Исследование модуля формирования информации по отклонениям для подсистемы основного производства химического предприятия

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ

УДК 002.63:339.138

А.П. Власов, С.П. Бобков, Б.Я. Солон ИССЛЕДОВАНИЕ МОДУЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПО ОТКЛОНЕНИЯМ ДЛЯ ПОДСИСТЕМЫ ОСНОВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Проведено исследование вопросов построения модуля формирования информации по отклонениям для подсистемы «основное производство» Предложена теоретико-множественная модель.

Основное производство, отклонения, теоретико-множественная модель, агрегирование данных, реакция системы, отношение эквивалентности

A.P. Vlasov, S.P. Bobkov, B.Ya. Solon USING THE ERROR RATE FOR THE DATA GENERATION MODULE IN A SUBSYSTEM OF THE CORE PRODUCTION OF THE CHEMICAL ENTERPRISE

The article presents the issues relating the data generation module based on the error ratio used for a subsystem of the core production system. We propose a set-theoretical model.

Main production, the deviations, the set-theoretic model, aggregation of the data, the response of the system, equivalence relation

Химическая промышленность - это одна из тех отраслей, которые самым непосредственным образом нуждаются в применении высоких технологий, к которым, без сомнения, относятся и автоматизированные информационные системы (АИС).

В [1, 5] намечены пути исследования автоматизированных информационных систем (АИС) химическими предприятиями и выделены основные подсистемы АИС. В статье рассматриваются вопросы построения модуля формирования информации по отклонениям для подсистемы «основное производство» (ОП).

В международном стандарте ИСО [2] дается определение подсистемы «основное производство» (ОП). ОП является довольно специфической подсистемой в отличие от таких подсистем, как «материально-техническое снабжение», «финансы», «управление персоналом», которые хорошо типизированы. О специфичности подсистемы ОП говорит такой факт, что во многих типовых проектных решениях (ТИР) термин ОП отсутствует, а используется несколько упрощенный термин «планирование производства».

Подсистема ОП создается для таких подразделений, как служба директора предприятия по производству (планово-диспетчерские отделы, планово-распорядительные бюро и др.) и для линейных руководителей (начальники цехов, участков, мастера, бригадиры и т.п.). Основной функцией подсистемы ОП является непосредственное управление производством товарной продукцией предприятия (для сравнения можно отметить, что подсистема вспомогательного производства занимается управлением производства вспомогательных материалов, инструмента и приспособлений, ремонтом оборудования и т.п.).

Функция управления состоит из следующих этапов:

- составление календарных планов для цехов, участков, рабочих центров (в случае необходимости и для каждого рабочего);

- проведение оперативного учета выполнения календарных планов вышеуказанными структурными единицами;

- проведение анализа (сопоставление плановых и учетных данных) и выявление причин отклонений;

- реализация корректирующих воздействий.

Вышеприведенные функции соответствуют системе с обратной связью, которая (как известно из теории автоматического управления) является основой саморегулирования, развития систем, приспособления к изменяющимся условиям существования.

124

Информационной основой для подсистемы ОП является следующие структуры:

- технология, в которой содержатся сведения о последовательности технологических операций, продолжительности операций, нормах расхода материалов, необходимой специальности рабочих и их квалификации, необходимом оборудовании. Поступает из подсистемы «техническая подготовка производства» (ТПП);

- товарный план, в котором содержатся сведения о заключенных контрактах на поставку товарной продукции, поступает из подсистемы «маркетинг»;

- наличие необходимого сырья и материалов на складах предприятия, поступает из подсистемы «материально-техническое снабжение» (МТС);

- наличие исправного технологического оборудования, поступает из подсистемы «вспомогательное производство» (ВП);

- наличие подготовленного персонала рабочих. Поступает из подсистемы «управление персоналом» (УП).

Информационное взаимодействие показано на рис. 1. Схема реализована средствами языка иМЬ [4]. Информационные связи на схеме двухсторонние.

Рис. 1. Схема информационного взаимодействия

В многочисленных типовых проектных решениях (ТИР), которые получили название Enterprise Resource Planning (ERP) - дословный перевод «планирование ресурсов предприятия», предназначенных для использования при создании и модернизации АИС химических предприятий [1], содержится много самых разнообразных подходов к формированию календарных планов производства, но, к сожалению, в некоторых ТИР слабо проработаны вопросы формирования информации «по отклонениям».

Понятие информация «по отклонениям» нуждается в дополнительных комментариях. Специфика промышленного производства (любого производства и химического, в частности) такова, что наблюдается повторяемость выпуска одного и того же продукта в разные периоды времени. В зависимости от типа производства серийность может быть крупная, средняя, мелкая, реже - единичная, вследствие чего и плановая, и учетная информация содержит множество однотипных, повторяющихся записей. Очевидно, что руководителям нижнего уровня (бригадирам, мастерам и др.) нужна для управления детальная информация. Руководителям среднего уровня (начальники цехов, производства и др.) для проведения анализа и выработки стратегических решений необходима агрегированная информация, но в которой обязательно должны присутствовать все отклонения (или т.н. «выбросы») от средних значений. Руководству смежных функциональных подразделений (службы главного технолога, подразделения маркетинга, отдела снабжения, службы главного механика, службы управления персоналом) также нужна агрегированная информация, но несколько другого вида, чем начальникам цехов и начальнику производства. И, наконец, руководству высшего уровня нужна также агрегированная информация, но отличная от вышеперечисленных.

Суммируя вышесказанное, можно сделать вывод, что модуль генерации информации по отклонениям является слабо формализованной, разнородной и неструктурированной системой. Этот модуль в ряде ТИР вообще отсутствует [1].

В [1] было отмечено, что использование теоретико-множественного анализа [3] для исследования слабо формализованных систем является довольно плодотворным.

В [3] предлагается следующий подход к формированию информации по отклонениям.

Пусть p - семейство реакций системы S, а C = {Ct : t є T}- соответствующее семейство использованных в нем объектов состояний. В Ct может быть больше состояний, чем требуется для согласованности реакций с системой S. Очевидный способ устранения некоторых из таких избыточных состояний состоит в том, чтобы считать два состояния ct и ct одинаковыми всякий раз, когда одинаковым оказывается будущее поведение системы с начальными состояниями ct и ct. Точнее говоря, определим отношение Et с Ct x Ct с помощью условия

где Ct и Ct' - множества состояний системы в моменты времени t (начало планового периода) и t (окончание планового периода); Et - отношение эквивалентности; Xt - множество входных сообщений в момент времени t; rt - реакция системы в момент t; V - квантор всеобщности, означает «для

любых...»; З - квантор существования, означает «существует хотя бы один . . .».

Множество Х в данной модели включает всевозможные сообщения, поступающие в подсистему ОП от функциональных подразделений (технология, товарный план и др.). Множество С содержит сведения о состоянии процесса производства продукции (сменно-суточные задания с оперативными отметками о выполнении, состояние оборудования, наличие необходимых сырья и материалов на цеховых складах и др.). Множество Y включает всевозможные отчеты о ходе производства (отчет о выполнении товарного плана, отчет о поломках оборудования и др.).

Функция P позволяет представить поведение системы в оперативном режиме, например при управлении ежесуточными заданиями.

Очевидно, что Et есть отношение эквивалентности. Поэтому, начиная с произвольного Ct,

мы можем перейти к приведенному объекту состояний Ct = Ct / Et, элементами которого будут служить классы эквивалентности. Приведенным мы будем называть и соответствующее семейство реакции р = {Д : Ct xXt  Yt}, такое, что выполняется условие

P

где Yt - множество выходных сообщений в момент времени t.

Предложенная теоретико-множественная модель позволяет выявить те модули подсистемы ОП, для которых возможно и целесообразно автоматизировать агрегирование информации. На сновании математической модели построен модуль АИС, реализованн^ій с использованием языка UML и MS Access. На рис. 2 показан фрагмент исходных данных (значение полей носят условный характер). В представленном фрагменте содержится неупорядоченная информация по различным химико-технологическим процессам. На рис. 3 и 4 показаны результаты агрегирования. На рис. 3 показаны итоговая информация по выполненным объемам производства. На рис. 4 показана дисперсия объемов.

Рис. 2. Исходная

Рис. 3. Итоговая информация

ХТП Итоговое значение 01-январь 02-февраль 03-март |

ХТП-1 7,07106781186548 2 12

ХТП-2 1,4142135623731 10 8

ХТП-3 12,0208152801713 18 1

ХТП-4 14

Запись: [И J ^ \~ 1 [ ][!]♦ m 4

Рис. 4. Дисперсия по различным ХТП

Вывод. Предложенная теоретико-множественная модель позволяет выявить те информационные структуры, для которых возможно и целесообразно формировать отчеты агрегированной информации по отклонениям для руководителей среднего и высшего уровня химических предприятий. Построенная модель может послужить теоретической базой для создания АИС.

ЛИТЕРАТУРА

1. Власов А.П. Исследование типовых проектных решений, используемых при создании автоматизированных информационных систем / А.П. Власов, С.П. Бобков, Б.Я. Солон // Проблемы экономики, финансов и управления производством: сб. науч. тр. вузов России. Вып. 27. 2009. С. 126-129.

2. ISO/TR10314-1-90 Industrial automation. Shop floor production. Part 1. Reference model for standardization a methodology for identification of requirements (ГОСТ Р 34.1501.1-92 Информационная технология. Промышленная автоматизация. Основное производство. Ч. 1. Эталонная модель стандартизации и методология идентификации требований к стандартизации. Введ. 1994 -01-01. М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1994).

3. Mesarovich M.D. General Systems Theory: Mathematical Foundations . / M.D. Mesarovich, Ya-suhico Takahara. New York, San Francisco, London: Academic press, 1975. P. 268.

4. Новиков Ф.А. Моделирование на UML. Теория, практика, видеокурс / Ф.А. Новиков, Д.Ю. Иванов; СПб.: Профессиональная литература, Наука и Техника, 2010. 640 с.

5. Власов А.П. Исследование автоматизированных информационных система, используемых в химической промышленности / А.П. Власов, С.П. Бобков, С.М. Чаусова // Известия вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. №. 11 С. 126-128.

Власов Алексей Петрович -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Информационные технологии»

Ивановского государственного химикотехнологического университета

Бобков Сергей Петрович -

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационные технологии»

Ивановского государственного химикотехнологического университета

Солон Борис Яковлевич -

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Высшая математика»

Ивановского государственного химикотехнологического университета

Статья поступила в редакцию 23.07.13, принята к опубликованию 15.09.13

Aleksei P. Vlasov -

Ph.D., Associate Professor

Department of Information Technologies

Ivanovo State University of Chemical Technology

Sergei P. Bobkov -

Dr. Sc., Professor

Head: Department of Information Technologies Ivanovo State University of Chemical Technology

Boris Ya. Solon -

Dr. Sc., Professor

Head: Department of Further Mathematics Ivanovo State University of Chemical Technology

iF Дисперсия : перекрестный запрос _