Обеспечение тепловлажностного режима работы предприятия

15.5. Управление производством

    Система управления производством состоит из ряда иерархических взаимосвязанных уровней. На каждом из этих уровней имеется соответствующий управляющий персонал, решающий относящиеся к его компетенции задачи. Взаимосвязь этих задач определяется их соподчиненностью друг другу и соответствует принятой иерархии управления на предприятии.

    На  уровне перспективного прогнозирования работы предприятия руководством ставятся разовые задачи, имеющие частично субъективный взгляд на развитие производства, решение которых оценивается совокупностью основных показателей данного производства (строительство нового цеха, освоение нового вида продукции и т.п.). Руководство предприятия, принимающее решения на этом уровне, может использовать опыт и знания специалистов в отдельных областях.

    На уровне объемного планирования рассматриваются интервалы работы производства порядка одного года и менее. При решении задач объемного планирования используются нормативные модели и условия работы производства, которые оптимизируют применительно к условиям реального производства и складывающейся внешней ситуации.

    На уровне календарного планирования определяется временная траектория работы производства. При этом рассматривают усредненные показатели работы цехов, оборудования, а также нормативные структуры их взаимосвязей. Не учитываются конкретные виды возмущений, действующих на производстве, переходящими запасами сырья и материалов пренебрегают. Критерием работы на этом уровне управления являются выполнение заданий по выпуску продукции и технико-экономические показатели. Для управления весь горизонт планирования разбивают на ряд дискретных интервалов (месяцев, декад). При управлении используется чрезвычайно большое количество исходной технической, экономически, нормативной и другой информации, пропорциональное числу интервалов, на которые разбивается горизонт планирования.

    На уровне оперативного управления производится компенсация текущих возмущений (помех), существенно влияющих на ход производства. Периоды этих возмущений составляют несколько часов и более, что превышает устойчивость работы большинства технологических установок. При решении задач этого уровня должны учитываться все конкретные особенности работы производства: текущие параметры оборудования, имеющиеся запасы сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, возмущения, ограничения на ресурсы. Управление на этом уровне отличается большим объемом информации, требуемой оперативностью получения и исполнения решений.

    На уровне управления отдельными технологическими установками сохраняются все особенности оперативного управления. Здесь имеется небольшое количество информации, работа каждой установки поддается формализации и автоматизации управления. С этой целью управление отдельной установкой подразделяется на два подуровня: на верхнем производится управление по низкочастотным возмущениям, приходящим с вышестоящего уровня управления — оперативного (например, время начала работы, изменение производительности, изменение режимов работы для выпуска новой продукции и т.д.), а на нижнем — компенсация высокочастотных возмущений, связанных с изменением, например, качества сырья, технологических параметров (температуры, давления и т.п.). На этом уровне управление, как правило, осуществляется автоматически различными датчиками и регуляторами.

    Классификация задач оперативного контроля и управления производством.

    Задачи  оперативного контроля и управления производством можно свести к трем основным типам: аварийной защиты производства, приведения производства в норму после возникновения нарушений, улучшение основных технико-экономических показателей производства.

    Задачи  аварийной защиты производства призваны обнаруживать возникающие на производстве предаварийные ситуации и немедленно принимать заранее четко регламентированные защитные меры, выражающиеся в остановке того или иного участка производства или переводе его на иной, безопасный режим работы. Задачи аварийной защиты имеют наивысший приоритет и должны выполняться с максимальной надежностью и оперативностью.

    К таким задачам можно отнести  пожарную и электробезопасность, аварийную защиту от несанкционированных действий персонала. Обычно в современном производстве эти задачи реализуются полностью автоматически, без участия человека или с минимальным его участием, поскольку по быстродействию и точности отработки заранее четких и однозначных логических задач управляющая аппаратура превосходит возможности человека.

    Аварийная защита на производстве обычно распределяется между двумя уровнями управления: на уровне управления отдельной установкой реализуется аварийная защита ее работы; на уровне оперативного управления производством реализуется аварийная защита всех линий связи между установками, емкостями, участками и цехами, защита резервуаров, зашита любого оборудования, находящегося под непосредственным оперативным управлением персонала.

    Задачи  приведения производства в норму после возникновения различных нарушений призваны выявлять различные ситуации на производстве, ухудшающие показатели его работы либо вызывающие отклонения режима производства от нормы, и формировать управляющие воздействия, перестраивающие ход производства и вводящие его режим работы в норму.

    К подобным задачам относятся задачи использования партии сырья с  нестандартным качеством, взаимозаменяемости оборудования и т.п. При решении подобных задач чрезвычайно важен опыт управленческого персонала На сегодняшний день подавляющее число задач данного типа решается самим, управляющим персоналом.

    Решение задач этого типа составляет основную нагрузку производственного персонала среднего звена — начальников цехов, мастеров, технологов.

    Задачи оперативного управления, улучшающего основные технико-экономические показатели работы производства, призваны время от времени корректировать ход производства, повышать эффективность его функционирования. Эти задачи требуют глубокого анализа текущего состояния производства, и даже при отсутствии видимых нарушений в его работе их решение, заключающееся в выборе рационального варианта воздействий, может принести значительный эффект.

    Примером таких задач могут быть задачи оптимального использования сырья, автотранспорта, хранилищ, а также увеличение выхода готовой продукции на устоявшемся отлаженном производстве.

    Для решения задач оперативного управления производством персоналу нужна информация, которую можно подразделить на три группы:

   - о работе отдельного оборудования (технологических агрегатов): измерение режима выполнения технологического процесса, учет и расчет технико-экономических показателей работы оборудования, контроль нарушений процесса и неисправностей оборудования;

   - информация о состоянии парка резервуаров (емкостей, складов, хранилищ): измерение запасов хранящихся материалов (сырья, полуфабрикатов, готовой продукции), учет полученных и отпущенных материалов, контроль опорожнения и переполнения отдельных резервуаров, контроль состояния и неисправностей транспортных систем переноса материальных и энергетических потоков;

   - информация о качественном составе перерабатываемого сырья и материалов: измерение показателей качества сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, учет продукции разных сортов и брака, контроль нарушений регламента качественного состава на определенных участках производства.

    Работа предприятия происходит в рамках правил, требований, допусков, границ, технических условий, стандартов, которые задаются различными вышестоящими внешними факторами и априорной информацией. Основное требование к системе управления — обеспечение выполнения заданий календарного плана.

    Эти задания определяют ограничения снизу и (или) сверху количества и качества выпускаемых видов продукции, которую необходимо произвести на предприятии за фиксированные интервалы времени (сутки, неделю, месяц, сезон, год).

    Так как существуют неравномерность во времени поставок сырья, сезонный характер его выращивания и ограниченные сроки хранения, временные ресурсы оборудования, возможные энергетические ограничения в отдельные периоды времени, задаваемый календарный план различен в различные периоды времени и зависит от значений абсолютного времени, на которое он рассчитывается.

    Существует ряд ограничений, выполнение которых при оперативном управлении носит обязательный характер:

    - соблюдение заданного графика ремонта отдельных ед тип оборудования;

- выполнение всех технологических процессов в пределах норм по нагрузкам и режимам, задаваемым соответствующими технологическими нормативами и картами;

- сохранение запасов сырья, полуфабрикатов и готовой продукции во всех емкостях в пределах заданных норм, в частности, исключающих переполнение и опорожнение в любой момент времени;

    - выполнение заданного графика отгрузки по каждому виду готовой продукции;

- учет данных о наличии сырьевых и энергетических ресурсов и их прогноз на интервал оперативного управления производством и предприятием.

15.6. Автоматизация управления оборудованием и производством

    Развитие микроэлектроники в начале 80-х годов XX века привело к появлению микропроцессоров и открыло этап в автоматизации производственных процессов на базе компьютеров. Микропроцессоры стали входить в состав отдельных средств автоматики и контроля. Цифровая передача данных между отдельными устройствами сделала вычислительную сеть основой построения систем управления и контроля. Современные системы управления технологическими процессами предусматривают цифровую связь и распределенную или децентрализованную структуру.

    Ведущие мировые фирмы выпускают наборы программно-аппаратных средств для построения АСУ ТП. Основными признаками таких наборов является их совместимость, способность функционирования в единой системе, стандартизации интерфейсов, функциональная полнота, позволяющая строить целиком АСУ ТП только из средств данного набора.

    Архитектура современной АСУ ТП включает четыре уровня, рис. 15.4.

    На нулевом уровне находятся датчики, исполнительные механизмы и контроллеры, объединенные в единую коммуникационную цифровую сеть — полевую шину (Fitldbus). Это позволяет большое количество линий связи, идущих от датчиков и исполнительных механизмов к каналам ввода-вывода контроллера, заменить одним кабелем. К приборам нижнего уровня по этому кабелю передается также электропитание. Это снижает затраты на монтаж

    Рис. 15.1. Системы промышленной автоматизации

оборудования. Каждое устройство оснащается самостоятельным вычислительным блоком, что позволяет осуществлять местное управление, настройку и диагностику оборудования.

    На уровне 1 находятся устройства связи с объектом — УСО, которые принимают с объекта и выдают на объект группу аналоговых и дискретных сигналов, а также имеют связь через различные адаптеры с полевой шиной, контроллерами и компьютерами. Устройства уровня 1 являются безынициативными, работают под управлением компьютеров и контроллеров и располагаются рядом с объектом управления. Использование УСО снижает затраты на монтаж линий связи.

    На уровне 2 находятся контроллеры, связанные с датчиками и УСО и исполнительными механизмами. Данные системы программно совместимы с обычными компьютерами, но адаптированы для жестких условий работы в цехе. В качестве устройств сопряжения с объектом управления данные системы комплектуются дополнительными платами — адаптерами расширения.

    На уровне 3 располагаются станции в виде IBM-совместимых промышленных компьютеров, которые обеспечивают диспетчеризацию технологического процесса и реализуют принцип бесщитовой автоматики. Основной операционной системой для АСУ ТП верхнего уровня является WINDOWS NT.

    При создании современных АСУ ТП наблюдается мировая интеграция и унификация технических решений; Основное требование современных систем управления — открытость системы для подсоединения к ней аппаратных средств, не предусмотренных ранее.