Повышение качества управления технологическими процессами производства на основе процедуры распределенного мониторинга объектов в режиме реального времени с применением инструментов трехмерного моделирования
![Диссертация: Повышение качества управления технологическими процессами производства на основе процедуры распределенного мониторинга объектов в режиме реального времени с применением инструментов трехмерного моделирования](https://niscu.ru/work/5193452/cover.png)
На данный момент большинство систем мониторинга имеют набор открытых интерфейсов, что позволяет безболезненно проводить их интеграцию в SCADA системы предприятий и их сети. Также интеграции позволит объединить в общей базе данных информацию из различных систем АСУ (Автоматизированная Система Управления) и АСУТП (Автоматизированная Система Управления Технологическим Процессом… Читать ещё >
Содержание
- Глоссарий
- Глава 1. Анализ проблем распределенного мониторинга объектов промышленного производства. Постановка задач исследования
- 1. 1. Основные характеристики и особенности мониторинга современного машиностроительного производства Тенденции построения программного обеспечения систем управления
- 1. 2. Обобщенная архитектура систем мониторинга производственных систем
- 1. 3. Обоснование построения распределенного мониторинга состояний объектов промышленного производства в режиме реального времени
- 1. 4. Постановка задачи исследования
- Глава 2. Разработка моделей распределенного мониторинга состояний производственного процесса
- 2. 1. Обобщенная модель исследования методов и целей контроля системы мониторинга
- 2. 2. Разработка структурных моделей распределенного мониторинга предприятий с учетом областей и типов производств
- 2. 3. Принципы классификации построения систем мониторинга производственных процессов
- 2. 4. Выводы по главе
- Глава 3. Методика интеграции системы мониторинга в структуре производственного процесса с использованием среды вСАВА
- 3. 1. Определение методов и средств интеграции системы распределенного производственного мониторинга на основе модели жизненного цикла компонентов интеграции
- 3. 2. Разработка средств визуализации мониторинга на основе трехмерной графики
- 3. 3. Методы обеспечения качества интеграции системы мониторинга производственных процессов
- 3. 4. Выводы по главе
- Глава 4. Способы реализации повышения качества управления производством на основе методов распределенного мониторинга с применением 3D моделирования
- 4. 1. Определение спецификаций для построения распределенного мониторинга, с использованием механизма системы SC ADA
- 4. 2. Построение единого исполняемого окружения компонентов мониторинга
- 4. 3. Встраивание системы визуализации типа 3D как подсистемы мониторинга производственных процессов
- 4. 4. Выводы по главе
Повышение качества управления технологическими процессами производства на основе процедуры распределенного мониторинга объектов в режиме реального времени с применением инструментов трехмерного моделирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
С развитием промышленности и ростом производств, появилась необходимость повышения экономической эффективности бизнес-процессов по предоставлению услуг. Наряду со стремительным ростом их числа и сложности, заставляют уделять большое внимание совершенствованию принципов и механизмов контроля работоспособности оборудования, процедур реагирования на аварийные ситуации, стратегическому планированию деятельности предприятия на основе глубокого изучения и анализа результатов эксплуатации оборудования. Важной целью на этом направлении является существенное расширение качества и зоны контроля, повышение его достоверности и оперативности реагирования, что может быть достигнуто разработкой и применением средств и методов распределенного мониторинга всех уровней промышленного производства в режиме реального времени.
Достижению такой комплексной цели чрезвычайно способствует активное использование современных информационных технологий, программных и аппаратных средств во всех подразделениях, участвующих в эксплуатации, планировании и управлении. Однако построение целостного корпоративного решения на основе использующихся в настоящий момент частных систем контроля и управления оборудованием (различных типов и/или различных производителей) потребует значительных финансовых и временных усилий. Кроме того, многие элементы инфраструктуры предприятий могут находятся вне зоны автоматического контроля и не могут быть туда включены с помощью имеющихся средств.
Проведя анализ архитектуры существующих систем мониторинга технологического процесса различных фирм разработчиков (Siemens AG, Bosch, EES, INSYS), были выявлены следующие проблемы:
• наличие принципов и инструментов построения систем мониторинга, усложняющих проектирование, разработку и анализ при создании элементов системы с нуля или расширении ее возможностей;
• плохая масштабируемость систем, отсутствие набора единых интерфейсов, позволяющих произвести эффективную интеграцию дополнительных компонентов в состав системыневозможность точного конфигурирования и настройки под конкретные задачи технологического процесса;
• ¦ отсутствие единой обобщенной концепции интеграции компонентов от различных производителей;
Актуальность. В результате исследования было выявлено, что разрешить указанные недостатки и противоречия возможно в процессе развертывания и широкого использования распределеннойсистемы, мониторинга, в основе своей построенной? с учетом согласованных системных принципов и международных стандартов в. области? промышленного производства и информационных технологий:
Предлагаемое решение поставленнойзадачи основывается на создании классификации подходов и разработке принциповинтеграции" системы мониторинга в SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition — системы интеграции устройств и получения данных) промышленных предприятий, в том числе и предприятий с филиалами в разных городах.
На данный момент большинство систем мониторинга имеют набор открытых интерфейсов, что позволяет безболезненно проводить их интеграцию в SCADA системы предприятий и их сети. Также интеграции позволит объединить в общей базе данных информацию из различных систем АСУ (Автоматизированная Система Управления) и АСУТП (Автоматизированная Система Управления Технологическим Процессом) предприятияобеспечить расчет и диагностику необходимых технологических процессов предприятия, предоставить централизованный доступ всех служб предприятия к оперативной и архивной технологической информации из различных систем управления [5]. Это уменьшит стоимость проектирования, разработки и внедрения систем мониторинга, а также повысит качество промышленной системы в целом.
Целью диссертации является повышение качества управления технологическими процессами производства на основе системы распределенного мониторинга состояний объектов в режиме реального времени.
Объектом и предметом исследования в данной работе является анализ и разработка моделей и методов распределенного мониторинга технологического процесса, характеризующиеся построением распределенной системы ввода вывода и децентрализацией обработки данных.
Задачи исследования. Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:
• анализ существующих систем распределенного мониторинга и разработка классификации критериев интеграции прикладных компонентов распределенных систем мониторинга реального времени;
• разработка архитектуры распределенного мониторинга состояний объектов промышленного производства, как фактора повышения качества управления производственным процессом;
• разработка моделей распределенного мониторинга состояний объектов промышленного производства в режиме реального времени.
• разработка методики интеграции системы распределенного мониторинга в структуру производственного процесса с применением среды 8СМ) А;
• определение областей целесообразного применения процедур распределенного мониторинга состояний объектов промышленного производства на основе многофакторной классификации методов мониторинга с применением инструментов трехмерного моделирования;
• определение практической и экономической целесообразности применения разработанных в диссертации положений по оценке качества технологического процесса.
Научная новизна работы заключается в:
• разработке архитектуры распределенного мониторинга состояний объектов автоматизированного производства в режиме реального времени, как фактора повышения качества управления производственным процессом;
• определение функциональных связей между объектами распределенного мониторинга, что позволяет настроить и сконфигурировать среду управления автоматизированным производством, достигнув требуемого повышения качества управления;
• разработке моделей и методики интеграции системы распределенного мониторинга в структуру производственного процесса с применением среды БСАБА, как фактора повышения общей эффективности автоматизированного производства.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием соответствующих разделов теории управления, программного моделирования, основных положений принципов интеграции, технологии автоматизированных систем управления, а также средств визуализации и объектного построения.
Практическая значимость работы. Полученные в диссертации результаты, в виде методики интеграции компонентов визуализации в программной среде БСАОА, позволяют снизить стоимость системы управления технологическим процессом, повысить его качество. При этом достигается ряд преимуществ: сокращение итогового времени проектирования и разработки программного обеспечения, упрощение интеграции компонентов визуализации, повышение качества отладки управляющих программ, гибкость конфигурирования интегрируемых компонентов системы. Разработанные в диссертации положения используются в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности 220 301 «Автоматизация технологических процессов и производств».
Апробация работы. Теоретические и практические результаты, полученные автором, докладывались на заседаниях кафедры «Компьютерные Системы управления» МГТУ «Станкин», на Международном форуме информатизации МФИ-2007 и международной научно-технической конференции «Информационные средства и технологии».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 — в издании, включенном в перечень ВАК РФ, а также 2 издания по темам международных конференций.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Содержит 158 страниц основного текста, 44 рисунков и 4 таблиц.
Список литературы
содержит 44 наименований, в том числе 7, опубликованных в Интернете.
Основные выводы и результаты работы.
1. Решена задача повышения качества управления автоматизированным производством на основе создания моделей и методики организации архитектуры распределенного мониторинга состояний объектов электроэнергетической промышленности.
2. Установлены функциональные связи между объектами распределенного мониторинга, что позволяет настроить и сконфигурировать среду управления автоматизированным производством, достигнув требуемого повышения качества управления.
3. Предложена модель распределенного мониторинга состояний объектов промышленного производства в режиме реального времени, показывающая преимущества автоматизации производственного процесса.
4. Определена многоэтапная циклическая процедура интеграции системы распределенного мониторинга в структуру производственного процесса с применением среды БСАОА, как фактор повышения эффективности всей производственной системы.
5. Определены области целесообразного применения в электроэнергетике процедур распределенного мониторинга состояний объектов промышленного производства, на основе многофакторной классификации методов и принципов мониторинга с применением инструментов трехмерного моделирования.
6. Показаны практические и экономические результаты применения разработанных в диссертации положений по оценке качества технологического процесса в электроэнергетической промышленности. В частности, срок окупаемости разработанных компонентов мониторинга равен 1,5 годам.
7. Результаты данной работы могут быть рекомендованы для применения на предприятиях других прикладных областей, требующих улучшения качества управления.
Список литературы
- ГОСТ 15 467–79. Раздел «Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения».
- Катцель Д. Инвестиции в HMI отражают расширяющийся рынок // Control Engineering Россия, 2006. № 1. С. 43−49.8. http://www.insapov.ru/automation.html интернет портал Рафаэль Инсапов, г. Москва.
- МакКлеллан М. Применение MES систем // Издательство Saint Lucie Press. ISBN: 1 574 441 353.10.http://www.adastra.ru/products/dev/scada/ сайт Adastra — разработчика SCADA систем и HMI консолей.
- П.Фельдман Я. А. Создаем информационные системы: Разработка прикладных информационно-управляющих систем для предприятий, организаций и средней школы это просто! Изд. Солон-Пресс 2006, 119 стр. ISBN: 978−5-98 003−256−2 ,
- Шерешевский JI. Вопросы открытости SCADA-систем. «Мир компьютерной автоматизации», № 4, 2003 г.
- Шехтман М.Б. Модульная интегрированная SCADA «КРУГ-2000» -новые решения. «Промышленные АСУ и контроллеры». № 2, 2004 г.
- Н.Калядин А. Windows NT для встраиваемых приложений. Открытые системы. N 2(28) 1998. Стр.15−18
- Черемисин А., Кобызев О. Linux реального времени. Открытые системы. № 09−10 1999. Интернет версия http://www.osp.ru/os/1999/09−10/177 813/
- Сосонкин B. JL, Мартинов Г. М. Принципы построения систем ЧПУ с открытой архитектурой // Приборы и системы управления. 1996. № 8, С. 18−21.
- Microsoft Corporation. Анализ требований и создание архитектуры решений на основе Microsoft .NET. Учебный курс MCSD. Пер. с англ. под ред. Врублевского А. Р. Москва: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2004.— 416 стр.: ил. ISBN 5−7502−0248−8.
- TwinCAT Information System (Base). Открытый Интернет ресурс ftp://ftp.beckhoff.com/Software/TwinCAT/InfoSystem.19.http://www.mm-software.com/ сайт компании М&М Software GmbH -разработчика программнь1х решений в сфере автоматизации производства.
- Сосонкин В. JL, Мартинов Г. М., Любимов А. Б. Интерпретация диалога в windows-интерфейсе систем управления // Приборы и системы управления. 1998. № 12. С. 10−13.
- Крачтен Ф. Введение в Rational Unified Process. 2-е издание. Изд. Вильяме 2002 г. 240 стр., с ил- ISBN 5−8459−0239−8, 0−201−70 710−1
- Бидли М., Швабер К. // Serum, Agile-разработка ПО. Издание Prentice Hall, осень 2001 года.
- Мунипов В.М., Зинченко В. П. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды. Изд. Логос, 2001 г. 356 с. ISBN 5−94 010−043−0
- Таненбаум Э. ван Стен М. Распределённые системы. Принципы и парадигмы. Спб. Изд. Питер, 2003 877 е.: ил. — (Серия «Классика computer science»). ISBN 5−272−53−6
- Николайчук О.И. Современные средства автоматизации: Практические решения Изд. Солон-Пресс 2006, 247 стр. ISBN: 978−5-98 003−287−6
- Уодтке К. Информационная архитектура: чертежи для сайта КУДИЦ-Образ, 2004 г., 320 стр. ISBN 0−7357−1250−6, 5−93 378−081−2
- Смит Ф. Цифровое производство набирает обороты // Control Engineering Россия, 2007 № 11. Интернет версия публикации: http://www.controlengrussia.com/nov07−3 .php4?art=l 594
- Мандел Т. Разработка пользовательского интерфейса ДМК, 2001, 416 стр. ISBN 5−94 074−069−3
- Торрес Р. Дж. Практическое руководство по проектированию и разработке пользовательского интерфейса 2002 г.: Вильяме: Серия института качества программного обеспечения, 400 стр., ISBN 5−84 590 367-Х
- Макгрегор Д., Сайке Д. Тестирование объектно-ориентированногопрограммного обеспечения. Практическое пособие. Пер. с англ. К.:i
- ООО «ТИД «ДС», 2002.-432 с. ISBN 996−7992−12−8
- Капустин Н.М., Кузнецов П. М., Схиртладзе А. Г. и др. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для втузов / Под ред. Н. М. Капустина. — М.: Высш. шк., 2004.—415 с: ил. ISBN 506−4 583−8
- Долганов И.Ю. Программируемые контроллеры SIMATIC S7/C7 // Автоматизация в промышленности. 2005. № 4
- Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML: Руководство пользователя. СПб.: «Питер», 2004, 430 стр. ISBN 5−94 074−260−2
- Шикин Е.В., Боресков A.B. Компьютерная графика. Полигональные модели. -М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001.-464с.
- Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. -СПб.: БХВ-Петербург, 2003. -560с.
- Порев В.Н. Компьютерная графика. -СПб.: БХВ-Петербург, 2002. -432с.
- Тихомиров Ю. Программирование трехмерной графики. -СПб.: БХВ-Петербург, 2001*. -256с.
- Томпсон H. Секреты программирования трехмерной графики для Windows 95: Пер. с англ. -СПб.: Питер, 1997. -352с.
- Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. -М.:Мир, 1989. 512с.
- Колесников С. ИТ в промышленности Технологии и протоколы передачи данных в промышленности: Industrial Ethernet // Электронное издание газеты «Компьютер-Информ», СПб. 2008 г.
- Липаев В.В. Качество программных средств. Методические рекомендации. Под общей ред. проф., д.т.н. А. А. Полякова. М: Янус-К, 2002. 400 е., 47 илл.