книги / Проектирование систем управления технологическими процессами и производствами
..pdfТаблица 7.15
Компоненты и технические характеристики АСУ НПС
Компоненты
Пр о гр ам м и р у ем ы й
логи чески й к о н тр о л л ер
АР М 1, А Р М 2 о п ер ато р а
А Р М и н ж ен ера, А Р М ад
ми н и стр ато р а
Оп ер ац и о н н ая си стем а Л о кал ьн ы е сети
И н тер ф ей сн ы е к ан ал ы
СА П Р
Язы к п р о гр ам м и р о в ан и я
Ко ли чество аб о н ен то в (У С О ) в л о к ал ьн о й сети
В зр ы в о защ и та ц епей
в каналах
М о л н и езащ и та цепей в каналах
В рем я реак ц и и си стем ы
Р езер в и р о в ан и е
Тип, значение, наименование, фирма
M O D 1C O N T S X Q U A N T U M , К 201, К 302 А О
“К он стар” или лю б ы е други е по предлож ен и ю заказ чика, свободн о кон ф и гури руем ы е
М иним альная конф и гурац и я P entium III - 60 0 М Г ц, 128 М б,
H D D 10 Гб; 2 м о н и то р а разм ером 2 1 ” ; прин т-сервер, п рин тер ц ветн ой,ф орм ат АЗ
М и н им альн ая конф и гурац и я P entium III - 600 М Гц, 128 М б,
H D D 10 Гб; 1 м он и тор разм ером 17”
Д ля всех П Э В М W indow s N T (2000)
M o dbus Plus, M odbus, R IO , F ast E thernet
R S 485, R S232, радиом одем A D A M 4550
C o n cep t 2.5 д л я П Л К M odicon, K 748 для П Л К "K OH - C T A P "; M o n ito r P ro 2.1 (F actory L ink 6 .5)
для П Э В М А Р М
По м еж дун ародн ом у стан дарту IEC 1131-3
32(64)
Предусм отрен а
Предусм отрен а
5 0 ...250 м с
А РМ 1 и А Р М 2 оп ератора; PLC1 и P L C 2; уп равлен ие р езервирован ны м и м ехан и зм ам и от разны х У СО .
П редусм отрен ы автон ом н ы е, ручн ы е контуры :
— аварий ного уп равлен ия Н П С (аварийны й С ТО П Н П С , си стем а п ож аротуш ен и я, входны е и вы ходн ы е зад ви ж ки Н П С );
-уп равлен и е п риводам и заслон ок регуляторов давлен и я Н П С
Компоненты
О сновная п огреш н ость кан ал а и зм ерения
Н аработка н а отказ
П итан ие техн и чески х средств
|
Тип, значение, наименование, фирма |
- |
0 ,2 5 % д л я д атч и к о в д ав л ен и я неф ти; |
- |
0 ,5 % д л я д атч и к о в уровн я н еф ти и м асла, д а т ч и |
|
ков тем п ер ату р ы ; |
- |
1% о стал ьн ы е д атч и к и у р о в н я (вода, стоки и т. |
|
п .), о стал ьн ы е д атч и к и д ав л ен и я н асосов и вен ти |
|
лято р о в в сп о м о гател ьн ы х си стем ; |
- |
5 % дл я д атч и к о в и зм ерен и я виб р о ско р о сти |
|
9 0 000 час |
|
- 2 2 0 В , 50 Г ц по двум о тд ел ьн ы м ф и д ерам |
|
- 2 2 0 В , п о тр еб л яем ая м о щ н о сть - д о 5 кВ т. Р езер в |
|
н ое п и тан и е А С У - р езер в и р о в ан н ы е у стр о й ства |
|
б есп ер еб о й н о го п итан ия (У Б П ) и сп о л н ен и я “ o n -lin e” |
|
с п ер екл ю чател ем н агрузки к со о тветств у ю щ ем у |
|
У Б П ; д л и тел ьн о сть работы А С У о т р езер в и р о в ан н о |
|
го У Б П - 0,5 час |
Д и ап азон рабочи х тем п е- |
Ш каф 1, ш каф 2 - о т 0 д о + 40; |
|
о стальн ы е ш каф ы - о т - 40 д о + 40; |
||
ратур, °С |
||
А Р М - о т + 15 д о + 35 |
||
|
||
И сп олн ен и е п риб орны х |
Д ву х сто р о н н его об сл у ж и ван и я, п о д в о д кабелей сн и |
|
ш каф ов |
зу, IP 54 п о Г О С Т 14254 -96 |
|
А дап таци я к и зм ен ени ю |
И сп о л ьзо ван и е р езер в н ы х к ан ал о в в м од улях, н ар а |
|
щ и ван и е м од улей в м о н таж н о й п ан ели У С О , изм е |
||
об ъ екта |
||
нени е п р о гр ам м н о го обесп еч ен и я |
||
|
||
Д атчики и си гн ализаторы , |
Н ом ен клатура, ти п ы и ко л и ч ество по согласо ван и ю с |
|
ком п лект кабелей |
заказчиком |
|
Зап асны е и н струм ен ты и |
П оставляю тся ком п лек тн о с А С У |
|
п рин адлеж ности |
||
|
||
С редн ий ср о к служ бы |
Н е м ен ее 10 л ет |
|
А С У |
||
|
8.ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
8.1.Методология управления производством
Управление производством является сложным процессом. На любое производство оказывают влияние:
-рынок;
-внутренние ресурсы;
-поставщики сырья и комплектующих;
-управление бизнес-процессами производства.
Методология управления производством рассматривается как
система ресурсов, включающая пять основных этапов:
1)выявление ограничений системы;
2)поиск оптимального способа использования ограничений;
3)синхронизация ресурсов производства;
4)устранение выявленных ограничений.
5)поиск нового ограничения.
Этап 1. Выявление ограничения системы. Выявление ограниче ний системы (табл. 8.1) направлено на выявление факторов, мешаю щих производству увеличить объемы выпуска продукции.
|
Таблица 8.1 |
В ы я в л е н и е о гр ан и ч ен и я си стем ы |
|
Ры нок |
В еличина ры ночного спроса на продукцию ниже про |
|
изводственны х мощ ностей предприятия. |
В нутренние ресурсы |
О бъемы вы пуска продукции при 24-часовой загрузке |
|
производственны х ресурсов ниже величины спроса. |
|
Если объемы вы пуска м огут бы ть увеличены за счет |
|
введения сверхурочных работ, то считается, что огра |
|
ничения на внутренние ресурсы отсутствую т. |
П оставщ ики сы рья |
Н а текущ ий момент недостаточно сырья и комплек |
и ком плектую щ их |
тую щ их для обеспечения производственного процесса |
|
(не столько из-за процедуры планирования потребно |
|
стей в сырье и комплектую щ их, сколько из-за отнош е |
|
ний с посгавщ икам и-монополистам и и поставщиками |
|
особо ценных материалов). |
У правление бизнес- |
Н еэффективно организованы бизнес-процессы управ |
процессами произ |
ления предприятием . Н апример, если критерием эф |
водства |
фективности производства является коэффициент за |
|
грузки производственны х мощ ностей или отработанное |
|
время влияет на заработную плату рабочих. |
Этап 2. Поиск оптимального способа использования ограниче ния. В зависимости от выявленных типов ограничений, различными будут и подходы к их оптимальному использованию (табл. 8.2).
Таблица 8.2
Поиск оптимального использования ограничений
Р ы н ок |
П ри наличии дан н ого ограничения необходи м о вы явить |
|
|
ф акторы , которы е пом огут п олучи ть п редп риятию конку |
|
|
рентны е преим ущ ества. П ом им о тр ад и ц и он н ы х конку |
|
|
рентны х п реим ущ еств, так и х как “ цена/качество”, к ним |
: |
|
м огут бы ть отнесены м и н и м альн ы е сроки исполнения кли |
|
|
ентского заказа, наличие д о п о л н и тел ьн ы х бесплатны х сер - ( |
|
|
висов и пр. |
j |
В нутренние |
П ри наличие дан н ого ограничения н еобходи м о согю ста- |
j |
ресурсы |
вить дан н ы е о техн ологи и п рои зводства и слож ивш ейся |
\ |
|
конъю нктуре ры нка. |
|
П оставщ ики сы рья и ком плектую щ их
В условиях, когда поставщ и кам и стратеги чески важ ны х м атериалов и ком п лектую щ их являю тся м онополисты или стоим ость м атериалов вы сока, то оп тим альн ы м (и вполне логичны м ) использованием ресурсов д ан н о го вида будет: - обращ ение с м атери алам и “ как с зо л о ты м и ” ;
-м инимизация брака;
-особое отн ош ени е в работе с п оставщ и кам и стратегиче
ски важ ны х м атери алов;
-при планировании п р о и зво д ства п редп очтен ие отдается
тем изделиям , у которы х н аибольш ая прибы ль в расче те на единицу потребления к ри ти ческого материала.
У правление |
П о оптим изации использовани я о гран и чен и й дан н ого ти п а |
бизнес- |
трудно дать ун иверсальны е реком ен дац и и , так как в одном |
процессам и |
случае достаточно обучения сп ец и али стов, а в д руги х м о |
производства |
ж ет потребоваться реи нж ин и рин г би зн ес-п роц ессов (а |
|
иногда и см ена руковод ства средн его звена). |
Этап 3. Синхронизация ресурсов производства. Как правило, на производстве существует, как минимум, два вида ограничений:
-ограниченный ресурс;
-ограничение спроса на производимую продукцию. В этом случае способность предприятия увеличивать свою пропускную способность зависит от возможности ограниченных ресурсов работать в такте, определяемом спросом.
Таким образом, план производства должен базироваться исклю чительно на данных ограничениях. Все остальные ресурсы предпри ятия должны быть подчинены (синхронизированы) имеющимся ограничениям.
Для синхронизации ресурсов производства необходимо вводить
врассмотрение такие контрольные элементы, как:
-“узкое место”, или ограниченный ресурс, определяющий такт выпуска продукции всего цеха/предприятия;
-страховой задел деталей перед ограниченным ресурсом или обеспечение поступления деталей на вход ограниченного ресурса с некоторым запасом по сравнению с плановым временем начала их обработки;
-планирование производства таким образом, чтобы обеспе чить наличие готовых изделий немного раньше утвержденных с заказчиком сроков;
-определение критического ограниченного ресурса исходя из величины рыночного спроса, то есть рыночный спрос вытягивает продукцию из предприятия;
-составление плана производства таким образом, чтобы производственные задания запускались на выполнение в соответствии
стребованиями рынка.
Этап 4. Устранение выявленных ограничений. Целью предыду щих этапов была оптимизация производительности производства. Цель данного этапа - это устранение выявленных ограничений (табл. 8.3).
Этап 5. Поиск нового ограничения. После того, как выявленное ограничение устранено, в системе обязательно возникнет новое ограничение: например, если произведена замена оборудования на более современное, то необходимо обучить персонал навыкам работы с ним, пересмотреть распределение обязанностей, организацию рабочего пространства и т.п.
Таким образом, процесс совершенствования должен быть не прерывным. Главной задачей этого процесса является достижение поставленных показателей цели.
|
Устранение выявленных ограничений |
|
Рынок |
Если ограничением является недостаточный спрос, то для его |
|
|
устранения необходимо скорректировать (а иногда и пере |
|
|
смотреть) маркетинговую политику предприятия. |
|
Внутренние |
Если ограничением является производительность оборудова |
|
ресурсы |
ния. то повысить его производительность можно за счет: |
|
|
- |
ввода сверхурочных работ; |
|
- |
уменьшения времени переналадки; |
|
- |
уменьшения времени простоя; |
|
- |
перемещения части работ на другое оборудование; |
|
- |
приобретения нового оборудования и т.п. |
|
В случаях, когда ограничением является недостаточная квали |
|
|
фикация производственного персонала, то целесообразно про |
|
|
вести обучение или нанять на работу более квалифицирован |
|
|
ных специалистов. |
|
Поставщики |
В данном случае наиболее типичными рекомендациями явля |
|
сырья и ком |
ются поиск новых поставщиков и заключение долгосрочных |
|
плектующих |
договоров на поставку стратегически важных материалов. |
|
Управление |
По сути, этапы 2 и 4 применительно к данному виду ограниче |
|
бизнес- |
нии являются тождественными, т.к. на практике “ повышение |
|
процессами |
эффективности управления” и “внедрение новых форм управ |
|
производства |
ления” подразумевают реинжиниринг существующих управ |
|
|
ленческих процессов, обучение персонала и привлечение но |
|
|
вых высококвалифицированных специалистов и менеджеров. |
|
Показатели достижения цели
После того, как сформулирована цель производства, необходи мым условием для ее достижения является определение показателей
{Key Performance Indicators, KPI), измеряющих эффективность процесса достижения цели. К этим показателям следует отнести:
- пропускную способность (ПС) - объем денежных средств, поступающих на предприятие от продажи продукции. При этом запасы готовой продукции, а также материалов и комплектующих, не характеризуют пропускную способность предприятия:
П С = Д О П -С М К , |
(8.1) |
где ДОП - доход от продаж; СМК - стоимость материалов и комплектующих;
- запасы (3) - объем денежных средств, инвестированных в объекты, необходимые для производства и продажи продукции. При этом материалы, комплектующие и остатки незавершенного про изводства должны рассматриваться не как активы предприятия, а как задолженность;
- операционные расходы (ОР) - объем денежных средств, кото рые тратит предприятие для трансформации запасов в пропускную способность: зарплата рабочих и служащих, амортизация оборудова ния, вспомогательные материалы и т.д.
Приведенный выше состав основных показателей эффектив ности деятельности производства необходимо дополнить финан совыми показателями функционирования производства, к которым
следует отнести: |
|
|
- |
Net Profit (NP) - финансовый результат деятельности пред |
|
приятия, связанной с производством и реализацией продукции: |
||
|
NP = ПС - ОР; |
(8.2) |
- |
Cash Flow (CF) - финансовый результат по всем |
видам |
деятельности предприятия (не только производственной, но и инвес тиционной, услуг аренды, продажи имущества и пр.):
CF = NP н- Прочие доходы - Прочие расходы; |
(8.3) |
-Return On Investment (ROI) - показатель возврата инвестиций,
вданном контексте применяющийся к инвестициям в производ ственную деятельность предприятия:
ROI=NP/3. (8.4)
С учетом данных определений влияние ключевых показателей на основные финансовые показатели производства будет корректным.
8.2. Проектирование автоматизированных систем управления производством
Статистическое управление запасами (SIC)
До того, как вычислительная техника начала широко использо ваться в управлении хозяйственной деятельностью предприятий, все учетные задачи решались вручную. Одной из первых таких задач являлась задача управления запасами: для ее решения применялись карточки складского учета, в которых фиксировалось все движение товарно-материальных ценностей.
В силу того, что использование данного метода характери зовалось низкой скоростью реагирования на изменение потребностей в материалах, принятие решения о необходимости пополнения запасов принималось в момент их отсутствия на складе. Поскольку запасы не могли быть восполнены мгновенно, то в течение некоторого периода времени необходимое сырье просто отсутствовало на складе.
Планирование потребностей в материалах (MRP)
Основным недостатком метода статистического управления запа сами (SIC) являлось то, что он был основан на ретроспективных дан ных и предназначался для планирования материалов независимого спроса. На практике это зачастую приводило к тому, что складские площади были максимально загружены, но все время чего-то не хватало.
Дополнением к методу SIC стал метод планирования потреб ностей в материалах (MRP\ основой для которого являлись ожидае мые потребности в готовых изделиях (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Обобщенная схема MRP-планирования
Определение независимых потребностей
Основой для расчета независимых потребностей в готовых изделиях являются:
-подтвержденные заказы клиентов;
-величина прогнозируемого спроса на готовые изделия (вероятностные заказы клиентов);
-требования к пополнению страхового (минимального) запаса готовых изделий.
Как правило, данная информация предоставляется службой продаж и службой маркетинга.
Планирование производственных ресурсов (MRP II)
Наличие необходимого объема материалов ничего не значит без наличия достаточного свободного объема рабочего времени: алгоритм МЛЛ-планирования не учитывает ограничения на доступные произ водственные мощности. В этом случае может сложиться ситуация, когда материалы в необходимом количестве доставлены на склад, а потребуются они много позже, так как производственные мощности загружены полностью и изготовление запланированного изделия будет выполняться по мере их высвобождения.
Эти проблемы были решены с появлением методологии MRP //, суть которой можно охарактеризовать следующим образом:
MRP II = MRP + SIC + CRP. |
(8.5) |
Из формулы (8.5) видно, что помимо уже рассмотренных стан дартов методология MRP II включает в себя новый стандарт - пла нирование потребностей в мощностях (CRP).
Планирование потребностей в мощностях (CRP)
CRP - это планирование среднего уровня, которое использует данные запланированных МДР-заказов и заказов на производство для определения необходимого объема рабочего времени (как по трудо вым, так и по техническим ресурсам). Загрузка производственных мощностей рассчитывается на основе технологического маршрута изготовления изделия, который определяет, каким именно образом он производится. Технологический маршрут похож на инструкцию к применению - последовательность операций, которые необходимо выполнить. Каждая технологическая операция совершается в каком-
либо рабочем центре, который может состоять из одного или несколь ких человек и/или оборудования. Входные и выходные данные CRP- планирования представлены на рис. 8.2.
Рис. 8.2. Входные и выходные данные CRP-планирования
Результатом СДР-планирования является профиль загрузки каждого рабочего центра, участвующего в технологическом маршруте производства изделия. Если выявляется, что производственных мощ ностей недостаточно, чтобы удовлетворить требования MRP, то в этом случае существует ряд стандартных решений:
-перенести производство изделия на более ранние даты;
-ввести сверхурочные работы (повысить производительность рабочих центров);
-передать невыполнимые изделия (или часть изделий) на субподрядное производство;
-уменьшить уровень страхового запаса готовых изделий (со кратить совокупную потребность в изделиях данного вида).
Вообще, стандарт APICS на системы класса MRP II содержит описание 16 групп функций этих систем:
1)Sales and Operation Planning (Планирование продаж и про изводства);
2)Demand Management (Управление спросом);