УТВЕРЖДАЮ Зам. директора Института кибернетики по учебной работе

УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора Института кибернетики
по учебной работе
________________ С.А. Гайворонский
«___»_____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Интегрированные системы проектирования и управления
НАПРАВЛЕНИЕ ООП
220400 Управление в технических системах
ПРОФИЛИ ПОДГОТОВКИ Управление и информатика в технических
системах
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ)
бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА
2011 г.
КУРС 4
СЕМЕСТР 8
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ
3 кредита ECTS
ПРЕРЕКВИЗИТЫ
КОРЕКВИЗИТЫ
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
лекции
12 час.
лабораторные занятия
24 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
36 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
36 час.
ИТОГО
72 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ
очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
зачет
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ
кафедра ИКСУ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ АиКС __________________ Цапко Г.П.
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
____________________Коновалов В.И.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
_____________________Громаков Е.И.
2011 г.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Задачи изучения дисциплины
Студент в результате изучения дисциплины должен:
получить представление:
 об интегрированных системах проектирования и управления
(ИСПУ);
 о структурах АСУТП, АСУПП, SCADA, ERP, MES, MRP и управлении предприятием на их основе;
 о коммуникационной интеграции в ИСПУ;
 об организации программно-технического обеспечения средств сбора сигналов измерения и SCADA систем;
научиться использовать:
 методы системного синтеза ИСПУ;
 типовые средства комплектации ИСПУ;
 программные средства проектирования компьютерных систем
управления ИСПУ;
 алгоритмические средства управления объектами нефтегазовой отрасли;
получить опыт:
 математического описания процесса управления технологическим
процессом;
 автоматизированного управления объектами нефтегазовой отрасли с
использованием их модельного представления на компьютере;
 разработки SCADA-системы технологического назначения;
 разработки интеллектуального (WEB) интерфейса, обеспечивающего компьютерное управление технологическими процессами.
1.2. Темы и количество часов аудиторных занятий
Таблица 1
№
п/п
Наименование темы
1
Основные понятия интегрированной системы,
функции и структуры интегрированных систем
Проектирование систем сбора сигналов
измерения
Диспетчерский пункт управления
Промышленные сети цифровой передачи данных
Интегрированная архитектура предприятия
2
3
4
5
2
Число часов для дистанционного образования
Лекции
ПрактичеЛабораторские
ные занятия
2
2
2
4
2
2
2
4
4
4
6
Интегрированное проектирование системы автоматизации промышленного предприятия от
датчика до ER
Всего
2
12
24
2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Основные понятия интегрированной системы, функции и
структуры интегрированных систем
Интегрированные системы проектирования и управления производствами (ИСПУ). Основные понятия интегрированной системы, функции и
структуры интегрированных систем. Структура CALS систем. Модель интегрированного управления предприятием. Структурные схемы АСУТП и
АСУПП, ERP (MRP) систем. Структурные схемы SCADA систем.
Методические указания
Когда оценивают возможности интегрированных технологий управления производством, то под интеграцией понимают взаимосвязанную деятельность разнородных автоматизированных систем (АС). Тенденция к объединению технологии автоматизации и информационных технологий, имеющая в своей основе промышленные стандарты, требует универсального и
прозрачного обмена данными между информационными сетями и сетями автоматизации, как в масштабах всей компании, так и отдельной организации
или предприятия [8].
В зависимости от уровня обслуживания производственных процессов
на предприятии сама АСУ или его составная часть (подсистемы) могут быть
отнесены к различным классам:
 Класс A: системы (подсистемы) управления технологическими объектами и/или процессами
 Класс B: системы (подсистемы) подготовки и учета производственной деятельности предприятия.
 Класс C: системы (подсистемы) планирования и анализа производственной деятельности предприятия.
Системы (подсистемы) класса A – это системы (подсистемы) контроля
и управления технологическими объектами и/или процессами. Они, как правило, характеризуются следующими свойствами:
 достаточно высоким уровнем автоматизации выполняемых функций;
 наличием явно выраженной функции контроля за текущим состоянием объекта управления;
 наличием локальных контуров обратной связи.
Объектами контроля и управления систем класса А выступают:
 технологическое оборудование;
 датчики;
 исполнительные устройства и механизмы.
3
В качестве классических примеров таких систем можно считать:
 SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерский
контроль и накопление данных);
 DCS – Distributed Control Systems (распределенные системы управления);
 Batch Control – системы управления группового производства;
 АСУ ТП – Автоматизированные Системы Управления технологическими процессами.
Системы класса B – это системы (подсистемы) подготовки и учета производственной деятельности предприятия. Системы класса B предназначены
для выполнения класса задач, требующих непосредственного участия человека для принятия оперативных (тактических) решений, оказывающих влияние на ограниченный круг видов деятельности или небольшой период работы
предприятия. В некотором смысле к таким системам принято относить те,
которые находятся на уровне технологического процесса, но с технологией
напрямую не связаны.
В перечень основных функций систем (подсистем) данного класса
можно включить:
 выполнение учетных задач, возникающих в деятельности предприятия;
 сбор, предварительную подготовку данных, поступающих в КИС из
систем класса A, и их передачу в системы класса C;
 подготовку данных и заданий для автоматического исполнения задач системами класса A.
Классическими примерами систем класса B можно считать:
 MES – Manufacturing Execution Systems (системы управления производством);
 MRP – Material Requirements Planning (системы планирования потребностей в материалах);
 MRP II – Manufacturing Resource Planning (системы планирования
ресурсов производства);
 CRP – C Resource Planning (система планирования производственных мощностей);
 CAD – Computing Aided Design (автоматизированные системы проектирования – САПР);
 CAM – Computing Aided Manufacturing (автоматизированные системы поддержки производства);
 CAE – Computing Aided Engineering (автоматизированные системы
инженерного проектирования - САПР);
 PDM – Product Data Management (автоматизированные системы
управления данными);
 SRM – Customer Relationship Management (системы управления взаимоотношениями с клиентами);
 всевозможные учетные системы и т. п.
4
Одна из причин возникновения подобных систем – необходимость выполнять отдельные задачи управления на уровне технологического подразделения предприятия.
Системы класса C – это системы (подсистемы) планирования и анализа
производственной деятельности предприятия. Системы класса C предназначены для выполнения класса задач, требующих непосредственного участия
человека для принятия стратегических решений, оказывающих влияние на
деятельность предприятия в целом.
В круг задач решаемых системами (подсистемами) этого класса включают:
 анализ деятельности предприятия на основе данных и информации,
поступающей из систем класса B;
 планирование деятельности предприятия;
 регулирование глобальных параметров работы предприятия;
 планирование и распределение ресурсов предприятия;
 подготовку производственных заданий и контроль их исполнения;
 наличие взаимодействия с управляющим субъектом (персоналом),
при выполнении стоящих перед ними задач;
Классическими названиями системы класса C можно считать:
 ERP – Enterprise Resource Planning (Планирование Ресурсов Предприятия);
 IRP – Intelligent Resource Planning (системы интеллектуального планирования);
 АСУП.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислить основные системы, взаимодействующие в интегрированной среде управления.
2. Какие типы интеграции имеют место в нефтегазодобывающей отрасли?
3. Описать структурные особенности CALS- систем, АСУТП (SCADA)
и АСУПП, ERP (MRP) систем.
Тема 2. Проектирование систем сбора сигналов измерения
Среда передачи данных. Линия, канал передачи данных. Оптические
линии связи. Одномодовое и многомодовое оптоволокно. Витая пара. Радиоканал. Спутниковые каналы передачи данных. Системы мобильной связи.
Аналоговые каналы передачи данных. Модемы. Протоколы физического
уровня для модемной связи. HART-сеть. Fieldbus-сеть.
Методические указания
Среда передачи данных – это совокупность линий передачи данных и
блоков взаимодействия, предназначенных для передачи данных. Имеется три
уровня техники связи: кабели, линии и каналы.
5
Линия передачи данных – это средства, которые используются в информационных сетях для распространения сигналов в нужном направлении.
Примерами линий передачи данных являются коаксиальный кабель, витая
пара проводов, оптоволокно.
Характеристиками линий передачи данных являются зависимости затухания сигнала от частоты и расстояния. Затухание принято оценивать в децибеллах.
При заданной длине можно говорить о полосе пропускания (полосе частот) линии. Полоса пропускания связана со скоростью передачи информации. Различают бодовую (модуляционную) и информационную скорости. Бодовая скорость измеряется в бодах, т. е. числом изменений дискретного сигнала в единицу времени, а информационная – числом битов информации, переданных в единицу времени. Именно бодовая скорость определяется полосой пропускания линии.
Канал (канал связи) – это средства односторонней передачи данных.
Примером канала может быть полоса частот, выделенная одному передатчику при радиосвязи. В некоторой линии можно образовать несколько каналов
связи, по каждому из которых передается своя информация.
Канал передачи данных – это средства двустороннего обмена данными,
включающие аппаратуру канала данных и линию передачи данных. По природе физической среды передачи данных (ПД) различают каналы передачи
данных на оптических линиях связи, проводных (медных) линиях связи и
беспроводные. В свою очередь, медные каналы могут быть представлены коаксиальными кабелями и витыми парами, а беспроводные – радио- и инфракрасными каналами.
В зависимости от способа представления информации электрическими
сигналами различают аналоговые и цифровые каналы передачи данных. В
аналоговых каналах для согласования параметров среды и сигналов применяют амплитудную, частотную, фазовую и квадратурно-амплитудную модуляции. В цифровых каналах для передачи данных используют самосинхронизирующиеся коды, а для передачи аналоговых сигналов – кодовоимпульсную модуляцию. Наиболее распространенными являются стандарты
CAN, HART, Fieldbus [3, 402 c.]
CAN (Control Area Network) стандарт цифровых сигналов. CAN – последовательная магистраль, обеспечивающая увязку в сеть цифровых
устройств ввода/вывода, датчиков и исполнительных устройств. Стандарт
характеризуется протоколом, обеспечивающим возможность нахождения на
магистрали нескольких ведущих устройств, обеспечивающим передачу данных в реальном масштабе времени и коррекцию ошибок, высокой помехоустойчивостью. Система CAN обеспечена большим количеством микросхем,
обеспечивающих работу подключенных к магистрали устройств, разработку
которых начинала фирма BOSH для использования в автомобилях, и в насто-
6
ящее время широко используемых в автоматизации промышленности. Скорость передачи задается программно и может быть до 1 Мбит/с.
Радиосвязь используется в корпоративных и локальных сетях, если затруднена прокладка других каналов связи.
Спутниковые каналы передачи данных. Спутники в системах связи могут находиться на геостационарных (высота 36 тысяч км) или низких орбитах. При геостационарных орбитах заметны задержки на прохождение сигналов (туда и обратно около 520 мс).
Модем – устройство преобразования кодов и представляющих их электрических сигналов при взаимодействии аппаратуры окончания канала данных и линий связи. Слово «модем» образовано из частей слов «модуляция» и
«демодуляция», что подчеркивает способы согласования параметров сигналов и линий связи – сигнал, подаваемый в линию связи, модулируется, а при
приеме данных из линии сигналы подвергаются обратному преобразованию.
Вопросы для самопроверки
1. Чем отличаются друг от друга линии каналы передачи данных?
2. Чем отличаются ономодовые и многомодовые оптические линии
связи?
3. Как реализуется измерительный канал на основе радио или мобильной сети?
4. Как реализуется информационный канал на основе электической
связи?
5. Перечислить основные протоколы модемной связи.
6. Сравнить особенности построения HART и Fieldbus-сетей.
Тема 3. Диспетчерский пункт управления
Диспетчерский пункт управления (главный терминал), Master Terminal
Unit (MTU). Архитектура ЦППС. Проектирование форм представления.
Методические указания
Диспетчерский пункт управления в общем случае включает в себя следующие компоненты: SCADA-систему, ЦППС и сервер БД.
Существует два типа управления объектами в SCADA-системах: автоматическое и инициируемое оператором системы.
Процесс управления в современных SCADA-системах имеет следующие особенности:
 процесс SCADA применяется в системах, в которых обязательно
наличие человека (оператора, диспетчера);
 процесс SCADA был разработан для систем, в которых любое неправильное воздействие может привести к отказу объекта управления или
даже катастрофическим последствиям;
7
оператор несет, как правило, общую ответственность за управление
системой, которая при нормальных условиях только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимальной производительности;
 активное участие оператора в процессе управления происходит нечасто и в непредсказуемые моменты времени, обычно в случае наступления
критических событий (отказы, нештатные ситуации и пр.);
 Аппаратная часть ЦППС представлена приемопередающим устройством с возможностью переключений Адресов устройств. Концептуально,
ПО ЦППС представляет собой набор компонент, взаимодействующих между
собой на уровне переменных в стандарте OPC.
Все компоненты системы можно представить следующими группами:
 взаимодействие с различным оборудованием (щит, телемеханика);
 контроль качества информации (контроль своевременности поступления информации, качество устройств и каналов);
 архивация / восстановление, отчеты и анализ;
 системы отображения и управления (АРМы Диспетчера, Телемеханика, Связиста, Метролога);
 дополнительные (дорасчет, ввод и установка плановых значений,
сервис, а так же компоненты, выполняющие системные функции, в т. ч. и
поддержку аппаратно-программного горячего резерва).
Программное обеспечение экрана диспетчера производит циклический
сбор данных со всех подключенных по линиям связи и сконфигурированным
в базе данных КП, контроллеров и расходомеров. Время полного опроса зависит от типа и качества каналов связи и числа опрашиваемых параметров.
Основным способом отображения информации о ходе технологического процесса являются фрагменты мнемосхем. Фрагменты создаются при помощи инструментальных средств, поставляемых конечному пользователю, и
могут им создаваться и редактироваться.

Вопросы для самопроверки
1. Какие задачи решаются на диспетчерском пункте?
2. Для чего необходим ЦППС?
3. Каковы особенности графических представлений элементов мнемосхем объектов управления нефтегазовой отрасли?
Тема 4. Промышленные сети цифровой передачи данных
Синхронная и асинхронная передача. Синхронизация цифровой передачи данных. Манчестерское кодирование. Протоколы взаимодействия между цифровыми узлами. ModBus. Спецификация ОРС. ОРС-взаимодействие
информационных узлов (ОРС-сервер, ОРС-клиент). Алгоритмы управления
на локальном уровне. Алгоритмы управления на диспетчерском уровне.
8
Методические указания
Цифровая передача данных требует выполнения нескольких обязательных операций:
 синхронизация тактовой частоты передатчика и приемника;
 преобразование последовательности битов в электрический сигнал;
 уменьшение частоты спектра электрического сигнала с помощью
фильтров;
 передача урезанного спектра по каналу связи;
 усиление сигнала и восстановление его формы приемником;
 преобразование аналогового сигнала в цифровой.
Битовый поток передается со скоростью, определяемой числом бит в
единицу времени. Другими словами, биты в секунду - это число дискретных
изменений сигнала в единицу времени. Тактовая частота, измеряемая в герцах, это число синусоидальных изменений сигнала в единицу времени. Скорость передачи данных, как правило, выше тактовой частоты. Для увеличения скорости передачи сигнал может идти параллельно по нескольким парам.
Данные могут передаваться битами или байтами. Кодированный сигнал может иметь два, три, пять и более уровней. Код Манчестер-II или манчестерский код получил наибольшее распространение в локальных сетях. Он также
относится к самосинхронизирующимся кодам и имеет только два уровня, что
обеспечивает лучшую помехозащищенность и высокую скорость передачи
информационных сигналов. Логическому нулю соответствует переход на
верхний уровень в центре битового интервала, логической единице – переход
на нижний уровень. Код Манчестер-II нашел применение, как в оптоволоконных, так и в электропроводных сетях.
Для передачи цифровых сигналов формируются промышленные сети,
которые управляются протоколами CAN, FIP, Profibus, ControlNet, DH+, Modbus, Modbus plus, Genius, DirectNet, DeviceNet, Interbus, SDS, ASI, HART, FF.
Каждый из этих протоколов имеет свои особенности и области применения.
Протокол MODBUS можно назвать наиболее распространенным в мире. Для работы со своими устройствами его используют десятки фирм. Протокол привлекает простотой логики и независимостью от типа интерфейса
(RS-232C, RS-422, RS-485 или же токовая петля 20 мА).
Стандартные MODBUS-порты во многих контроллерах используют
RS-232C совместимый последовательный интерфейс. Контроллеры в этом
случае могут быть соединены, как на прямую, так и через модем.
Принцип работы ОРС. OPC-сервер поставляет данные, а OPC-клиент
(например, прикладная программа) их потребляет. Программы, которым требуются данные из систем автоматизированного управления, запрашивают эти
данные через специальные службы. В этом смысле такие программы являются «клиентами» систем автоматизированного управления. Компоненты систем автоматизированного управления (например, контроллеры) со своей
9
стороны предоставляют посредством ОРС необходимую информацию, поэтому с точки зрения техники обмена информацией они являются «серверами».
Любое приложение-клиент должно всего лишь использовать стандартизованный интерфейс ОРС для того, чтобы осуществлять связь с любыми
поддерживающими технологию ОРС серверами, которые, вообще говоря,
могут поставляться различными производителями. Методы доступа и характеристики интерфейсов ОРС точно описаны в спецификации ОРС [1].
В первую очередь в качестве серверов ОРС выступают драйверы, написанные в соответствии со стандартом ОРС и осуществляющие обмен данными
с компонентами систем автоматизированного управления через соответствующее коммуникационное оборудование. Однако в качестве серверов ОРС могут выступать также программные пакеты предварительной обработки данных
такие, например, как SCADA или DCS. К компонентам систем автоматизированного управления эти системы подключаются при помощи обычных драйверов. Через интерфейс ОРС такого сервера некоторое клиентское приложение может запрашивать соответствующие данные для последующей обработки (например: обработка данных в программе Excel). ОРС-технология позволяет также осуществлять доработку существующих приложений до стандарта
ОРС. Для этого программу необходимо просто расширить интерфейсом ОРС и
превратить ее таким образом в сервер стандарта ОРС.
Вопросы для самопроверки
1. Каким образом осуществляется синхронизация цифровой передачи?
2. Для чего применяются протоколы взаимодействия меду цифровыми
узлами интегрированных систем управления?
3. Зачем применяется ОРС технология взаимодействия в программной
среде ИСПУ?
4. Перечислить основные типы алгоритмов ИСПУ.
Тема 5. Интегрированная архитектура предприятия
Архитектура предприятия. Контекстная бизнес-модель. Концептуальная бизнес-модель. Логическая (или «системная») модель. Технологическая
(или «физическая») модель, детальная реализация систем представление
действующей системы/предприятия. Бизнес-процессы.
Методические указания
Информационные системы управления предприятием – это не только
программы, данные и коммуникации, но и люди, организационные структуры, планы-графики работы, бизнес-процедуры, сращенные с процедурами их
компьютерного обеспечения, а главное – цели и стимулы предприятия и отдельных людей. Все это должно быть понятным и непротиворечивым образом соединено в одну систему. Предприятию нужны не отдельные системы, а
эффективная работа предприятия в целом, включая все его цели, процессы и
10
системы. Поэтому в последнее время активно развивается комплексный архитектурный подход, в котором бизнес и информационные технологии рассматриваются совместно, во взаимосвязи всех важных аспектов. При таком
подходе проектируется то, что в мире называется Enterprise Architecture, или
«Архитектура (обобщенного) предприятия» (АП).
Концептуально такая архитектура может быть описана специальной
таблицей, которая отражает информационные, функциональные и коммуникационные аспекты обеспечения предприятия как системы. В таблице они
названы данными, функциями и сетью, которые дополняются еще побудительными причинами (мотивами) действий предприятия, его людей и систем,
событиями и графиками выполнения действий, а также «действующими лицами» – людьми и организационными структурами. В таблице они названы
мотивом, временем (операционным) и людьми. Описания этих аспектов содержат «ответы на вопросы»: что делает предприятие и его системы, как делает и где, зачем (или почему) выполняются действия, когда выполняются и
кто их выполняет. На пересечении столбцов и строк находятся так называемые ячейки, предусматривающие соответствующие описания или модели
АП. Эти описания должны минимально пересекаться и одновременно быть
согласованными друг с другом.
Бизнес-процесс – устойчивая, целенаправленная совокупность взаимосвязанных видов деятельности (последовательность работ), которая по определенной технологии преобразует входы в выходы, представляющие ценность для потребителя. Управление бизнес-процессом осуществляется по
определенным технологиям и с использованием определенных документов, в
число которых входят: регламент выполнения бизнес-процесса, положение о
подразделении, должностные и рабочие инструкции, методические документы по измерению показателей бизнес-процессов, отчетные формы, спецификации входов/выходов и т. д.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое архитектура предприятия?
2. Перечислить элементы таблицы, описывающую архитектуру предприятия.
3. Что собой представляет бизнес-процесс?
Тема 6. Интегрированное проектирование системы автоматизации
промышленного предприятия от датчика до ERP
Интегрированное проектирование системы автоматизации промышленного предприятия от датчика до ERP. Задачи MES-систем. Структурная
схема. Проектирование показателей БП. Выбор метрики измерений. SPC
(статистическое) управление БП.
11
Методические указания
Технологический процесс обеспечивается технологическим оборудованием, датчиками, исполнительными механизмами (ИМ) и т. д. Посредством
датчиков АСУТП измеряет показания технологических величин процесса и
оборудования, а с помощью ИМ непосредственно влияет на ход ТП, управляя им. Любой технологический объект автоматизации можно разбить топологическим или технологическим методом на составляющие части. Для
АСУТП каждый датчик и ИМ представляют собой сигнал контроля и управления, который может визуализироваться на экране диспетчера.
В свою очередь в MES-системе оборудование типа насос, резервуар,
клапан, подшипники относится к основным фондам предприятия. Для реализации задач учета, контроля и обслуживания основных фондов эти системы
поддерживают специализированные функции класса «Единица оборудования», которые позволяют быстро сконфигурировать базовые свойства оборудования, за которым его закрепляют в иерархии объекта управления. А его
штатные алгоритмы обработки в реальном времени позволяют вычислять
следующие показатели:
 коэффициент использования, износ и т. д.;
 время нахождения устройства в различных статусах: работа, авария,
простой, ремонт; статистические параметры наработки оборудования;
 выдачу сервисов на различные виды обслуживания с управлением:
ручное, периодическое, по выработке и по событиям.
Исходя из сервисов, ведется расчет расходов на содержание оборудования. Для того, чтобы штатные алгоритмы этих каналов отрабатывались в
реальном времени, их атрибут «Статус» необходимо привязать к соответствующим датчикам системы напрямую или через алгоритмы управления,
реализованные в SCADA-системе. Тогда, например, по превышению температуры подшипников, контролируемых в SCADA, статус канала класса
«Единица оборудования» для насоса можно переводить в значение «Авария»
или «Ошибка». Контроль работы холостого хода или простоя насоса можно
осуществлять по показаниям датчика перепада давления на этом насосе.
Такую привязку осуществляют по всем технологическим объектам, для
которых необходимо вести статистику состояния основных фондов предприятия. При наступлении событий обслуживания оборудования, например, по
наработке на отказ, или при наступлении периодического планового ремонта
MES-система будет генерировать наряды на выполнение тех или иных работ,
в качестве которых параллельно им могут быть вызваны на выполнение любые компоненты проекта: экран, программа, документ, SQL-запрос к СУБД.
Задачи управления персоналом в MES-системе условно можно разделить на две категории:
 статистика отработанного времени по каждому сотруднику;
12
статистика выполнения работ по сотрудникам (сервисов по обслуживанию оборудования).
Для реализации задач класса HRM в MES системах предназначена специальная единица класса «Персонал». Данная единица, позволяет быстро
сконфигурировать персональные данные о сотруднике предприятия, за которым его закрепляют в иерархии объекта управления. Штатные алгоритмы
обработки в реальном времени единиц класса «Персонал» позволяют вычислять следующие показатели:
 время нахождения сотрудника в различных статусах: работа – занят,
работа – свободен, прогул, болеет;
 статистические параметры отработки сотрудника за последний отчетный период;
 коэффициент эффективности работы;
 выдачу сервисов на различные виды обслуживания с управлением:
ручное, периодическое, по времени отработки;
Исходя из сервисов, ведется расчет общей стоимости и длительности выполненных сотрудником работ. Генерируемые сервисы позволяют организовать
систему нарядов на проведение тех или иных работ по обслуживанию конкретного оборудования или систем технологического объекта автоматизации.
Причины изменчивости технологического (производственного) процесса классифицируются как обычные (случайные) и особые (неслучайные).
Совокупность причин (факторов) называется обычной, если каждая из них
оказывает на процесс малое влияние и вариацию значений признака качества
нельзя при существующем уровне знаний идентифицировать. Если случайные причины являются постоянно действующими на определенном (достаточно длинном) интервале времени, то выход процесса статистически предсказуем.
Причина (фактор) называется особой, если ее можно обнаружить и
идентифицировать как влияющую на изменение признака качества. Особые
причины обычно действуют систематически, приводят к нестабильному поведению параметров процесса. В результате появления неслучайных причин
могут появиться статистически непредсказуемые несоответствия продукции.
Статистически стабильный технологический процесс имеет стабильное
распределение во времени. Если процесс нестабилен, что связано с изменением состава обычных причин или появлением особых причин, то параметры
распределения изменяются во времени.
Целью статистического анализа процесса является идентификация и
устранение причин особой изменчивости, что должно обеспечить стабильное
воспроизводство качества продукции.
Статистически управляемое состояние процесса является желаемым состоянием для производителя, так как при этом процесс может быть описан распределением с предсказуемыми параметрами. В этой ситуации реализуется выпуск продукции с ясной, понятной и прогнозируемой метрикой дефектности.

13
Вопросы для самопроверки
1. Объяснить основу проектирования системы автоматизации от датчика до ERP.
2. Перечислить основные задачи MES.
3. Каким образом осуществляется проектирование и выбор метрики
показателей БП?
4. Как осуществляется SPC управление бизнес процессами?
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Перечень лабораторных работ
1. Интегрированная АСУТП (6 часов).
2. Разработка информационной web-страницы автоматизированной системы управления объекта нефтегазодобычи (2 часа).
3. Реализация Системы Диспетчерского Контроля и Управления
(СДКУ) технологическим процессом (4 часа).
5. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОНТРОЛЬ
Промежуточный контроль осуществляется в форме зачета.
Список вопросов
1. Особенности внедрения ИСПУ на предприятиях нефтегазовой отрасли.
2. Синергетический эффект от внедрения ИСПУ.
3. Горизонтальная и вертикальна интеграция автоматизированных систем
на предприятиях.
4. Задачи CAD, CAЕ, DCS, SCADA, MES, ERP при управлении проектными, технологическими и производственными процессами.
5. Процессный подход управления производством.
6. Концептуальная модель системного окружения ИСПУ.
7. Структура интегрированнной системы проектирования и управления
технологическим процессом на основе CASE и SCADA.
8. Интегрированная система управления (ИСУ). Разработка профиля ИСУ.
9. ERP, MRP. MES управление. Функции.
10.Информационная архитектура НГ предприятия.
11.Автоматизированная система управления производственным процессом
(деятельностью) (АСУПД).
12.Автоматизированная система управления технического обслуживанием
и ремонтом основного оборудовании ТОиР.
13.Автоматизированная (автоматическая) система управления противоаварийной защиты (ПАЗ).
14.Автоматизированная система пожарной сигнализации (АСПС).
15.Автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов
(АСКУЭ).
16.Автоматизированная система контроля уровня загазованности (АСКУЗ).
14
17.IDEF0- методология проектирования функционального содержания
процессов деятельности предприятия нефтегазовой отрасли.
18.БП. Описание. Спецификация.
19.Busines Studio- методология проектирования.
20.Алгоритмы управления производственными процессами (PDCAалгоритм)
21.ARIS. ERP и IDEF0 описание деятельности.
22.Структурированная кабельная сеть. Сегменты СКС. VLAN технология
управления ЛВС.
23.Информационный портал. Функциональные возможности корпоративного портала.
24.Вetec- проектные решения по управлению технической и нормативной
документацией.
25.Классификация производственных процессов добычи нефти и газа.
26.АРМы ИСУ и их функции.
27.Модели БД. ER модели.
28.Этапы проектирования БД.
29.Карты Шухарта. Диагностика оборудования.
30.Критерии карт Шухарта.
31.Классификация взрывоопасных зон по ГОСТ.
32.Интегральный уровень безопасности. SIL.
33.Назначение структура ПАЗ.
34.HAZOP анализ. Анализ рисков. Дерево отказов.
35.Распределение отказов. 1oo2D резервирование.
36.Оценка вероятности ложных срабатываний и вероятность опасных отказов. Пример.
37.Схемы резервирования. 1ooo2D 2oo3 2ooo2 сравнительная оценка.
38.Типовое применение различных архитектур безопасности.
39.Виды отказов. Ложные срабатывания.
40.Дерево отказа заправочной стации.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. Литература обязательная
1. Интегрированные системы проектирования и управления: структура и состав : учебное пособие / Т. Я. Лазарева [и др.]. — Старый Оскол: ТНТ,
2008. — 236 с.
2. Основы построения АСУТП взрывоопасных производств: в 2 т. / Ю. Н. Федоров. — М.: СИНТЕГ, 2006. Т. 1: Методология. — 2006. — 720 с.
3. .Иоппа, Александр ВалентиновичАвтоматизация производственных процессов : учебное пособие / А. В. Иоппа, Б. Б. Мойзес; Томский политехнический университет (ТПУ), Институт дистанционного образования (ИДО).
— Томск: Изд-во ТПУ, 2008. — 194 с
15
5.2. Литература дополнительная
1. Бузинов Р.А. Интегрированная разработка автоматизации промышленного предприятия в TRACE Mode 6: АСУТП+АСУП от датчика до ERP //
Промышленные АСУ и контроллеры. – 2006. – № 2. – С. 30–34.
2. Бородин И. Ф. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления : учебник / И. Ф. Бородин, С. А. Андреев. —
Москва: КолосС, 2006. — 352 с
3. Шишмарев, Владимир ЮрьевичАвтоматизация технологических
процессов : учебное пособие для среднего профессионального образования /
В. Ю. Шишмарев. — 3-е изд., стер.. —Москва: Академия, 2007. — 352 с.
4. Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности: учебник для
вузов. – М., Недра, 1983. – 424 с.
5. Проектирование систем автоматизации технологических процессов:
справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев;
Под ред. А.С. Клюева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат,
1990. – 464 с.
6. Олссон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. – СПб.: Невский Диалект, 2001. – 557 с.
7. Основные положения по автоматизации, телемеханизации, ИУС газоперерабатывающих производств. – М.: ОАО ГАЗПРОМ, 1997. – 21 с.
16
17