CC BY
12
Инженерно-технические науки Engineering-technical sciences
УДК 002.63:339.138
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
А.П. Власов, С.П. Бобков, Б.Я. Солон
Ивановский государственный химико-технологический университет
Проведено исследование информационной совместимости подсистем «техническая подготовка производства» и «вспомогательное производство» в составе АИС химического предприятия. Предложена теоретико-множественная модель.
Ключевые слова: подсистема технической подготовки производства, вспомога-
тельное производство, теоретико-множественная модель, управление предприятием, автоматизированная информационная система.
При моделировании автоматизированных информационных систем (АИС) рассматриваются три аспекта: объекты, с которыми оперирует бизнес; процессы, которые он выполняет; события, управляющие изменениями процессов и объектов. Соответственно, можно определить три типа моделирования: информационное,
функциональное и событийное. Моделирование широко применялось, начиная с создания первых типовых проектных решений. С 1995 все большее применение в практике создания АИС получил язык UML (Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования — язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения) [1]. Некоторые авторы присвоили языку UML статус стандарта, хотя на данный момент UML стандартом не является (стандарт - это документ, зарегистрированный в компетентном органе по стандартизации).
В [2,3] намечены пути исследования автоматизированных информационных систем (АИС) химическими предприятиями и выделены основные подсистемы АИС.
В данной статье рассматриваются вопросы моделирования информационной совместимости таких важнейших подсистем, как «техническая подготовка производства (ТПП)» и «вспомогательное производство (ВП)», см. рисунок 1 (созданный срествами иМЬ), причем особую важность представляет вопрос информационной совместимости подсистем ТПП и ВП химического предприятия с подсистемой ТПП машиностроительного предприятия. Подсистема ТПП является основным «поставщиком» нормативной информации для других подсистем, и от качества нормативной информации (которая, как известно [4], определяется следующими показателями - достоверность, кумулятивность, оперативность, идентичность и др.) зави-
сит качество информации в других подсистемах и АИС в целом.
Заказчиком подсистемы ТПП является служба главного технолога предприятия, основной обязанностью которой является выбор (или создание) технологии производства химического продукта, выбор основного технологического оборудования, контроль за соблюдением технологии.
Заказчиком подсистемы ВП является служба главного механика предприятия, основной обязанностью которой является поддержание работоспособности основного технологического оборудования (ремонт, заказ необходимых запасных частей и, в случае необходимости, изготовление своими силами запасных частей).
Парк основного технологического оборудования химического предприятия представляет сложнейший комплекс различных видов оборудования, часто уникальных. Разработчиками и производителями оборудования являются предприятия подотрасли химического машиностроения (такие как ОАО «Уралхиммаш», ОАО Кемеровский завод химического машиностроения и др.), предприятия оборонного комплекса (ОАО «СвердНИИхиммаш», Корпорация "Компомаш" и др.) и прочие машиностроительные предприятия.
Основные виды изделий продукции машиностроения по ГОСТ 2.101-68 следующие:
- деталь - изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций;
- сборочная единица- изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями. Сборочная единица может состоять из деталей и/или сборочных единиц;
- комплекс - два или более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных функций.
Комплекс представляет собой многоуровневый древовидный граф, который может состоять из 7 - 8 уровней, на каждом уровне могут быть сборочные единицы и детали, созданные на машиностроительном предприятии-изготовителе, так и комплектующие изделия, созданные на предприятиях-смежниках.
До определенного времени проектирование машиностроительных изделий в РФ велось строго в соответствии с ГОСТ 2-й и 3-й серий (ЕСКД и ЕСТД), т.е. исключительно на бумажных носителях.
АИС химического предприятия
АИС
машиностроительного
предприятия
Подсистема ТПП
Рис. 1. Схема информационного взаимодействия С созданием и внедрением систем Acquisition and Life-суcle Support — неавтоматизированного проектирования прерывная информационная поддержка
(САПР), систем CALS (Continuous жизненного цикла продукции) конструк-
торская и технологическая документация стала создаваться в электронном виде. Однако, в большинстве случаев, не только на разных предприятиях, но даже и в рамках одного из них, использовались разные САПР и CALS системы.
Принятие в РФ международных стандартов серии ИСО-ЮЗОЗ [5] методом прямого применения позволило создать отечественную нормативную базу для реализации правового обеспечения АИС, а язык Express (формальный язык для описания данных об изделии) - для реализации программного обеспечения АИС. Указанная система международных стандартов позволяет создавать формализованное представление данных об изделии (в т.ч. и представление о конфигурации структуры изделия, об используемых материалах, о геометрической форме и др.).
Все вышеперечисленные нормативные документы позволяют перейти от традиционных методов организации процессов проектирования, производства, испытаний, эксплуатации, ремонту и т.д., основанных на бумажном документообороте, к электронному взаимодействию и обмену данными как в РФ, так и с любыми зарубежными предприятиями.
Как известно, износ парка основного технологического оборудования подавляющего большинства предприятий химической промышленности велик, обновление идет (в виду недостатка инвестиций) крайне медленно. Многие образцы технологического оборудования или сняты с производства, или предприятия-изготовители данных образцов отказались от их производства. Некоторые устаревшие образцы технологического оборудования еще поддерживаются машиностроительными предприятиями, но вся конструкторская и технологическая документация по ним остается в старом виде, а предприятия-изготовители переиздавать документацию в соответствии со стандартами серии ИСО-ЮЗОЗ не готовы. Наблюдается рассогласованность по мно-
гим составным частям (деталям, сборочным единицам) технологических комплексов - если раньше вполне определенные компоненты были произведены одним предприятием, то теперь (после длительной эксплуатации) часть компонентов еще функционирует, а какая-то часть заменена компонентами другого предприятия, что создает проблемы и в эксплуатации, и в обслуживании технологического оборудования.
Таким образом, из всего вышесказанного можно сделать следующий вывод. Существующая система информационного взаимодействия между службами главного технолога и главного механика химического предприятия слабо формализована вследствие того, что внешняя информация от машиностроительных пред-приятий-изготовителей разнородна и не структурирована.
В [2] было отмечено, что использование теоретико-множественного анализа [6] для исследования слабо формализованных систем, является довольно плодотворным. Для исследования системы вводится в рассмотрение три категории - семейство всех реакций системы (р ), семейство функций перехода состояний (ф), функция, характеризующая семейство выхода (/и). Функции ф и ¡1 наиболее наглядно позволяют представить поведение системы в среднесрочном (тактическом) и в долгосрочном (стратегическом) плане.
Функция р позволяет представить поведение системы, в оперативном режиме, например, при управлении ежесуточными заданиями.
Множество X в данной модели включает в себя всевозможные сообщения от машиностроительных предприятий-изготовителей и их смежников. Множество С содержит сведения об используемой технологии химического предприятия, о состоянии оборудования. Множество У включает в себя решения службы главно-
го технолога и главного механика хими- Для временной системы S необхо-
ческого предприятия об изменении техно- димо и достаточно, чтобы для любого
логии, о замене технологического обору- te Т выполнялись условия (1) и (2).
дования, ремонте и т.п.
Для изучения эволюции системы вводится понятие согласованности [6], суть которого в следующем.
(Vc0 )(W )(Vx, )(Эс, )[/>, (c„ x,) = p0(c0, x' ■ x,) I T, ] (1)
(Ve, К V.y, )(3c0 )(3x' )[p, (c„ X,) = p„ (c0, X1 • X,) IT, ] (2)
где Со - множество состояний в начальный момент времени; х1 - множество входных сообщений на
отрезке времени
х? - множество входных сообщений на отрезке времени Т, ={/:/> /}; р/ - реакция системы в момент I;
г
X • Хт - означает объединение (сочленение) двух отрезков времени,
V - квантор всеобщности, означает «для любых...»;
3 - квантор существования, означает
«существует хотя бы один . . .»;
(Ус0)(Ух')(Ух,)(Зс,)
- означает, что для каждого с0 , х1, х, существует хотя бы один .
Содержательный смысл условий (1) и (2) следующий. Прежде всего, заметим, что выражение (3)
#(£„■*,) = Л>(е(3)
можно воспринимать как утверждение о ТОМ, ЧТО состояние С4 «должным образом» связывает предысторию системы, представленную парой (с0,У), с ее будущей
реакцией на х1 в том смысле, что выход системы начиная с состояния сь т.е.
Л =РЛспхг), в точности совпадает с «хвостом» выхода у0 = р0(с0,х1 ■ х() , т. е. У0\Т,= р0(с0,х1 •х{)\Т{=у{. Но то-
гда условие (1), которое можно переписать в виде (4):
(V (с0, У))(’Ух( )(3с, )[/?, (с, , *,) =
= Р<1(с11,х! -х()|/,] (4)
означает, что для любой предыстории системы (со, х,) и для любого ее будущего входа х( всегда найдется состояние с, в момент времени ґ, которое должным образом свяжет прошлое и будущее. А уравнение (2), которое тоже можно переписать в виде (5):
(V (с,, х{ ))(3(с0, ))[/?, (с, ,х{) =
= р0(с0,х'-х()\Т,\ (5)
означает тогда, что для любых (сґ,х(),
т.е. для любого поведения системы в будущем, найдется такая ее предыстория, т. е. такое ее начальное состояние Со и начальный отрезок входного воздействия х\ что эта предыстория приведет систему в состояние , а последнее должным образом свяжет эту предысторию (со, Xі) с будущим ВХОДНЫМ воздействием Д£> .
Предложенная теоретико-множественная модель позволяет проследить эволюцию системы информационного взаимодействия между службами главного технолога и главного механика химического предприятия с одной стороны, и с машиностроительными предприятиями-изготовителями с другой стороны. На основании теоретико-множественной модели и проведенного моделирования
средствами языка UML построен модуль АИС. Схема данных представлена на рисуноке 2. Программная реализация выполнена в среде MS Access. Разработанный модуль позволяет выявить информационную несовместимость (кото-
рая как отмечено в [2] наблюдается в АИС предприятий вследствие «лоскутной» автоматизации) отдельных подсистем и повысить качество функционирования АИС в целом.
Рис. 2. Схема информационного обмена данными
ЛИТЕРАТУРА
1. Новиков, Ф.А. Моделирование на ЦМР. Теория, практика, Видеокурс / ФА. Новиков, Д.Ю. Иванов; - СПб.: Профессиональная литература, Наука и Техника, 2010. - 640с.
2. Власов, А.П. Анализ современных Е11Р-систем / А.П. Власов, С.П. Бобков, Б.Я. Солон // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. - 2009. - № 2 - С. 50 - 54.
3. Власов, А.П. О согласованности модулей подсистемы основного производства химического предприятия /А.П. Власов, С.П. Бобков, Б.Я. Солон // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. - 2012. - № 1 - С. 86-90.
4. ГОСТ Р 51170-98 Качество служебной информации. Термины и определения- Введ. 1998 -OS-12. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1998.
5. ГОСТ-Р-ИСО-10303-1-99 Системы автоматизации производства и их интеграции. Представление данных об изделии и изделии и обмен этими данными. Часть 1. Общие представления и основополагающие принципы. - Введ. 1999 -09-22. -М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1999.
6. M.D. Mesarovich, Yasuhico Takahara, General Systems Theory: Mathematical Foundations, Academic press, New York, San Francisco, Fondon. 1975, p. 268.
Рукопись поступала в редакцию 06.06.12.
MODELING OF BASIC ELEMENTS OF CHEMICAL ENTERPRISE AUTOMATED INFORMATIONAL SYSTEM
A. Vlasov, S. Bobkov, B. Solon
The research of questions of informational compatibility of subsystems of “production technical preparation” and “subsidiary production” is carried out. Theoretic and multiple model is offered.
Key words: production technical preparation subsystem, subsidiary production, theoretic and multiple models, UMF.
