1.1 Процесс проектирования систем автоматизации: общие принципы. Проектирование всегда дает начало изменениям в искусственной среде. Проектировщик д. предвидеть конечный результат осущ-я своего проекта и определять меры, необх-е для достижения этого результата. Важной чертой проектирования яв. усиление аспекта, отражающего изм-я, кот-е д. произойти в среде исп-ия результатов проектирования.

Созданию систем автом-ии предшествует проектирование, означающее описание системы, которая должна быть создана.

Цели проектирования систем автоматизации – на основе исходной информации и дополнительной, получаемой в процессе проектирования, разработать проектную документацию, которая должна обеспечить:

а) реш-е задач автом-ции на современном технич. ур-не;

б) компоновку ср-в авт-ции, электроапп-ры, матер-ов;

в) сокращение сроков и снижение стоимости производства монтажных работ.

Характер проектирования

■ Процесс проектирования систем автоматизации эволюционен. Происходит постепенный переход от поставленной проблемы в виде задания к созданию технической и программной документации реальной системы и описанию ее физических возможностей.

Эволюционная схема проектирования системы. Охватывает основные этапы формулирования задачи: цель проектирования, научно-исследовательские работы (НИР), эскизное проектирование (ЭП), техническое проектирование (ТП).

Общим для этапов предварительного проектирования является то, что каждый из них включает в себя проведение 4-х процедур (рис. 2): синтез, создание абстрактной (математической) модели, анализ, принятие решения.

Синтез охватывает конкретизацию задачи и технических решений, формулирование принципов. Абстрактные модели строятся в среде как математической так и графической. Анализ включает в себя проведение экспериментальных исследований (испытаний) и их оценку. Принятие решений связано с поиском компромиссных решений.

■ Процесс проектирования систем автоматизации итеративен. При этом на каждом шаге итерации разработчик системы пытается найти более совершенное решение. Проектирование, по существу, п/с пр-с управления с обратной связью (рис. 3). Техническое задание формирует входы или уставки, которые сравниваются с результатами проектирования и, если они не совпадают, цикл проектирования повторяется до тех пор, пока ошибка не окажется в допустимых пределах.

■ Процесс проектирования систем автоматизации иерархичен. Его можно представить в виде иерархии решений на основе древовидной структуры.

1.2Организация проектных работ систем автоматизации.

Состав. Проект промышленного предприятия состоит из следующих частей:

технико-экономической; технологической; строительной; энергоснабжения;

автоматизации; сантехнической; сметной документации.

Форма представления. Документация, входящая в состав проекта, представляется на бумажных и/или электронных носителях в форме:

а) графической — схемы, графики, чертежи и т.п.;

б) текстовой — пояснительная записка, спецификации, сметы и т.п.

Участники. В разработке проекта может принимать участие ряд проектных организаций.

Головной проектный институт — ведущая проектная организация, осуществляющая единую техническую политику в соответствующей отрасли промышленности.

Генеральный проектировщик — обычно отраслевой проектный институт, выполняющий, как правило, технологическую часть проекта и по усмотрению передающий для выполнения на договорных началах специализированным проектным организациям отдельные части проекта. Им осуществляется координация всего проекта. Субподрядная проектная организация — выполняет специализированные проектные работы на договорных началах с генеральным проектировщиком.

Специализированная проектная организация — выполняет проектирование определенной части проекта (автоматизации, сантехники, электроснабжения и т.д.) и несет ответственность за ее качество, сроки выполнения и т.п.

Преемственность при проектировании. Ограничения, накладываемые сроками проектирования и имеющимися в распоряжении ресурсами, не позволяют бесконечно улучшать ее характеристики.

Выходом из такого положения является рациональная преемственность проектируемой и ранее созданной систем. Преемственность при проектировании позволяет исключить дополнительные затраты времени и средств на проектирование.

Одними из основных составляющих преемственности являются: унификация, нормализация и стандартизация.

Унификация — уменьшение многообразия конструкций, предназначенных для выполнения одних и тех же по характеру функций (1 ступень преемственности).

Нормализация — применение уже разработанных приборов, блоков, узлов и деталей, а также ограничению номенклатуры материалов, элементов и готовых изделий.

Стандартизация — метод ограничения разнообразия, регламентирования единства качественных показателей продукции, классификации, терминологии, технических требований, методов испытаний, требований к упаковке, транспортировке и т.п.

1.3 Автоматиз-е сис-мы поддержки жизненного цикла промыш-й с-мы.

Типичный жизненный цикл промышленной системы включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи новой системы до утилизации по окончании срока ее использования. Основные этапы жизненного цикла промышленной системы: проектирование, подготовка производства (монтаж и наладка), производство, эксплуатация (сопровождение), поставка и реализация продукции, утилизация.

На всех этапах жизненного цикла имеются свои целевые установки. Их достижение оказывается невозможным без поддержки автоматизированными системами (АС).

Проектирование. Можно выделить следующие системы автоматизированного проектирования (САПР):

• функционального проектирования — системы расчетов и инженерного анализа или системами САЕ (Computer Aided Engineering);

• конструкторского проектирования — системами CAD (Computer Aided Design);

• технологического проектирования — составляет часть технологической подготовки производства и выполняется в системах САМ (Computer Aided Manufacturing).

Функции координации работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием возложены на систему управления проектными данными PDM (Product Data Management).

Уже на стадии проектирования требуются услуги системы управления цепочками поставок (SCM — Supply Chain Management). На этапе производства эта система управляет поставками необходимых материалов и комплектующих.

Подготовка производства.

Производство. Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП).

К АСУП относятся системы:

• планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning). Выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции и т. п.

• планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning). Ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством;

Реализация продукции. На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые изделия. Эти функции осуществляет система CRM(Customer Requirement Management).

К АСУТП относятся:

• непосредственное программное управление технологическим процессом CNC (Computer Numerical Control) на базе специализированных компьютеров — промышленных контроллеров (PLC);

• сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) — выполняет диспетчерские функции;

• производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems) — ориентирована на решение оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.

Эксплуатация. Включает автоматизированные системы, занятые вопросами ремонта, контроля, диагностики эксплуатируемых систем.

Уровень координации-интеграции. В последнее время усилия многих компаний, производящих программно-аппаратные средства АСУ, направлены на создание систем электронного бизнеса (E-Commerce). Задачи, решаемые системами E-Commerce, сводятся не только к организации на сайтах Internet витрин товаров и услуг. Они объединяют в едином информационном пространстве запросы заказчиков и данные о возможностях множества организаций, специализирующихся на предоставлении различных услуг и выполнении тех или иных процедур и операций по проектированию, изготовлению, поставкам заказанных изделий. Такие системы E-Commerce называют системами управления данными в интегрированном информационном пространстве СРС (Collaborative Product Commerce) или PLM (Product Lifecycle Management). Характерная особенность СРС — обеспечение взаимодействия многих предприятий.