автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему: Автоматизированная система управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки

Автореферат диссертации по теме "Автоматизированная система управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки"

Волков Михаил Владимирович

АВТОМАТИЗИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ ХРАНЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКЦИИ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Волков Михаил Владимирович

АВТОМАТИЗИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ ХРАНЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКЦИИ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тверской государственный технический университет».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Григорьев Вадим Алексеевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Дмитриев Геннадий Андреевич кандидат технических наук Петрашевич Валентин Николаевич

Ведущая организация - ОАО «Редкинское опытно-конструкторское бюро автоматики» (ОАО РОКБА)

Защита состоится «30у> июня 2009 г. в /¿>

часов на заседании диссертационного Совета Д 212.262.04 в Тверском государственном техническом университете по адресу: 170026, г. Тверь, наб. Аф. Никитина, 22 (Ц-212).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверского государственного технического университета.

Автореферат разослан « П » ил 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор " Филатова Наталья Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Необходимость разработки автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки обусловлена интенсификацией использования современных информационных технологий в промышленности. Достижение конкурентного преимущества в условиях современного динамического рынка становится невозможным без обеспечения максимально возможной информационной прозрачности деятельности и принятия оптимальных оперативных и долгосрочных управленческих решений.

Несмотря на существенное продвижение в области создания высокотехнологичных программных и аппаратных средств (систем хранения больших массивов технологических данных, средств отображения технологической информации, картографических систем, систем мониторинга производственной ситуации и на их основе - поддержки принятия решений), для формирования единой структуры автоматизированного управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки необходимо преодолеть ряд трудностей, в частности, таких, как обеспечение корректного обмена данными между разнородными приложениями, т.е. создание единого информационного пространства для надежного управления подсистемами.

Существенную проблему представляет также доминирование скорости развития информационных технологий над темпом внедрения и обновления оборудования для реализации информационно-управляющих систем на малых предприятиях (объектах хранения и реализации продуктов нефтеперерабатывающей промышленности). Преодоление этих трудностей ведется по трем основным направлениям: стандартизация программно-технических решений и форм представления информации, использование связующего программного обеспечения, внедрение глобальных серверов в информационных узлах концентрации данных (ИУК).

Единая информационная корпоративная среда для предприятий, выполняющих операции с нефтепродуктами, не только обеспечит мониторинг всей производственной панорамы на базе, в том числе и картографической информации, но и позволит преодолеть непродуктивность разделения тактических и стратегических задач управления технологическими объектами.

Идентификация аварийных, а при увеличении потоков данных -предаварийных ситуаций с территориально рассредоточенных потенциально опасных объектов управления и использование полученных данных в реальном времени с целью управления либо предупреждения о предаварийных ситуациях достаточно актуальны.

Целью исследования, проводимого в диссертационной работе, является повышение оперативности принятия решений в сфере управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Объектом исследования является комплекс средств автоматизации системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки, а предметам исследования является научно-методическое обеспечение обоснования его структуры и основных характеристик.

Для достижения поставленной цели в работе решается научная задача. заключающаяся в обосновании структуры автоматизированной системы управления технологическими объектами, обеспечивающей при заданных затратах повышение оперативности принятия управленческих решений.

Для реализации цели в диссертационной работе поставлены следующие основные задачи:

1. Анализ состояния предметной области, включая:

• анализ систем контроля и учета технологических параметров, а также систем управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки органами управления;

• анализ структуры информационных потоков и синтез информационной сети интегрированной системы обработки информации и управления.

2. Обоснование структуры и системотехнических решений по созданию автоматизированной интегрированной системы учета, контроля и управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

3. Разработка структуры информационного обеспечения автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

4. Разработка программного продукта автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки, включая интерактивную карту с целью определения рекомендаций сокращения времени по обработке, контролю и принятию решений по имеющейся информации.

Рамки исследования ограничены рассмотрением комплекса средств автоматизации из состава АСУ для предприятий территориально-распределенной системы управления технологическими объектами хранения и реализацией продукции нефтепереработки в части вопросов технического, информационного и программного обеспечения.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. В создании новой методики обоснования структуры АСУ технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

2. В усовершенствовании способа отображения характеристик функциональных задач и соответствующих информационных процессов на переменные и параметры, характеризующие структуру комплекса средств автоматизации АСУ.

Обоснованность и достоверность научных положений диссертации подтверждаются:

• корректным использованием методов системного анализа, исследования операций, экспертных оценок и математической статистики;

• достаточной полнотой факторов, учитываемых при формировании управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки;

• положительными результатами их практического использования в ряде организаций.

На защиту выносится'.

1. Методический аппарат обоснования рациональной структуры автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продуктов нефтепереработки, включающий:

• формирование зависимостей расчета времени решения функциональных задач (ФЗ);

• формирование зависимости стоимости программно-технических комплексов;

• методику отображения характеристик ФЗ и соответствующих информационных процессов на переменные и параметры, характеризующие структуру АСУ технологическими объектами (ТО) хранения и реализации продукции нефтепереработки.

2. Структура территориальной распределенной базы данных АСУ ТО.

3. Архитектура и функциональная организация специального программного обеспечения автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки с использованием геоинформационных технологий.

Практическая значимость полученных результатов состоит в использовании разработанного методического аппарата в рамках технического, информационного и программного обеспечения АСУ технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы были использованы в ряде органов исполнительной власти (ОИВ) регионального уровня, что подтверждается актами внедрения в Тверской управляющей энергетической компании, Государственной экспертизе Тверской области, контрольно-аналитическом комитете Тверской области при практическом использовании АСУ технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях и семинарах: 6-я Всероссийская научно-практическая конференция «Системы и средства автоматизации» (Томск, 2005), Межведомственная комиссия по проведению единой государственной политики по повышению качества и безопасности продукции нефтепереработки, услуг, предоставляемых участниками рынка нефтепродуктов, на территории Тверской области (Тверь, 2004-2007 гг.), 35-я

военно-научная конференция В А ВКО Твери (Тверь, 2006), 31-я военно-научная конференция НИИ-2 МО РФ (Тверь, 2006); научные семинары кафедры ЭВМ ТГТУ.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 статей, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, выполненных автором лично и в соавторстве, которые отражают основное содержание диссертационной работы

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 71 наименование и приложений. Основная часть работы изложена на 146 страницах, содержит 37 иллюстраций и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации. Сформулированы цель, основные задачи, методы проведения исследований, определены научная новизна и практическая ценность результатов работы, приведены сведения об их реализации и апробации, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе проанализировано современное состояние информационных технологий (ИТ) технологических объектов (ТО) продукции нефтепереработки.

Показано, что общий годовой объем рынка автомобильного бензина в Тверской области можно оценить в размере 360 тыс.т в год, объем рынка дизельного топлива - около 300 тыс.т в год. Проведённый анализ структуры поставляемого автомобильного бензина в Тверскую область показал, что высокооктановый бензин занимает около 49% всего поставляемого автомобильного бензина. В то же время в соседних регионах высокооктановый бензин занимает от 66 до 80% в общем объеме поставляемого бензина. Следовательно, значительная часть продаваемых в регионе нефтепродуктов (от 17 до 31%, в абсолютных цифрах от 60 тыс.т до 110 тыс.т) является незаконно доведенной до высоких октановых чисел.

Только в ходе проверок за 2007 г. было выявлено 125 нарушений по соблюдению требований промышленной безопасности, организации производственного контроля, обеспечению технической безопасности, проведению ремонтных и газоопасных работ, состоянию технической документации, готовности к локализации аварийных ситуаций и ликвидации последствий аварий.

Исполнительная власть не всегда эффективно справляется . с управлением рынком хранения и реализации нефтепродуктов и контролем их хранения на промышленных предприятиях из-за потери времени1 на сбор, обработку и обобщение информации о текущей деятельности предприятий.

Современное состояние и тенденции развития ИТ характеризуются: • наличием большого количества промышленно функционирующих баз данных (БД) большого объема, содержащих информацию практически по всем видам деятельности общества;

• созданием технологий, обеспечивающих интерактивный доступ массового пользователя к этим информационным ресурсам через системы связи и передачи данных, объединенных в национальные, региональные и глобальные информационные сети;

• расширением функциональных возможностей информационных систем, реализацией технологий создания и ведения гипертекстовых БД, включением в информационные системы экспертных систем, систем поддержки принятия решений и других технологических средств.

Проведенный краткий анализ существующих методологий обоснования структуры программно-технических средств систем управления показывает, что их применение для решения задач автоматизации процессов управления и обоснования структуры современных АСУ без дальнейшего усовершенствования практически невозможно. Это связано со сложностью задач, решаемых при автоматизации процессов управления, с увеличением числа информационных массивов, наличием большого количества сложно взаимодействующих технических и программных средств.

Рассматриваются основные характеристики АСУ и наборы параметров, влияющих на характеристики.

Производительность - характеристика вычислительной мощности комплекса, определяющая количество вычислительной работы, выполняемой комплексом за единицу времени, на которую существенно влияют следующие параметры:

. число и быстродействие устройств, емкость оперативной и внешней памяти, с увеличением которых производительность может возрастать, а также структура комплекса и пропускная способность связей между элементами комплекса;

. режим обработки задач, определяющий порядок распределения ресурсов комплекса между задачами, поступающими на обработку;

. рабочая нагрузка, в первую очередь объем вводимых, хранимых в памяти, выводимых данных и число процессорных операций, необходимых для решения задачи.

Надежность - свойство комплекса выполнять возложенные на него функции в заданных условиях функционирования с заданными показателями качества: достоверностью результатов, пропускной способностью, временем отклика и др.

Второй раздел посвящен методике обоснования структуры АСУ ТО хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Формирование целевой функции и ограничений для решения задачи синтеза структуры АСУ включает:

• выбор и обоснование метода решения оптимизационной задачи;

• разработку общего алгоритма обоснования структуры и основных характеристик комплекса средств автоматизации (КСА).

В формирование зависимостей для расчета времени решения функциональных задач (ФЗ) управления входят:

• выбор доминирующего показателя оценки оперативности решения ФЗ;

• формирование выражений для расчета среднего времени решения доминирующей ФЗ на каждом уровне автоматизации;

• формирование выражения для расчета суммарного среднего времени решения доминирующих задач в АСУ.

Построение модели оценки стоимости программно-технических комплексов (ПТК) разделяется:

• на формирование зависимостей стоимости типовых серверных (ТСС) и рабочих станций (ТРС) как функции их основных параметров;

• разработку алгоритма решения задачи построения модели оценки стоимости ТСС и ТРС в условиях малых выборок экспериментальных данных.

Разработка метода отображения характеристик ФЗ и соответствующих информационных процессов (ИП) на переменные и параметры, характеризующие структуру КСА, включает:

• структуризацию задачи отображения характеристик ФЗ и соответствующих ИП на переменные и параметры;

• построение диаграммы Исикавы, характеризующей взаимосвязь факторов, определяющих структуру КСА, и информационных процессов;

• построение диаграммы сходства для систематизации факторов;

• построение диаграммы Парето для выбора наиболее приоритетных факторов.

Формирование целевой функции и ограничений для решения задачи синтеза структуры АСУ производится из условий, что КСА и его структура обладают адекватными возможностями, если обеспечиваются приемлемые временные показатели при решении ФЗ для заданных ИТ и стандартов и эти сервисы предоставляются в рамках стоимостных ограничений.

Разработка алгоритма решения задачи обоснования структуры и основных характеристик КСА включает в себя:

• разработку предложений по информационному обеспечению задач обоснования структуры и основных характеристик КСА;

• разработку общего алгоритма решения задачи, охватывающего все этапы обоснования структуры КСА.

Сущность данной задачи состоит в определении состава и основных характеристик ПТК, обеспечивающих максимальную оперативность решения ФЗ при заданной стоимости.

Формальная постановка задачи нахождения минимума функции Т(т) Р(х) с ограничениями в виде равенств и неравенств х имеет вид: минимизировать Т(т), тсМ , при ограничениях С (т) < Сзад,, где Сзад — заданные ограничения на расход ресурсов; Т(т) - оперативность решения учетно-регистрационных и информационно-аналитических задач со структурой т\т* - рациональная структура КСА подсистемы прикладного сервиса; Я = (р2

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎