Автоматизированные информационно-управляющие системы

Автоматизированные Автоматизированные информационно-информационно-

управляющие управляющие системысистемы

Структура курсаСтруктура курса

►Курс состоит из трех модулей:Курс состоит из трех модулей:►Структура и функции АСУТП Структура и функции АСУТП ►Логическое управление Логическое управление ►Групповое управление Групповое управление ►По окончании первого модуля По окончании первого модуля

предусмотрен коллоквиум в виде предусмотрен коллоквиум в виде устного ответа на теоретический устного ответа на теоретический вопрос.вопрос.


►Поскольку лабораторный практикум Поскольку лабораторный практикум основан на материале двух вторых основан на материале двух вторых модулей, то лекции по первому и модулей, то лекции по первому и двум последующим модулям двум последующим модулям читаются параллельно.читаются параллельно.

►Темы лекций по модулям:Темы лекций по модулям:►1. Структурные разновидности 1. Структурные разновидности

АСУТП. Функции АСУТП. АСУТП. Функции АСУТП. Конфигурации АСУТП. Свойства сети Конфигурации АСУТП. Свойства сети ProfibusProfibus. .


► 2. Алгоритмы логической обработки. Процесс 2. Алгоритмы логической обработки. Процесс программирования контроллера. Создание программирования контроллера. Создание сценария. Детальное представление сценария. Детальное представление действий действий

► 3. Накопление и отображение информации, 3. Накопление и отображение информации, передача информации и команд оператора. передача информации и команд оператора. Построение мнемосхем. Разграничение прав Построение мнемосхем. Разграничение прав доступа пользователей к элементам доступа пользователей к элементам мнемосхемы. Настройка модулей хранения и мнемосхемы. Настройка модулей хранения и отображения технологических параметров и отображения технологических параметров и аварийных сообщений. аварийных сообщений.


► Темы лабораторных работ:Темы лабораторных работ:►Настройка, конфигурирование и Настройка, конфигурирование и

параметризация проекта. Основные приемы параметризация проекта. Основные приемы программирования в среде программирования в среде STEPSTEP7.7.

► Разработка программ логического управления.Разработка программ логического управления.►Организация взаимодействия Организация взаимодействия SCADASCADA-системы с -системы с

контроллером. Разработка мнемосхем. контроллером. Разработка мнемосхем. ► Разграничение прав доступа пользователей к Разграничение прав доступа пользователей к

элементам мнемосхемы. Глобальные сценарии. элементам мнемосхемы. Глобальные сценарии.


►Настройка модулей хранения и Настройка модулей хранения и отображения технологических отображения технологических параметров (в табличном и графическом параметров (в табличном и графическом виде). виде).

►Настройка модулей хранения и Настройка модулей хранения и отображения аварийных сообщений.отображения аварийных сообщений.

►Форма контроля знаний – экзамен.Форма контроля знаний – экзамен.► Текущая успеваемость оценивается по Текущая успеваемость оценивается по

балльно-рейтинговой системе.балльно-рейтинговой системе.

Балльно-рейтинговая Балльно-рейтинговая системасистема

►Поскольку по данной дисциплине Поскольку по данной дисциплине предусмотрен экзамен, сумма баллов за предусмотрен экзамен, сумма баллов за работу в семестре составляет 60 баллов, работу в семестре составляет 60 баллов, сумма баллов за экзамен - 40. За сумма баллов за экзамен - 40. За выполнение учебных заданий сверх выполнение учебных заданий сверх предусмотренных программой дисциплины, предусмотренных программой дисциплины, либо их досрочное выполнение, возможно либо их досрочное выполнение, возможно выставление дополнительных баллов. Если выставление дополнительных баллов. Если с учетом дополнительных баллов студент с учетом дополнительных баллов студент набрал свыше 80 баллов, итоговая оценка набрал свыше 80 баллов, итоговая оценка может быть выставлена без проведения может быть выставлена без проведения аттестации («автомат»). аттестации («автомат»).


► Работа в семестре включает выполнение Работа в семестре включает выполнение 6 лабораторных работ, которые могут 6 лабораторных работ, которые могут быть оценены максимум в 60 баллов. быть оценены максимум в 60 баллов. Своевременное (до следующей Своевременное (до следующей лабораторной работы или до срока, лабораторной работы или до срока, установленного преподавателем) установленного преподавателем) выполнение оценивается в 5 баллов, выполнение оценивается в 5 баллов, несвоевременное с отставанием от несвоевременное с отставанием от учебного графика на 1 занятие - в 3 учебного графика на 1 занятие - в 3 балла, с отставанием более чем на 1 балла, с отставанием более чем на 1 занятие или по окончании зачетной занятие или по окончании зачетной недели - в 0 баллов. недели - в 0 баллов.


► Своевременная (до следующей Своевременная (до следующей лабораторной работы или до срока, лабораторной работы или до срока, установленного преподавателем) защита установленного преподавателем) защита лабораторной работы оценивается в 5 лабораторной работы оценивается в 5 баллов, несвоевременное с отставанием от баллов, несвоевременное с отставанием от учебного графика на 1 занятие - в 3 балла, учебного графика на 1 занятие - в 3 балла, с отставанием более чем на 1 занятие или с отставанием более чем на 1 занятие или по окончании зачетной недели - в 0 по окончании зачетной недели - в 0 баллов. Досрочное (до даты текущей баллов. Досрочное (до даты текущей лабораторной работы или в первые 2 часа лабораторной работы или в первые 2 часа ее проведения) выполнение и защита ее проведения) выполнение и защита лабораторной работы оцениваются в 12 лабораторной работы оцениваются в 12 баллов (2 баллов дополнительно). баллов (2 баллов дополнительно).


► Окончание изучения первого модуля Окончание изучения первого модуля сопровождается коллоквиумом в виде сопровождается коллоквиумом в виде устного ответа на теоретический вопрос. устного ответа на теоретический вопрос. Максимальная сумма баллов за коллоквиум Максимальная сумма баллов за коллоквиум составляет 15 баллов. Ответ на составляет 15 баллов. Ответ на теоретический вопрос оценивается в 15 теоретический вопрос оценивается в 15 баллов при максимально полном и баллов при максимально полном и безошибочном ответе, проиллюстрированном безошибочном ответе, проиллюстрированном примерами, в 10 баллов – при ответе на примерами, в 10 баллов – при ответе на основные положения или полном ответе, но основные положения или полном ответе, но без примеров, в 5 баллов – при неполном без примеров, в 5 баллов – при неполном ответе, содержащим ошибки и не ответе, содержащим ошибки и не проиллюстрированном примерами, 0 баллов проиллюстрированном примерами, 0 баллов – при отсутствии ответа на вопрос. – при отсутствии ответа на вопрос.


► Итоговая аттестация представляет собой устный Итоговая аттестация представляет собой устный экзамен в виде ответа на 2 теоретических экзамен в виде ответа на 2 теоретических вопроса. К зачету допускаются студенты, вопроса. К зачету допускаются студенты, сдавшие и защитившие все лабораторные сдавшие и защитившие все лабораторные работы, и сдавшие коллоквиум. Максимальная работы, и сдавшие коллоквиум. Максимальная сумма баллов за экзамен составляет 40 баллов, сумма баллов за экзамен составляет 40 баллов, при этом каждый вопрос может быть оценен не при этом каждый вопрос может быть оценен не более, чем в 20 баллов. Ответ на теоретический более, чем в 20 баллов. Ответ на теоретический вопрос оценивается в 20 баллов при максимально вопрос оценивается в 20 баллов при максимально полном и безошибочном ответе, полном и безошибочном ответе, проиллюстрированном примерами, в 10 баллов – проиллюстрированном примерами, в 10 баллов – при ответе на основные положения или полном при ответе на основные положения или полном ответе, но без примеров, в 5 баллов – при ответе, но без примеров, в 5 баллов – при неполном ответе, содержащим ошибки и не неполном ответе, содержащим ошибки и не проиллюстрированном примерами, 0 баллов – при проиллюстрированном примерами, 0 баллов – при отсутствии ответа на вопрос.отсутствии ответа на вопрос.


►Итоговый рейтинг по дисциплине Итоговый рейтинг по дисциплине соотносится с оценками по традиционной соотносится с оценками по традиционной четырехбалльной шкале следующим четырехбалльной шкале следующим образом: менее 50 баллов – образом: менее 50 баллов – «неудовлетворительно», от 50 до 72 – «неудовлетворительно», от 50 до 72 – «удовлетворительно», от 73 до 85 – «удовлетворительно», от 73 до 85 – «хорошо», свыше 85 – «отлично». «хорошо», свыше 85 – «отлично».

Материалы курсаМатериалы курса

►Материалы курса (презентации Материалы курса (презентации лекций, методические указания по лекций, методические указания по выполнению лабораторных работ, выполнению лабораторных работ, вопросы к коллоквиуму и экзамену, вопросы к коллоквиуму и экзамену, учебная литература в электронном учебная литература в электронном виде), а также сведения о текущей виде), а также сведения о текущей успеваемости в виде баллов успеваемости в виде баллов рейтинга доступны на сайте рейтинга доступны на сайте http://http://gun.cs.nstu.ru/icsgun.cs.nstu.ru/ics

Ведение в дисциплинуВедение в дисциплину

► Рост числа производственных и Рост числа производственных и информационных связей между отдельными информационных связей между отдельными предприятиями и учреждениями, повышение предприятиями и учреждениями, повышение эффективности производства, эффективности производства, перепрофилирование предприятий в условиях перепрофилирование предприятий в условиях рынка сопровождаются ростом сложности рынка сопровождаются ростом сложности процессов управления и систем управления. процессов управления и систем управления. Увеличение объема информации, охватывающей Увеличение объема информации, охватывающей все стороны производства, с ростом самого все стороны производства, с ростом самого производства приводит к значительному производства приводит к значительному усложнению задач управления.усложнению задач управления.

► Системой управления Системой управления называется система, в называется система, в которой реализуется процесс управления путем которой реализуется процесс управления путем взаимодействия взаимодействия объекта объекта управления и управления и управляющей части.управляющей части.

Ведение в дисциплинуВедение в дисциплину► Эффективное решение задач управления в Эффективное решение задач управления в

настоящее время немыслимо без привлечения настоящее время немыслимо без привлечения средств вычислительной техники и всевозможных средств вычислительной техники и всевозможных автоматизированных информационно-управляющих автоматизированных информационно-управляющих систем (АИУС), в число которых входят систем (АИУС), в число которых входят автоматизированные системы управления автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП).технологическими процессами (АСУТП).

► АИУС и АСУТП создаются для совершенствования АИУС и АСУТП создаются для совершенствования управления отраслями и отдельными предприятиями управления отраслями и отдельными предприятиями на основе применения математических методов, на основе применения математических методов, современных средств вычислительной техники и современных средств вычислительной техники и средств связи для наилучшего использования средств связи для наилучшего использования производственных фондов, увеличения выпуска производственных фондов, увеличения выпуска продукции, снижения ее себестоимости, повышения продукции, снижения ее себестоимости, повышения производительности труда, рентабельности производительности труда, рентабельности производства и роста прибылей.производства и роста прибылей.


►Проектирование АИУС требует Проектирование АИУС требует постановки задачи проектирования в постановки задачи проектирования в различных аспектах: информационном, различных аспектах: информационном, техническом, математическом и техническом, математическом и эргономическом. Следует отметить, что эргономическом. Следует отметить, что нет единого подхода к решению нет единого подхода к решению подобных задач и не существует подобных задач и не существует специализированного программного специализированного программного продукта, наиболее адаптированного к продукта, наиболее адаптированного к нуждам конкретных предприятий. нуждам конкретных предприятий. Разработка АИУС начинается с Разработка АИУС начинается с постановки задачи проектирования, постановки задачи проектирования, решения исследовательских задач.решения исследовательских задач.


► Решение задачи создания АИУС состоит из Решение задачи создания АИУС состоит из многих этапов:многих этапов:

► - аналитического исследования - аналитического исследования функциониро-вания предприятия;функциониро-вания предприятия;

► - подготовки технических заданий;- подготовки технических заданий;► - создания пилот-проекта АИУС;- создания пилот-проекта АИУС;► - внедрения АИУС.- внедрения АИУС.► Подобный подход позволяет создать именно Подобный подход позволяет создать именно

такую АИУС, которая будет полностью такую АИУС, которая будет полностью соответствовать его назначению, решать соответствовать его назначению, решать комплексно все задачи управления, а само комплексно все задачи управления, а само проектирование и внедрение АИУС будет проектирование и внедрение АИУС будет осуществлено с наименьшими затратами.осуществлено с наименьшими затратами.


► Для внедрения и эксплуатации АИУС Для внедрения и эксплуатации АИУС необходимо создание современных необходимо создание современных технических средств сбора, организации технических средств сбора, организации передачи и обработки информации, а передачи и обработки информации, а также специально подготовленных также специально подготовленных кадров.кадров.

► На рис. 1 представлена укрупненная схема На рис. 1 представлена укрупненная схема предприятия, включающая производство, предприятия, включающая производство, организацию и управление. Производственное организацию и управление. Производственное предприятие, упрощенно показанное в виде предприятие, упрощенно показанное в виде прямоугольника, состоит из трех блоков:прямоугольника, состоит из трех блоков:

► - А - подготовка и обслуживание производства;- А - подготовка и обслуживание производства;► - В - собственно производство;- В - собственно производство;► - С - сбыт готовой продукции.- С - сбыт готовой продукции.



► В блок А входят склады сырья и исходных В блок А входят склады сырья и исходных материалов, ремонтные, транспортные цехи, материалов, ремонтные, транспортные цехи, службы информации, связи. Блок В состоит из службы информации, связи. Блок В состоит из цехов основного производства, включающих цехов основного производства, включающих технологические агрегаты, конвейерные и технологические агрегаты, конвейерные и транспортные линии, склады полуфабрикатов. транспортные линии, склады полуфабрикатов. Блок С – сбыт готовой продукции (склады Блок С – сбыт готовой продукции (склады готовой продукции). Основу производства готовой продукции). Основу производства составляют оборудование, производственный составляют оборудование, производственный персонал, материальные, энергетические, персонал, материальные, энергетические, информационные и др. ресурсы.информационные и др. ресурсы.

► Управление предприятием показано в виде Управление предприятием показано в виде треугольника, состоящего из трех "слоев". треугольника, состоящего из трех "слоев". Внутри и снаружи треугольника управления Внутри и снаружи треугольника управления циркулируют информационные потоки. циркулируют информационные потоки.


► Сверху вниз - управляющие воздействия, снизу Сверху вниз - управляющие воздействия, снизу вверх - информация обратной связи, по вверх - информация обратной связи, по горизонтали - обмен информацией между горизонтали - обмен информацией между внутренними объектами одного уровня, а также внутренними объектами одного уровня, а также между внутренними и внешними объектами.между внутренними и внешними объектами.

► Механизм управления включает в себя Механизм управления включает в себя управленческий персонал, компьютерные сети, управленческий персонал, компьютерные сети, финансовые, информационные и другие финансовые, информационные и другие ресурсы.ресурсы.

► Задача управления производством сводится к Задача управления производством сводится к рациональному управлению потоками ресурсов: рациональному управлению потоками ресурсов: материальных, энергетических, финансовых, материальных, энергетических, финансовых, информационных и др.информационных и др.

Ведение в дисциплинуВедение в дисциплину► Основание треугольника — это системы сбора, Основание треугольника — это системы сбора,

обработки, хранения, передачи и представления обработки, хранения, передачи и представления информации (информационная система, ИС). ИС информации (информационная система, ИС). ИС представляет собой информационную модель представляет собой информационную модель предприятия, которая отображает не только текущее предприятия, которая отображает не только текущее состояние предприятия, но и состояние за состояние предприятия, но и состояние за прошедшие периоды времени. Требуется хранить прошедшие периоды времени. Требуется хранить информацию о готовой продукции, исходных и информацию о готовой продукции, исходных и промежуточных материалах, технологических промежуточных материалах, технологических режимах, состоянии оборудования, сведения об режимах, состоянии оборудования, сведения об исполнителях (до нескольких лет).исполнителях (до нескольких лет).

► На вершине треугольника управления находятся На вершине треугольника управления находятся руководители предприятия, принимающие решения и руководители предприятия, принимающие решения и образующие системы принятия решений (СПР). образующие системы принятия решений (СПР). Каждое предприятие стремится достичь Каждое предприятие стремится достичь определенных (нескольких) целей своей определенных (нескольких) целей своей деятельности. деятельности.

Ведение в дисциплинуВедение в дисциплину► Между основанием треугольника управления и его Между основанием треугольника управления и его

вершиной находится среднее звено специалистов, вершиной находится среднее звено специалистов, образующее системы поддержки принятия решений образующее системы поддержки принятия решений (СППР). Эти специалисты выполняют (СППР). Эти специалисты выполняют многовариантные расчеты, используя полученные многовариантные расчеты, используя полученные от руководителей значения критериев от руководителей значения критериев оптимальности и значения ограничений, а также оптимальности и значения ограничений, а также полученные от объектов фактические значения полученные от объектов фактические значения контролируемых параметров производства.контролируемых параметров производства.

► Есть и другие определения компонентов Есть и другие определения компонентов иерархической систему управления производством. иерархической систему управления производством. Нижний уровень – системы локального управления Нижний уровень – системы локального управления (СЛУ). На этом уровне располагаются (СЛУ). На этом уровне располагаются автоматические системы, каждая из которых автоматические системы, каждая из которых управляет действием отдельного технологического управляет действием отдельного технологического агрегата, устройства, механизма. агрегата, устройства, механизма.


► На вход каждой системы поступает информация На вход каждой системы поступает информация от датчиков (сенсоров), а воздействие на от датчиков (сенсоров), а воздействие на технологический процесс (ТП) выполняют технологический процесс (ТП) выполняют исполнительные устройства – актуаторы. ТП - исполнительные устройства – актуаторы. ТП - процесс последовательного преобразования процесс последовательного преобразования материального потока с целью получения материального потока с целью получения конечного продукта.конечного продукта.


► На среднем уровне осуществляется групповое На среднем уровне осуществляется групповое управление (ГУ), оно связывает в одну общую управление (ГУ), оно связывает в одну общую систему весь набор локальных систем систему весь набор локальных систем управления, обеспечивает обмен информации управления, обеспечивает обмен информации между ними и координирует их работу путем между ними и координирует их работу путем выдачи плановых заданий, настройки выдачи плановых заданий, настройки технологических цепочек и изменения технологических цепочек и изменения параметров. На этом уровне располагается параметров. На этом уровне располагается диспетчерский пункт, с помощью которого диспетчерский пункт, с помощью которого операторы-технологи осуществляют контроль операторы-технологи осуществляют контроль над ходом ТП и имеют возможность над ходом ТП и имеют возможность вмешиваться в него путем ручного задания вмешиваться в него путем ручного задания параметров и перевода системы в ручной режим параметров и перевода системы в ручной режим управления.управления.

Ведение в дисциплинуВедение в дисциплину► Уровни СЛУ и ГУ вместе реализуют АСУ ТП – Уровни СЛУ и ГУ вместе реализуют АСУ ТП –

аппаратно-программные комплексы, аппаратно-программные комплексы, предназначенные для управления отдельными предназначенные для управления отдельными агрегатами, устройствами, механизмами, входящими агрегатами, устройствами, механизмами, входящими в состав ТП с целью обеспечения автоматического в состав ТП с целью обеспечения автоматического выполнения всех технологических операций с выполнения всех технологических операций с возможностями оптимизации потребления возможностями оптимизации потребления материальных и технических ресурсов процесса.материальных и технических ресурсов процесса.

► Верхний уровень иерархии – АСУ предприятием Верхний уровень иерархии – АСУ предприятием (АСУП), которая охватывает административную (АСУП), которая охватывает административную часть предприятия, с целью снабжения их часть предприятия, с целью снабжения их информацией о текущем состоянии производства, то информацией о текущем состоянии производства, то есть количестве произведенной продукции и есть количестве произведенной продукции и материальных запасах, с целью материального материальных запасах, с целью материального планирования, планирования финансовых потоков и планирования, планирования финансовых потоков и координации действия различных служб.координации действия различных служб.

Ведение в дисциплинуВедение в дисциплину► По мере восхождения от одного уровня к другому По мере восхождения от одного уровня к другому

возрастает объем информации, но убывает возрастает объем информации, но убывает скорость обмена информацией: на уровне СЛУ это скорость обмена информацией: на уровне СЛУ это миллисекунды, на уровне ГУ – секунды, минуты, миллисекунды, на уровне ГУ – секунды, минуты, на уровне АСУП – часы.на уровне АСУП – часы.

► В англоязычной литературе принято иное деление В англоязычной литературе принято иное деление иерархических уровней производства. Комплекс иерархических уровней производства. Комплекс задач управления финансово-хозяйственной задач управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия: планирования деятельностью предприятия: планирования производства, материально-технического производства, материально-технического снабжения, управления финансовыми ресурсами снабжения, управления финансовыми ресурсами стали обозначать сначала стали обозначать сначала MRPMRP (Materials (Materials Requirement PlanningRequirement Planning - планирование - планирование потребностей в материалах), а позднее потребностей в материалах), а позднее MRP IIMRP II (Manufacturing Resource(Manufacturing Resourcess PlanningPlanning - управление - управление ресурсами производства). ресурсами производства).

► По Международному стандарту По Международному стандарту ISO /IEC 2382-24:1995ISO /IEC 2382-24:1995 системы системы ERPERP должны осуществлять управление, должны осуществлять управление, обеспечивающее устойчивую работу предприятия. обеспечивающее устойчивую работу предприятия. Это управление распределением финансов (Это управление распределением финансов (Financial Financial ManagementManagement), управление персоналом (), управление персоналом (Human Human ResourcesResources), ведение портфеля заказов (), ведение портфеля заказов (Customer Customer OrdersOrders), организация движения запасов (), организация движения запасов (Inventory Inventory ManagementManagement); управление складами (); управление складами (Warehouse Warehouse ManagementManagement), своевременные закупки ), своевременные закупки комплектующих и нового оборудования (комплектующих и нового оборудования (PurchasingPurchasing), ), обеспечение продаж продукции (обеспечение продаж продукции (SalesSales), сервисное ), сервисное обслуживание продукции (обслуживание продукции (ServiceService), анализ и ), анализ и прогнозирование динамики реализации продукции прогнозирование динамики реализации продукции ((ForecastingForecasting), планирование объемов выпуска (), планирование объемов выпуска (Master Master ProductionProduction SchedulingScheduling), расчет потребности в ), расчет потребности в материалах (материалах (Materials Requirement PlanningMaterials Requirement Planning), ),


► оперативное планирование производства (оперативное планирование производства (Finite Finite SchedulingScheduling), оперативное управление ходом ), оперативное управление ходом производства (производства (Production Activity ControlProduction Activity Control), управление ), управление техническим обслуживанием оборудования (техническим обслуживанием оборудования (Equipment Equipment MaintenanceMaintenance), расчет себестоимости продукции (), расчет себестоимости продукции (Cost Cost AccountingAccounting), управление транспортировкой готовой ), управление транспортировкой готовой продукции заказчику (продукции заказчику (TransportationTransportation). ).

► В начале 90-х годов появилась концепция В начале 90-х годов появилась концепция компьютерно-интегрированного производствакомпьютерно-интегрированного производства ((CIMCIM-Computer Integrated Manufacturing-Computer Integrated Manufacturing). Такое ). Такое производство рассматривают как услугу для производство рассматривают как услугу для заказчика. Для этого потребовалось изменять заказчика. Для этого потребовалось изменять структуру производства согласно изменению структуру производства согласно изменению производственной программы, контролировать производственной программы, контролировать качество после каждой операции, синхронизировать качество после каждой операции, синхронизировать потоки материалов и информации в ходе потоки материалов и информации в ходе производства. производства.


► Если в традиционном производстве уровни Если в традиционном производстве уровни управления предприятием и уровни управления управления предприятием и уровни управления оборудованием были разделены, то в компьютерно-оборудованием были разделены, то в компьютерно-интегрированном их объединили с помощью обмена интегрированном их объединили с помощью обмена информацией в режиме реального времени. В информацией в режиме реального времени. В компьютерно-интегрированном производстве компьютерно-интегрированном производстве выделяют организаци-онную, технологическую и выделяют организаци-онную, технологическую и информационную стороны управления. информационную стороны управления. Организационное управление обеспечивает Организационное управление обеспечивает согласование работы подразделений производства и согласование работы подразделений производства и выработку общей стратегии производства, выработку общей стратегии производства, зависящей от ситуации на рынке. Технологическое зависящей от ситуации на рынке. Технологическое управление направлено на выполнение задания управление направлено на выполнение задания подразделением. Информационное управление – подразделением. Информационное управление – решение задач сбора, накопления и передачи решение задач сбора, накопления и передачи информации между уровнями компьютерно-информации между уровнями компьютерно-интегрированного производства. интегрированного производства.




► На уровне связи автоматизированной На уровне связи автоматизированной системы с оборудованием системы с оборудованием I/OI/O ( (Input/OutputInput/Output - - Вход/Выход) осуществляется согласование Вход/Выход) осуществляется согласование десятков распределенных на десятков распределенных на технологическом оборудовании датчиков и технологическом оборудовании датчиков и исполнительных устройств с входами и исполнительных устройств с входами и выходами микропроцессорного устройства выходами микропроцессорного устройства управления. В разнообразных модулях управления. В разнообразных модулях ввода-вывода, подключаемых к устройству ввода-вывода, подключаемых к устройству управления, решаются задачи управления, решаются задачи гальванической развязки, защиты от гальванической развязки, защиты от «дребезга контактов», восстановления «дребезга контактов», восстановления прямоугольной формы цифровых прямоугольной формы цифровых импульсов, импульсов,


► приведения разных выходных сигналов приведения разных выходных сигналов датчиков к виду сигналов внутри датчиков к виду сигналов внутри устройства управления, преобразования устройства управления, преобразования маломощных выходных сигналов маломощных выходных сигналов устройства управления в команды устройства управления в команды управления исполнительными управления исполнительными устройствами, аналого-цифрового и цифро-устройствами, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, разделения аналогового преобразования, разделения взрывоопасной и взрывобезопасной зон, взрывоопасной и взрывобезопасной зон, защиты от бросков напряжения. Задача защиты от бросков напряжения. Задача проектировщика заключается в выборе проектировщика заключается в выборе модулей ввода-вывода для условий модулей ввода-вывода для условий конкретного производства. конкретного производства.


► На уровне На уровне ControlControl (Управление) устройства (Управление) устройства управления в соответствии с сигналами датчиков управления в соответствии с сигналами датчиков состояния технологического процесса и состояния технологического процесса и записанной программой вырабатывают команды записанной программой вырабатывают команды управления исполнительными устройствами. Эти управления исполнительными устройствами. Эти команды проходят через уровень команды проходят через уровень II//O O на приводы на приводы единиц технологического оборудования. Задача единиц технологического оборудования. Задача проектировщика заключается в формировании проектировщика заключается в формировании алгоритмов управления технологическим алгоритмов управления технологическим оборудованием.оборудованием.

► Уровней Уровней II//OO и и ControlControl достаточно для управления достаточно для управления технологическим оборудованием. технологическим оборудованием.


► Одновременно с развитием автоматизации Одновременно с развитием автоматизации собственно производства развивалась собственно производства развивалась автоматизация уровней организации автоматизация уровней организации производства. На этих уровнях решались производства. На этих уровнях решались задачи формирования производственной задачи формирования производственной программы, распределения заданий по программы, распределения заданий по участкам производства, учета материалов и участкам производства, учета материалов и продукции, оценки прибыли от производства. продукции, оценки прибыли от производства. По мере развития автоматизации уровень По мере развития автоматизации уровень управления технологическим оборудованием управления технологическим оборудованием и уровень организации производства стали и уровень организации производства стали приближаться друг к другу. приближаться друг к другу.


► Появился уровень обобщенного контроля и Появился уровень обобщенного контроля и приобретения данных приобретения данных SCADASCADA ( (Supervisory Control Supervisory Control and Data Acquisitionand Data Acquisition).). Сигналы датчиков состояния Сигналы датчиков состояния единиц оборудования стали использовать, не единиц оборудования стали использовать, не только для управления единицами оборудования, только для управления единицами оборудования, но и для показа хода производства на мнемосхеме но и для показа хода производства на мнемосхеме технологического оборудования. По мере технологического оборудования. По мере развития системы развития системы SCADASCADA стали сохранять стали сохранять информацию об изменении показателей работы, информацию об изменении показателей работы, приобретать необходимые для организации приобретать необходимые для организации производства данные, распознавать производства данные, распознавать предаварийные ситуации, вырабатывать предаварийные ситуации, вырабатывать подсказки диспетчеру. подсказки диспетчеру.


► В системах В системах SCADA, SCADA, содержащих компонент содержащих компонент SoftLogicSoftLogic,, диспетчер может диспетчер может перепрограммировать удаленные от него перепрограммировать удаленные от него средства автоматизации. Контроль хода средства автоматизации. Контроль хода технологического процесса с помощью систем технологического процесса с помощью систем SCADASCADA позволил значительно улучшить позволил значительно улучшить качество производства.качество производства.


► На уровне управления ресурсами производства На уровне управления ресурсами производства MMRPRPIIII ( (ManufacturingManufacturing ResourceResourcess Planning)Planning) менеджеры отслеживают динамику продаж и менеджеры отслеживают динамику продаж и уровней прибыли по разным видам продукции, уровней прибыли по разным видам продукции, ведут конкурентную разведку, прогнозируют ведут конкурентную разведку, прогнозируют спрос на продукцию с учетом политики спрос на продукцию с учетом политики конкурентов. На основе этой информации они конкурентов. На основе этой информации они анализируют возможности предприятия по анализируют возможности предприятия по выпуску новой продукции и формируют выпуску новой продукции и формируют программу производства, исключая программу производства, исключая малоприбыльные изделия и увеличивая выпуск малоприбыльные изделия и увеличивая выпуск более прибыльных изделий. более прибыльных изделий.


► Здесь же планируют поставки сырья и Здесь же планируют поставки сырья и комплектующих, составляют план комплектующих, составляют план технического обслуживания и замены технического обслуживания и замены оборудования, решают задачи управления оборудования, решают задачи управления финансами, организуют оборот документации. финансами, организуют оборот документации. Цель работы организаторов производства – Цель работы организаторов производства – повышение прибыли предприятия путем повышение прибыли предприятия путем поиска путей повышения эффективности поиска путей повышения эффективности производства. производства.


► Долгое время уровни управления производством Долгое время уровни управления производством I/O, I/O, Control, Control, SCADASCADA и уровень управления ресурсами и уровень управления ресурсами производства производства MRPIIMRPII развивались независимо друг от развивались независимо друг от друга. Это не позволяло быстро приспосабливаться к друга. Это не позволяло быстро приспосабливаться к рыночным изменениям, выявлять резервы повышения рыночным изменениям, выявлять резервы повышения производительности и снижения себестоимости, производительности и снижения себестоимости, изменять номенклатуру выпускаемой продукции. изменять номенклатуру выпускаемой продукции.

► Необходимость выживания предприятия в Необходимость выживания предприятия в конкурентной борьбе привела к появлению между конкурентной борьбе привела к появлению между уровнями диспетчеризации уровнями диспетчеризации SCADASCADA и управления и управления ресурсами ресурсами MRPIIMRPII еще одного уровня – системы еще одного уровня – системы исполнения производства исполнения производства MES (ManufacturingMES (Manufacturing Execution System)Execution System), обеспечивающего:, обеспечивающего:


► адаптацию производства к непредвиденным адаптацию производства к непредвиденным ситуациям, таким как поступление срочного ситуациям, таким как поступление срочного заказа или отказы единиц оборудования;заказа или отказы единиц оборудования;

► регистрацию времени реальной работы единиц регистрацию времени реальной работы единиц оборудования;оборудования;

► снабжение рабочих мест материалами и снабжение рабочих мест материалами и комплектующими;комплектующими;

► транспортирование готовой продукции;транспортирование готовой продукции;► учет расхода материалов и комплектующих;учет расхода материалов и комплектующих;► распределение персонала по рабочим местам и распределение персонала по рабочим местам и

учет рабочего времени; учет рабочего времени;


► анализ текущего выполнения задания и степени анализ текущего выполнения задания и степени использования оборудования;использования оборудования;

► обеспечение заданного качества продукции;обеспечение заданного качества продукции;► своевременное распознавание отклонений от своевременное распознавание отклонений от

нормального хода производства.нормального хода производства.► Все эти задачи относятся к тактическому Все эти задачи относятся к тактическому

управлению технологическим оборудованием в управлению технологическим оборудованием в течение смены.течение смены.

► Таким образом, каждый из уровней Таким образом, каждый из уровней компьютерно-интегрированного производства компьютерно-интегрированного производства выполняет собственные функции:выполняет собственные функции:


УровенУровеньь

ЦельЦель ФункциФункциии

ИнфорИнфор-мация-мация

ВремяВремя

I/OI/O Согласование Согласование сигналов сигналов датчи-ков с датчи-ков с входами входами устройства устройства управления, а управления, а вырабатывае-вырабатывае-мых команд - мых команд - с с исполнитель-исполнитель-ными ными устройствами устройствами

Гальвано-Гальвано-развязка, развязка, нормализнормализа-ция, а-ция, вос-вос-становле-становле-ние ние формы, формы, защита от защита от дребезга, дребезга,

АЦП/ЦАПАЦП/ЦАП

Сигналы Сигналы датчиковдатчиков, , выходнывыходные е сигналы сигналы устрой-устрой-ства уп-ства уп-

равленияравления

НепрерыНепрерыв-ное в-ное




ИнфорИнфор-мация-мация


ControControll

Управление Управление единицами единицами оборудова-оборудова-нияния

Реализа-Реализа-ция ция алгорит-алгорит-мов мов управ-управ-ленияления

Техно-Техно-логичеслогичес-кие си--кие си-туации, туации, распоз-распоз-наваемнаваемые дат-ые дат-чикамичиками

СекундСекунды ы



ЦельЦель ФункцииФункции ИнфорИнфор--мациямация


SCADASCADA КонтролКонтроль хода ь хода произвопроизвод-ства д-ства

ВизуализаВизуализа-ция, -ция, архи-архи-вированиевирование, , распознавраспознавание ание пред-пред-аварийныаварийных х ситуаций, ситуаций, подсказки подсказки операторуоператору

ПоказаПоказа-тели -тели работы работы единиц единиц оборудоборудованияования

МинутМинутыы



ЦельЦель ФункцииФункции ИнфорИнфор--мациямация


MESMES ОбеспечОбеспече-ние е-ние беспе-беспе-ребойноребойной работы й работы

ОтслеживОтслежива-ние а-ние хода хода производ-производ-ства ства

СостояСостоя-ние -ние еди-еди-ниц ниц обо-обо-рудоварудования, ния, сос-сос-тавляютавляющие щие се-се-бестои-бестои-мостимости

Часы Часы




Инфор-Инфор-мациямация


MRPIIMRPII УвеличУвеличе-ние е-ние при-при-былибыли

СтратегиСтратеги-ческое -ческое пла-пла-нированинирование е производпроизвод-ства и -ства и поставок поставок

ПроизводПроизводительносительность, ть, динамикдинамика а продаж, продаж, политика политика конкуренконкурен-тов -тов

НеделиНедели и и месяцымесяцы


► Благодаря компьютерной интеграции уровней Благодаря компьютерной интеграции уровней управления автоматизированные производства управления автоматизированные производства стали приобретать свойства стали приобретать свойства гибкости, открытости гибкости, открытости и прозрачности.и прозрачности. Гибкостью Гибкостью называют называют способность производственной системы способность производственной системы переходить в пределах своих технологических переходить в пределах своих технологических возможностей из одного состояния в другое с возможностей из одного состояния в другое с целью выполнения изменившегося заказа. В целью выполнения изменившегося заказа. В современном производстве гибкость современном производстве гибкость обеспечивается путем замены обеспечивается путем замены специализированного оборудования на специализированного оборудования на многофункциональное оборудование с многофункциональное оборудование с программным управлением. программным управлением.


► Понятие гибкости производства имеет Понятие гибкости производства имеет несколько аспектов:несколько аспектов:

► машинный - возможность переналадки машинный - возможность переналадки установленных единиц технологического установленных единиц технологического оборудования для выполнения поступившего оборудования для выполнения поступившего заказа;заказа;

► технологический - способность изменять технологический - способность изменять способы изготовления объекта производства;способы изготовления объекта производства;

► структурный - расширение возможностей структурный - расширение возможностей технологической линии путем замены единиц технологической линии путем замены единиц оборудования;оборудования;


► производственный - способность продолжать производственный - способность продолжать работу при случайном отказе единицы работу при случайном отказе единицы технологического оборудования;технологического оборудования;

► маршрутный - возможность изменения маршрутный - возможность изменения последовательности операций;последовательности операций;

► гибкость по продукту - способность перехода к гибкость по продукту - способность перехода к выполнению поступившего заказа без выполнению поступившего заказа без изменения технологической линии;изменения технологической линии;

► гибкость по объему - способность изменять гибкость по объему - способность изменять объемы выпуска продукции;объемы выпуска продукции;

► гибкость по номенклатуре - способность гибкость по номенклатуре - способность изменять программу выпуска продукции.изменять программу выпуска продукции.


► По степени гибкости производственная система По степени гибкости производственная система может быть:может быть:

► жесткой, например, роторная линия для выпуска жесткой, например, роторная линия для выпуска одинаковых изделий;одинаковых изделий;

► перенастраиваемой, например, линия перенастраиваемой, например, линия специализированных станков, выстроенная специализированных станков, выстроенная согласно последовательности технологического согласно последовательности технологического процесса; процесса;

► переналаживаемой, с переходом в новое переналаживаемой, с переходом в новое состояние после остановки и переделки состояние после остановки и переделки оборудования, например, линия универсальных оборудования, например, линия универсальных машин с переналаживаемой оснасткой;машин с переналаживаемой оснасткой;


► гибкой, например, группа гибкой, например, группа перепрограммируемых из центра единиц перепрограммируемых из центра единиц технологического оборудования с технологического оборудования с транспортными роботами;транспортными роботами;

► реконфигурируемой, в которой программным реконфигурируемой, в которой программным путем изменяют взаимодействие технических путем изменяют взаимодействие технических средств автоматизации, подключенных к средств автоматизации, подключенных к информационной шине. информационной шине.


► ОткрытостьюОткрытостью называют возможность применения называют возможность применения в одной автоматизированной системе аппаратных в одной автоматизированной системе аппаратных и программных средств, выпускаемых разными и программных средств, выпускаемых разными фирмами. Для согласования их работы фирмами. Для согласования их работы Международная электротехническая комиссия Международная электротехническая комиссия ((IECIEC) разрабатывает стандарты подключения ) разрабатывает стандарты подключения технических средств к промышленным шинам, технических средств к промышленным шинам, протоколов обмена информацией, протоколов обмена информацией, программирования управляющих систем, программирования управляющих систем, выходных сигналов датчиков и входных сигналов выходных сигналов датчиков и входных сигналов исполнительных устройств. Проектировщик исполнительных устройств. Проектировщик должен компоновать систему из средств, должен компоновать систему из средств, соответствующих международным стандартам. соответствующих международным стандартам.


► Прозрачность – Прозрачность – это возможностьэто возможность получения получения информацииинформации в режиме реального времени с в режиме реального времени с любого уровня автоматизированной системы о любого уровня автоматизированной системы о работе любого элемента автоматизированного работе любого элемента автоматизированного предприятия. предприятия.

► Прозрачность обеспечивается благодаря Прозрачность обеспечивается благодаря соединению разных уровней соединению разных уровней автоматизированной системы автоматизированной системы информационными шинами с выходом в информационными шинами с выходом в Интернет. Интернет.

Documents

Автоматизированные информационно-управляющие системы