Система комплексної автоматизації технологічних процесів багатопрофільного підприємства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 666.5.001.56

Автореферат дисертації на здобуття

наукового ступеня кандидата технічних наук

СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОЇ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ БАГАТОПРОФІЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА

НОВІКОВ Володимир Якович

Спеціальність 05.13.07 - Автоматизація технологічних процесів

Донецьк - 1999



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому державному технічному університеті.

Науковий керівник: Сагайда Іван Михайлович, доктор технічних наук, професор кафедри АВП Донбаської державної машинобудівної академії Міносвіти України

Офіційні опоненти: Ульшин Віталій Олександрович, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедрою Східноукраїнського державного університету Міносвіти України;

Зотов Вадим Олексійович, кандидат технічних наук, доцент Донбаського гірничометалургійного інституту Міносвіти України.

Провідна організація: Науково-виробнича корпорація "Київський інститут автоматики", відділ №30, Міністерства промислової політики України.

Захист відбудеться 29 квітня 1999 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К11.052.03 в Донецькому державному технічному університеті за адресою:

340000, м. Донецьк, вул. Артема 58, к.1, ауд. 201.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці ДонДТУ (340000, м. Донецьк, вул. Артема 58, к.2).

Автореферат розісланий 29 березня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент Г.В. Мокрий



Загальна характеристика роботи

Актуальність і ступінь дослідження тематики дисертації.

Виготовлення ізолюючих елементів для високовольтних електричних мереж і електропідстанцій (опорні, підвісні та прохідні високовольтні ізолятори) зосереджено на Україні в багатопрофільних виробництвах з широкою номенклатурою виробів та з акціонованою формою власності. Ці виробництва забезпечують на 95% усю електротехнічну промисловість нашої країни.

У нинішній час поряд з удосконалюванням технологічного і механічного устаткування в машинобудівних акціонованих багатопрофільних підприємствах (АБП) по виробництву високовольтних порцелянових ізоляторів суттєву роль відіграє комплексна автоматизація управління технологічними процесами по випуску конкурентоспроможних ізолюючих виробів, особливо в умовах ринкових відносин.

Це є природним наслідком існування при автоматизації названого виробництва ряду так званих "вузьких місць":

- контроль ряду технологічних параметрів (температури випалу ізоляторів, вологості вихідної маси, рахування готової продукції, положення виробів в печі, так званих "завалів") ведеться тривіальними методами і засобами, що не забезпечують необхідну достовірність виробничої інформації, зокрема сигналів зворотних зв'язків у системах автоматичного керування (САК);

- управління технологічними процесами термічної обробки не відповідає сучасним вимогам до якості продукції через недостатнє використання сучасних підходів до автоматизації;

- відсутні необхідні зв'язки технологічної автоматизації зі стратегією планування діяльності порцелянового виробництва через неповне рішення задач інформаційного забезпечення.

Усе це знижує якість ізолюючих виробів, їхню конкурентоспроможність, і, отже, обмежує життєздатність виробничих процесів в умовах ринкових відносин. У даній роботі ставиться задача провести дослідження і розробку комплексної керуючої системи як технологічними процесами порцелянового виробництва, так і багатопрофільним виробництвом у цілому, яка здатна реалізувати нову концепцію управління для ліквідації вузьких місць.

У цьому зв'язку виникає актуальна задача комплексного рішення по усуненню існуючих недоліків в управлінні складними виробничими процесами порцелянового виробництва за рахунок залучення сучасних способів і засобів контролю технологічних параметрів, методів комплексної автоматизації технологічних процесів в оптимальних режимах і встановлення необхідних зв'язків верхніх рівнів управління з управлінням технологічними процесами за рахунок розробки комплексної системи автоматизації. При цьому комплексна автоматизація "по горизонталі" визначає обсяг управління технологічними відділеннями на заданому рівні і з заданою точністю, а комплексна автоматизація "по вертикалі" визначає використання інформаційно-технічного комплексу (ІТК), що включає локальні і корпоративні комп'ютерні мережі (ЛКМ, ККМ), а також корпоративну керуючу систему (ККС) для формування оптимальних керуючих впливів у системи управління технологічними процесами відповідно до результатів стратегічного планування. Тому тема дисертаційної роботи являється цілком актуальною.

Актуальність і практична значимість комплексного рішення показаної проблеми визначають мету і ідею роботи.

Метою є розробка системи комплексної автоматизації технологічних процесів багатопрофільного порцелянового виробництва, що підвищує конкурентоспроможність виробів за рахунок застосування розроблених нових методичних підходів (автоматичного тестування вимірювальних перетворювачів (ВП) на основі спряжених параметрів, сучасних методів виділення імпульсних сигналів при зондуванні технологічних зазорів, системного охоплення порцелянового виробництва автоматизацією "по горизонталі" і "по вертикалі", залучення технічного оптимуму теорії підпорядкованого регулювання для синтезу системи автоматичного керування тепловим режимом).

Основна ідея роботи складається з оптимізації параметрів комплексного управління "по горизонталі" і "по вертикалі" технологічними процесами на основі підвищення достовірності і якості виробничої інформації, а також шляхом формування оптимальних, з точки зору якості й обсягу кінцевого продукту, управляючих впливів і їхньої реалізації в локальних і корпоративних системах автоматичного керування порцеляновим виробництвом.

Об'єктом дослідження є локальні системи автоматичного керування технологічними процесами порцелянового відділення й інтегрованої керуючої системи багатопрофільного виробництва.

Для реалізації ідеї і досягнення мети поставлені та вирішені такі основні завдання.

1. Дослідити існуючі і запропонувати нові способи і засоби підвищення достовірності і точності виміру технологічних параметрів у якості засобів зворотних зв'язків у САК.

2. Дослідити способи підвищення якості регулювання технологічних процесів у порцеляновому виробництві з метою підвищення конкурентоспроможності ізолюючих елементів, що випускаються.

3. Дослідити способи оптимізації стратегічного планування виробничою діяльністю АБП із метою формування необхідних впливів у САК технологічними процесами.

4. Розробити і дослідити модель, структуру та безпосередньо систему комплексного автоматизованого керування як технологічними процесами, так і багатопрофільним виробництвом у цілому.

Методологія і методи дослідження.

Оцінка достовірності й ефективності розробок на усіх стадіях здійснювалася на основі експериментальних і теоретичних досліджень особливостей багатопрофільного виробництва і його "вузьких місць" в автоматизації технологічних процесів. Експериментальні дослідження проводилися шляхом контролю стану вимірювальних перетворювачів за допомогою періодичного тестування на базі сполучених параметрів, шляхом алгоритмічної оцінки відмов, шляхом зондування технологічних зазорів імпульсами оптичного випромінювання на фоні інтенсивних завад, шляхом виділення носіїв інформації на основі синхронного накопичення. Синтез і дослідження САК тепловим режимом здійснювалися на основі технічного оптимуму теорії підпорядкованого регулювання. Принципи формування оперативних моделей комплексної автоматизації базувалися на методах багатокритеріальної оптимізації з залученням експертних оцінок, на методах стратегічного планування і ситуаційного управління, на даних обчислювальних експериментів і промислових іспитів.

Основні наукові положення і результати, які виносяться на захист:

Положення:

1. Покращання якості продукції та підвищення життєздатності АБП можливо досягнути при системній автоматизації технологічних процесів і оптимізації господарської діяльності по інтегрованому критерію конкурентоспроможності виробів.

2. Отримані нові науково обгрунтовані теоретичні й експериментальні залежності і результати у сукупності являються визначальними для системного охоплення автоматизацією технологічних процесів порцелянового виробництва в ринкових умовах.

Основні результати досліджень:

1. Розроблено методи й алгоритми підвищення достовірності і точності виробничої інформації, які відрізняються від відомих тим, що дозволяють автоматично тестувати засоби контролю без їхнього демонтажу.

2. Обґрунтовано об'єкти управління і визначені їхні передатні функції як ланок САК: випалювальні печі являються інерційними ланками з великими постійними часу (до 8 хвилин) і істотним запізнюванням (до 6 хвилин); оцінені збурення в об'єктах, що носять імовірний нестаціонарний характер; встановлено, що керуючими впливами являються завдання на продуктивність технологічних ліній відповідно до оптимального пакету замовлень, а також значення оптимальних детермінантів конкурентної переваги, що визначають оптимальні технологічні режими.

3. Розроблено нові моделі автоматичного керування технологічними процесами випалу і просування виробів у печах, концептуальна модель інформаційно-технічного комплексу для підвищення якості інформаційного забезпечення, нова модель корпоративної системи комплексного управління АБП, що дозволяє використовувати верхні рівні управління виробництвом для формування впливів, які задаються у технологічну автоматизацію, а також здійснювати синтез систем комплексного керування.

4. Запропоновано узагальнений критерій оптимізації комплексного управління АБП у ринкових умовах у вигляді інтегрального показника конкурентоспроможності продукції, що дозволяє більш ефективно управляти виробництвом у цілому.

5. Запропонована система стратегічного планування порцелянового виробництва на основі теорії штучного інтелекту та експертних оцінок, яка дозволяє вибирати оптимальну стратегію в управлінні в чітко невизначених умовах і формувати завдання в САК технологічними процесами.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується: коректним використанням математичного апарату, адекватністю розроблених моделей виробничим об'єктам, перевіреною в ході обчислювальних експериментів, збігом результатів моделювання і даних експериментальної оцінки з похибкою до 10 %, апробацією роботи на наукових конференціях і промислових підприємствах.

Наукове значення міститься в розробці методів і алгоритмів підвищення достовірності і точності виміру технологічних керованих параметрів як сигналів зворотних зв'язків у САК, у розробці моделей, зокрема, моделей автоматичного керування режимом випалу і ситуаційного управління виробничими процесами, у залученні спеціальних критеріїв оцінки якості виробів, зокрема, інтегрального критерію конкурентоспроможності порцелянових ізоляторів, у сукупності сприятливому подальшому розвитку систем автоматичного керування складними технологічними процесами багатопрофільного виробництва.

Практичне значення роботи полягає в розробці інженерних методик: вибору оптимальних із погляду достовірності інформації вимірювальних перетворювачів у якості засобів зворотних зв'язків у ЛСАК; синтезу регулятора в ЛСАК тепловими режимами на основі технічного оптимуму теорії підпорядкованого регулювання; розрахунку інтегрального показника конкурентоспроможності продукції з урахуванням рівня автоматизації технологічних процесів; стратегічного планування діяльності АБП і ситуаційного управління технологічними процесами.

Декларація особистого внеску.

Автором особисто розроблені моделі САК технологічними процесами випалу і просування порцелянових і керамічних виробів, критерії й алгоритми оптимізації діяльності виробничого комплексу, модель, алгоритми і система стратегічного планування і ситуаційного управління технологічними процесами.

Реалізація висновків і рекомендацій роботи.

Окремі елементи корпоративної інтегрованої інформаційно-керуючої системи АБП, зокрема методика розрахунку інтегрованого критерію конкурентоспроможності, локальних інформаційних і керуючих систем, впроваджені в ВАТ "АІЗ - ЕНЕРГІЯ" (1990-1997 роки). Річний очікуваний економічний ефект склав 1,25 % собівартості продукції.

Наукові положення дисертації, у тому числі моделі управління технологічними процесами, моделі корпоративної інформаційної керуючої системи, критерії, принципи й алгоритми ситуаційного управління використані в технічному завданні на створення комп'ютеризованого управління ВАТ "АІЗ - ЕНЕРГІЯ".

Практична реалізація роботи.

Дана робота виконувалася в 1986-1998 рр. за завданням Арматурно-ізоляторного заводу (м. Слов'янськ). Технічна документація, розроблена в ході виконання теми (у вигляді звітів НДР, технічних завдань і методик розрахунку) прийнята ВАТ "АІЗ - ЕНЕРГІЯ" і Слов'янським заводом високовольтних ізоляторів. За результатами досліджень при особистій участі автора пройшли промислові іспити локальні САК випалом і просуванням виробів у термічних печах, локальні інформаційні системи для виміру температури, вологості і рахування продукції, а також упроваджена методика розрахунку інтегрального критерію конкурентоспроможності.

За розробку науково-технічних основ, організацію серійного виробництва і впровадження на лініях електропередач напругою 10-1000 кВ високовольтних ізолюючих конструкцій автору дисертації була присуджена державна премія України в області науки і техніки в 1998 році.

Апробація.

Основні розділи роботи пройшли апробацію на таких науково-технічних конференціях:

- на міжнародній науково-технічній конференції "Прогресивні технології машинобудування і сучасність" (м. Севастополь, 1997 р.);

- на міжнародній науково-технічній конференції "Сучасні технології ресурсозбереження" (Крим, Партенід, 1997 р.);

- на міжвузівській конференції "Удосконалювання процесів і устаткування обробки тиском у металургії і машинобудуванні" (м. Краматорськ, 1998 р.).

Робота в цілому і її окремі розділи пройшли апробацію на технічних радах ряду машинобудівних заводів (ВАТ "АІЗ-Енергія", Завод високовольтних ізоляторів, м. Слов'янськ) і науково-дослідних інститутів (НДІ високих напруг, м. Слов'янськ), на семінарах кафедр АСУ й АТ ДонДТУ.

Публікації.

Основні положення і результати дослідження викладені в 7 роботах, у тому числі в 4 наукових статтях і в 3 доповідях на міжнародних науково-технічних конференціях.

Структура дисертаційної роботи визначена метою досліджень, шляхами її досягнення й основною ідеєю роботи.

Дисертація складається з вступу, 5 розділів, заключення і додатків. Основний текст роботи містить 195 сторінок машинописного тексту, у тому числі 6 таблиць, 54 рисунка, 5 документів про випробування і використання результатів роботи на промислових підприємствах.

Основний зміст роботи

технологічний виробництво оптимізація

У вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульована основна ідея роботи, визначені наукова новизна і практична цінність роботи, приведені відомості про реалізацію й апробацію результатів роботи.

У першому розділі "Аналіз стану питання" проведений аналіз технологічних процесів основних відділень АБП переважно порцелянового і керамічного виробництва, а також багатопрофільного виробництва в цілому як об'єктів автоматизації.

Аналіз показав, що для автоматизованого керування технологічною й економічною підсистемами багатопрофільного підприємства повинні спільно функціонувати в нижньому, технологічному рівні локальні системи автоматичного керування технологічними процесами, у верхньому рівні - інформаційно-технічний комплекс для інформаційного забезпечення автоматизації, а також корпоративна керуюча система, що виробляє керуючі впливи на ЛСАК у відповідності зі стратегією планування, рисунок 1.

Виконаний аналіз дозволив визначити основні тенденції розвитку комплексної автоматизації багатопрофільного акціонованого підприємства, сформулювати мету і завдання дослідження, а також запропонувати нові підходи, спрямовані на підвищення ефективності комплексної автоматизації.

В другому роздiлi "Розробка локальних систем автоматичного керування технологічними процесами (на прикладі порцелянового виробництва)" видiлено найбiльш важливе та представницьке технологiчне вiддiлення - порцелянове та керамiчне виробництво АБП, для якого розроблена модель системи автоматизацiї всiм комплексом операцiй в цьому виробництвi. Для неї визначенi основнi iнформацiйнi та керувальнi аспекти. Розроблена методика вибору найбiльш iнформативних перетворювачiв як засобiв зворотних зв'язкiв в локальних САК. Вiдповiдно з цим дослiдженi способи пiдвищення достовiрностi промислової iнформацiї про хiд технологiчних процесiв, зокрема алгоритмiчний пiдхiд до оцiнки вiдмовлень ВП, а також застосованi спряженi параметри для перiодичного тестування ВП без їх демонтажу з мiсця роботи. Дослідженi способи пiдвищення точностi контролю таких параметрiв як вологiсть маси, положення виробiв в термiчних печах, температура атмосфери повiтря в них, виявлення виробiв та їх підрахування. З усього комплексу операцiй в порцеляновому виробництвi видiленi операцiя руху виробiв в печi довжиною більше 100 м та тепловий режим в нiй. Для них розробленi системи автоматичного керування. При цьому застосований спосіб зондування iнтенсивним оптичним iмпульсом технологiчної щiлини в печі мiж її стiнками або стелею та ставкою обпалюваних виробiв. При зменшеннi щiлини виникає загроза "завалу", що потребує закiнчення дiї гiдравлiчного товкача в печi.

Суть виявлення "завалів" виробів базується на двохальтернативному вияві сигналу Sоп на фоні інтенсивних оптичних та електромагнітних завад :

(1)

= 1;

(2)

= 0,

де - порогове обмеження.

Якість виявлення об'єктів оцінюється через вірогідність похибок I-го та II-го роду

(3)

- хибне хвилювання при відсутності сигналу;

(4)

- втрата сигналу при його наявності.

Виявлення об'єктів в локаційному режимі виконується на основі синхронного накопичування "пачки" імпульсів

(5)

,

де - реакція фільтру на сигнал, - пороговий сигнал, Ти - час імпульсу, tпр - час приймання. Це суттєво (більш як на порядок) підвищує співвідношення сигнал/завада, достовірність вимірювальної інформації.

Тепловий режим термiчних печей визначає якість виробів - порцелянових iзоляторів та керамічної облицювальної плитки. Сучасний діапазон коливань температури атмосфери термiчної печі Т 0К досягає 10% від заданої, що приводить до появи технологічного браку. В цій роботі побудована САК тепловим режимом, що звужує діапазон коливань у двічі. Це досягнуто в результаті підвищення точності замірів температури в термічних печах шляхом застосування засобів контролю та методів спряжених параметрів. Крім цього, застосована теорія підпорядкованого керування в 2-х контурній САК з послідовною корекцією. Тут застосований технічний оптимум, суть якого базується на отриманні оптимального експоненційного перехідного процесу (ПП) та реалізації бажаних передаточних функцій (ПФ) розімкнутих контурів. Вони складаються з інтегруючої та аперіодичної ланок:

(6)

- для внутрішнього контуру;

(7)

- для зовнішнього контуру,

де - мала некомпенсована стала часу.

(8)

- співвідношення сталих часу

інтегруючої та аперіодичної ланок бажаних ПФ для експоненційних ПП

Основний зовнішній контур виконує стабілізацію температури Т 0К по каналу «витрати газу - температура». Об'єкт керування в ньому - ОК2 - термічна пічка - є інерційною ланкою з великою сталою часу (до 8 хв.) та значним запізненням ( до 6 хв.), що обумовлено значним об'ємом печі (довжина більше 100 метрів).

(9)

,

де - передаточна функція об'єкту керування у зовнішньому контурі; - коефіцієнт передачі об'єкту керування у другому контурі; - стала часу об'єкту керування у другому контурі; - чисте запізнення.

У внутрішньому контурі, що вміщує тиристорний перетворювач ТП для живлення електроприводу керуючого крану ОК1, який є інтегруючою ланкою, рисунок 2, виконується керування витрат теплоносія - природного газу.

Синтез структури регуляторів для реалізації оптимальних перехідних процесів в обох контурах базується на ідеї послідовної корекції:

(10)

,

де - ПФ реальної системи; - ПФ регулятора; - ПФ незмінної частини контуру.

(11)

.

В результаті одержані такі структури регуляторів:

- регулятор положення регулюючого крану - витрат газу (1-й контур):

(12)

,

це пропорційний регулятор, де - коефіцієнт передачі тиристорного перетворювача, що постачає струм серводвигуну регулюючого крану; та - параметри об'єктів внутрішнього контуру;

- регулятор температури атмосфери печі (2-й контур):

(13)

,

де ПФ незмінної частини контуру містить в собі ПФ внутрішнього замкнутого контуру:

(14)

,

- це регулятор пропорційно - інтегро - диференційний (ПІД-регулятор), де - коефіцієнт перетворення 2-го зовнішнього контуру.

Перевірка функціонування запропонованої системи регулювання теплового режиму виконана чисельним експериментом, рисунок 3. Одержані перехідні процеси по куту відкриття керуючого крану (витрати газу) та температури атмосфери термічної печі підтвердили підвищення якості регулювання в 2 рази.

В третьому розділі "Вибір та дослідження інформаційно-технічного комплексу для інформаційного забезпечення ЛСАК і підтримки прийняття рішень у верхніх рівнях управління" висвітлені питання щодо ІТК, який виконує інформаційне забезпечення для автоматизації технологічних процесів та підприємства в цілому. ІТК являється надбудовою системи комплексної автоматизації технологічних процесів та забезпечує підтримку прийняття рішень по стратегії і тактиці функціонування підприємства в умовах жорстокої конкуренції ринкової економіки.

Він складається з локальних (ЛКС) і корпоративних (ККС) комп'ютерних систем та маркетингової автоматизованої інформаційної системи (МАІС). ІТК здійснює інформаційне забезпечення автоматичного керування технологічними процесами, а також підтримку прийняття рішень по керуванню підприємством в цілому.

В роботі розвинутий підхід для створення модульної структури інформаційної корпоративної системи, яка дозволяє необмежено інтегрувати компоненти ІТК, задіяний також структурний аналіз на основі CASE-технології.

Четвертий розділ "Розробка корпоративної керуючої системи багатопрофільним виробництвом" є завершальним етапом побудови комплексної системи автоматизованого керування технологічними процесами "по вертикалі". Ефективність операцій керування досягнуто формуванням оптимальних керуючих дій в вищому рівні системи. В зв'язку з цим автором запропоновано алгоритм розробки інтегрованої корпоративної керуючої системи.

1. Оптимізація керування АБП з використанням інтегрованого критерію конкурентоспроможності виробів (КСВ): КСВАБП > КСВконкур. на основі обробки детермінантів конкурентної переваги.

2. Стратегічне планування у структурі концептуальної моделі інтегрованої системи керування.

3. Підтримка прийняття оптимальних рішень в нечітко заданих умовах на основі методів штучного інтелекту.

4. Розробка підсистеми ситуаційного управління в структурі концептуальної моделі корпоративної керуючої системи для знаходження та реалізації керуючих дій у АБП.

Відповідно з цим алгоритмом проводились дослідження по оптимізації комплексного автоматичного керування як технологічними процесами, так і підприємством в цілому. Формування керуючих дій в ході функціонування технологічних САК дозволяють виготовляти вироби, оптимальні по своїй конкурентоспроможності, тобто по споживчим характеристикам, об'єму, собівартості та багатьом іншим детермінантам конкурентної переваги.

Для формування керуючих дій в вищих рівнях керуючої системи виконується стратегічне планування відповідно з розробленим алгоритмом.

1. Вибір плану рішення з допустимих множин:

(15)

;

2. Розширений план:; 16)

3. Сукупність V-ефективних планів:

; 17)

4. Стохастичне домінування: , , 18)

де , - відповідні функції розподілення, - очікувана «корисність»;

5. Мінімізація очікуваних витрат:

(19)

, ;

6. Надійність плану (U,z) на jй компоненті витрат - через середнє перевищення фактичних витрат над запланованим рівнем:

, ; 20)

7. Ефективне рішення: . 21)

Оптимальний план, прийнятий в ході стратегічного планування та покликаний забезпечити ефективність технологічних відділень на макрорівні, реалізується корпоративною інформаційно-керуючою системою, рисунок 4.

Для ефективного відстеження поточного стану інформаційного забезпечення у вигляді технічних характеристик матеріалів, обладнання, ЛСАК, прийнятих алгоритмів, методів оптимізації та ін., а також згідно з ситуацією приймаються відповідні керуючі дії вже на вході ЛСАК.

У п'ятому розділі "Оцінка техніко-економічної ефективності результатів дослідження" подані результати дослідження економічної ефективності проведених досліджень. Виділено джерела ефективності з їхньою кількісною оцінкою, що забезпечують сумарну ефективність, яка складає 1,25% від вартості продукції, що випускається. Проаналізовано також джерела ефективності з якісною оцінкою.



Висновок

Проведені дослідження дозволили одержати нові науково обгрунтовані теоретичні та експериментальні результати, які в сукупності є суттєвими для системного охоплення автоматизацією технологічних процесів порцелянового виробництва з залученням критеріїв оптимізації, які враховують особливості ринкової економіки в умовах невизначеності та неповноти інформації.

Ефективне керування технологічними процесами потребує формування керуючих впливів, адекватних результатам стратегічного планування і завданням ситуаційного керування. Розробка сучасних локальних САК, що забезпечують точне відпрацьовування керуючих впливів із заданими характеристиками перехідних процесів, потребує розвитку методів проектування з використанням принципу технічного оптимуму й організації інформаційного забезпечення для ефективного функціонування ЛСАК.

По результатам досліджень сформульовані наступні висновки:

1. Проведений аналіз особливостей багатопрофільних акціонованих виробництв (на прикладі виготовлення порцелянових високовольтних ізоляторів) показав наступне: ускладнення задач автоматичного керування в умовах ринкової економіки, наявність "вузьких місць" у контролі технологічних параметрів і системах автоматизації виробничих процесів, відсутність необхідних зв'язків технологічної автоматизації з стратегією планування виробництва в цілому.

2. Одержані ефективні рішення по автоматизації технологічних процесів порцелянового виробництва з урахуванням вказаних особливостей шляхом залучення: періодичного автоматичного тестування вимірювальних перетворювачів на основі способу спряжених параметрів, алгоритмічного підходу до оцінки повних та часткових відмовлень засобів зворотних зв'язків, сучасних методів виділення сигналів про стан параметрів при зондуванні технологічних зазорів, комплексної автоматизації "по горизонталі" та "по вертикалі", автоматичної системи керування тепловим режимом на основі технічного оптимуму теорії підпорядкованого регулювання з послідовною корекцією.

3. Розроблені та досліджені моделі ефективних локальних систем автоматизації керування процесами порцелянового виробництва. ЛСАК з використанням цих моделей забезпечило підвищення точності стабілізації технологічних параметрів (температури атмосфери термічних печей) в два рази. Розроблена комплексна система керування, проведено її промислова апробація з урахуванням зв'язків з інформаційно-технічним комплексом підприємства в цілому та верхніми ступенями ієрархічної структури управління.

4. Для інформаційного забезпечення локальних систем керування технологічними процесами і підтримки прийняття рішень по стратегічному плануванню запропонована модульна структура концептуальної моделі інформаційно-технічного комплексу для збору й обробки виробничої інформації в багатопрофільному акціонованому підприємстві. Запропоновано методику застосування оптимальних, з точки зору інформативності, вимірювальних перетворювачів для інформаційного забезпечення всіх технологічних відділень. Зроблено оцінку ІТК із застосуванням сучасних інформаційних технологій. Застосування ІТК дозволило скоротити витрати часу на обробку інформації майже на два порядки.

5. Розроблено методи оптимізації функціонування АБП на основі вибору оптимального пакету замовлень і періодичної оцінки інтегрального критерію конкурентоспроможності виробів відносно потенційного конкурента.

6. Розроблено математичну модель системи стратегічного планування і ситуаційного керування. Вона дозволила вибирати оптимальний план функціонування в нечітко визначених умовах, виробляючи завдання по обсягу і якості продукції для САК технологічними процесами. Запропоновано варіант реалізації комплексної системи автоматизованого керування АБП, що включає управління технологічними та інформаційними процесами, а також стратегією (стратегічним плануванням) і тактикою (ситуаційним керуванням) функціонування підприємства в умовах жорсткої конкуренції ринкової економіки.

7. Економічна ефективність результатів проведених досліджень визначається: зниженням похибок регулювання технологічних параметрів (температури випалу) в два рази за рахунок використання прогресивних локальних САК і високо інформативних вимірювальних перетворювачів; скороченням на 80% втрат від "завалів" випалюваних ізоляторів за рахунок оперативного автоматичного контролю; підвищенням якості ізоляторів за рахунок періодичної оцінки інтегрального критерію конкурентоспроможності та прийняттям відповідної корекції в управлінні виробництвом.



Основні положення та результати роботи містяться у наступних публікаціях:

1. Сагайда И.М., Новиков В.Я., Сагайда П.И. Комплексная система автоматизированного управления технологическими процессами многопрофильного предприятия.// Приднiпровський науковий вiсник. Машинобудування. - Днiпропетровськ: Наука i освiта, № 28, 1998. - С. 18 - 24.

2. Сагайда И.М., Новиков В.Я., Сагайда П.И. Особенности системы автоматического управления тепловым режимом термической печи фарфорового производства // Приднiпровський науковий вiсник. Машинобудування.- Днiпропетровськ: Наука i освiта, № 43, 1998. - С. 1 - 4.

3. Сагайда П.И., Новиков В.Я. К вопросу о применении методов искусственного интеллекта при принятии решений по оценке функционирования машиностроительного предприятия в нечеткой обстановке // Приднiпровський науковий вiсник. Машинобудування. - Днiпропетровськ: Наука i освiта, №72, 1998.- С. 45 - 48.

4. Новиков В.Я., Сагайда И.М., Амиров Р.З. Оценка конкурентоспособности продукции // Межвузовский тематический сборник научных трудов НТК "Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении". Краматорск, апрель 1998. - С. 298 - 300.

5. Сагайда И.М., Новиков В.Я., Сагайда П.И. К вопросу о новых интегральных критериях экономической эффективности деятельности машиностроительного многопрофильного предприятия // Приднiпровський науковий вiсник. Машинобудування.- Днiпропетровськ: Наука i освiта, №72, 1998. - С. 24 - 29.

6. Новиков В.Я., Сагайда И.М., Сагайда П.И. К вопросу о построении корпоративной информационно-управляющей системы многопрофильного предприятия // Труды I-й международной конференции "Современные технологии и ресурсоэнергосбережения". Выпуск №2. Партенид, октябрь 1997. - С. 9 - 11.

7. Новиков В.Я., Сагайда И.М., Сагайда П.И. Информационно-управляющая иерархическая система керамического производства // Сборник трудов международной НТК "Прогрессивные технологии и современность". Севастополь, сентябрь 1997. - С. 178 - 179.

Особистий внесок у публікації

[1] - Новий підхід до комплексної автоматизації багатопрофільного виробництва, нова структура концептуальної моделі інтегрованої керуючої системи.

[2] - Двоконтурна система автоматичного керування тепловим режимом термічної печі на основі технічного оптимуму теорії підпорядкованого регулювання.

[3] - Структура інформаційної системи з використанням методів штучного інтелекту для прийняття рішень у нечітких умовах.

[4] - Методика оцінки конкурентоспроможності порцелянових високовольтних ізоляторів.

[5] - Новий критерій оцінки якості продукції - інтегральний показник конкурентоспроможності.

[6] - Принципи побудови ієрархічної корпоративної системи керування багатопрофільним виробництвом.

[7] - Принципи побудови інформаційно-керуючої системи керамічного виробництва.



Аннотация

Новиков В.Я. Система комплексной автоматизации технологических процессов многопрофильного производства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 - автоматизация технологических процессов. - Донецкий государственный технический университет, Донецк, 1999.

Диссертация посвящена вопросам разработки систем комплексного автоматического управления технологическими процессами акционированного многопрофильного предприятия (на примере фарфорового производства) с учетом стратегического планирования и ситуационного управления производственным комплексом в целом.

В работе развит новый подход к комплексной автоматизации: "по горизонтали" - по количеству охваченных операций, и "по вертикали" - с целью формирования в верхних уровнях информационно-управляющей системы оптимальных уставок (заданий) для автоматического управления технологическими процессами по производству конкурентоспособных изделий.

При разработке локальных САУ тепловым режимом термической печи привлечены такие подходы, как оптимальная методика выбора измерительных преобразователей, их тестирования сопряженными параметрами и многоконтурное подчиненное управление.

Для обеспечения синтеза структуры двухконтурной системы автоматического управления тепловым режимом обжиговой печи впервые привлечен технический оптимум современной теории подчиненного регулирования с последовательной коррекцией, получивший распространение только в системах автоматического управления электроприводами. Выполнен вычислительный эксперимент с такой системой, подтвердивший высокую результативность ее применения - диапазон колебаний регулируемой температуры сузился в два раза.

Предложенная в работе система автоматизации управления технологическими процессами входит составной частью в интегрированную корпоративную информационно-управляющую систему многопрофильным производством в целом. Компонентами этой системы являются: информационно-технический комплекс, обеспечивающий сбор и обработку производственной информации для локальных САУ и поддержку принятия решений на верхнем уровне системы; подсистема стратегического планирования, формирующая управляющие воздействия по производительности технологических линий и по качеству изделий. Входными параметрами для формирования управляющих воздействий являются оптимальный пакет заказов предприятия, высокая конкурентоспособность изделий, текущая экономическая и производственная ситуация.

Характерной особенностью диссертационной работы является исследование процессов автоматического управления в двух уровнях производства:

- системный охват автоматизацией технологических процессов производства фарфоровых изоляторов с привлечением современных подходов для повышения качества контроля основных технологических параметров, а также с использованием прогрессивной теории подчиненного регулирования в технологической автоматизации для синтеза регуляторов и структуры локальной САУ тепловым режимом;

- комплексное решение автоматизированного управления в верхних уровнях производства для связи с технологическими процессами в целях формирования задающих воздействий на локальные САУ в виде задания по объему (производительности) и качеству изделий, а также режимов технологических, в частности, тепловых процессов.

Основные результаты работы нашли промышленное применение на многопрофильном изоляторном заводе с акционированной формой собственности.

В работе определены количественные и качественные источники потенциальной экономической эффективности от применения результатов исследований, проведенных диссертантом.

Ключевые слова: комплексная автоматизация, термическая печь, математическое моделирование, информационно-технический комплекс, синтез, стратегическое планирование, оптимальное ситуационное управление.



Анотація

Новіков В.Я. Система комплексної автоматизації технологічних процесів багатопрофільного підприємства. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07- автоматизація технологічних процесів - Донецький державний технічний університет, Донецьк, 1999 р.

Дисертація присвячена питанням побудови систем комплексного автоматичного керування технологічними процесами акціонованого багатопрофільного підприємства (на прикладі фарфорового виробництва) з урахуванням стратегічного планування та ситуаційного керування. В роботі розвинуто новий підхід до комплексної автоматизації; по горизонталі (по кількості керованих операцій) та по вертикалі - з метою формування в верхніх рівнях системи оптимального завдання для технологічних процесів.

В локальних САК тепловими режимами термічної печі задіяні такі підходи як оптимальна методика вибору вимірювальних перетворювачів, багатоконтурне підпорядковане керування. Основні результати роботи знайшли промислове застосування в комплексній автоматизації технологічних процесів в акціонованому багатопрофільному підприємстві.

Ключові слова: комплексна автоматизація, термічна піч, математичне моделювання, інформаційно-технічний комплекс, синтез, стратегічне планування, оптимальне ситуаційне керування.



Annotation

Novikov V.Y. The complex automation system of the manyprofile enterprize`s technological processes. Thesis for obtaining of Candidate`s degree on speciality 05.13.07 - automation of the technological processes. Donetsk State Technical University, Donetsk, 1999.

Thesis deals with the questions of work out the complex automation control systems of the joint-stock manyprofile enterprize`s technological processes (for example china production) taking into account strategy plan and situation control.

In this work developed the new approach to the complex automation: by horizontal - by the quantity of comprising operations; by vertical - in order to form correct directions (tasks) at the higher levels of the control system for the automatic control by the technological processes of the competitable wares production.

In the local automatic control systems by thermal regime of the thermal furnace attract following approaches: measuring transducers select strategy, testing and multistage subordinate control.

The main thesis results find industrial application on the manyprofile isolatic enterprize.

Key words: complex automation, heat-treating furnace, mathematical modelling, information-technical complex, synthesis, strategic planning, optimal situation control.

Размещено на Allbest.ru