Автоматизированная информационная система планирования и контроля ремонта оборудования

      Второй  тип задач возникает тогда, когда  момент времени вывода агрегата в  ремонт уже определен и требуется  определить график проведения ремонта при ограниченных ресурсах. В качестве критерия эффективности обычно принимается длительность ремонта, затраты ресурсов или общие затраты на проведение ремонта с учетом потерь дохода при простое ремонтируемого агрегата. 

2. Иерархия  задач планирования. Традиционная отечественная терминология

      Существует  несколько взглядов на иерархию задач  планирования. С точки зрения горизонта  планирования эти задачи делят на:

• долгосрочные (более 5 лет);
• перспективные и стратегические (3-5 лет);
• текущие (1-2 года);
• оперативные (квартал, месяц, неделя, сутки, смена);
• диспетчерские (сменное планирование и организация выполнения сменных планов).

По степени  детализации выделяют следующие виды планирования:

• объемное - определение производственной мощности предприятия, определение номенклатуры и трудоемкости, составление производственной программы и баланса ресурсов;
• объемно-календарное - согласование планов по объему выпуска и по времени, формирование производственной программы с привязкой к срокам запуска/выпуска;
• оперативное - составление детального графика производства и выпуска продукции с учетом имеющихся ресурсов.

      Принято считать, что собственно производственное планирование (выпуска продукции, обеспечения  производства ресурсами, балансирования загрузки оборудования) затрагивает  интервал от одного-двух лет до реального времени.

      На  рисунке 1 показано принятое в теории представление иерархии производственного планирования. Задачи производственного планирования представляются обычно в виде иерархической последовательности, так как:

• производственные планы верхнего уровня готовятся руководством предприятия, а оперативные и диспетчерские планы - управленческим персоналом цехов и производственных участков;
• производственные планы верхнего уровня используются для формирования стратегии предприятия в целом, а оперативные и диспетчерские планы предназначены для координации работ по выполнению производственной программы;
• планы верхнего уровня служат исходной информацией для очередных этапов планирования;
• на очередном шаге планы детализируются, то есть сокращается интервал времени, охваченного планом, учитывается больше параметров, сокращается доля прогноза и увеличивается доля реальной учетной производственной информации.

      Исходная  информация для задач текущего (годового) производственного планирования формируется на этапе определения стратегических долгосрочных целей предприятия, а также технико-экономического планирования. На предприятиях создавался (иногда используется и сейчас) техпромфинплан, включающий: «Укрупненный план реализации основных видов продукции», «Укрупненный план потребностей в материальных ресурсах», «План по труду и кадрам», «Финансовый план», планы развития производства и др. Если ранее исходная информация для формирования техпромфинплана содержалась в пятилетних планах, то сейчас основой для текущего планирования часто является прогноз сбыта (реализации) на год-два (иногда представляемый в виде «портфеля заказов»), который составляется по видам продукции, по регионам, по кварталам года. Взаимосвязь задач усложняет внедрение систем планирования.

      При классификации задач планирования по срокам исполнения - текущих (на год), сменных и др. - совсем не имеют  в виду, что первые составляются раз в год, а вторые - раз в  смену. Дело в том, что планы обновляются  достаточно часто (годовые планы - раз в месяц или в квартал) и не только по регламенту, но и при значительном изменении условий. Например, для сменного задания критичным является отказ технологического оборудования, для годового плана - изменение контракта на поставку по требованию заказчика. При этом взаимоувязано на каждом уровне решаются задачи распределения ресурсов и упорядочения работ. Поэтому срочные заказы должны вноситься в сменные задания не непосредственно, а через корректировку производственной программы предприятия и всех зависимых планов нижнего уровня.

Рисунок 1 - Иерархия задач производственного планирования: традиционный отечественный поход, теоретическая модель

      На предприятии, которое готово брать заказы на любых условиях выполнения (тем более - так называемые коммерческие заказы), внедрение системы планирования (особенно интегрированной ERP-системы) затруднено.

3. Модели задач замены и ремонта

      Модель  комплекса операций по замене и ремонту  представляется в виде сети G = (U, Г), элементы которой u_m Є U соответствуют операциям; рассматриваются «нескладируемые» ресурсы (рабочая сила, оборудование и т.д.); все величины, характеризующие задачу, целочисленны; ограничения ресурсов представляют собой кусочно-постоянные функции; для выполнения операции требуется один вид ресурсов; трудоемкость выполнения операции – величина постоянная и не зависящая от интенсивности ее выполнения.

      Общая математическая модель задачи может  быть представлена в следующем виде:

      Для заданной сети G = (U, Г) значений Т и R^π (t) для всех π Є П и t = 0,1,…, Т – 1 определить множество значений

такое, что целая  функция

при ограничениях:

      (1)

     (2)

     (3)

       (4)

     (5)

     (6)

      (7)

     (8)

      Здесь используются следующие обозначения, а условия имеют следующий смысл. Сеть состоит из множества операций u_mЄU, частично упорядоченных в соответствии с многозначным отображением Г которое может трактоваться как множество соотношении непосредственного предшествования: (k≤l)ЄГ означает, что операция u_k непосредственно предшествует операции u_l.

      Для каждой операции сети задаются три параметра: минимальная и максимальная интенсивности их выполнения d_m и с_m и длительности их выполнения при максимальной интенсивности Т_m. Сеть дополнена двумя искусственными операциями: начальной — u₀ и конечной — u_N, так что d₀ = с₀ = d_N = c_N = 0 и Т₀ = T_N = 0, а все соотношения порядка (ø≤m) и (m≤ø) соответственно заменяются соотношениями (0≤m) и (m≤N).

      Для всей сети задаются интервалы планирования Т и существующее количество ресурсов каждого вида в каждый момент времени R^π (t), π Є П, где П — множество видов ресурсов.

      Через обозначено искомое количество ресурсов, назначаемое на m-ю операцию в t-й момент времени. Таким образом, искомое решение-множество X определяет распределение ресурсов для всех операций комплекса U и для всех временных интервалов планируемого периода.

      Величины t_m и соответствуют моментам начала и окончания операции u_m. Эти величины жестко связаны с распределением ресурсов при решении задачи, т. е. с множеством X.

      Поскольку начало конечной операции u_N соответствует окончанию выполнения всего комплекса операций U, то условие (1) отражает требование выполнения этого комплекса в течение планируемого периода Т (если t₀ = 0). Соотношения (2) отражают тот факт, что последующая операция не может быть начата ранее, чем окончится предыдущая; (3) соответствует ограничениям по наличным ресурсам, причем U^(π) соответствует множеству операций, которые требуют для своего выполнения π-й вид ресурса; (4) отражает неотрицательность значений ресурсов, назначаемых для выполнения операций; (5) определяет пределы, в которых можно производить назначение ресурса на данную операцию; (6) определяет условие независимости трудоемкости выполнения операций от их интенсивности.

      Модель. Задача сетевого планирования и управления (СПУ) - время. Эта модель характеризуется следующими дополнительными условиями. Ресурсы, имеющиеся в наличии, неограниченны, т. е. R^π (t) = ∞ для всех π Є П.

Целевой функцией задачи является длительность выполнения всего комплекса операций, т. е. Q (X) = t_N.

      Задача  состоит в нахождении графика выполнения всех операций с минимальной общей длительностью.

      Математическая модель задачи может быть представлена в следующем виде.

      Для заданной сети G = (U, Г) определить множество значений t_m для всех u_mЄU таких, что

при ограничениях:

      Таким образом, мы получили задачу линейного  программирования специального вида. Специфика этой задачи позволяет использовать для ее решения эффективные методы, основанные на теории потоков в сетях, поскольку полученная модель соответствует задаче о максимальном пути в сети. 

2. Характеристика  объекта автоматизации

 

      Система автоматизации процесса электролиза  алюминия представляет собой комплекс программно-технических средств. Название ТРОЛЛЬ-5 относится соответственно к оборудованию и программному обеспечению последнего поколения АСУ ТП электролиза алюминия. Таким образом:

ТРОЛЛЬ-5К  – блоки управления электролизерами  АСУ ТП электролиза;

ТРОЛЛЬ-5 – программное обеспечение АСУ ТП электролиза.

      Разделение  названий оборудования и программного обеспечения вызвано тем, что  программное обеспечение ТРОЛЛЬ-5 способно работать на всем спектре  оборудования, производимого с 1994 года. Более того, программное обеспечение ТРОЛЛЬ-5 построено таким образом, что к его верхнему уровню можно подключить любое оборудование распределенных централизованных систем автоматизации других производителей.

      Система ТРОЛЛЬ представляет собой сложный  комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для управления процессом производства алюминия. Кроме управляющих функций, система производит:

• сбор информации;
• обработку информации;
• визуализацию;
• архивное хранение и выдачу печатных отчетов (сводок).

      Каждая  из перечисленных функций выполняется слаженной работой отдельных частей системы - как оборудования, так и программного обеспечения.

      В системе ТРОЛЛЬ имеются следующие  функциональные возможности:

• Повышение информативности блока управления – на передней панели блока управления ТРОЛЛЬ-5К размещен светодиодный алфавитно-цифровой двухстрочный дисплей с высотой символа около 6мм. Сообщения о состоянии блока управления и управляемых им электролизеров, об ошибках и нештатных ситуациях стали полнее и информативнее;
• Измерение токов двигателей – блок управления ТРОЛЛЬ-5К дает возможность обслуживающему и технологическому персоналу наблюдать значения пусковых и рабочих токов двигателей приводов анодной рамы и кожуха на алфавитно-цифровом дисплее;
• Работа с системой на любом рабочем месте завода – программное обеспечение ТРОЛЛЬ-5 обеспечивает любому клиенту заводской сети доступ к оперативной и архивной информации, циркулирующей в системе. Любой АРМ, находящейся в заводской сети имеет полный набор функциональных возможностей системы. Ограничения накладывают только уровни доступа, задаваемые для каждого пользователя индивидуально;
• Один АРМ оператора цеха – вне зависимости от количества корпусов в цехе электролиза, система позволяет отображать и управлять всеми корпусами с одного рабочего места.

 
 

1.4 Описание действующей системы-прототипа 

      В качестве системы – прототипа  взята информационная система для управления ремонтами и техническим обслуживанием оборудования «Global-EAM».

Назначение

Область применения системы

      Программный комплекс управления ремонтами и техническим обслуживанием оборудования предприятия «Global EAM» (ТОиР) является отечественным программным продуктом, разрабатываемым Компанией «Бизнес Технологии» для информационного обеспечения работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Область применения системы – предприятия промышленности, энергетики, транспорта, а также любые предприятия и организации, в которых требуется автоматизировать функции технического учета оборудования, хранения технической документации, планирования процессов эксплуатации и ремонта.

Назначение  программного комплекса