Интегрированное автоматизированное управление производством.

Рассмотрим интегрированную систему управления

Предприятием (ИСУП). При ее создании использованы принципы многоу­ровневой иерархии, что привело к выделению трех основных уровней управления, на основе которых построена многоуровневая функциональ­ная структура системы управления.[8]

На первом уровне на базе директивных показателей и прогноза материальных и производственных ресурсов решаются задачи оптималь­ного текущего и календарного планирования. На этом же уровне осу­ществляется контроль за ходом выпуска продукции в реальном масшта­бе времени. При выявлении значительных отклонений выпуска продукции и технико-экономических показателей от показателей оптимальных пла­нов, модели корректируются.

На втором уровне решаются задачи оперативно-календарного пла­нирования и диспетчерского управления. На основании прогнозирования поступления сырья, отгрузки готовой продукции и состояния техноло­гического оборудования по моделям оперативного планирования рассчи­тываются задания производства на оперативные промежутки времени.

На третьем уровне решаются задачи управления технологическими процессами: обеспечение оптимальных режимов процессов, контроль и регулирование параметров технологических процессов предприятия.

Структура ИСУП (рис.10.2) определялась целями ее созда­ния и необходимостью достижения следующих показателей:

- обоснованности, сбалансированности и надежности планов;

- повышения точности, достоверности и полноты оперативной информа­ции о ходе производства;

- более полного использования производственных возможностей техно­логических установок как на этапе оперативного планирования, так и на этапе оперативного управления;

- сокращения затрат за счет рационального выбора вариантов перера­ботки сырья.

Функциональная часть системы охватывает все уровни управления предприятием: руководство предприятия (директор, главный инженер и их заместители); отделы заводоуправления (производственный, плано­вый, технологический, материально-технического снабжения, труда и зарплаты и др.); диспетчера завода; начальников цехов, установок и участков; старших операторов, операторов технологических установок и участков; персонал центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ).

 

 

Рис.10.2 Функциональная структура ИСУП.

Исходя из комплексности охвата функций управления производст­вом, ИСУП выполняет:

- расчет и корректировку плана основного производства на год, квар­тал, месяц и внутримесячные периоды;

- оперативный учет и контроль показателей количества и качества нефтепродуктов, анализ выполнения оперативных планов и заданий;

- расчет нормативов планирования и параметров модели основного производства;

- подготовку производственно-технической отчетности;

- учет и контроль потребления энергоресурсов, реагентов, катализаторов.

Из структуры ИСУП следует, что она реализует следующие функции: планирования, оперативно-диспетчерского управления (ОДУ), учета и контроля, ряд функций админи­стративно-хозяйственной деятельности.

ИСУП предназначена для автоматизации функций управления и планирования основного производства; технической, программной и информационной интеграции функциональных систем и задач; повышения эффективности сбора, передачи и циркуляции технологической и плано­во-экономической информации; автоматизированного представления этой информации и формируемых рекомендаций управленческому персоналу.

 

Специфика функционирования и архитектура интеллектуальной системы планирования и управления производством.

Как уже анализировалось выше, современное предприятие с не­прерывным характером производства является сложной производственной системой, состоящей из десятков технологических установок и сотен резервуаров, связанных материальными потоками, а также обслуживаю­щих цехов и служб. Целью управления пред­приятием с непрерывным производством является обеспечение выполне­ния плана производства и безаварийного, ритмичного функционирования предприятия за счет сбалансированной и согласованной работы ТУ и вспомогательных служб. Управленческие решения вырабатывает группа пользователей (директор, главный инженер, начальник производствен­ного отдела и дежурный диспетчер), различающиеся по компетентности, уровню управления и функциям. Качество этих решений зависит, прежде всего, от уровня знаний пользователя о данной предметной области и его опыта работы, а также от достоверности поступающей к нему инфо­рмации о ходе производственного процесса.

Большинство конкретных решений по действиям в сложившейся производственной ситуации принимает дежурный диспетчер. Он постоянно анализирует поступающую к нему информацию, чтобы выявить отклонения от нормального хода производственного процесса. Если такое отклонение произошло, то диспетчеру необходимо найти причину его возникновения. После выявления причины диспетчер вырабатывает пос­ледовательность действий по устранению возникшей неблагоприятной производственной ситуации. Таким образом, диспетчер постоянно выпо­лняет задачи слежения за ходом производства, анализа ситуации и планирования действий. Кроме того, ему приходится периодически за­ниматься рядом расчетных вычислительных задач.

Другим важным комплексом задач являются задачи планирования. Выше была проанализирована работа плановой службы завода, основные функции которой заключаются в расчете производственной программы предприятия и ее корректировке, в случае необходимости, в течение текущего периода. В отделах главного механика и техничес­кого надзора рассчитывается план-график ремонтов ТУ. При решении в новых условиях, расчет графика будет увязываться с проблемой рас­пределения трудовых ресурсов ремонтников и с предварительно рассчитываемой статической производственной программой.

Как показал анализ, задачи планирования и оперативно-диспетчесркого управления на НПЗ тесно взаимосвязаны. Поэтому целесообразна разработка интеллектуальной системы для производства, позволяющей решать как задачи планирования так и задачи управления и диспетчеризации для пользователей различного уровня. Функционально место такой системы на верхнем и среднем уровнях управленческой иерархии при интеграции в ИСУП. Вопросы организации функционирования интеллектуальных и экспертных систем в составе интегрированной системы управления производством рассмотрены в работах [9,6,27,72].

Перечислим основные задачи, которые должна решать ЭМС:

- выработка и выдача пользователю рекомендаций по принятию операти­вных решений;

- оперативное выявление отклонений от плановых показателей;

- расчет производственной программы предприятия;

- расчет графика ремонтов технологических установок;

- расчет соотношения нефтей для первичных технологических установ­ках при диспетчерском управлении;

-расчеты по определению количества нефтепродуктов в резервуарах по замерам, при диспетчерском управлении;

- оперативный учет и контроль движения нефти и нефтепродуктов; - сбор и оперативная выдача пользователю информации о параметрах технологических установок и информации по резервуарам.

Анализ функций и задач управления и планирования, выполняемых управленческим персоналом верхнего уровня НПЗ, позволяет определить

функциональную структуру интеллектуальной имитационной системы (ИИС) и круг ее пользователей.

Интеллектуальная система называется также имитационной, т.к. имитационные модели в ней используются для решения различных задач, удачно сочетаясь с методами инженерии знаний.

На рис.10.3 показана функциональная структура и круг пользо­вателей ИИС. Пользователями системы являются директор, главный ин­женер, начальник производственного отдела, дежурный диспетчер, пла­новый отдел и отдел главного механика.

Рис.10.3 Функциональная структура ИИС управления и планирования НПЗ.

 

Основными функциями системы с точки зрения пользователей яв­ляется: контроль выполнения плана производства; мониторинг основ­ного производства; предотвращение аварийных ситуаций; выполнение плановых расчетов и расчетов при диспетчеризации; представление информации о производстве.

Эти основные функции включают в себя подфункции. Так, каждая из функций предотвращения аварийных ситуаций, контроля выполнения плана производства, мониторинга основного производства состоит из подфункций: выдачи предупреждений; выработки рекомендаций; объяснения рекомендаций; обоснования рекомендаций и прогнозирования на имитационной модели (ИМ). Кроме этих подфункций, мониторинг основного производства включает в себя подфункцию получения актуальной информации из распределенной базы данных интегрированной системы управления. Функция выполнения расчетов состоит из следующих подфункций расчета плана производства, расчета графика ремонтов, расчетов при диспетчерском управлении. Функция предоставления информации о производстве включает в себя подфункции выдачи информации по резервуарам, технологическим установкам и плановой информации.

Мониторинг основного производства означает непрерывную или периодическую интерпретацию сигналов и выдачу оповещений о ходе производственного процесса и отклонениях от заданных показателей, состоянии резервуаров, при возникновении ситуаций, требующих вмеша­тельства. Распознавании и предупреждение возникновения критических ситуаций осуществляется в реальном масштабе времени.

Расчетные функции связаны с выполнением плановых расчетов и расчетов при диспетчерском управлении производством. Например, оп­ределение требуемого соотношения разных типов сырья на входе техно­логической установки реализуется в общем виде следующим образом. Для максимально эффективной переработки нефтей они должны смешива­ться в определенной пропорции на входе установки первичной перера­ботки нефти. Поэтому решаются задачи такого типа: если на перерабо­тку поступает определенное количество типов нефтей (например, лег­ких, тяжелых, сернистых), то определить сколько процентов каждого вида сырья должно быть в смеси, поступающей на вход установки.

Т. о., функционально ИИС предназначена для помощи пользовате­лям в процессе их работы и орбеспечивают их советами-рекомендациями по действиям в сложившейся производственной ситуации, оперативной и достоверной информацией, а также возможностью выполнять задачи расчетного характера. На рис. 10.4 показана архитектура ИИС.

Рис.10.4. Архитектура интеллектуальной имитационной системы и ее связь с распределенной БД интегрированной системы управления предприятием.

 

База знаний и данных служит для накопления и хранения в структурированном виде формализованных на языке представления знаний проблемно-ориентированных знаний эксперта о предметной области, а также фактографической информации.

Механизм вывода предназначен для поиска рекомендаций и реше­ний по действиям в каждой конкретной производственной ситуации.

Блок объяснения рекомендаций предназначен для формирования текстов объяснений и работает на основе трассировки (прямой и обра­тной) механизма вывода.

Блок обоснования и прогнозирования предназначен для оценки развития производственной ситуации при предлагаемых варианта реше­ния или рекомендации, на основе прогноза при помощи ММ процесса или объекта. Прогнозирующая система логически выводит вероятные следст­вия из задаваемых ситуаций. Получаемые результаты составляют основу для прогноза и обоснования.

Расчетный блок служит для выполнения ряда функций, сводящихся к конкретным численным расчетам, например, плановым расчетам, рас­четам по резервуарам, определению требуемого соотношения разных типов сырья на входе технологической установки.

Блок связи с распределенной базой данных ИСУП предназначен для получения актуальных данных о ходе производства из распределен­ной БД ИСУП и занесения туда необходимой другим пользователям и системам информации. Используется в случав необходимости и для ини­циирования механизма вывода.

 

Имитационное моделирование процесса расчета плана.

Формализация задачи планирования нефтеперерабатывающего производства