Применение автоматизированной системы энергосбережения

Страницы: 1 2 3

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА
1.1. Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия

1.2. Характеристика комплекса задач, задачи и обоснование необходимости автоматизации
1.3. Анализ существующих разработок и выбор стратегии
1.4. Обоснование проектных решений
ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1. Разработка проекта автоматизации
2.2. Оценка управления организацией с использованием информационных систем
3. РАЗДЕЛ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РЕШЕНИЙ ПРОЕКТА
3.1. Анализ системы обеспечения информационной безопасности и защиты информации
3.2. Требования к экологической безопасности устройства и эргономические требования
4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
4.1 Выбор и обоснование методики расчёта экономической эффективности
4.2 Расчёт показателей экономической эффективности проекта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧН ИКОВ

ВВЕДЕНИЕ 

В современном быстро развивающемся мире энергоэффективность стала важным аспектом устойчивого развития. Необходимость оптимизации энергопотребления в различных промышленных секторах привела к появлению автоматизированных систем управления потреблением энергией.

Задачей данного исследования является анализ потенциальных преимуществ и проблем, связанных с применением автоматизированной системы энергосбережения. Путем интеграции передовых технологий и интеллектуальных алгоритмов такая система может эффективно контролировать и управлять энергопотреблением, что приводит к значительным экономическим выгодам и экологическим преимуществам.

По мере развития рыночных отношений в экономике РФ все большее значение приобретает продуктивность управленческих решений, что беспристрастно обуславливает необходимость освоения управленческими работниками различных способов принятия решений на базе использования современных информационных технологий.

Вопросы эффективности работы информационно-технических подразделений, которые ответственны за информационную автоматизацию компании, до настоящего времени остаются проблемными, и их недостающая разработанность является предпосылкой почти всех неудач в проектировании и внедрении универсальных автоматизированных систем, которые обеспечивают современный уровень управления ресурсами компании, также и трудовыми ресурсами.

В сложившейся же практике управления информационной автоматизацией небольших компаний, автоматизации процессов управления в принципе уделяется недостаточно внимания. Организация управления информационных систем небольших российских компаний случается при очевидно недостаточной изученности современных методик информационной автоматизации, в результате чего, процессы их внедрения на многих предприятиях протекают малопродуктивно, так как отделения автоматизации труда не только не содействуют улучшению процесса управления информационной системой, но и приводят в принципе к уходу от инновационной и перспективной схемы процедурного управления информационно-технической службой компании. Потому объективно появились уже новые требования к системе управления процессами информационной автоматизации, адекватные передовым задачам, которые стоят перед руководством небольших компаний.

Цель работы – построение (разработка) системы автоматического управления выбранным технологическим процессом,

Задачи выпускной квалификационной работы:

• рассмотреть теоретические основы управления предприятием с применением информационных технологий;
• провести анализ и оценку информационных систем управления ООО

«ЛМЗ «СКАД»;

— рассмотреть направления совершенствования управления организацией с использованием информационных систем;

• рассмотреть внедрение баз данных и информационно-программных приложений на предприятии;
• провести оценку экономической эффективности от предложенных мероприятий.

Объектом исследования выступает ООО «ЛМЗ «СКАД».

Предметом исследования являются система энергосбережения технологических процессов.

Исследованию эффективности автоматизированных систем управленческого  труда посветили многие известные отечественные и зарубежные авторы.

Теоретическим и организационно-методическим вопросам разработки и применения информационных систем посвящены работы и публикации Дудка В.Д., Кузнецов Б.Т., Коротков Э.М., детально описавших многие современные методики оценки эффективности автоматизации труда — совокупную стоимость владения, информационные сервисы, библиотеку инфраструктуры информационных подразделений ITIL/ITSM, функционально-стоимостной анализ и сбалансированную систему показателей в применении к оценке экономической эффективности проектов развития информационных систем.

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех  глав, выводов и предложений, списка использованной литературы, приложений.

Теоретическая и практическая значимость представленного исследования заключается в том, что результаты и предложения, сформулированные в

процессе написания данной работы, могут в дальнейшем использоваться в практической деятельности многих организаций, а также с целью последующей теоретической и практической разработки этого вопроса.

При написании выпускной квалификационной работы была использована система методов экономико-статистического анализа, методы инженерного проектирования,  методики разных школ менеджмента, касающиеся управления человеческими ресурсами.

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА 

1.1.Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия

 

Предметная область данного исследования фокусируется на внедрении автоматизированной системы энергосбережения для технологических процессов в ООО «ЛМЗ «СКАД». ООО «ЛМЗ «СКАД» является производственной компанией, специализирующейся на производстве различных промышленных изделий. Компания работает в высокоэнергоемком секторе, где энергопотребление играет значительную роль в затратах на производство. Для обеспечения всестороннего анализа будут рассмотрены технические и экономические характеристики предметной области и предприятия. Это включает оценку текущих паттернов потребления энергии, выявление потенциальных областей для оптимизации энергии и оценку экономической целесообразности внедрения автоматизированной системы энергосбережения.

Технические характеристики будут включать анализ существующих технологических процессов, оборудования и инфраструктуры в ООО «ЛМЗ «СКАД». Это поможет выявить конкретные возможности по снижению энергопотребления и определить совместимость автоматизированной системы с существующей инфраструктурой. С экономической точки зрения, в рамках исследования будет рассмотрено начальное инвестирование, необходимое для внедрения автоматизированной системы энергосбережения, включая стоимость оборудования, установки и обучения. Кроме того, будет оценено потенциальное снижение затрат за счет сокращения энергопотребления, а также рассчитан период окупаемости и возвратность инвестиций.

Проводя тщательный технический и экономический анализ предметной области и предприятия, данное исследование стремится предоставить ценные практические рекомендации относительно целесообразности и потенциальных выгод внедрения автоматизированной системы энергосбережения для технологических процессов в ООО «ЛМЗ «СКАД».

Основной род деятельности предприятия ООО «ЛМЗ «СКАД»- производство литых алюминиевых колес для российских и зарубежных легковых автомобилей и последующая их продажа.

Завод SKAD, специализирующийся на производстве литых дисков, был

основан в 2002 году в сибирском городе Дивногорске, Красноярском крае. Первый диск был отлит в 2004 году. С тех пор компания постоянно развивалась и совершенствовалась, внедряя новые технологии, расширяя ассортимент и рынки сбыта, повышая квалификацию персонала и улучшая экологическую безопасность.

К 2005 году завод получил сертификацию в соответствии со стандартами ISO 9001: 2000, подтверждающую качество выпускаемой продукции, а в 2007 г. компания получает сертификат KBA, позволяющий ей поставлять свою продукцию в страны Евро Союза. Благодаря такому качественному развитию предприятие добилось успеха, и уже в 2008 году компания «СКАД» получив сертификат Q1от Ford Motor Company, стала её приоритетным поставщиком. Тогда же, в 2008 году SKAD начал поставки своей продукции для автомобильного концерна Volkswagen.

Следующая ступень была достигнута в 2012 году, когда компания вышла на международный уровень. Ее производственные мощности более 2 миллионов колес в год позволили обеспечить не только отечественных, но и европейских партнеров качественной и современной продукцией.

До сегодняшнего дня SKAD продолжает развиваться, сосредотачиваясь на оптимизации бизнес-процессов и менеджмента качества. Это позволяет компании делать работу эффективной и точной что подтверждено сертификатами международной независимой организацией TÜV SÜD Management Service GmbH. Oснащение предприятия высокоточными роботизированными          комплексами, позволяет автоматизировать весь процесс и минимизировать вероятность брака.

Одно из условий успеха компании – это партнерство с передовыми поставщиками и разработчиками. Развитая логистика и постоянно совершенствующаяся система управления B2B и B2C отношениями, даёт компании неоспоримое преимущество.

Разработку дисков, включая дизайн, ведут профессиональные дизайнеры и технологи. Процесс испытания делится на два этапа, первый из которых включает в себя испытания с использованием 3D моделирования, создавая виртуальную модель диска и подвергая ее искусственным тестам и анализу.

Второй этап включает в себя изготовление опытной партия дисков и тестирование их в различных реальных условиях. Только после успешного прохождения всех испытаний модель запускается в серийное производство. Такой подход, гарантирует качество и безопасную эксплуатацию продукции в любых условиях. Разработка собственного сплава, позволило компании добиться уникального соотношения прочности и веса, выделяя продукцию компании среди конкурентов.

Забота об экологии является приоритетом каждой современной технологичной компании. Компания SKAD сертифицирована по ISO 14001, подтверждая эффективность системы экологического менеджмента. Использование на предприятии современной системы фильтрации сводит к минимумувоздействиенаокружающуюсреду.

Адрес ООО «ЛМЗ «СКАД»: 663094, Красноярский край, г. Дивногорск, ул. Заводская 1Б/1

В таблице 1 указаны важнейшие технико-экономическое показатели функционирования филиала ООО «ЛМЗ «СКАД».

 

Динамика основных экономических показателей деятельности филиала

ООО «ЛМЗ «СКАД» за 2020 2022г.                           Таблица 1

 

 

На основании таблицы 1, можно сделать вывод, что выручка от реализации ООО «ЛМЗ «СКАД» увеличилась с 47105 до 58110 тыс. руб. в период 2020-2021 гг., с 58110 до 62120 тыс. руб. в период 2021-2022гг.

Данная динамика сопровождался ростом показателя себестоимости продаж на 1580 тыс. руб.

Следовательно, в 2022 году, по причине увеличения показателя выручки от реализации произошло увеличение прибыли от реализации на 10689 руб.

С помощью показателей рентабельности может быть охарактеризована эффективность деятельности организации в целом, а также по ее отдельными подразделениям. Показатель рентабельности продаж позволяет определить размер прибыли до налогообложения, который приходится на рубль объема продаж. Период 2020-2022гг. отличается ростом данного показателя на 5%, что становится причиной увеличения эффективности деятельности компании.

С помощью проведенного анализа деятельности ООО «ЛМЗ «СКАД» за период 2020-2022 гг, можно сделать вывод о том, что в организации происходит рост важнейших экономических показателей и в настоящий момент исследуемое предприятие является прибыльным и рентабельным.

В таблице 2 представлена динамика и структура численности сотрудников ООО «ЛМЗ «СКАД» за период 2020-2022гг.

 

Динамика и структура численности персонала в филиале ООО

«ЛМЗ «СКАД» за 2020-2022гг                                   Таблица 2

 

По данным таблицы 2 видно, что численность персонала исследуемой организации за рассматриваемый период увеличилась на 3 человека. Причиной этого послужил рост объема реализации продукции и реализация планов руководства о расширении деятельности предприятия.

На рисунке 1 схематично представлена структура персонала филиала ООО «ЛМЗ «СКАД» за 2022 год.

 

1.1.    Характеристика комплекса задач, задачи и обоснование необходимости автоматизации

 

Комплексная задача в контексте внедрения автоматизированной системы энергосбережения для технологических процессов в ООО «ЛМЗ «СКАД» охватывает различные аспекты, которые требуется решить. Среди них мониторинг и управление энергопотреблением, оптимизация использования энергии, выявление возможностей по энергосбережению и обеспечение эффективной работы технологических процессов.

Основные цели внедрения автоматизированной системы энергосбережения заключаются в достижении значительной экономии затрат и снижении экологического воздействия, связанного с энергопотреблением. Автоматически мониторя энергопотребление, система может выявлять области неэффективности и предлагать меры оптимизации. Это приведет к улучшенному управлению энергией, снижению энергопотерь и, в конечном итоге, сокращению затрат для ООО «ЛМЗ «СКАД».

Кроме того, автоматизация может повысить общую производительность и конкурентоспособность предприятия. Путем оптимизации процессов управления энергией, сотрудники могут сосредоточиться на других важных задачах, что приведет к повышению эффективности и распределению ресурсов. Кроме того, автоматизация может предоставлять данные и информацию в режиме реального времени, что позволяет принимать лучшие решения и стратегическое планирование.

Обоснование автоматизации заключается в потенциальных преимуществах, которые она предлагает. Внедрение автоматизированной системы энергосбережения может привести к значительным финансовым сбережениям за счет сокращения энергопотребления и операционных расходов. Более того, оно соответствует глобальному тренду в сторону устойчивого развития и экологической ответственности. Путем сокращения энергопотерь и выбросов углерода ООО «ЛМЗ «СКАД» может внести вклад в более зеленое и устойчивое будущее.

Описание комплекса задач: комплекс задач представляет собой набор взаимосвязанных задач или деятельностей, которые необходимо выполнить для достижения определенной цели или результата. Он включает в себя несколько шагов, процессов и зависимостей, требующих координации и выполнения. Сложность комплекса задач может варьироваться в зависимости от характера включенных деятельностей, количества заинтересованных сторон и уровня требуемой интеграции.

Целью работы с комплексом задач является повышение эффективности, точности и производительности при выполнении задач. Автоматизируя определенные аспекты комплекса задач, мы стремимся оптимизировать процессы, снизить человеческий фактор и оптимизировать распределение ресурсов.

Специфические цели могут включать в себя:

— Минимизация ручного труда и повторяющихся задач

— Оптимизировать процесс технического обслуживания оборудования

с целью сокращения затрат на ремонт и поломки

— Улучшение точности и надежности данных

— Улучшение координации и коммуникации задач

— Увеличение общей производительности и выхода

— Сокращение времени выполнения и времени реакции

— Улучшение принятия решений через анализ данных в режиме реального времени.

Обоснование автоматизации: необходимость автоматизации возникает из различных факторов, влияющих на комплекс задач. Эти факторы могут включать в себя:

Сложность и масштаб — с увеличением сложности комплекса задач и объема данных ручное выполнение становится затратным по времени, подверженным ошибкам и неэффективным. Автоматизация может более эффективно обрабатывать сложные вычисления, обработку данных и интеграцию.

Повторяемость — когда задачи в комплексе имеют повторяющийся характер, автоматизация может значительно сократить время и усилия, необходимые для их выполнения. Это позволяет человеческим ресурсам сосредоточиться на более ценных деятельностях, требующих креативности, решения проблем и критического мышления.

Точность и последовательность — человеческая ошибка присуща ручным процессам, что приводит к несоответствиям и неточностям. Автоматизация обеспечивает последовательное и точное выполнение, минимизируя риск ошибок и улучшая целостность данных.

Оптимизация ресурсов — автоматизация позволяет оптимизировать распределение ресурсов путем эффективного управления нагрузкой, сокращения необходимости в избыточном количестве сотрудников и максимизации использования ресурсов.

Эффективность затрат — автоматизация задач позволяет организациям снизить операционные затраты, связанные с ручным трудом, такие как заработная плата, обучение и возможные переделки из-за ошибок.

Конкурентное преимущество — автоматизация может обеспечить конкурентное преимущество, позволяя более быстро реагировать, улучшать обслуживание клиентов и обрабатывать больший объем работы.

В заключении, комплекс задач требует автоматизации для повышения эффективности, точности и производительности. Автоматизируя повторяющиеся, сложные и подверженные ошибкам задачи, организации могут оптимизировать распределение ресурсов, снизить затраты и получить конкурентное преимущество на рынке.

Обоснование автоматизации заключается в ее способности справляться со сложностью, улучшать точность и оптимизировать процессы, что в конечном итоге приводит к улучшению общей производительности и результатов.

Характеристики комплексной задачи включают в себя мониторинг, управление и оптимизацию энергопотребления в технологических процессах. Цели автоматизации включают экономию затрат, повышение производительности и экологическую устойчивость. Обоснование автоматизации заключается в потенциальных финансовых выгодах и повышении конкурентоспособности, а также вкладе в устойчивое развитие.

Техническая архитектура, представленная на рисунке 5 отражает техническую инфраструктуру предприятия. На техническом уровне решаются вопросы сетевой структуры применяемых каналов связи [7]. Через брандмауэр и маршрутизатор осуществляется доступ в интернет. Маршрутизатор подключен к неуправляемому коммутатору D-Link DGS-1024D.

Неуправляемыйкоммутаторотличаетсяотуправляемоготем,чтонеуправляемый автоматически распределяет скорость и трафик между всемиклиентамисети.

Рисунок 5 — Техническая архитектура предприятия ООО «ЛМЗ «СКАД»

Использование неуправляемого коммутатора является идеальным решением для малых и средних сетей с небольшим количеством подключенных пользователей. Достоинством является простота в управлении и подключении.

Каждый отдел имеет свой коммутатор D-Link DGS-1016, к которому подключены компьютеры сотрудников отдела и многофункциональное устройство HP LaserJet Pro MFP M132 nw. Поскольку предприятие небольшое, то все отделы предприятия и общий микро сервер подключены к общему коммутатору D-Link DGS-1024D. К микро серверу HP ProLiant MicroServer подключено сетевое хранилище Netgear RN31200-100EUS, куда отправляются бэкапы данных.

Программная архитектура представляет собой схему, на которой изображены программные решения, используемые в каждом отделе на персональных компьютерах, а также приложения, установленные на сервере (Рисунок 6).

 

Рисунок 6 — Программная архитектура предприятия ООО «ЛМЗ «СКАД»

 

Красными линиями показаны связи программных продуктов с сетью интернет посредством использования протокола TCP/IP. TCP/IP это стандартный стек протоколов, разработанный для глобальных систем.

На каждой рабочей станции установлена программа удаленного управления и поддержки TeamViewer, для того чтобы сотрудники IT отдела могли оперативно устранять обнаруженные неполадки в других отделах, пакет MS Office, который содержит стандартные программы Word, Excel и PowerPoint, Kaspersky Endpoint Security, который обеспечивает информационную безопасность компьютеров. Так же в каждом отделе функционируют свои системы учета, которые реализованы через интернет- ресурсы.

В настоящее время в ООО «ЛМЗ «СКАД» активно применяются современные информационные технологии, используется довольно мощная информационная среда, которая постоянно совершенствуется.

Начиная с 2020 года и до сегодняшнего момента компания успешно использует в своей деятельности новейшие информационные технологии и оборудование. Внедряются современные программные продукты последних версий. Осуществляется развитие структуры работы с Web-технологией. Происходит расширение компьютерных сетей, возрастает скорость передачи информации.

Перечисленные изменения содействуют ускорению деятельности сотрудников посредством увеличения скорости работы техники, а также использования качественных продуктов программного обеспечения.

Кроме того, используется система безопасности данных, дополнительное программное обеспечение, применяется система прав доступа к данным, а также реализуется анализ процесса использования информационных сведений.

Также эта версия поддерживает так называемый тонкий клиент с веб- интерфейсом (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – Программная архитектура ООО «ЛМЗ «СКАД»

 

Программная архитектура ООО «ЛМЗ «СКАД» разработана для удовлетворения конкретных требований и целей системы энергосбережения компании для технологических процессов. Она предоставляет основу для разработки и внедрения различных программных модулей и функциональности.

Программная архитектура ООО «ЛМЗ «СКАД» относится к общей структуре и дизайну программной системы, разработанной для компании. Она охватывает организацию компонентов программного обеспечения, их взаимосвязи и принципы, руководящие их взаимодействием. Архитектура также включает модули для хранения и управления данными, которые обеспечивают безопасную и эффективную обработку больших объемов данных, связанных с энергией. Эти модули позволяют системе хранить исторические данные, генерировать отчеты и поддерживать анализ данных для дальнейшей оптимизации и принятия решений.

Кроме того, программная архитектура включает модули для

пользовательских интерфейсов, позволяющих авторизованному персоналу получать доступ к системе и взаимодействовать с ней. Эти интерфейсы предоставляют интуитивно понятные и удобные для пользователя панели управления, визуализации и панели управления, позволяющие пользователям отслеживать энергопотребление, устанавливать цели и регулировать параметры по необходимости.

Для обеспечения масштабируемости и гибкости программная архитектура следует принципам модульного и компонентного проектирования. Это позволяет легко интегрировать новые функциональные возможности и адаптироваться к будущим технологическим прогрессам или изменениям в требованиях компании.

В целом программная архитектура ООО «ЛМЗ «СКАД» разработана для создания надежной, эффективной и удобной для пользователя системы мониторинга и оптимизации энергопотребления в технологических процессах. Она позволяет компании достигать значительных экономических выгод, снижать экологическое воздействие и повышать общую производительность и конкурентоспособность.

В основе программной архитектуры находится централизованная система управления, которая позволяет осуществлять мониторинг и контроль энергопотребления в режиме реального времени. Эта система собирает данные с датчиков и других устройств, установленных в производственных процессах, анализирует данные и предоставляет информацию и рекомендации для оптимизации использования энергии.

В отделе бухгалтерии используются следующие программные продукты:

— ПО Ланокс – это ПО для учета выполняемой документации, что позволяет формировать в ООО «ЛМЗ «СКАД» структурированный   реестр самых разных договоров со всей нужной информацией.

ERP «Управление финансами» имеет все возможностиавтоматизировать процессы бухгалтерского учета, что обеспечивает удобноевыполнение целостного, прозрачного, согласованного бухгалтерского или жеуправленческого учета длясамыхразных типовкомпаний.

Также в данной системе выполняют бухгалтерский учет сразу для юридических и физических лиц, все имеющиеся документы могут быть фиксированы одновременно как в валюте выполняемой операции, так во внутренней (или национальной) валюте для определённого юридического лица.

— Парус.Бухгалтерия – специальный программный продукт, что предназначается для автоматизации выполнения функций бухгалтерского учета непосредственно в организациях самых различных сфер деятельности. Программа является также составным компонентом системы, что включает ряд модулей, позволяющих более детально автоматизировать процессы для складского учета, начисления заработной платы, другие деловые процессы и прочее.[15]

В результате рассмотрения программного обеспечения, которое применяется в ООО «ЛМЗ «СКАД» можно сделать вывод, что имеется полноценное средство для администрирования, защиты и настройки ЛВС компании.

В работу сети внедрена ОС Windows Server 2016 как наиболее универсальная, масштабируемая и эластичная программа для web приложений. Использование именно этой ОС позволяет в перспективе создать мультисерверную систему с высокой степенью автоматизации. Она проста в управлении и не требует больших финансовых вложений. Пользователю предоставляется удобная и понятная панель управления. Ее   смогут применять даже новички, не имеющие навыков настройки и работы с такими ОС.

Рассматриваемая ОС имеет практически все инструменты, которые применяются для качественного администрирования сети, выполнения удаленного доступа, а также обеспечения защиты данных в сети ООО «ЛМЗ

«СКАД».

СУБД SQL Server — это один из самых популярных и востребованных продуктов в области управления базами данных. Он представляет собой семейство программных продуктов, специально разработанных для эффективного хранения и обработки данных в различных системах, связанных с веб-технологиями. SQL Server отличается простотой использования, высокой производительностью, масштабируемостью и безопасностью. Он может быть использован как для решения задач по обработке больших объемов информации в сложных системах, так и для выполнения личных задач отдельными пользователями.

SQL Server состоит из двух основных служб, которые могут работать как на платформе .NET, так и в системах с традиционной архитектурой «клиент-сервер».

Первая служба — это реляционное ядро для баз данных, которое обеспечивает высокую скорость и надежность работы с данными. Это ядро позволяет создавать и поддерживать базы данных разного размера и сложности, а также обеспечивать их доступность для разных приложений и пользователей. [2].

Вторая служба — это Server Analysis Services, которая предоставляет мощный инструмент для анализа данных, хранящихся в базах данных и других источниках. Эта служба позволяет создавать и использовать многомерные кубы данных, которые содержат суммарную и детализированную информацию о разных аспектах бизнеса или исследования. С помощью Server Analysis Services можно проводить различные виды анализа, такие как OLAP, Data Mining, Business Intelligence и т.д.

Архитектура «клиент-сервер» в базах данных означает, что система состоит из двух частей: СУБД, которая хранит и обрабатывает данные на сервере, и клиентского приложения, которое обеспечивает интерфейс для взаимодействия с СУБД. Такое приложение называется «толстым» клиентом, так как оно содержит большую часть логики и функциональности системы. [4]

Платформа .NET — это современная среда для разработки и запуска разных приложений, основанных на веб-сервисах. В этой среде приложения работают на разных серверах и обмениваются данными через интернет. В этом случае клиентское приложение является «тонким» клиентом, так как оно не содержит логики и функциональности системы, а только предоставляет интерфейс для доступа к данным, которые хранятся и обрабатываются на сервере. Примером «тонкого» клиента является веб-браузер, который позволяет просматривать веб-страницы.

На рисунке 2, показана структура ИС с файл-сервером.

 

Рисунок 2 – Структура информационной системы с файл-сервером

 

SQL Server — это реляционная система управления базами данных (СУБД), разработанная компанией Microsoft. SQL Server предоставляет различные инструменты и сервисы для хранения, обработки и анализа данных, а также для разработки и развертывания приложений, использующих данные. [16]

Архитектура SQL Server состоит из нескольких компонентов, которые взаимодействуют между собой. Основные компоненты архитектуры SQL Server можно разделить на две группы: компоненты уровня сервера и компоненты уровня базы данных.

Компоненты уровня сервера отвечают за управление экземплярами SQL Server, подключениями клиентов, безопасностью, ресурсами, конфигурацией и службами.

Компоненты уровня базы данных отвечают за хранение, доступ и манипулирование данными в базах данных SQL Server.

При непосредственном размещении информации на диске, в СУБД SQL Server резервируются непрерывные области дискового пространства, которые используются для хранения данных в базах данных SQL Server. Они носят название — экстенты и состоят из восьми страниц по 8 Кб каждая, то есть 64 Кб в общем. Экстенты бывают следующих видов (рисунок 3):

Рисунок 3 – Типы экстентов

 

Экстенты  играют важную роль в организации и выделении пространства для хранения данных в базе данных. Понимание различных типов экстентов является важным для эффективного хранения и извлечения данных.

1. Однородные экстенты — это экстенты, которые принадлежат одному объекту базы данных, например, таблице или индексу. Однородные экстенты выделяются по мере необходимости и не делятся с другими объектами. Однородные экстенты обеспечивают более эффективное использование дискового пространства и уменьшают фрагментацию данных.
2. Смешанные экстенты — это экстенты, которые могут принадлежать разным объектам базы данных. Смешанные экстенты выделяются для небольших объектов, которые не требуют целого экстента. Смешанные экстенты делятся на восемь частей, называемых слотами, и каждый слот может содержать данные одного объекта. Смешанные экстенты позволяют экономить дисковое пространство, но могут увеличивать фрагментацию данных.

Заключение: архитектура SQL Server представляет собой сложную и гибкую систему, которая обеспечивает эффективное и надежное управление данными и приложениями. SQL Server предлагает множество возможностей для настройки, оптимизации, интеграции и расширения функциональности СУБД. Понимание различных типов экстентов является важным для эффективного управления базами данных. Однородные экстенты  используются для отдельных объектов, в то время как смешанные экстенты  позволяют использовать их несколькими объектами. Правильное использование различных типов экстентов позволяет оптимизировать выделение пространства для хранения и повысить производительность системы в целом. [4].

Мною были выявлены такие негативные моменты, как отсутствие вывода объектов в постраничном режиме в опись документов, а также результатов поиска, параметры недоступности применения вспомогательных стилей в описаниях документов.

1.2. Анализ существующих разработок и выбор стратегии

 

Человек в последнее время все        меньше услеживает за работой технологических комплексов и автоматических агрегатов. Это требует, помимо опыта и знаний, применения современных информационных технологий и систем.

Заметим, что в каждой АСУ ТП за прохождением выполняемого технологического процесса, следят различные датчики-приборы, которые могут измерять параметры процесса (температуру, состояние, давление и другие), что, в свою очередь, позволяет контролировать состояние оборудования, определяющего состав материалов, процесса или готового продукта. [20]

Стоит отметить, что количество датчиков и приборов в одной автоматизированной системе может доходить до нескольких тысяч – в зависимости от сферы деятельности АСУ ТП.

В процессе функционировании АСУ ТП каждый ПК, оснащенный SCADA системой, сравнивает полученную информацию непосредственно с датчиков, с заданными ранее параметрами работы агрегатов, и в случае отклонения, вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают через другую часть АСУ на регулирующие элементы системы, тем самым непосредственно влияя на технологический процесс.

Например, в случае, подачи датчиками сигнала о том, что температура плавильной печи ниже установочных значений, ПЛК автоматически вычислит, на какое расстояние нужно открыть заслонку подачи топлива в печи и подаст соответствующий сигнал на исполнительный механизм, который откроет заслонку на вычисленное расстояние с помощью автоматизированных действий.[24]

Существует два вида систем, которые используются для контроля различных процессов, объектов или функций с помощью средств автоматизации, таких как компьютеры, датчики, регуляторы и т.д. Основное отличие между ними заключается в степени участия человека в цикле управления.

Автоматические системы управления (САУ) — это системы, которые работают без вмешательства человека в качестве оператора. Они полностью основаны на заранее заданных алгоритмах, правилах и параметрах, которые определяют, как система должна реагировать на разные ситуации и входные данные. Автоматические системы управления обеспечивают высокую точность, скорость и надежность, но имеют ограниченную гибкость и адаптивность.

Автоматизированные системы управления (АСУ) — это системы, которые включают в себя человека в качестве оператора или надзирателя. Они предоставляют человеку возможность задавать цели, критерии, ограничения и корректировки для системы, а также контролировать ее работу, получать обратную связь и принимать решения в сложных или нестандартных ситуациях. Автоматизированные системы управления обеспечивают большую гибкость, адаптивность, но требуют больше времени, ресурсов и квалификации от человека.

Автоматизированная система управления ТП в настоящее время часто предназначается для реализации и выработки необходимых управляющих воздействий для корректировки работы технологических объектов.

Заметим, что во время стремительного развития разного рода технических, технологических и информационных технологий, АСУ ТП необходимо модернизировать чаще, чем это делали 5 – 15 лет назад. При этом, от качественной модернизации часто зависит прибыль организации, эффективная экономия финансовых средств, а также увеличение показателей работы.

Для принятия обоснованных решений относительно разработки и внедрения нового проекта или инициативы необходимо провести всесторонний анализ существующих разработок в данной области. Этот анализ включает оценку текущего состояния отрасли, выявление ключевых тенденций и достижений, а также понимание конкурентной среды.

Первый шаг в анализе — сбор информации о существующих продуктах, услугах и технологиях, которые имеют отношение к проекту. Это включает изучение рыночных отчетов, проведение анализа конкурентных решений, используемых технологий и перспектив компаний. Изучая то, что уже доступно на рынке, мы можем выявить оптимальный для себя продукт, с точки зрения стоимости, производительности и долговечность.

Затем важно оценить сильные и слабые стороны существующих разработок. Это включает оценку таких факторов, как функциональность, производительность, удобство использования, масштабируемость и экономическая эффективность. Понимая плюсы и минусы различных решений, мы можем определить, какие аспекты использовать в нашей стратегии и какие области следует учесть.

Еще одной частью анализа является выявление новых тенденций и технологий, которые могут повлиять на отрасль в будущем. Это включает постоянное обновление информации о новых исследованиях, инновациях и прорывах. Антиципируя будущие разработки, мы можем выстроить нашу стратегию таким образом, чтобы использовать возникающие возможности и опережать конкурентов.

На основе анализа существующих разработок может быть разработана стратегия. Это включает принятие решений относительно направления, объема и подхода к проекту.

Стратегия может включать разработку уникального предложения ценности, фокусировку на определенном сегменте целевой аудитории, использование новых технологий или применение прорывных бизнес-моделей. Выбранная стратегия должна соответствовать целям и задачам проекта, а также ресурсам и возможностям организации. Она также должна учитывать спрос на рынке, предпочтения клиентов и потенциальные риски, и вызовы.

Заключение: проведение всестороннего анализа существующих разработок является необходимым для принятия обоснованных решений и выбора эффективной стратегии. Понимая текущее состояние отрасли, оценивая сильные и слабые стороны и выявляя новые тенденции, мы можем разработать стратегию, которая поможет нам достичь успеха в конкурентной среде.

 1.4. Обоснование проектных решений

 

Цель данной главы — обосновать принятые проектные решения для реализации автоматизированной системы энергосбережения технологических процессов в ООО «ЛМЗ «СКАД». Эта система направлена на оптимизацию энергопотребления, снижение затрат и улучшение общей эффективности в операционной деятельности компании.

Обоснование функциональности — выбранные проектные решения для автоматизированной системы энергосбережения основаны на необходимости согласования функциональности системы с целями компании. Реализуя эту систему, мы стремимся контролировать и управлять энергопотреблением в режиме реального времени, выявлять области повышенного энергопотребления и внедрять меры по энергосбережению. Это позволит компании достигать поставленных целей по энергосбережению, сокращать отходы и улучшать управление ресурсами.

Осуществимость проектных решений для автоматизированной системы энергосбережения была тщательно оценена. Техническая осуществимость обеспечивается выбором надежных и совместимых аппаратных и программных компонентов, которые могут эффективно контролировать и управлять энергопотреблением. Кроме того, учитывается наличие ресурсов, таких как квалифицированный персонал и необходимая инфраструктура, для успешной реализации системы. Учитываются также ограничения проекта, включая ограничения по времени и бюджету, чтобы обеспечить реалистичность и достижимость проектных решений.

Обоснование эффективности затрат — проектные решения для автоматизированной системы энергосбережения обоснованы на основе их эффективности затрат. Реализуя эту систему, компания сможет сократить затраты на энергию, оптимизировать распределение ресурсов и улучшить операционную эффективность. Начальные инвестиции, необходимые для реализации системы, были тщательно оценены и сравнены с долгосрочными преимуществами, которые она принесет. Были также учтены затраты на обслуживание и потенциальные сбережения, получаемые за счет снижения энергопотребления. Выбранные проектные решения предлагают наилучший баланс между затратами и выгодами, обеспечивая положительную отдачу от инвестиций для компании.

Обоснование требований пользователей — проектные решения для автоматизированной системы энергосбережения обоснованы на основе их соответствия требованиям и предпочтениям пользователей. Были учтены потребности, ожидания и отзывы заинтересованных сторон компании, включая сотрудников, руководство и клиентов. Система разработана с учетом удобства использования, предоставляя интуитивно понятные интерфейсы и ясные инструкции по работе. Решения, принятые на основе требований пользователей, способствуют успешному внедрению и использованию системы.

Заключение: проектные решения, принятые для реализации автоматизированной системы энергосбережения в ООО «ЛМЗ «СКАД», были тщательно обоснованы. Были учтены функциональность, осуществимость, эффективность затрат и требования пользователей, чтобы обеспечить соответствие выбранных проектных решений целям и задачам компании. Реализация этой системы позволит компании достичь значительных экономий энергии, снизить затраты и улучшить общую эффективность технологических процессов.

К программному обеспечению (ПО) часто относят все программы, которые используются для вычислительной техники а также области деятельности в направлении разработки ПО, такие как:

• технология разработки и проектирования программ (к примеру,

процесс нисходящего проектирования, объектно-ориентированное и

императивное программирования и т.п.);

• методологии тестирования АСУ ТП;
• методы определения корректности работы АСУ ТП;
• проведения анализа качества функционирования ПО АСУ ТП;
• документирование АСУ ТП;
• разработка программных средств, облегчающих процесс проектирования АСУ ТП. [25]

Непосредственно программное обеспечение считается неотъемлемой частью каждой компьютерной системы. При этом, является также логическим продолжением используемых технических средств.

Сектор использования конкретной АСУТП определяется для него созданным ПО. Персональный компьютер сам по себе не обладает знаниями абсолютно ни в одной сфере применения. Эти все знания сосредоточены в исполняемых на компьютерах программных продуктах.

Под аппаратным обеспечением, которое применяется для функционирования ООО «ЛМЗ «СКАД» понимается следующая совокупность технических средств:

• АСУТП;
• периферийная техника;
• линии связи;
• физическая среда для передачи информации;
• сетевое аппаратное оборудование;
• организационная техника и другие.

При непосредственном выборе рассмотренной выше техники надо руководствоваться целым перечнем характеристик, которые непосредственно влияют на работу вычислительной системы (рисунок 4).

Рисунок 4 – Критерии выбора аппаратного обеспечения

 

От   значения   всех   выше   рассмотренных  параметров  зависят                 также обобщенные возможности работы всей АСУТП.

Минимальные системные требования для АСУ ТП:

• Процессор с архитектурой x86-64 (Intel с поддержкой EM64T, AMD

с поддержкой AMD64).

• Оперативная память 2048 Мб и выше.
• Жесткий диск 40Гб и выше.
• Устройство чтения компакт-дисков.
• USB-порт.
• SVGA-видеокарта.

Современные высокотехнологичные процессы, которые направлены на получение современной конкурентоспособной продукции, отличаются огромной сложностью и малоизученностью.

Уровень неопределенности знаний по процессам зачастую не позволяет использовать в полной мере классические законы и методы управления. В связи с данным фактом получили развитие экспертные и ситуационные системы управления, нейросетевые и нечеткие регуляторы и системы, адаптивные и робастные методы управления ТП. Все это приводит к усложнению принципов управления и использованию современных вычислительных технологий в АСУ.

Разработка таких систем невозможна без современной компьютерной и микропроцессорной техники. Поэтому появились в последние годы десятки-сотни типов микроконтроллеров, специальных ПК, рабочих станций и интеллектуальных терминалов для жестких условий промышленной эксплуатации (рисунок 5).

Рисунок 5 – Пример применения ЛВС в АСУ ТП

 

Дальнейшей интеграции инструментов вычислительной техники для использованиявструктуреАСУспособствовалавыработкатакназываемыхМеждународныхстандартовнасовременныепротоколыпередачиданных,методыкодированияинформации,программноеитехническоеобеспечениесистемуправлениядляISO–Международнойорганизациистандартизации.

Для решения полностью всего комплекса задач по управлению предприятием самую важнейшую роль играют традиционные локальные вычислительные сети (сокращенно ЛВС) нижнего и верхнего уровней.

В современном производстве вычислительные сети объединяют датчики, контроллеры, исполнительные механизмы и рабочие станции (РС), обеспечивая широкие возможности по сбору, обработке, визуализации и хранения данных, а также выполнении диагностики оборудования.

В области автоматизации технологических процессов Локальные вычислительные сети (ЛВС) играют важную роль в обеспечении эффективной и надежной работы системы надзора и управления (SCADA). ЛВС предоставляют средство для связи различных устройств, таких как датчики, исполнительные механизмы и контроллеры, внутри локализованной сетевой инфраструктуры.

Пример применения ЛВС в АСУ ТП можно увидеть в производственном предприятии. [26]

Рассмотрим сценарий, где система SCADA используется для мониторинга и управления различными процессами на производственной линии. В этом случае, ЛВС создается для соединения всех компонентов системы SCADA. ЛВС выступает в качестве основы коммуникации, позволяя серверу SCADA обмениваться данными с различными полевыми устройствами и оборудованием.

Инфраструктура ЛВС состоит из коммутаторов Ethernet, которые обеспечивают необходимую связь между устройствами. Сервер SCADA подключается к ЛВС через проводное соединение, обеспечивая стабильную и высокоскоростную связь. Внутри ЛВС подключены полевые устройства, такие как программируемые логические контроллеры (ПЛК) и интерфейсы человек-машинного взаимодействия (ИЧМВ).

ПЛК отвечают за управление физическими процессами, а ИЧМВ предоставляют удобный интерфейс для операторов для мониторинга и взаимодействия с системой. Через ЛВС, сервер SCADA может собирать данные в реальном времени от ПЛК, такие как температура, давление, уровни и расход. Эти данные затем обрабатываются и отображаются на ИЧМВ, позволяя операторам иметь всесторонний обзор производственной линии и принимать обоснованные решения. Кроме того, ЛВС позволяет системе SCADA отправлять команды управления ПЛК, позволяя удаленно управлять и настраивать процессы. Это повышает гибкость и эффективность производственной линии, поскольку операторы могут вносить изменения и оптимизации без физического доступа к оборудованию.

В дополнение к обмену данными и управлению, ЛВС также предоставляет платформу для внедрения расширенных функций в систему SCADA. Например, регистрация данных и исторический анализ могут быть выполнены путем сохранения собранных данных в централизованной базе данных внутри ЛВС. Это позволяет проводить анализ трендов, предиктивное обслуживание и оптимизацию производительности. [5]

В целом, внедрение ЛВС в АСУ ТП повышает эффективность, надежность и гибкость системы. Оно обеспечивает беспрепятственную коммуникацию между сервером SCADA, полевыми устройствами и операторами, облегчая мониторинг, управление и анализ процессов в реальном времени. С точки зрения последних рекомендаций для промышленной сети для связи РС инженеров, операторов, технологов предлагается применять сеть под названием Industrial Ethernet (рисунок 6).

В данном случае для связи контроллеров широко используются сети Modbus, Profibus, DeviceNet и прочие. Дальнейшая интеграция разного рода промышленных сетевых технологий делает сеть доминирующей в структуре любой АСУ.[17]

Усовершенствование АСУ в направлениях, касающихся разработки спутникового оборудования дает возможность для:

• снижения непроизводительных   расходов   продукции,                   сырья,

энергоресурсов;

• значительному повышению качества продукции     за      счет                   более точного регулирования многих параметров;
• повышению производительности труда, а также значительного

сокращения разного рода персонала;

• увеличению эффективности   уровня  производства                   исследуемого

объекта.

 

Выводы по главе 1

В первом разделе ВКР рассмотрены основные понятия о деятельности ООО «ЛМЗ «СКАД», ее организационная структура, аппаратное и программное обеспечение, обзор аналогов ПО. Стоит отметить, что в настоящее время имеется множество программ для АСУТП, которые применяются в организациях цифрового сектора, а также могут быть использованы для модернизации деятельности ООО «ЛМЗ «СКАД»

Заметим, что итоговый уровень социального эффекта от выполнения автоматизации заключается в том, что при внедрении непосредственно в услуги ООО «ЛМЗ «СКАД» могут быть выполнены:

—   улучшены условия труда;

—   может обеспечиваться сохранность среды при поддержании на

производстве указанных параметров выброса вредных веществ;

— сокращается травматизм на производстве с помощью увеличения

методов защиты.

— обеспечивается высокий уровень надежности оборудования, не

ухудшающаяся ниже установленного предела по времени для его

базовых параметров.

Страницы: 1 2 3