Повышение эффективности энергосбережения машиностроительных производств на основе применения управляющих информационно-аналитических систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Семилеткин, Виктор Юрьевич

• Семилеткин, Виктор Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Семилеткин, Виктор Юрьевич

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.

1.1 Управляющие информационно-аналитические системы как основной метод повышения энергоэффективности холдинговых компаний включающих машиностроительные производства.

1.2 Концепция проектирования информационно-аналитической системы

1.3 Цель и задачи* исследования. 54?

Глава 2. Общая архитектура информационно-аналитической системы.

2.1 Общие сведения об;архитектуре системы .56}'

2.2 Компоненты информационно-аналитической системы территориального уровня.

2.3 Документоориентированные базы данных.

2.4 Подсистема сбора первичных данных.

215 Региональный'уровень.

2:6 Уровень холдинга:.;.67"

2.7 Территориальный; уровень информационно-аналитической системы.

2.8 Подсистема автоматизированного рабочего места территориального уровня информационно-аналитической системы.

2.9 Информационно-аналитические системы уровня холдинга.

2.10 Информационные потоки в информационно-аналитических системах. 83 2.Щ- Выводы:.:.л.

Глава 3. Территориальный узел информационно-аналитической системы.

3.1 Назначение и;структура территориального узла информационно-аналитические системы,.

3.2 Структура отдельных компонентов территориального узла информационно-аналитической системы.

3.3 Виды информационных запросов территориального узла информационно-аналитической системы. Перечень функций территориального узла информационно-аналитической системы.

3.4 Архитектура программного обеспечения территориального узла информационно-аналитической системы органов Холдинга.

3.5 Расчетно-аналитические приложения территориального узла информационно-аналитической системы.

3.6 Оценка конфигурации системы.

3.7 Выбор конфигурации программной платформы территориального узла информационно-аналитической системы с учетом дополнительных критериев.

3.8 Выводы.

Глава 4. Формальное описание компонента программно-технической платформы информационно-аналитической системы холдинга.

4.1 Характеристические функции и характеристические формулы - как основа формального описания информационно-аналитической системы в "р"-мерном пространстве.

4.2 Формализация описания территориального узла информационно-аналитической системы.

4.3 Экспертная система выбора программно-технической платформы территориального узла информационно-аналитические системы.

4.4 Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности энергосбережения машиностроительных производств на основе применения управляющих информационно-аналитических систем»

Реальная энергоэффективная экономика требует создания современных механизмов контроля и управления потреблением энергии.

В своем обращении от 09.10.2009 г. Президент Российской Федерации Д.А.Медведев сказал «мы станем одной их лидирующих стран по эффективности производства, транспортировки и использования энергии».

Для решения поставленной-задачи в работе предлагается рассмотреть систему энергосбережения-крупного промышленного холдинга, состоящего из территориально распределенных предприятий, находящихся в различных регионах страны. При этом необходима комплексная автоматизация деятельности всей организационной структуры энергосбережения; создание единого информационного пространства, внедрение программно-технических систем и комплексов, обеспечивающих анализ информации и поддержку принятия управленческих решений.

Целью разработки и внедрения' управляющей информационно-аналитической системы 1(ИАС) является повышение эффективности работы всех уровней системы энергосбережения, достижение реальной экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) за счет комплексной автоматизации задач на основе единого информационного ресурса [13,2].

В результате анализа предметной области можно выделить три подсистемы:

1. Подсистема объектов - потребителей и производителей ТЭР.

2. Подсистема объектов; образующих организационную структуру системы энергосбережения.

3. Подсистема управления, объединяющая подсистемы 1 и 2. При этом подсистема 1 является объектом управления, подсистема 2 - регулятором:

Взаимодействие подсистем 1 и 2 заключается в контроле состояния объектов подсистемы 1 и выработке в подсистеме 2 управляющих воздействий, обеспечивающих достижение целей управления. В то же время, подсистема 2 рассматривается как организационная система, внутри нее выполняется множество производственных или "деловых" процессов, как непосредственно связанных с управлением подсистемой 1, так и обеспечивающих инфраструктуру организационной системы.

На ранней стадии концептуального уровня проектирования система энергосбережения и физическая система (организации региона) рассматриваются как взаимодействующие регулятор и объект управления. Подходы к анализу такой системы различны, например когнитивные карты, составляемые группой экспертов. Выделяемые концепты физической системы ориентировочно определяют минимальный состав разделов информационного хранилища ИАС (могут быть ассоциированы с сущностями). Если при развитии ИАС требуется уточнение рассмотренных аспектов, анализ балансов энергии и т.д., необходимо привлечение экспертов в предметной области [25].

В' то же время, управление физической системой- (формирование регулятором управляющих воздействий на основе контролируемых выходных концептов физической системы) может производиться внутри! регулятора — системы энергосбережения (т.е. организационной системы) множеством-различных способов. Для создания« эффективного регулятора требуется произвести анализ организационной системы и ее формализацию. Результатом является проект ИАС, рассматриваемой в данной задаче, как АСУ энергосбережения. Следующие п.п.' методики определяют порядок проектирования АСУ для организационной системы [15, 5].

1. Производится объектная? и функциональная декомпозиция организационной системы - предприятия. Для« объектной декомпозиции служит организационная' структурная схема предприятия: руководящие лица, подразделения, отношения подчиненности. Для функциональной декомпозиции АСУ рассматривается как система управления: вводятся- фазы управления: планирование и т.д.

2. Производится декомпозиция фаз управления на процессы (или фазы ассоциируются с процессами и декомпозируются процессы). Процессы 5 рассматриваются с точки зрения Workflow: создаются карты процессов в нотациях: IDEFO, DFD, IDEF3.

Работа по п. 2 выполняется в среде BPWIn. Предварительный состав функций общесистемных процессов учитывает номенклатуру - см. п. 1. Разрабатываются карты общесистемных (без учета объектной декомпозиции п. 1) процессов, например, планирования.

Если информационный: объект ассоциируется* с понятием "документ", это отмечается»: в карте процесса. Для документов целесообразно? ввести* s ' . . отдельную* подмодель - Docflow ("процесс: общесистемного документооборота". Из п. Г, где: АСУ- рассматривается как система, управления,, формально- это не следует: условно вводится новый общесистемный процесс).

Создается первое приближение единой« информационной компоненты АСУ -логическая-модель ERWTn (сущности;определяютсяизБЕВ)«

3. Производится отображение моделей п.2 на объектную структуру предприятия: Образуются; множества* частей' (или отдельных функций) общесистемных; процессов,, поставленных; в соответствие элементам организационной^ структуры, (¡подразделениям): Эти множества определяют состав отдельных АРМ» подразделений. Функции АРМ могут повторяться, если функции общесистемного процесса выполняются распределено между подразделениям и. Возможна и структурная идентичность (совпадение описаний или сходство описаний) функциональных блоков - это другой вид повторяемости. (Оба вида повторяемости способствуют сокращению объема разрабатываемого. ПО за: счет использования общих частей ПО - функций, настраиваемых обобщенных функций- или за счет частичного! использования? готовых текстов программ функций) [4].

4. Внесение динамики" в. модели процессов. Используется математическая модель графов потоков данных (ГПД): если на всех входах вершины графа (функциональный блок) появляются токены (выполненные условия: "есть документ", "есть управление" и т.д.); то вершина-переход 6 срабатывает, помещая токены на выходы (например, зарегистрированный документ в хранилище-архив). Все Элементы карт процессов достаточно легко интерпретируются в Элементы ГПД (нотация ГПД здесь описана не полностью).

5. Организация управления процессами. На практике подавляющее большинство срабатываний переходов в модели, будет связано^ с достижением заданных моментов; временщ движением^токенов-документовда движением токенов-приказов. Процессы, в основном; управляемые документооборотом (данными); могут управляться; по модели ГПД. Для организации; сложных процессов управления в организации- могут применяться известные 2 подхода: . ■

- АСУ вида: "регулятор-- объекты-управления". В" этом^ случае, как правило, для ее описания достаточно« обычного ГПД (образуется автоматизированная система;; управляемая потоками документов); регламент управляющего; документооборота определяется; планами и должностными инструкциями.

- Система управления с ЛПР (лицами^ принимающими решения), в состав которой может входить развитая; система поддержки принятия решений (СППР)! (консультирующая или экспертная система). В этом случае могут применяться сложные алгоритмы анализа данных, состояния« системы, управления; опирающиеся на разнообразный математический аппарат, в т.ч. на теорию искусственного интеллекта (когнитивные карты,, нечеткую логику, семантические модели и т.д.). . .

6. Проектирование структуры АРМ. Состав форм определяется, в. основном, по результатам п.З: Переходы между формами- определяются непосредственно по результатам п.4 и 5 (для различных АРМ: подходы несколько отличаются - см.п.5): Для автоматных описаний целесообразно' графически представить диаграммы переходов между формами. Большинство инструментов (кнопок) переходов между формами формально появляется на основе предварительно составленных диаграмм переходов;

7. Проектирование архитектуры ИАС. Вводится понятие изменчивости данных и программ. Для постоянных или относительно постоянных частей (в малой степени зависящих от времени и содержания информации ИАС) разрабатываются универсальные постоянные Элементы ПО. Для изменчивой части вводится единый язык описания, интерпретируемый постоянными элементами (например, описание шаблонов отчетов, формы диалога при заполнении документов и т.д.). Язык описания и информационная компонента являются едиными для ИАС в целом. Для написания ПО АРМ применяются среды разработки, в которые оптимальным образом интерпретируются модельные описания. Архитектура распределенных приложений - клиент-сервер, применяются как 2-звенный, так и 3-звенный ее варианты.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Семилеткин, Виктор Юрьевич

8 Результаты работы рекомендуются к применению на машиностроительных предприятиях и в учебном процессе по направлению 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Семилеткин, Виктор Юрьевич, 2011 год

1. Ашре Ш. Структурный подход к организации баз данных. М.: Финансы и статистика, 1983 -319 с.

2. Бобряков A.B., Гурфинкель JI.M., Перейма В.И., Тихонов В.А. Автоматизация работ Управлений Холдинга: цели, задачи, перспективы. // Энергонадзр и энергосбережение сегодня, спецвыпуск, 2001.

3. Бобряков A.B., масалева И.Б. технические характеристики современных систем управления базами данных // Энергонадзор и энергосбережение сегодня, спецвыпуск, 2001.

4. Бобряков A.B., Титов B.JL, Федулов А.с„ Гаврилов А.И. Подход к проектированию информационного хранилища с учетом различных видов классификаций данных / Информационные средства и технологии / тез. докл. межд. конф., М.: МЭИ, 2001.

5. Бобряков A.B., Федулов A.C., Гаврилов А.И., Тихонов В.А. Методика проектирования информационно-аналитической системы, органов холдинга. // Труды Московского энергетического института (технического университета).: М., 2001. с. 21-24.

6. Бойченко А.П., Кальфо В. Овчинников В.В. Локальные вычислительные сети. М.: Радио и связь, 1985.

7. Все необходимое для автоматизации на базе PC. Каталоги продукции Advantech и Octagon Systems.

8. ГОСТ 24940-96. Здания и сооружения. Методы измерения освещенности.

9. ГОСТ 27322-87. Энергобаланс промышленного предприятия. Общие положения.Ю.ГОСТ 34.602-89. ЕКС АС. Техническое задание на создание системы.

10. ГОСТ Р 51379-99. Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя; топливно-энергетических ресурсов; Основные положения. Типовые формы.

11. Зайцев А. «Новый уровень интеграции; систем управленияшроизводством». .— М.: «Современные технологии автоматизации» №1, 1997, с.22 - 26.

12. Клименко A.B., Вакулко А.Г., Бобряков A.B. Информационно-аналитические системы: архитектура; структура; применение // Энергосбережение: теория и практика:Сборникнаучно-техническихиметодическихработи;докладов:в 2-х ч. М.: АМИПРЕСС, 2002.- ч. 2. - 120 с.

13. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. / Пер. с англ. Вершакова Э.В., Коновальцева И.В., под ред. Гаврилова Г.П. М:: Мир, 1978 — 432с.

14. Кулаков Ю.А., Луцкий Г.М. Компьютерные сети. К.: Юниор, 1998. 384 с.

15. Кузнецов М. М. и др. "Автоматизация производственных процессов". Иод ред Г. А. Шаумяна. -М.: Высшая школа, 1978 г. -431 с.

16. MaMHKOHOBiA.F., Кульба B.B;, Анисимов А.А; и др. Оптимизация структур данньтв АСУ. М!: Наука;, li988;- 256^ . ;

17. Миронов А. Опыт разработки и продвижения комплексных ИС. М.: Открытые системы, №2, 1998 с. 31-32. ■ '■.••■'

18. Передовые технологии автоматизации. Краткий каталог продукции Pro So ftз.о . ■ ." ; ^ 'V;'/ . '",;

19. Попов Э.В. Экспертные системы реального времени. М.: Открытые системы, №2, 1995.-с. 66-71.

20. Попов Э.В. экспертные системы: решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. М.: Наука, 1987 287 с.

21. РД50-680-88. автоматизированные системы. Основные положения.32..Рыков A.C. Модели и методы системного анализа: принятие решений иоптимизация: Учебное пособие для = вузов. М.:МИСИС, Издательский дом «Руда и металлы», 2005. - 352 с.

22. Родионов Б. Н., и др., "Проектирование, внедрение и эксплуатация функциональных подсистем управления АСУТ11. Алгоритмы решения задач управления"., М.: Машиностроение. 1987 г. - 78 е.

23. Системный А. Мир систем управления. М.: Открытые системы, №2, 1998.- с. 29-30.

24. Сорокин С. Системы реального времени. М.: Современные технологии автоматизации, №2, 1997 с. 22-29.

25. Справочник проектировщика АСУ ТП: Справочник / Под ред. Смилянского Г.Л. М.: Наука, 1988, 527 с.

26. Танаев B.C., Поварич М.П. Синтез граф-схем алгоритмов выбора решений. Минск: Наука и техника, 1974- 112 с.

27. Фролов A.B., Фролов Г.В. Локальные сети персональных компьютеров, Монтаж сети, установка программного обеспечения. М.: Диалог-МИФИ, 1993.-176 с.

28. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: разработка и управление / пер. с англ. под ред. Каратыгина С. М.: Бином, 1999.-699 с.

29. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем — искусство и наука. М.: Мир, 1978.-420 с.

30. Энергосбережение в системе образования: сборник научно-практических и методических материалов / Под общей ред. Балыхина Г.А., М.: Амипресс, 2000.-143 с.

31. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы: Справ, кн. М.: Финансы и статистика, 1996.-365 с.