Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛЯННОЙ ТАРЫ

Морозова Е.В. 1
1 Камышинский технологический институт (филиал) ВолгГТУ
Стеклотарное производство является непрерывным серийным производством, которое характеризуется многообразием технологических параметров, не только контролируемых, но и не контролируемых. Это создает определенные трудности в разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом производства стеклотары, как целостной управляемой системы, в состав которой входит все основное и вспомогательное оборудование производства. В статье рассмотрены основные вопросы, связанные с разработкой оптимальной структуры автоматизированной системы управления технологическим процессом стеклотарного производства, в том числе методы оценки эффективности автоматизированной системы управления технологическими процессами, которые основываются на расчете сравнительной эффективности. Предложенная трехуровневая система управления производством стеклянной тары разработана на основе блочно-иерархического подхода в сочетании с функционально-структурным моделированием, приводится структурная схема этой автоматизированной системы.
управление
стеклотарное производство
моделирование
автоматизированная система управления
1. Гольцев А.С., Капля В.И., Лясин Д.Н. Моделирование сложных систем. - Волгоград : ВолгГТУ, 2007. - 177 с.
2. Кулямин В.В. Методы верификации программного обеспечения. - М. : Институт системного программирования РАН, 2009. - 160с.
3. Морозова Е.В., Редько С.Г. Модели и алгоритмы имитации технологических процессов производства стеклотары // Автоматизация и современные технологии. - 2010. - № 2. - С. 11-15.
4. Оп ден Камп О., Райерс Й. Использование данных ускоренного моделирования для целей упреждающего управления //Стеклянная тара. - 2009. - № 4. - С. 18.
5. Петров Ю.А. Комплексная автоматизация управления предприятием. Информационные технологии - теория и практика. - М. : Финансы и статистика, 2001. - 160с.
Технологические процессы стеклотарного производства характеризуются многообразием технологических параметров [3]. Эти параметры могут быть как контролируемые, так и не контролируемые, что вызывает большие трудности в комплексной механизации и автоматизации.

Процесс разработки автоматизированной системы управления стеклотарным производством (АСУ СтПр) можно разделить на две части:

  1. обоснование и разработка структуры АСУ;
  2. расчет и выбор основных средств автоматизации.

В данной статье рассмотрим первую часть разработки АСУ СтПр.

АСУ СтПр может быть представлена в виде трехуровневой системы (рис. 1).

Рисунок 1. Структурная схема АСУ СтПр: М - механизмы (исполнительные органы рабочей машины); УП - управляемые преобразователи; КП - программируемые микроконтроллеры приводов; КТ - технологический программируемый микроконтроллер; ПК - специализированный промышленный компьютер, входящий в состав станции оператора (СО); ПО - периферийные посты операторов; МП - магистральный преобразователь.

 

В задачи алгоритма синтеза эффективной структуры АСУ СтПр входят:

  1. Синтез структуры управляемой системы, т.е. оптимальное разбиение множества управляемых объектов на отдельные подмножества, обладающие заданными характеристиками. На этом этапе производится: а) выбор числа уровней и подсистем (иерархии системы); б) выбор принципов организации управления, т.е. установление между уровнями правильных соотношений; в) оптимальное распределение выполняемых функций между людьми и средствами вычислительной техники; г) выбор организационной иерархии.
  2. Синтез структуры систем передачи и обработки информации (в том числе информационно-управляющего многомашинного комплекса): а) синтез структуры систем передачи и обработки информации; б) синтез структуры информационно-управляющего комплекса (в том числе и проблема размещения пунктов обслуживания).

Для определения оптимальной структуры АСУ СтПр исходными данными являются:

1. Выполняемые системой функции, которые могут быть формализованы в виде множества решаемых задач  Каждая из задач  (где l - общее количество решаемых системой задач ) может состоять из этапов  (где Qi - количество этапов решения задачи Ei) и иметь варианты решения в АСУ  (где Δi - количество вариантов решения задачи Ei).

2. Связи между задачами и их этапами, которые могут задаваться в виде графа , где . Дуги графа  характеризуют отношения следования, существующие между решаемыми задачами и их этапами, и соответствуют направлениям информационных потоков.

3. Множество возможных узлов АСУ  и связей между ними, которые задаются в виде графа , где . Вершины графа GM отображают узлы, а дуги - связи между ними.

В некоторых случаях может быть задан конечный набор вариантов возможных узлов АСУ СтПр и связей между ними, т.е. , где  - γ-й возможный вариант, Г - количество возможных вариантов.

4. Виды и характеристики технических средств, применение которых возможно в АСУ СтПр, пусть  - множество возможных технических средств и , где l - тип технического средства, L - количество технических средств.

5. Внешние для системы источники и потребители информации по всем этапам задач.

Тогда задача оптимальной структуры АСУ СтПр состоит в нахождении:

  • узлов системы М;
  • связей между ними GM;
  • возлагаемых на технические средства задач Е и вариантов их решения (δi, i = , I - количество вариантов решения) в распределении их по уровням и узлам системы и в выборе комплекса технических средств A, при которых максимизируется эффект решения задач в АСУ, т.е.

где  - эффект от внедрения qi-го этапа i-й задачи при использовании δi-го варианта его решения; переменная  принимает значение 1, если qi-й этап i-й задачи при использовании δi-го варианта его реализации решается в j-м узле аl-м техническим средством l-го типа, и значение 0 - в противном случае. Здесь предполагается, что каждый этап задачи решается в одном узле.

При этом очевидно, что

Оптимальная структура АСУ СтПр определяется при ограничении на ресурсы, загрузку технических средств и своевременность решения задач, т.е.

,

где k = - тип ресурса; Rk - величина используемого ресурса.

Суммарное количество вариантов анализа построения АСУ СтПр можно рассчитать по формуле

где  - интенсивность (частота) решения qi-го этапа i-й задачи при δi-м варианте решения; - загрузка аl-го технического средства l-го типа в j-м узле; - время выполнения qi-го этапа i-й задачи в j-м узле аl-м техническим средством при δi-м варианте решения.

Временные ограничения для различных задач АСУ СтПр могут иметь сложный вид и требуют анализа работы различных узлов. Например, для оперативных задач необходимо, чтобы вероятность превышения времени решения задачи допустимой величины  была не более заданной :

 ,

где  - время ожидания в j-м узле.

Эффективность системы базируется на обоснованном соотношении выгод (затрат) и сроков их получения.

Методы оценки эффективности АСУ технологическими процессами основываются на расчете сравнительной эффективности по критерию минимума приведенных затрат. Эффективность капиталовложений определяется с помощью показателя расчетного коэффициента эффективности или обратной ему величины - срока окупаемости. Годовой экономический эффект в данном случае определяется методом сопоставления приведенных затрат по базовому и внедряемому вариантам и представляет собой суммарную экономию всех производственных ресурсов.

Рецензенты:

  • Гусятников Виктор Николаевич, д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой прикладной математики и информатики, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный социально-экономический университет», г. Саратов.
  • Кочеткова Ольга Владимировна, д.т.н., профессор, проректор по информатизации, заведующий кафедрой «Информационные системы и технологии», Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия, г. Волгоград.

Библиографическая ссылка

Морозова Е.В. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛЯННОЙ ТАРЫ // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=5026 (дата обращения: 17.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074