для поддержания температуры при плавке металлов в печах; в инкубаторах для выведения цыплят — 1624 г.). В конце XVIII века в Америке регуляторы температуры применяются в химических печах, в производстве стали и фарфора. Появление паровых машин приводит к изобретению регуляторов давления. В 1681 г. изобретен первый предохранительный клапан для сброса давления пара. К первым промышленным регуляторам относят автоматический поплавковый регулятор уровня в паровом котле паровой машины, построенной в 1765 г. И.И. Ползуновым, и центробежный регулятор скорости для стабилизации угловой скорости вращения вала паровой машины, сконструированный Д. Уаттом (1788). Вновь пробуждается интерес к регуляторам уровня. Слесарь Томас Креппер за изобретения сливных бачков с регуляторами уровня в 1775 г. возводится в рыцарское достоинство английской королевой Викторией. Большой вклад в разработку и создание регуляторов для различных целей внесли русские ученые И.А. Вышнеградский, Н.Е. Жуковский, A.M. Ляпунов и др. Исследования И.А. Вышнеградского и Д. К. Масквелла в области устойчивости и качества процессов регулирования положили начало развитию теории автоматического регулирования. Отправной точкой предыстории теории автоматического управления можно считать 1868 г., когда Д.К. Максвелл выполнил первый строгий математический анализ устойчивости системы управления с обратной связью. Он исследовал влияние параметров системы на устойчивость и показал, что система устойчива, если корни характеристического уравнения имеют отрицательные действительные значения. Независимо от Д.К. Максвелла в 1877 г. И.А. Вышнеградский исследовал устойчивость регуляторов. В 1893 г. А. Б. Стодола впервые вводит понятие постоянной времени системы и предлагает оценивать устойчивость системы по устойчивости характеристического уравнения. В 1892 г. A.M. Ляпунов опубликовал в России свое знаменитое сочинение «Общая задача об устойчивости движения». На Западе теория устойчивости по Ляпунову становится известной лишь в 1960 г. и получает свое признание. В 1892—1898 гг. английский инженер О. Хевисайд исследует переходные характеристики систем, вводя понятие передаточной функции. В 1909 г. в России издается первый русский учебник по теории регулирования Н.Е. Жуковского «Теория регулирования хода машин». В 1932 г. американский ученый X. Найквист предложил для оценки устойчивости систем частотный критерий устойчивости. В 1940 г. X. Боде исследовал устойчивость замкнутых систем, используя такие понятия, как коэффициент усиления и запас устойчивости по фазе. Н. Минорский (1922), рассматривая нелинейные эффекты в замкнутых системах, впервые использует пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. X. Хазен (1934) опубликовал теорию сервомеханизмов (исполнительных механизмов). До 50-х годов прошлого века классической теорией автоматического регулирования (ТАР) было принято называть теорию устойчивости и качества процессов в системе объект—регулятор, базирующуюся на рассмотрении обыкновенных, преимущественно линейных, дифференциальных уравнений. ТАР тесно соприкасается с теорией устойчивости движения «в малом» А.М. Ляпунова, но имеет выраженную инженерную направленность. В конце 50-х—начале 60-х годов появляются работы Л.С. Понт-рягина, Р. Беллмана, Р. Калмана, которые заложили основы современной теории автоматического управления. Использование математических моделей не только на стадии проектирования, но и в процессе функционирования систем является одной из характерных черт современной теории автоматического управления. Важным разделом современной теории автоматического управления является оптимальное (и субоптимальное) оценивание параметров и характеристик по экспериментальным данным — идентификация. Автоматическое регулирование и управление перестает быть скорее искусством и становится наукой с появлением электронной вычислительной техники. Первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) была создана в 1945 г. в США под руководством американских ученых Дж.В. Моучли и Д.П. Эккерта и предназначалась для расчета баллистических таблиц (машина была построена по заказу артиллерийского управления). ЭВМ содержала 18 тысяч электронных ламп и потребляла 150 кВт. Быстродействующая электронная счетная машина (БЭСМ) была сконструирована в начале 50-х годов прошлого века в СССР коллективом ученых, во главе которых стоял академик С.А. Лебедев. В 1960 г. разработано второе поколение компьютеров с использованием полупроводниковой технологии. С 1965 г. начинает развиваться миникомпьютерная технология, а в 1969 г. В. Хофф изобрел микропроцессор. В 1970—1980-е годы получает развитие идея об использовании цифровых компьютеров для управления в промышленности, особенно химической. Основная мотивация такого подхода — развитие ядерной технологии. К 1983 г. появляются первые персональные компьютеры. Проектирование современных систем управления при наличии прикладных пакетов компьютерных программ, включая такие, как ORACLS, Program CC, Control-C, PC-Matlab, MATRIXX, Easy5, SIMNON и др., становится доступным для рядового инженера. Американский ученый Норберт Винер (1894—1964) был одним из создателей кибернетики (от греч. kibernos — рулевой, кормчий) — науки об общих законах управления. Кибернетика стала теоретической базой создания и внедрения автоматизированных систем управления (АСУ). 3. ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ Под химико-технологическим процессом (ХТП) понимают определенную последовательность процессов (химических, физико-химических, их сочетаний) целенаправленной переработки исходных сырья и веществ в продукт. Химическое производство представляет собой совокупность процессов и операций, осуществляемых в аппаратах и машинах и предназначенных для целенаправленной переработки исходных веществ и сырья в продукты путем химических превращений. Вопросам управления в химической технологии придается особое значение. Это, в первую очередь, связано со следующими особенностями ХТП: сложность и высокая скорость протекания ХТП; агрессивность и токсичность перерабатываемых веществ; взрыво- и пожароопасность перерабатываемых веществ; высокие (или низкие) температуры; высокие (сверхвысокие) давления или глубокий вакуум; высокая чувствительность ряда ХТП к нарушениям технологического режима и т. д. Необходимо учитывать и такое важное обстоятельство для управления: не все технологические параметры (показатели), которыми необходимо управлять в процессе, доступны непосредственному и непрерывному измерению. Из практики эксплуатации ХТП известно, что такому измерению трудно поддаются показатели состава и качества перерабатываемого сырья, а также показатели состава и качества получаемого продукта. Даже в случае прямого и непрерывного измерения, например расходов материальных потоков, как следует из сведения материальных балансов, на крупных химических предприятиях потери исходного сырья и веществ, конечных продуктов достигают 2,0...2,5 %. Необходимо также помнить, что управление будет более эффективным, если выбранный управляемый параметр чувствителен к условиям проведения ХТП. Тогда даже небольшие отклонения текущих значений управляемого параметра от заданного вызовут к действию систему управления. Для химико-технологических процессов, осуществляемых в крупнотоннажных химических и нефтехимических производствах, характерно запаздывание и параметры (показатели), выбранные для управления, при изменении условий проведения процесса не могут изменяться мгновенно. Невозможность прямых и непрерывных измерений параметров (показателей) процесса, отсутствие мгновенной реакции параметров (показателей) процесса на возмущающие воздействия усложняют систему управления ХТП. Кроме того, все время необходимо учитывать степень воздействия химических производств на окружающую среду. В этой ситуации системы управления ХТП должны обеспечить безопасность химических производств, постоянно контролировать состав и качество перерабатываемого сырья и веществ, состав и качество конечных продуктов, окружающей среды. Исходя из изложенных особенностей ХТП, перечислим функции, выполняемые устройствами автоматического управления в химической технологии. Диагностика оборудования, измерение и контроль технологических параметров и определение причин возникновения аварийных ситуаций. Сигнализация (световая и звуковая) при отклонении технологических параметров от заданных режимов и аварийном состоянии оборудования. Логическое управление блокировками и защитой; аварийное отключение (переключение) технологического оборудования. Управление (регулирование) технологическими параметрами. Современному состоянию работ в области управления соответствуют системы управления, реализуемые посредством цифровых систем. Цифровые системы могут применяться во многих областях управления, таких как автоматическая сигнализация, блокировка, встроенная линеаризация или компенсация сигнала. Однако основная задача систем управления — управление технологическим процессом. Автоматическое регулирование является частным случаем более общего понятия автоматического управления. Теория автоматического регулирования является основой построения первого уровня управления, а теория автоматического управления — основа всей иерархической структуры информационных процессов управления сложными химико-технологическими объектами. Теория автоматического управления позволяет изучить свойства системы, которые принято называть: наблюдаемостью, идентифицируемостью, управляемостью и адаптируемостью. АСУ представляет собой сложную динамическую систему, поведение которой в реальных условиях требует соответственно сложного математического описания, больших затрат времени на программирование и т. д. Поэтому для математического описания АСУ необходима некоторая идеализация, следствием которой является получение приближенных результатов. Уточнение их и окончательный выбор параметров системы управления производится с применением средств математического моделирования и вычислительной техники с последующей настройкой параметров регуляторов в реальном масштабе времени (в реальных условиях). Сущность разработки АСУ заключается в том, чтобы, располагая сведениями о свойствах объекта управления (статических и динамических), а также заданными требованиями к системе управления в целом (запасу устойчивости, надежности, усилению по мощности, качеству и т. д.), подобрать соответствующую элементную базу и составить схему управления, способную действовать в реальных условиях химического производства в соответствии с поставленными требованиями. Естественно, что этот подход предполагает наличие сведений об элементах, устройствах, входящих в состав АСУ, а также то, что они должны рассматриваться во взаимодействии друг с другом, и при этом вся система управления в целом должна быть работоспособна и обладать требуемыми свойствами. Система автоматического регулирования, как правило, предполагает наличие достаточно сложного логического устройства (автоматического регулятора — управляющего устройства, осуществляющего автоматическое регулирование с помощью аппаратурной реализации алгоритмов управления), вырабатывающего регулирующее воздействие (в соответствии с требуемым законом регулирования) на объект управления в результате сравнения текущего значения регулируемого параметра с заданным. Управление происходит с заранее заданным алгоритмом. 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ УПРАВЛЕНИЯ. РОЛЬ УПРАВЛЕНИЯ В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ На сегодняшний день не существует реальных и достаточно результативных методов расчета экономической эффективности от внедрения и эксплуатации АСУ. Из опыта внедрения и эксплуатации АСУ следует, что процесс внедрения АСУ — процесс сложный, во многом противоречивый, и не всегда сразу же проявляется желаемый положительный эффект. Не исключается риск при оплате заказчиком расходов на автоматическое управление и получением в итоге ненадежной и убыточной системы управления. Многие химические и нефтехимические производства — производства сложные, непрерывные, многостадийные, с наличием агрессивных сред, взрывопожароопасных зон и т. д. Каков же должен быть уровень автоматического управления, какие АСУ нужны собственнику, какой критерий оценки эффективности управления для него является самым важным? Наиболее распространенным критерием оценки эффективности управления является прибыль. Примечание В 1993 г. исследователями США и Канады было опубликовано сообщение о том, что только треть всех контуров управления на действующих химических предприятиях работает эффективно. Тогда немногие этому поверили. Недавнее обследование (2003 г.) более ста тысяч контуров управления на 350 действующих химических предприятиях США специализированной фирмой Honeywell Process Solutions Phoenix подтвердило эти данные: плохо или удовлетворительно работают 49 % обследованных контуров управления; 32 % — работают в допустимых пределах отклонений КПД от заданного; 16 % — не работают из-за забивки регулирующих клапанов и только 4,4 % обследованных контуров управления в последние два года изменяли параметры настройки управляющих устройств. Уровень автоматического управления химическим предприятием определяется экономическими условиями. Затраты на автоматическое управление ХТП могут доходить до 20 % от стоимости основного технологического оборудования. Практический опыт последних лет показывает, что внедрение АСУ повышает технико-экономические показатели производства даже без замены или реконструкции основных фондов. Экономическая эффективность достигается прежде всего за счет основных преимуществ АСУ перед человеком. Теперь для управления ХТП в оптимальном режиме просто умения, интуиции, знаний человека недостаточно. Автоматизация технологических объектов управления повышает их технико-экономические показатели (ТЭП) на 3...5 % при значительном (на 30...40 %) снижении трудоемкости получения целевого продукта. Например, на одном из предприятий в производстве аммофоса в результате реконструкции производства и АСУ была увеличена производительность технологического оборудования на 16 %, улучшено качество аммофоса, отмечено снижение на 10 % выбросов аммиака в окружающую среду. Автоматическое управление обеспечивает большую степень безопасности, надежности и экономичности работы объектов управления, что сокращает время простоев технологического оборудования, предотвращает загрязнение окружающей среды. Усиленно разрабатываются системы активного контроля наличия утечек потенциально опасных сред (газовых, жидких) из технологического оборудования. Например, разработана новая система контроля, состоящая из контроллера, к аналоговым входам которого подключены газоаналитические датчики наличия утечек, а к аналоговым и дискретным выходам — исполнительные устройства (исполнительные механизмы и регулирующие органы), позволяющие управлять безопасностью ХТП. К последним достижениям в области управления безопасностью химических производств можно отнести разработку нейросетевых моделей управления. На выходе нейронной сети в режиме реального времени рассчитываются значения управляющих воздействий, направленных на предотвращение отказов технологического оборудования. В современных условиях информационные технологии становятся важнейшей составной частью ХТП, во многом определяющих хозяйственные риски. Например, для анализа экологической обстановки, идентификации источника выброса и принятия решения по управлению качеством атмосферного воздуха разработаны ситуационные советующие системы на основе алгоритмов нечетких логических рассуждений, позволяющие выполнять оперативный анализ состояния воздушной среды. И если раньше информатизацию рассматривали как затратную часть бюджета, то сейчас наблюдается тенденция вложения денег в информационные технологии ради получения прибыли. 1. Понятие АСУТП. С развитием промышленности в конце XX века резко возросла потребность в высокоэффективных и высоконадежных автоматизированных системах управления технологическими процессами. Данная потребность обусловлена следующими факторами: - возросшие требования к повышению качества технологического процесса; - рост дефицита природных ресурсов; - появление мощных, компактных, недорогих измерительных и управляющих устройств; - повышение степени автоматизации производства и перераспределение функций между человеком и аппаратурой. В настоящее время в России остро стоит вопрос замены устаревших автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП). Основными причинами, обуславливающими необходимость замены, являются следующие: 1) невозможность реализации на существующем оборудовании современных подходов к автоматизации, таких как использование компьютерных технологий, микропроцессорной техники и программных систем; 2) устаревшая элементная база существующих на предприятиях АСУТП, как правило, уже не выпускаемая промышленностью; 3) модернизация устаревших АСУТП стоит дороже их полной замены. Однако, полная замена устаревших АСУТП и установка современных систем «с нуля» требует больших финансовых вложений. В связи с этим часто используется вариант установки относительно недорогих наращиваемых локальных систем, которые постепенно вытесняют старые. Протекание любого технологического процесса (ТП) есть определенное алгоритмически заданное изменение параметров процесса во времени и пространстве. Следовательно, любой ТП должен сопровождаться информацией о последовательности изменений состояния процесса во времени и пространстве. Информация о ТП зарождается на уровне управления оборудованием и включает в себя: - технологические параметры оборудования (положение исполнительных механизмов, скорость вращения шпинделей, и т.д.); - показатели выпуска продукции; - расход сырья, энергии, воды и т.д. Управление производственным процессом выполняют АСУТП, нижний уровень которых занимается непосредственно управлением технологическими процессами и оборудованием, а верхний уровень представляет собой системы диспетчерского управления. Современные АСУТП представляют собой аппаратно-программные комплексы, которые выполняют следующие основные функции: - сбор информации от объекта управления; - передача, преобразование и обработка информации; - формирование управляющих команд и выполнение их на управляемом объекте. Как известно, любое производство не может полностью обойтись без участия человека. В автоматизированной системе управления человек выполняет следующие основные функции: - анализ текущего состояния производственного процесса; - регулировка параметров производственного процесса; - обработка нештатных, аварийных ситуаций. Таким образом, возникают предпосылки для создания систем, позволяющих человеку легко наблюдать за поведением системы управления, а также влиять на ее работу. Человек-оператор должен быть обеспечен автоматизированным рабочим местом (АРМ), которое и позволит ему выполнять перечисленные выше функции. Требования к АСУТП: 1. универсальность (широкий спектр областей применения); 2. низкая стоимость; 3. возможность наращивания системы и объединения нескольких систем в одну; 4. удобство работы оператора (наглядность); 5. простота разработки и внедрения; 6. высокая степень ремонтопригодности и взаимозаменяемости элементов. Примерная структура современного автоматизированного предприятия и место АСУТП в ней показано на рисунке 1. Первый уровень, полевой уровень (уровень ввода-вывода), включает набор датчиков и исполнительных устройств, встраиваемых в конструктивные узлы технологического оборудования и предназначенных для сбора первичной информации и реализации исполнительных воздействий. Современные интеллектуальные датчики выполняют, кроме процесса измерения, преобразования измеряемых сигналов в типовые аналоговые и цифровые значения, самодиагностику своей работы, дистанционную настройку диапазона измерения, первичную обработку измерительной информации, иногда еще ряд достаточно простых, типовых алгоритмов контроля и управления. Они имеют интерфейсы к стандартным/типовым полевым цифровым сетям, что делает их совместимыми с практически любыми современными средствами автоматизации, и позволяет информационно общаться с этими средствами и получать питание от блоков питания этих средств. Второй уровень, уровень контроля и управления ТП (уровень непосредственное управления), служит для непосредственного автоматического управления технологическими процессами с помощью промышленных контроллеров и характеризуется следующими показателями: - предельно высокой реактивностью режимов реального времени;  Рис.1. Структура автоматизированного предприятия. предельной надежностью (на уровне надежности основного оборудования); возможностью встраивания в основное оборудование; функциональной полнотой модулей УСО; возможностью автономной работы при отказах комплексов управления верхних уровней; возможностью функционирования в цеховых условиях. В промышленные контроллеры загружаются программы и данные из ЭВМ третьего уровня, уставки, обеспечивающие координацию и управление агрегатом по критериям оптимальности управления технологическим процессом в целом, выполняется вывод на третий уровень управления служебной, диагностической и оперативной информации, т. е. данных о состоянии агрегата, технологического процесса. Этот уровень управления реализуется, например, на промышленных контроллерах Apacs, DeltaV, Centum, Simatic и др. Третий уровень, уровень диспетчерского управления ТП (SCADA-уровень ─ Supervisory Control and Data Acquisition - сбор данных и диспетчерское управление) или еще называют уровнем человеко-машинного интерфейса HMI/MMI (Human-Machine Interface / Man-Machine Interface), предназначен для отображения (или визуализации) данных в производственном процессе и оперативного комплексного управления различными агрегатами, в том числе и с участием диспетчерского персонала. Этот уровень управления должен обеспечивать: диспетчерское наблюдение за технологическим процессом по его графическому отображению на экране в реальном масштабе времени; расчет и выбор законов управления, настроек и уставок, соответствующих заданным показателям качества управления и текущим (или прогнозным) параметрам объекта управления; оперативное сопровождение моделей объектов управления типа «агрегат», «технологический процесс», корректировку моделей по результатам обработки информации от второго уровня; синхронизацию и устойчивую работу систем типа «агрегат» для группового управления технологическим оборудованием; ведение единой базы данных технологического процесса; связь с четвертым уровнем. Отвечая этим требованиям, ЭВМ на третьем уровне управления должны иметь достаточно высокую производительность как при решении задач в реальном масштабе времени, так и при обработке графической информации, обеспечивая работу в реальном времени с базами данных среднего объема и с расширенным набором интеллектуальных видеотерминалов. Третий уровень управления реализуется на базе специализированных промышленных компьютеров, или в ряде случаев на базе персонального компьютера. Диспетчерский интерфейс реализуется SCADA-системами, например InTouch, iFix, Genesis32, WinCC и др. Машины третьего уровня должны объединяться в однородную локальную сеть предприятия (типа Ethernet) с выходом на четвертый уровень управления. Четвертый уровень, уровень управления производством MES (Manufacturing Execution System) - средства управления производством -характеризуется необходимостью решения задач оперативной упорядоченной обработки первичной информации из цеха и передачи этой информации на верхний уровень планирования ресурсов предприятия. Решение этих задач на данном уровне управления обеспечивает оптимизацию управления ресурсами цеха как единого организационно-технологического объекта по заданиям, поступающим с верхнего уровня, и при оперативном учете текущих параметров, определяющих состояние объекта управления. Решение этих задач возлагается обычно на серверы в локальных сетях предприятия. Пятый уровень, уровень планирование ресурсов производства MRP (Manufacturing Resource Planning) и планирование ресурсов предприятия ERP (Enterprise Resource Planning). Задачи, решаемые на этом уровне, в аспекте требований, предъявляемых к ЭВМ, отличаются главным образом повышенными требованиями к ресурсам (например, для ведения единой интегрированной - централизованной или распределенной, однородной или неоднородной - базы данных, планирования и диспетчирования на уровне предприятия в целом, автоматизации обработки информации в основных и вспомогательных административно-хозяйственных подразделениях предприятия: бухгалтерский учет, материально-техническое снабжение и т.п.). Обычно для решения задач данного уровня выбирают универсальные ЭВМ, а также многопроцессорные системы повышенной производительности. Наиболее известные системы этого уровня предлагаются компаниями SAP, Oracle, BAAN и др. Шестой уровень, уровень высшего менеджмента (OLAP-системы – On-Line Analytical Processing – оперативный анализ данных). Информационные системы масштаба предприятия, как правило, содержат приложения, предназначенные для комплексного многомерного анализа данных, их динамики, тенденций и т.п. Такой анализ в конечном итоге призван содействовать принятию решений. Нередко эти системы так и называются — системы поддержки принятия решений. Системы поддержки принятия решений обычно обладают средствами предоставления пользователю агрегатных данных для различных выборок из исходного набора в удобном для восприятия и анализа виде. Как правило, такие агрегатные функции образуют многомерный (и, следовательно, нереляционный) набор данных (нередко называемый гиперкубом или метакубом), оси которого содержат параметры, а ячейки — зависящие от них агрегатные данные). Вдоль каждой оси данные могут быть организованы в виде иерархии, представляющей различные уровни их детализации. Благодаря такой модели данных пользователи могут формулировать сложные запросы, генерировать отчеты, получать подмножества данных. Этот уровень управления должен обеспечивать следующие требования к приложениям для многомерного анализа: предоставление пользователю результатов анализа за приемлемое время (обычно не более 5 с), пусть даже ценой менее детального анализа; возможность осуществления любого логического и статистического анализа, характерного для данного приложения, и его сохранения в доступном для конечного пользователя виде; многопользовательский доступ к данным с поддержкой соответствующих механизмов блокировок и средств авторизованного доступа; многомерное концептуальное представление данных, включая полную поддержку для иерархий и множественных иерархий (это — ключевое требование OLAP); возможность обращаться к любой нужной информации независимо от ее объема и места хранения. Следует отметить, что OLAP-функциональность может быть реализована различными способами, начиная с простейших средств анализа данных в офисных приложениях и заканчивая распределенными аналитическими системами, основанными на серверных продуктах. Источником в OLAP-системах является сервер, поставляющий данные для анализа. Наиболее известные системы этого уровня предлагаются компаниями Oracle, Arbor, MicroStrategy, Hyperion, Comshare и др. Как показано на рисунке 1, все уровни автоматизированного предприятия являются связанными между собой при помощи различных аппаратных интерфейсов и соответствующих протоколов обмена данными. При этом на всех уровнях могут быть использованы как универсальные, так и специализированные протоколы. Место ИСПиУ в системе автоматизированного предприятия – верхний уровень АСУТП, осуществляющий управление цехами, участками производства. Однако интеграция отдельных АСУТП в единую систему позволяет говорить о комплексной автоматизации производства. При этом связь уровня АСУТП с уровнем АСУП дает возможность планировать всю деятельность предприятия в комплексе – от поставки сырья до реализации готовой продукции. На уровне высшего руководства деятельность всего предприятия представляется прозрачной. |