3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................................... 5
Глава 1. Анализ существующих практик по проектированию систем
управления технологическими процессами ..................................................... 9
1.1. Теоретические аспекты использования информационных систем в
управлении функционированием оборудования .......................................... 9
1.2. Обзор программных решений в области управления
технологическими процессами .................................................................... 16
1.3. Обзор задач автоматизации в области управления технологическими
процессами ..................................................................................................... 23
Выводы по главе ............................................................................................ 28
Глава 2. Управление технологическими процессами в условиях ООО «ТЭЦ-
21» ....................................................................................................................... 30
2.1. Общая характеристика ООО «ТЭЦ -21» .............................................. 30
2.2. Анализ бизнес-процессов управления технологическими процессами
в условиях ООО «ТЭЦ 21» ........................................................................... 36
2.3. Анализ структуры информационной системы ООО «ТЭЦ - 21» ...... 45
Выводы по главе ............................................................................................ 53
Глава 3. Разработка системы управления технологическими процессами в
условиях ООО «ТЭЦ-21» ................................................................................. 55
3.1. Информационная модель системы управления технологическими
процессами ..................................................................................................... 55
3.2. Проектирование структуры данных системы управления
технологическими процессами .................................................................... 58
4
3.3. Обоснование выбора средств разработки ............................................ 63
3.4. Требования к информационной безопасности .................................... 68
3.5. Описание созданного программного обеспечения ............................. 69
3.6. Расчёт показателей экономической эффективности проекта ............ 81
Выводы по главе ............................................................................................ 86
Заключение ........................................................................................................ 88
Список использованной литературы ............................................................... 91
ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................. 95
Приложение А ................................................................................................... 95
5
Введение
Развитие современного информационного общества предъявляет
значительные требования к автоматизированным системам, которые
становятся реальным активом, неотъемлемой частью и залогом
нормального функционирования и работы организаций. Процесс
разработки и внедрения автоматизированных информационных систем
становится все более сложной задачей, что связано как с применением
современных способов разработки, так и необходимостью соблюдения
требований по защите информации.
Процесс внедрения информационных технологий на сегодняшний
день проходит стадию построения интегрированных информационных
систем. Производится централизация информационных ресурсов,
специалисты, работающие в удаленных офисах, получают возможности
доступа к центральным серверам организаций, расширяются области
использования систем электронного документооборота с применением
криптографических систем и технологий защиты информации. Таким
образом, в настоящее время автоматизация бизнес-процессов на
предприятиях является актуальной задачей и способствует повышению
эффективности работы организаций в целом.
Актуальность. В настоящее время создание автоматизированных
систем для обеспечения деятельности технологических служб является
актуальной задачей, так как способствует повышению эффективности
работы производственных предприятий через обеспечение бесперебойного
функционирования оборудования. Многие производства оснащаются
сложной аппаратурой, функционирование которой определяет возможность
работы предприятий. Таким образом, создание автоматизированных систем
для технологических служб позволит оперативной реагировать на
инциденты, связанные с работой технологического оборудования.
6
Вопросы проектирования автоматизированных систем для
управления технологическим оборудованием рассмотрены в работе
Владовский И.М. АСУ предприятием на базе ЭВМ, определены
специализированные классификаторы, проанализирована специфика
организации бизнес-процесса обслуживания технологических систем. В
работе Марков И.С., Бедрина С.Л. «Автоматизация службы технической
поддержки предприятия» приведен анализ структуры служб поддержки
функционирования технической инфраструктуры предприятий,
особенности использования программных продуктов.
В рамках данной магистерской диссертационной работы проведено
создание прототипа программного обеспечения для отдела оперативной
эксплуатации ТЭЦ.
Автоматизированная система для обеспечения функций специалистов
технологов оперативной эксплуатации ТЭЦ должна включать в себя
компоненты: ведение классификаторов; автоматизации учета заявок,
автоматизации формирования отчетности, ведение картотеки
оборудования.
Целью данной работы является разработка прототипа
автоматизированной системы оперативной эксплуатации ТЭЦ.
Задачи работы явились:
- анализ организационно- функциональной структуры предприятия;
- анализ бизнес-процессов службы технологов оперативной
эксплуатации исследуемого предприятия;
- анализ существующих решений в области автоматизации
деятельности службы технологов оперативной эксплуатации;
- определение задач автоматизации;
- проектирование информационной модели;
- выбор СУБД и средств разработки;
- разработка базы данных;
7
- разработка и тестирование программного обеспечения по
автоматизации деятельности службы технологов оперативной
эксплуатации.
Объектом исследования является ТЭЦ-21 ПАО «Мосэнерго».
Предмет исследования – рабочее место технолога отдела оперативной
эксплуатации.
Метод исследования – изучение текущего состояния бизнес-
процессов предприятия, анализ литературных источников в области
информационных технологий, CASE-систем и языков программирования,
математическое моделирование.
Работа включает три главы, введение, заключение и список
использованных источников. В первой главе рассмотрены теоретические
аспекты использования программных систем в области управления
технологическими процессами, проведен обзор существующих решений в
области автоматизации деятельности службы технологов оперативной
эксплуатации, проведено определение стратегии автоматизации в условиях
ООО «ТЭЦ-21». В главе 2 приведено описание структуры информационной
системы исследуемого предприятия, проведен анализ бизнес-процессов в
области управления технологическими процессами, приведена постановка
задач автоматизации. Проведено описание существующей структуры
информационной системы предприятия, проведен обзор требований к
системе по видам обеспечения. В главе 3 определен перечень сущностей
проектируемой информационной системы, их атрибуты, построены
логическая и физическая модели данных, проведен обзор наиболее
распространенных сред программирования и СУБД, обоснован выбор
инструментария для разработки системы. Далее приведено описание
разработки информационной модели и программного продукта согласно
поставленным задачам, а также проведена оценка экономической
эффективности проекта.
8
Практическая значимость работы предполагает возможность
использования на предприятиях, где существует служба технологов
оперативной эксплуатации в целях оперативного получения данных о
состоянии обслуживаемого оборудования, получения аналитической
отчетности о функционировании технической инфраструктуры
предприятий, что в дальнейшем позволит принимать решения о замене
используемого оборудования или проведения его капитального ремонта.
Также разработанная система позволяет проводить оценку нагрузки на
специалистов предприятия.
9
Глава 1. Анализ существующих практик по проектированию
систем управления технологическими процессами
1.1. Теоретические аспекты использования информационных
систем в управлении функционированием оборудования
В рамках данной работы рассматриваются вопросы использования
информационных технологий в деятельности специалистов,
контролирующих функциональность энергетического оборудования.
Технология оперативной эксплуатации энергетического оборудования
предполагает необходимость проведения мониторинга его состояния,
своевременного устранения возникающих неполадок, учета проводимых
работ, составления эксплуатационной документации. Оперативная
информация по эксплуатации оборудования поступает в систему либо с
использованием специализированных датчиков состояния оборудования,
либо АСУ ТП.
Автоматизированные системы по управлению технологическими про-
цессами (АСУТП) являются человеко-машинными системами управления,
обеспечивающими возможности по автоматизированному сбору и
обработке информации, необходимой для повышения эффективности
работы с процессами, связанными с управлением технологическими
объектами в соответствии с утвержденными критериями.
В качестве критериев управления АСУТП рассматриваются
соотношения, описывающие качественные характеристики работы
технологических объектов управления (ТОУ) полностью, которые могут
принимать определенные численные значения, определяемые параметрами
управляющих воздействий на систему [23].
Основные задачи большей части АСУТП включают технологии
получения определенных технико-экономических результатов: (улучшение
параметров производительности; снижением затрат трудозатрат и
10
трудоемкости производственных процессов; экономию ресурсов
затрачиваемой энергии, вспомогательные материалы, тару и т. п.; что
обеспечивает безопасность работы оборудования; повышение или
стабилизацию параметров качества выпускаемой продукции, либо
обеспечение определенных характеристик готовых изделий; эффективность
загрузки оборудования; оптимизацию режимов работы технологических
подсистем. Постановка задач оптимизации предполагает, что наряду с
критериями должны быть определены ограничения на все параметры и
переменные, связанные с моделью технологического процесса, т. е.
допустимые изменения, определяющие функционал технологического
процесса. Достижение поставленных задач осуществляется реализацией
функций. В функции вычислительной техники в данном случае входят
задачи, связанные с управлением пуском и остановом технологического
оборудования, контролем его состояния и защитой от перегрузок,
поддержание заданного режима работы оборудования и стабилизация
отдельных технологических параметров, оптимизация качественных и
количественных параметров функционирования отдельных компонент
оборудования и технологических объектов в целом и т.п.
На рисунке 1 приведена обобщённая функциональная структура
АСУТП [2, c.89].
11
ТОУ
Исполнительные
механизмы
Оперативный
персонал
Формирование
управляющих
воздействий
Сбор
информации
Обработка
информации
Контроль
информации
Задатчик
АСУТП
Рисунок 1 - Обобщённая функциональная структура АСУ ТП
Вследствие необходимости обработки чрезвычайно больших
массивов информации, поступающих в ТОУ, высокой сложности процесса
обработки, использования алгоритмов принятия оптимальных решений,
необходимости корректировки совокупности параметров ТОУ АСУТП -
приобрела качественно новое свойство — обеспечение в соответствии с
заданным критерием управления оптимальных результатов
функционирования всего технологического процесса [14, c.69].
Планирование, проведение и обобщение разработок АСУТП
предполагает необходимость учёта их разнообразия. В основе
классификации лежат принципы: выбора аналогичных систем на начальных
стадиях разработки АСУТП, оценки необходимых ресурсов при
укрупненном планировании работ по созданию АСУТП, определения
качества (научно-технического уровня), определения степени полезности
системы в условных единицах.
12
В рамках данной работы проведено проектирование информационной
системы, которая по данным, полученным из АСУ ТП о состоянии
энергетического оборудования позволяет вести журнал работы системы,
при изменении тех или иных показателей, выход их за штатные значения
проводить назначение специалистов для устранения неисправностей, а
также выполнять техническое обслуживание устройств, фиксируя факты
выполнения работ, что предполагает выполнение разработки
фактографической информационной системы.
Характерная особенность фактографических систем связана с работой
не с текстовыми, а с фактическими сведениями, представленными в виде
записей. Основными компонентами фактографических систем являются
базы данных, а также СУБД. На основе фактографических систем
проводится создание справочников, системы для решения задач по анализу
и управлению организациями, бухгалтерских систем. СУБД предоставляют
возможности для доступа к данным любым категориям пользователей,
включая также и тех, которые не используют представления видов,
содержащих описание [12, с.40]:
физического размещения в памяти данных и их описания;
механизмов поиска запрашиваемых данных;
проблем, возникающих при работе с одновременными запросами
аналогичной информации со стороны множества пользователей
(прикладных программ);
методов по обеспечению защиты информации от некорректного
обновления и (или) несанкционированного доступа;
Поддержки актуальности баз данных и множества других функций
СУБД.
Область использования фактографических ИС - регистрация фактов –
конкретных значений параметров, описывающих характеристики объектов
изучаемой предметной области. Основная идея систем данного типа связана