Автоматизация системы слежения за материалом

Автоматизированное производство — это система машин, оборудования, транспортных средств, обеспечивающая строго согласованное во времени выполнение всех стадий изготовления изделий, начиная от получения исходных заготовок и кончая контролем (испытанием) готового изделия и выпуска продукции через равные промежутки времени [3].

Целью данной работы рассмотреть основные принципы управления автоматизированным производством, а также определить эффективность автоматизированных систем управления.

Автоматизацией является одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии

Основная тенденция развития систем автоматизации идет в направлении создания автоматических систем, которые способны выполнять заданные функции или процедуры без участия человека. В настоящее время повышенное внимание уделяется оптимальному управлению производством.

В то время, когда большинство производителей видят решение своих проблем во внедрении MES и ERP систем конкурентное преимущества получают фирмы, которые кроме решения задачи «как управлять?» решают задачу «что изменить?».

Кажется, что оснащение производства современными системами автоматизации приводит к оцифровке практически всех получаемых данных. Данные о технологических процессах есть в АСУ ТП агрегатов, данные о производстве в MES системах, данные о заказах в ЕРП.

Построить систему полностью оцифрованного производства, означает дать возможность использования максимального количества информации для принятия решений в реальном времени. Чем больше данных — тем надежнее вывод.

На производстве используется комплекс продуктов для полностью оцифрованного производства фирмы «ДАТА-ЦЕНТР Автоматика»:

DATA-TRACK – система слежения за перемещением материала на предприятии на складах, на агрегатах, между агрегатами. Система автоматически фиксирует перемещение материала, и кроме того, обеспечивает сбор данных о производственном процессе на каждом переделе, с привязкой собранных данных к единице продукции.

Для производства при внедрение такой системы происходит расширение функциональности оборудования.

Система дает положительные свойства:

- Автоматический контроль движения материала и исключение человеческого фактора.

- Контроль качества и исключение случаев, сфабрикованной продукции и ошибок по отгрузке.

- Сбор и накопление данных о параметрах производства для принятия решения об оптимизации производства.

- Контроль потребления энергоресурсов (вода, газ, электроэнергия и т.д.) с привязкой ко времени или к единицам продукции (расход на единицу, расход на партию, расход на тонну и т.д.)

- Точный контроль за параметрами производственного процесса к каждой единице продукции.

Для слежения за перемещением материала по складу на кранах устанавливаются видеокамеры или лазерно-сканирующие устройства, фиксирующие факт взятия, постановки груза на место хранения или на транспорт.

Для слежения за перемещением материала на рольгангах, передаточных тележках и шлепперах видеокамеры и/или устройства лазерного сканирования располагаются так, что перекрывают пространство перемещения единиц продукции. С помощью программного обеспечения на транспортных механизмах выделяются объекты и производится контроль их перемещения [2].

На АО «ОЭМК им.А.А.Угарова» [5], в линии сортопрокатного цеха, на участке контроля производится распознавание марки стали и его номера. При движении материала по холодильникам единицы продукции могут двигаться параллельно и партии продукции, зашедшие на холодильники первыми, не обязательно первыми выходят. На выходе с холодильников партии продукции могут появиться в произвольном порядке. Задача автоматического отслеживания продукции на холодильниках решена фирмой ДАТА-ЦЕНТР впервые.

Система слежения за материалом (ССМ) на агрегате работает на основании данных, поступающих в систему от всех датчиков, расположенных на агрегате и смежных систем АСУ ТП [4].

Аналитическая система EXPERT BASE – система производственной аналитики. Обеспечивает обработку собранных данных. Превращает анализ и совершенствование производства в непрерывный бизнес-процесс на предприятии.

Система предназначена для принятия управленческих решений по изменению процесса производства на основе большого и пополняемого в реальном времени набора исторических данных о производстве.

В отличие от систем управления производством, система для управления изменениями в производстве предлагается впервые.

Изменения могут касаться, например, правил отбраковки заготовок на переделах, технологических и маршрутных карт, логистики перемещения материала, принятых бизнес процессов предприятия.

Система позволяет руководству компании и начальникам подразделений, технологическому персоналу анализировать производственный процесс, оценивать его состояние по ключевым показателям, оценивать факторы, влияющие на качество продукции, и степень выполнения заказов.

Система дает возможность по итогам глубокого анализа принять управленческие решения по изменению производства и в конечном итоге выиграть в эффективности бизнеса.

Архитектура системы предполагает возможность подключения любых источников данных предприятия, не зависимо от того являются входные данные структурированными или нет. Идеальным источником данных для EXPERT BASE является DATA-TRACK, поскольку предоставляет данные предприятия вместе с генеалогией, но и при отсутствии систем слежения на уровне АСУ ТП EXPERT BASE способна принимать и согласовывать данные, как с уровня датчиков промышленной автоматики, так и с MES, и ERP уровня.

Данные в системе это постоянно достраиваемый граф производства. Для этого графа условно постоянной частью являются узлы, представляющие цеха и агрегаты (иерархия предприятия), и ребра возможных маршрутов движения единиц продукции. Постоянно нарастающей частью являются ребра, описывающие реальное движение продукции.

Всякая единица продукции на каждом этапе производства в системе EXPERT BASE имеет генеалогию и полный набор параметров, описывающих единицу продукции на каждом переделе.

АС ВМП – автоматизированная система выпуска металлургической продукции. Позволяет не только анализировать данные, но и использовать разработанные аналитические модели для оптимизации и управления производством в реальном времени.

Система предназначена для анализа производства с помощью моделей и принятия управленческих решений в реальном времени.

Данная система является результатом глубокой переработки системы EXPERT BASE для применения в реальном времени с использованием инструментов и технологии BIG DATA.

Существенным развитием системы является возможность использовать полученные путем анализа данных модели не только для анализа ситуаций «что будет, если», но и для принятия решений в ходе производства в реальном времени.

Практически система позволяет создать для всех производственных процессов путем машинного обучения «цифрового двойника».

Кроме уже присутствующих систем анализа данных, система дополнена возможностью построения имитационных моделей процессов преобразования ресурсов и коллективного поведения объектов (агентов в терминах имитационного моделирования) в условиях заданной системы потребностей и интересов.

Данная возможность предоставляет широкий спектр оптимизации не только технологических, но логистических и бизнес процессов. Позволяет оптимально решать задачи оперативного планирования.

Системы хранения и сбора данных переведены на решения в области Big Data. Big Data – это «серия подходов, инструментов и методов обработки структурированных и неструктурированных данных огромных объёмов и значительного многообразия для получения воспринимаемых человеком результатов» [1].

Совместно с одним из самых крупных российских университетов разработаны модули имитационного моделирования и модули оптимизации на основе генетических алгоритмов.

При визуализации работы имитационных моделей используется 3D мультипликация.

При введении данной системы происходит:

- Эффективность производственного процесса. Увеличение прибыли.

- Совершенствование и оптимизация производства становится постоянно действующим бизнес-процессом на предприятии.

- Работа в реальном времени дает возможность предпринимать корректирующие действия на ранних переделах и еще таким образом повысить эффективность производства

Модули имитационного моделирования были испытаны в кислородно-конвертерном цехе. Решалась задача оптимизации перемещения плавок по конвертерному производству с помощью кранов и сталевозов.

RFID-Технология радиочастотной идентификации на производстве даст возможность следить за продукцией. Внедрение технологии — оправданная модернизация: возможность провести ревизию на складе или в торговом зале за несколько секунд, минимальные сроки перемещения товаров и единая база характеристик каждого товара.

Все компоненты системы — единый механизм автоматизации на производстве. Метка закрепляется на товаре, её уникальный идентификационный номер и вся информация об этом товаре заносится в базу.

После внедрения RFID-системы на ключевых точках производственного процесса устанавливаются считыватели, которые фиксируют момент прохождения меток по всему производственному маршруту. Основными точками отслеживания могут стать: входы и выходы со складов материалов, посты обработки и сборки в цехах, выходы со сборочного производства и вход на склад готовой продукции.

Перед этим всё сырье и материалы маркируются RFID-метками, как только они поступают на склад.

При считывании меток вся необходимая информация поступает в единую систему обработки данных. С помощью системы операторы могут не только отслеживать все производственные этапы, но и вести учет сырья и готовой продукции.

Далее вся информация поступает в учетную систему предприятия. Весь процесс проходит в автоматизированном режиме, что существенно сокращает временные и финансовые затраты предприятия на учет материалов и отслеживание производственного процесса.

SCADA TRACE MODE - это высокотехнологичная российская программная система для автоматизации технологических процессов (АСУ ТП), диспетчеризации, телемеханики, учета ресурсов (АСКУЭ, АСКУГ) и автоматизации зданий [2].

SCADA Trace Mode 6 состоит из инструментальной системы — интегрированной среды разработки — и из набора исполнительных модулей. Инструментальная система используется на рабочем месте разработчика АСУ. В ней создается набор файлов, который называется проектом TRACE MODE.

С помощью исполнительных модулей Trace Mode проект АСУ запускается на исполнение в реальном времени. SCADA Trace Mode позволяет создавать проект сразу для нескольких исполнительных модулей — узлов проекта. Каждому узлу проекта соответствует одна инсталляция исполнительного модуля.

С помощью интегрированной инструментальной системы SCADA Trace Mode можно: подключиться к более чем к 2586 ПЛК, счетчикам и устройствам через бесплатные драйверы или OPC; разработать качественный графический операторский интерфейс (SCADA/HMI) в том числе и с веб-доступом; создать базу систему записи истории процесса в собственной промышленной СУБД; написать программы управления на 5-и языках, по расписаниям , статистическим данным, или с помощью рецептов; настроить систему безопасности SCADA, соответствующую современным требованиям; запрограммировать промышленный контроллер на 5-и языках; создать систему управления тревожными и предупредительными сообщениями; генерировать качественные отчеты, при помощи собственного генератора; создать АСУ ТП в различных архитектурах: распределенных (РСУ), клиент-серверных или веб-ориентированных; легко создавать резервированные системы; воспользоваться средствами отладки и удаленной диагностики АСУ.

 SCADA/HMI система TRACE MODE применяется в АСУТП цеха окомкования и металлизации АО «ОЭМК им.А.А.Угарова». Цех металлизации, состоящий из 4 шахтных печей, производит металлизованные окатыши из окисленных. Ежегодно на металлургическом комбинате производится не менее 1700 тысяч тонн металлизованных окатышей двух видов: пассивированные для отгрузки внешнему потребителю и непассивированные для собственного потребления.

Процесс автоматизации цеха окомковывания и металлизации Оскольского электрометаллургического комбината начался с системы управления шахтными печами. Взяв за основу SCADA/HMI систему TRACE MODE фирмы АдАстра, руководство металлургического комбината преследовало цель - создать «открытую» операторскую станцию, позволяющую максимально использовать опыт технологического персонала, работающего на модуле металлизации шахтых печей.

Цель предлагаемых автоматизированных систем – дать пользователю возможность достоверного анализа производственной информации. Сегодня конкурентное преимущество получают те фирмы, которые в приемлемые для практики сроки могут в процессе своей деятельности анализировать миллионы событий, описываемых тысячами и десятками тысяч переменных. При внедрении таких систем в производство увеличивается работа оборудования и качество продукции, а срок окупаемости на больших предприятиях не будет превышать 12 месяцев.

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Автоматизация системы слежения за материалом