Опытная эксплуатация и внедрение автоматизированных информационных систем.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. Этапы Опытной эксплуатации и внедрения автоматизированных информационных систем
2. Пример разработки концепции автоматизированного управления технологическими процессами
2.1.Технологические процессы как объекты управления
2.2. Симплициальный анализ иерархических связей
2.3.Критерии управления технологическими процессами
2.4.Принципы построения цифровой системы автоматического управления технологическими процессами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Опытная эксплуатация и внедрение автоматизированных информационных систем.

Информационная часть технического проекта объединяет документы 4 и 5. В документе "Организация информационной базы" отражаются источники поступления информации и способы ее передачи для решения первоочередного комплекса функциональных задач; совокупность показателей, используемых в системе; состав документов, сроки и периодичность их поступления; основные проектные решения по организации фонда НСИ; состав НСИ, включая перечень реквизитов, их определение, значность, диапазон изменения и перечень документов НСИ; перечень массивов НСИ, их объем, порядок и частота корректировки информации; предложения по унификации документации, контрольный пример по внесению изменений в НСИ; структурная форма НСИ с описанием связи между его элементами; требования к технологии создания и ведения фонда; методыхранения, поиска, внесения изменений и контроля; определение объемов и потоков информации НСИ.
"Альбом форм документов" содержит формы НСИ. Математическая часть технического проекта содержит обоснование структуры математического обеспечения, обоснование выбора системы программирования, в том числе перечень стандартных программ.
Техническая часть технического проекта предполагает описание и обоснование схемы технического процесса обработки данных; обоснование требований к разработке нестандартного оборудования; обоснование и выбор структуры комплекса технических средств и его функциональных групп; комплекс мероприятий по обеспечению надежности функционирования технических средств.
Рабочее проектирование заключается в разработке материалов, обеспечивающих эксплуатацию автоматизированной системы обработки информации. Рабочий проект - это техническая документация, утвержденная в установленном порядке, содержащая уточненные данные и детализированные общесистемные проектные решения, программы и инструкции по решению задач, а также уточненную оценку экономической эффективности автоматизированной системы управления и уточненный перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению.
Рабочий проект разрабатывается на основе технического проекта, утвержденного заказчиком.
На этапе рабочего проектирования заказчик должен закончить работы по подготовке объекта к внедрению системы, подготовить помещения для установки компьютеров, организовать учебу работников всех звеньев организационной структуры, разместить заказы на изготовление нестандартного оборудования.
Разработчиками на этом этапе создания системы уточняется сетевой график выполнения рабочего проекта, проводятся экспериментальные исследования для изыскания путей реализации принятых проектных решений, обосновываются дополнительные проектные решения, разрабатывается технологический процесс сбора и обработки информации, составляется рабочая документация, уточняются расчеты экономической эффективности системы.
В состав рабочей документации проекта входят документы:
1. Пояснительная записка.
2. Функциональная и организационная структура.
3. Должностные инструкции.
4. Инструкция по заполнению входных оперативных документов.
5. Инструкция по использованию выходных документов.
6. Инструкция по организации и ведению нормативно-справочной информации.
7. Инструкция по организации хранения информации в архиве.
8. Инструкция по подготовке информации к вводу в ПК.
9. Расчет экономической эффективности системы.
10. Мероприятия по подготовке объекта к внедрению.
11. Ведомость документов.
Экономико-организационная часть рабочего проекта содержит уточненный перечень задач, решаемых каждой подсистемой, с указанием периодичности и сроков их решения; инструкции каждому должностному лицу с описанием действий при нормальном режиме функционирования системы и при его нарушениях; порядок и правила использования входных документов и маршруты их движения.
Расчет экономической эффективности проводится на основе уточненных сметно-финансовых расчетов на создание системы. Мероприятия по подготовке объекта и внедрению системы включают общий перечень работ, наименование подразделений и ответственных исполнителей, срок исполнения и формы завершения отдельных этапов.
Информационная часть рабочего проекта включает материалы с перечнем показателей, используемых в задачах различных подсистем; порядок формирования массивов информации; методы внесения изменений в информацию; методы организации контроля информации; перечень показателей, выдаваемых по запросу аппарата управления.
Кроме того, приводятся альбомы документов и рабочие инструкции по формированию исходных данных для решения задач, по организации массивов информации, внесению в них изменений, о порядке хранения и обновления информации.
Математическая часть рабочего проекта содержит уточнение в составе экономико-математических моделей; методы, алгоритмы и программы решения задач; методы организации массивов информации; выбранную систему программирования; используемую операционную систему; библиотеку стандартных программ и инструкции для их использования; эталоны программ для решения задач и для работы с НСИ.
Техническая часть рабочего проекта предусматривает определение технических средств (тип ЭВМ, периферийные устройства, средства связи и передачи данных), описание технологического процесса обработки данных; расчет и составление графика загрузки комплекса технических средств; описание режима функционирования комплекса технических средств.
Проектная документация, включая техническое задание, технические и рабочие проекты, оформляется в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).
Рабочий проект служит основой для внедрения системы. Внедрение системы представляет собой процесс, включающий подготовку объекта, опытную эксплуатацию и приемку АИС в промышленную эксплуатацию.
Внедрение системы - это процесс постепенного перехода от существующей системы учета и анализа к новой, предусмотренной документацией рабочего проекта на всю систему. Внедрение отдельных задач и подсистем может проводиться параллельно с разработкой рабочего проекта на всю систему.
Основными этапами внедрения системы являются:
1. Подготовка объекта к внедрению системы.
2. Сдача задач и подсистем в опытную эксплуатацию.
3. Проведение опытной эксплуатации.
4. Сдача задач, подсистем, системы в целом в промышленную эксплуатацию.
Опытная эксплуатация задач заключается в проверке алгоритмов, программ и звеньев технологического процесса обработки данных в реальных условиях. Она проводится для окончательной отладки программ и отработки технологического процесса решения задач; проверки подготовленности информационной базы; отработки взаимосвязи задач системы, приобретения навыков работы персоналом предприятия.
Сдача задач в опытную эксплуатацию осуществляется после представления рабочей документации заказчику и оформляется актом.
Началу опытной эксплуатации должно предшествовать издание приказа, определяющего степень участия и ответственность заказчика и разработчика, а также сроки ее проведения.
Опытная эксплуатация задач проводится на основе реальной информации о производственно-финансовой деятельности предприятия в установленном режиме функционирования с дублированием работ персонала объекта. На данном этапе разработчик проводит обучение персонала работе на компьютере по конкретным программам.
Срок проведения опытной эксплуатации устанавливается в каждом конкретном случае.
После окончания опытной эксплуатации задач составляется протокол о ходе и результатах опытной эксплуатации. Сдача задач в промышленную эксплуатацию оформляется актом, подписываемым заказчиком и разработчиком.
Опытная эксплуатация подсистем проводится в целях комплексной проверки всех ее элементов, подготовленности информационной базы, отладки технологического процесса сбора и обработки информации, обучения персонала работе в условиях функционирования подсистемы.
Опытную эксплуатацию подсистемы следует осуществлять на основе полного объема реальной информации в установленном режиме функционирования с необходимым дублированием работ.
Сдача подсистемы в промышленную эксплуатацию проводится после сдачи в промышленную эксплуатацию задач пускового комплекса данной подсистемы.
Опытная эксплуатация ИС проводится в целях комплексной проверки функционирования задач системы, проверки подготовленности обеспечивающей части системы к функционированию, окончательной отладки технологического процесса сбора и обработки информации.
Опытная эксплуатация системы должна осуществляться на основе необходимого объема информации о деятельности объекта в установленном режиме функционирования.
После окончания опытной эксплуатации системы составляется отчет о внедрении. При положительных результатах опытной эксплуатации система сдается в промышленную эксплуатацию.
В ходе промышленной эксплуатации АИС проводится анализ функционирования системы. Целями анализа функционирования системы являются проверка эффективности реализованных проектных решений в условиях ее промышленной эксплуатации, выработка рекомендаций по дальнейшему развитию системы и формирование типовых решений.
Анализ функционирования системы предусматривает проверку:
1. Функционирования технических средств.
2. Функционирования задач и подсистем в условиях автоматизированной обработки.
3. Действий персонала в условиях функционирования системы.
Результаты анализа используются для оценки качества системы и ее реальной экономической эффективности.
Работы по анализу функционирования системы проводятся разработчиком в порядке авторского надзора на основании договора с заказчиком после некоторого периода эксплуатации АИС (не менее 6 месяцев). Проведение авторского надзора осуществляется за счет средств, выделенных на создание системы.
Программа работ по проведению анализа составляется разработчиком и согласовывается с заказчиком. Анализ функционирования системы начинается после издания приказа о проведении этой работы. В приказе указываются сроки и объекты обследования (согласно программе), а также назначаются представители заказчика, участвующие в этой работе, и лица, ответственные за своевременное и полное представление необходимых материалов разработчику системы. Сбор всех данных (заполнение необходимых форм, регистрация в журнале и др.) осуществляется представителем заказчика и контролируется разработчиком. Накопленные данные передаются в сроки, указанные в программе, представителям разработчиков для разработки.
Результаты обработки данных по каждому исследованному элементу АИС (или групп однотипных элементов) протоколируются разработчиком с участием представителей заказчика. На основании оформленных протоколов разработчик после завершения всех работ, предусмотренных программой, составляет отчет по анализу функционирования АИС.
Сдача заказчику отчета по анализу функционирования системы является завершающим этапом работы разработчика.
В процессе анализа функционирования задач, подсистем и действий персонала в условиях внедрения АИС проводятся работы, аналогичные обследованию объекта по параметрам каждой функции подсистем АИС, с учетом применяемого комплекса технических средств и следующих факторов:
1. Своевременности поступления к управленческому персоналу необходимой информации.
2. Повышения достоверности информации.
3. Улучшения технико-экономических показателей предприятия.
Качество функционирования отдельных задач и подсистем оценивается по показателям достоверности и своевременности информации, повышению качества соответствующих управленческих решений.
По результатам анализа функционирования системы разрабатываются предложения для дальнейшего развития АИС.
2. ПРИМЕР РАЗРАБОТКИ КОНЦЕПЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
Рассмотрим пример разработки концепции автоматизированного управления технологическими процессами на основе углеобогатительной фабрики (УОФ) [5].
2.1.Технологические процессы как объекты управления
УОФ является многомерным объектом с интенсивными потоками разнотипной производственной информации, который относится к многосвязным, сложным системам. Данную нотацию рассмотрим на примере процессов флотации, отсадки и тяжелосредной сепарации.
Флотационная машина как объект управления (ОУ) характеризуется рядом входных, выходных и внутренних переменных (рис. 2.1). Основными входными переменными являются объемная производительность и содержание твердого в пульпе. Стабилизация их возмущений равносильна стабилизации производительности флотомашины по твердому. При этом автоматически стабилизируется уровень пульпы в камерах флотомашины. Однако такая стабилизация на большинстве УОФ невозможна из-за отсутствия демпфирующих емкостей или другого вспомогательного оборудования. Именно поэтому реализация автоматических систем стабилизации значения зольности флотоконцентрата базируется в основном на изменении удельных расходов флотореагентов.
В большинстве случаев в отсадочных машинах получают три продукта: концентрат, промежуточный продукт и породу. Отсадочная машина состоит из двух отделений – промпродуктового и породного и как объект управления характеризуется множеством внутренних, входных и выходных параметров (рис. 2.2). Разрыхленность породной постели регулируется изменением расхода и времени выпуска сжатого воздуха, а высота породной постели – изменением производительности разгрузочных устройств.
Рис. 2.1. Флотационная машина как ОУ
Тяжелосредные обогатительные процессы характеризуются общимипараметрами, влияющими на результаты разделения (рис.2.3): производи-
Рис. 2.2. Отсадочная машина как ОУ
Рис. 2.3. Тяжелосредная установка как ОУ
тельность по исходному углю; содержание в исходном угле тяжелых, средних и легких фракций и их зольность; концентрация шлама в суспензии; плотность рабочей суспензии и ее вязкость; влажность исходного материала, диаметр разгрузочного отверстия (для гидроциклона). Главным фактором, определяющим эффективность обогащения в тяжелосредных аппаратах, является плотность разделения, которая прежде всего зависит от плотности разделительной среды и ее вязкости.
На рис. 2.4 приведен пример функциональной схемы обобщенной системы автоматического управления (САУ) технологическими процессами
Рис. 2.4. Пример функциональной схемы обобщенной САУ
технологическими процессами УОФ
(ТП) УОФ (в скобках указаны основные управляющие воздействия: для флотации – удельные расходы реагентов пенообразователя и собирателя, для отсадки – высота породной постели и степень ее разрыхленности, для тяжелых сред – плотность магнетитовой суспензии и ее вязкость). Обозначения имеют следующий контекст: Кф, Ко, Кт, Оф, Оо, От – мелкий (флотация), средний (отсадка) и крупный (тяжелосредная сепарация) концентрат и отходы, соответственно; Д1 – датчик зольности отходов (флотация); Д3, Д6, Д9 – датчики зольности концентрата (флотация), (отсадка) и (тяжелосредная сепарация); Д4, Д7, Д10 – датчики производительности концентрата Qкф (флотация), Qко (отсадка) и Qкт (тяжелосредная сепарация); Д2, Д5, Д8 – датчики производительности отходов Qоф (флотация), Qоо (отсадка) и Qот (тяжелосредная сепарация); – вычисленные в блоке автоматической оптимизации задания зольности концентрата и отходов; Q*кф, Q*ко, Q*кт – вычисленные в блоке автоматической оптимизации задания производительности по концентрату флотации, отсадки и тяжелосредной сепарации; – соответственно заданные значения зольности суммарных концентрата и отходов, устанавливаемые оператором. Исходный уголь после гранулометрической классификации до 1, 1-13 и более 13 мм в отделении углеприема поступает на обогащение соответственно флотацией, отсадкой и тяжелыми средами (нижний уровень контроллерного автоматического регулирования). Суммарный концентрат получается смешиванием обогащенных углей разной крупности, качественные и количественные характеристики которых вычисляются в блоке автоматической оптимизации комплекса ТП (средний уровень управления отдельными ТП на базе SCADA-систем [1-3, 5]). Основным критерием управления комплексом ТП является минимизация себестоимости единицы обогащенной продукции, которая по своей сути отражает интегральную величину технического, экономического, экологического, эргономического и других показателей производства (верхний уровень автоматического управления комплексом ТП). Учитывая многомерность, нечеткость, разнотипность и неполноту технологической информации, на всех уровнях управления для поддержки принятия решений операторов ТП и повышения качества принимаемых им решений необходимо применение экспертных систем (ЭС).
2.2. Симплициальный анализ иерархических связей
Для оценивания проектируемых вариантов и анализа иерархических зависимостей УОФ применим алгоритм структурной q-связности, которая является одной из наиболее используемых и информативных качественных характеристик систем [5].
Структура типовой УОФ с глубоким обогащением угля представлена на рис. 2.5. Блоки имеют следующие значения: 1 – углеприем; 2, 4, 6, 20, 21 – грохоты; 3, 5 – тяжелосредные сепараторы; 7 – дешламатор; 8, 9 – отсадочная машина; 10 – багер-зумпф; 11 – центрифуга; 12 – сгуститель; 13 – флотационная машина; 14 – пеногаситель; 15 – вакуум-фильтр; 16, 17 – зумпф фильтра с насосом; 18 – зумпф отходов; 19 – гидроотвал; 22, 23 – элеваторы; 24 – блок контроля и управления; 25 – разгрузка угля; 26 – отгрузка концентрата; 27 – промпродукт на отгрузку или переработку; 28 – отгрузка породы. Матрица инцидентности (i,j=1,…,28 – номера блоков; ij=1, если i-ый блок есть началом ребра, окончанием которого является блок j; ij=0, если i=j или i-ый блок не является началом ребра, окончанием которого есть блок j; номера строк соответствуют обозначению симплексов) для данного случая представлена на рис. 2.6.
Структурная избыточность матрицы  оценивается на основе показателя RкR:
.
Поскольку Rк=2,26>0, то система является связной (без обрывов) и имеет избыточность (т.е. потенциально надежна).
Выполняя q-анализ матрицы , получим следующие классы эквивалентности ( – количество симплексов размерности qсZ, qс=0,…,16; в фигурных скобках указываются номера q-связных симплексов):
Q16=1: {24}; Q15=1: {24}; Q14=1: {24};
Рис. 2.5. Структура УОФ с глубоким обогащением угля
Q13=1: {24}; Q12=1: {24}; Q11=1: {24};
Q10=1: {24}; Q9=1: {24}; Q8=2: {24},{19};
Q7=2: {24},{19}; Q6=1: {24,19}; Q5=1: {24,19};
Q4=1: {24,19}; Q3=2: {13},{24,19};
Q2=15: {2},{3,19,5,24},{4},{6},{7},{8},{9},
{10},{11},{13},{15},{20},{21},{22},{23};
Q1=5: {1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,13,15,16,17,19,
20,21,22,23,24},{9},{12},{14},{18};
Q0=1: {все, исключая 26,27,28}.
Структурный вектор комплекса имеет вид:
Qк=(1;1;1;1;1;1;1;1;2;2;1;1;1;2;15;5;1) .
Рис. 2.6. Матрица инцидентности 
Анализ вектора Qк показывает, что он связан для больших (9,…,16), средних (4,5,6) и малых (0) значений qс; при qс=1,2,3,7,8 комплекс распадается на несколько несвязных компонент, что интерпретируется как присутствие двух геометрических препятствий в системе или трех уровней q-связных симплексов.
Иерархическая организация представленной на рис.2.5 типовой структуры УОФ с глубоким обогащением угля также подтверждается однотипными функциональными характеристиками сгруппированных по значению максимальной размерности симплексов (в фигурных скобках указывается номер симплекса и затем в круглых – множество входящих в него блоков;  – пустое множество):
qс = -1: {26,()}, {27,()}, {28,()};
qс = 0: {25,(1)};
qс = 1: {1,(2,24)}, {12,(13,24)}, {14,(15,24)},
{16,(17,24)}, {17,(18,24)}, {18,(19,24)};
qс = 2: {2,(3,7,24)}, {3,(4,20,24)}, {4,(5,12,24)}, {5,(6,21,24)},
{6,(12,26,24)}, {7,(8,12,24)}, {8,(9,22,24)}, {9,(10,23,24)},
{10,(11,12,24)}, {11,(7,24,26)}, {15,(16,24,26)},
{20,(12,24,28)}, {21,(12,24,27)}, {22,(7,24,28)}, {23,(7,21,24)};
qс = 3: {13,(14,17,18,24)};
qс = 8: {19,(2,4,6,8,9,20,21,24,28)};
qс = 16: {24,(2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,17,20,21)}.