Система управления жизненным циклом оборудования

Зависимость дисперсии от времени можно определить на основе аппроксимации статистических данных полиномом степени d вида а

а(1:) = ^а^1, где коэффициенты с рассчитыва-

1=1

ются по методу наименьших квадратов.

Значение рассматриваемой дисперсии и степень ее изменения существенно зависят от характеристик системы обеспечения работоспособности производственно-экономической системы, выбор которых и есть решение оптимизационной задачи. Критерием оптимальности в данном случае является обеспечение максимальной выручки за партию изделий в целом. Для решения этой задачи необходимо представить составляющие формулы (2) в виде функций от показателей системы обеспечения работоспособности предприятия. Например, к показателям системы технического обслуживания и ремонта основного производственного оборудования относятся: периодичность и полнота контроля; продолжительность восстановления (включая обеспеченность запасными частями и инструментом, квалификацию и комплексность ремонтного персонала); продолжительность проведения проверок технического состояния и эффективности (достоверности) средств контроля и их надежности; надежность самого технологического оборудования и интенсивность его эксплуатации.

На практике решение указанной задачи в условиях применения дорогостоящих процедур тех-

нического контроля, обслуживания и ремонта, а также существенной дифференциации цен на конечную продукцию, определяемой ее потребительскими характеристиками, затруднено вследствие недостатка статистических данных, на основе которых можно было бы определить вероятностные характеристики полумарковской модели, используемой при управлении системой обеспечения ее заданного функционирования. В то же время известный аппарат процедуры теории нечетких множеств и нечеткого логического вывода [6], как представляется, мог бы позволить комплексное использование неполных статистических данных и экспертной информации для определения возможности перехода обслуживаемой системы из одного состояния в другое.

Литература

1. Бурков В.Н., Новиков Д. А. Теория и практика управления активными системами // Измерения, контроль, автоматизация. 2000. № 3.

2. Сычев Е.И. Метрологическое обеспечение радиоэлектронной аппаратуры. М.: РИЦ «Татьянин день», 1993.

3. Волков Л.И. Управление эксплуатацией летательных комплексов. М.: Высш. шк., 1981.

4. Мищенко В.И. Особенности моделирования взаимодействия сложных технических систем вооружения с системой их эксплуатации // Измерительная техника. 1999. № 10.

5. Мищенко В.И. Анализ подходов к моделированию процесса эксплуатации сложных технических систем // Вест. Академии воен. наук. 2002. № 3-4.

6. Круглов В.В., Дли М.И. Интеллектуальные информационные системы: компьютерная поддержка систем нечеткой логики и нечеткого вывода. М.: Физматлит, 2002.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ОБОРУДОВАНИЯ

В.Г. Матвейкин, д.т.н.; С.И. Татаренко, к.т.н.; Б.С. Дмитриевский, к.т.н.; И.С. Панченко

Описаны задачи и модули системы управления жизненным циклом оборудования. Приведены структура программного продукта и его программная реализация.

Ключевые слова: эксплуатация оборудования, жизненный цикл, информационная система.

Для предприятий, имеющих обширный парк интенсивно эксплуатирующегося технологического оборудования, актуальна задача управления его жизненным циклом, который включает ввод в эксплуатацию, перемещение, обслуживание, ремонт и вывод из эксплуатации.

Информационная система управления жизненным циклом оборудования (ИСУЖЦО), разработанная на кафедре «Информационные процессы и управление» Тамбовского государственного технического университета, представляет собой единый программный комплекс, предназначенный для автоматизации всех бизнес-процессов предприятия, связанных с оборудованием с момента его покупки до снятия с эксплуатации.

Система содержит инструменты, которые позволяют создавать в графическом виде планы помещений и указывать на них расположение каждой единицы оборудования, то есть привязывает оборудование к топологии размещения.

Управление состоит в своевременном и обоснованном распределении ресурсов на существующее оборудование, минимизации технологических рисков, в возможности анализа изменений во времени. Анализ информации о жизненном цикле каждой единицы оборудования (документации по его проектированию, изготовлению, монтажу, текущему состоянию, имевших место авариях, производившемся ремонте, обслуживании, модернизации) дает возможность принимать ре-

шение о необходимости направлять ресурсы (существующие или запланированные) на тот или иной объект и в нужное время.

Основные задачи, которые позволяет решить ИСУЖЦО:

- планирование предупредительных ремонтов с учетом графика работы оборудования по выпуску продукции;

- корректировка графиков обслуживания оборудования с учетом истории эксплуатации, тенденций изменения производительности, текущего состояния, неожиданных изменений состояния;

- мониторинг состояния оборудования при эксплуатации (рост сложности оборудования ведет к увеличению количества параметров состояния для контроля и объемов информации о значениях данных параметров, требующих обработки и анализа);

- планирование, учет, контроль, анализ и регулирование регламентных (планово-предупредительных) ремонтных работ и/или ремонтов по состоянию объектов (необходимо устранить несогласованность действий между территориально удаленными складами, координировать поступление запчастей от множества поставщиков);

- управление конфигурацией оборудования (комплектация, дислокация, условия эксплуатации и демонтажа);

- учет затрат по всем видам работ в привязке к конкретному оборудованию;

- планирование, контроль, анализ и регулирование движения основных ресурсов - материально-технических ценностей, персонала, финансов, при этом должна быть обеспечена информационная связь между заявкой на запчасти и конкретной работой, то есть материально-техническое снабжение осуществляется на основании объективных данных о работах в привязке к конкретному оборудованию);

- поддержка принятия решений при планировании, прогнозировании, подготовке и выполнении технического обслуживания и ремонта, модернизации технологических линий, снятии с эксплуатации оборудования;

- формирование заданий на ремонт с перечнем операций и назначением на каждую операцию необходимых материалов, деталей, запчастей;

- назначение в задании требуемой квалификации персонала или конкретных сотрудников по каждой операции;

- определение параметров контроля качества при выполнении задания и автоматическое принятие управляющих воздействий в случае выхода контрольных параметров за установленные границы;

- просчет всех затрат, которые могут возникнуть в течение жизненного цикла оборудования, до его покупки.

ИСУЖЦО включает восемь интегрированных модулей, в которых реализованы все перечисленные задачи.

1. «Оборудование». Модуль содержит всестороннее описание каждой единицы производственного оборудования - технические и эксплуатационные характеристики, контролируемые параметры, данные о вводе в эксплуатацию, гарантийных сроках и плановых проверках.

2. «Материально-техническое планирование ремонтов». Модуль позволяет осуществлять планирование потребностей в материалах и комплектующих, имея в своем составе справочник запасных частей, формируя заявки на закупку запасных частей и материалов, ведя учет поступающих в цех запасных частей и мониторинг движения и текущих остатков запасных частей.

3. «Планирование и учет результатов эксплуатации оборудования». Данный модуль выполняет функции осмотра оборудования, проверки оборудования, ведения журналов дефектов, контролируемых параметров оборудования, учета простоев оборудования.

4. «Планирование потребностей в производственных мощностях». Основная задача, которая решается в данном модуле, - определение реальных сроков выполнения производственной программы на располагаемых производственных мощностях.

Планирование нагрузки рабочих центров облегчает определение возможных узких мест и позволяет сглаживать недогрузку и перегрузку производственных мощностей и персонала.

5. «Цеховое планирование с ограничением». Модуль предназначен для уточнения календарного плана и установления очередности выполнения цеховых заказов на критическом технологическом оборудовании с использованием пополняемого набора правил диспетчирования (минимум снижения производительности оборудования вследствие переналадок, минимум просрочки заказов в среднем, минимум максимальной просрочки среди заказов) в условиях существенных ограничений для задачи календарного планирования производственных операций, выполняемых на данном оборудовании.

6. «Управление стабилизацией технологического процесса». Модуль предназначен для анализа рассогласований переменных технологических процессов с заданными и для их сокращения.

7. «Связующий производства». С помощью данного модуля возможна интеграция системы оперативного управления производством ИСУЖЦО с АСУТП. Используя ОРС-сервер, система обеспечивает полный набор возможностей для загрузки необходимых значений и параметров непосредственно с оборудования и для получения актуальных данных о производственном процессе. Модуль позволяет запускать, останавливать или

Оборудование Материально-техническое планирование ремонтов Анализ данных о ремонте и эксплуатации оборудования

Планирование потребностей в производственных мощностях

Z

Планирование и учет результатов ремонтов оборудования

Управление стабилизацией технологического процесса

Связующий производства

Цеховое планирование с ограничением

ÇT]-

Локальная сеть

Интернет шлюз

Web Server tomcat

ПК 1

ПК N

изменять режим работы оборудования.

8. «Анализ данных о ремонте и эксплуатации оборудования». Модуль выполняет следующие функции: план-факт анализ выполнения работ, статистический анализ, OLAP-анализ (многомерный анализ).

Структура ИСУЖЦО представлена на рисунке.

ИСУЖЦО реализована на языке Java и запущена на бесплатной ОС Debian GNU/Linux. Использование Java позволяет полностью абстрагироваться от ОС, то есть можно взять любую, для которой есть виртуальная машина Java(JVM). Выбор Debian GNU/Linux обусловлен надежностью и неприхотливостью к оборудованию.

На сервере с установленной ОС Debian и JVM есть сервер приложений JBoss, который управляет web-сервером Tomcat и Java-приложениями ИСУЖЦО. Система условно разделена на 3 составляющие:

• модули доступа к данным СУБД PostgreSQL посредством JDBC и hibernate;

• модули обработки данных (главный модуль информационной системы);

• модули ввода-вывода информации через web-интерфейс посредством технологии JSP (Java Server Pages - технология, позволяющая динамически генерировать HTML, XML и другие web-страницы).

Важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности, где исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, превышающие установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером), вызывают немедленное прерывание.

ИСУЖЦО построена на базе платформы Java EE (Java Platform, Enterprise Edition - платформа для производственных и бизнес-решений).

Система предоставляет web-интрефейс для управления и получения данных, что позволяет оперативно получать информацию из любого места через Интернет, а также упростить администрирование непосредственно в локальной сети предприятия.

Для повышения уровня абстракции доступа к данным использовалась библиотека Hibernate, которая не только заботится о связи Java-классов с таблицами БД (и типов данных Java в типы данных SQL), но и предоставляет средства для автоматического построения запросов и извлечения данных и может значительно уменьшить время

разработки, которое обычно тратится на ручное написание SQL- и JDBC-кода (Java DataBase Connectivity - соединение с БД на Java). Hibernate генерирует SQL-вызовы и освобождает от ручной обработки результирующего набора данных и конвертации объектов, сохраняя приложение импортируемым во все SQL-Б Д.

В качестве хранилища данных выбрана PostgreSQL как наиболее мощная свободная объектно-реляционная СУБД.

В процессе работы модель данных целиком считывается в память сервера из БД, следующим обращением к БД является запись рассчитанного производственного расписания. Требования к серверному оборудованию в зависимости от объемов обрабатываемых данных достаточно высоки. Требования к клиентскому месту минимальны, так как достаточно отображать лишь HTML-страничку. ИСУЖЦО посредством технологий JSP на сервере и AJAX, JSON, DOM, IFRAME и других технологий Web 2.0 на стороне web-клиента предоставляет пользователю дружественный пользовательский интерфейс с минимальной реакцией на действия пользователя.

Использование Java + Linux позволило разработать достаточно мощную систему на свободном программном обеспечении, а использование в качестве основы пользовательского интерфейса web-интерфейса автоматически решит все проблемы, которые могут возникнуть с установкой клиентского программного обеспечения, так как достаточно лишь web-браузера. Информационная система проходит испытание в ОАО «Корпорация «Росхимзащита» (г. Тамбов).

Литература

1. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Д. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. СПб: Изд-во «Питер», 2001. 354 с.

2. Шилдт Г. Полный справочник по Java. СПб: Изд-во «Вильямс», 2007. 1040 с.

1S0