Комплексный анализ систем визуализации и мониторинга
производства на промышленных предприятиях
Астафьев Александр Владимирович,
Провоторов Алексей Владимирович
Затраты на обслуживание и ремонт являются одним из важнейших
эксплуатационных показателей любой технической системы. Их минимизация в тех
случаях, когда система является ремонтопригодной, практически невозможна без
эффективного контроля состояния системы. Поэтому, в настоящее время, всё
большую популярность обретают системы мониторинга оборудования.
Система мониторинга – это система, предназначенная для непрерывного
измерения и регистрации основных параметров, в том числе предаварийных и
аварийных режимов оборудования в процессе эксплуатации. Система мониторинга
осуществляет контроль режимов работы, позволяет своевременно принимать
необходимые меры в предаварийных ситуациях, анализировать и прогнозировать
техническое состояние, а также планировать объемы и сроки технического обслуживания
оборудования [1].
Система производственного процесса представляет собой платформу для эмуляции, модельного
проектирования и визуализации параметров производственного процесса. Она должна
обеспечивать интерактивную графическую среду и настраиваемый набор библиотек
блоков, которые позволяют проектировать и
моделировать производственный процесс. Система должна взаимодействовать
с объектами производства через среду коммуникаций. Каждый блок построен на соответствующей
математической модели и реализует следующие функции:
- создание и редактирование
структуры данных об объектах и соответствующих
им виртуальных объектах (моделей);
- оперативное представление данных о
состоянии работы объектов на экранах
мониторов в реальном масштабе времени;
- наличие графического интерфейса
системы мониторинга объектов производства.
Существующие системы управления и визуализации данных разрабатываются и
адаптируются под тип оборудования в отделах различных предприятий.
Цель настоящей работы – определение требований к системам мониторинга и
визуализации производственного процесса.
Для достижения поставленной цели на первом этапе проведём анализ
существующих систем мониторинга оборудования.
Результаты конструктивного анализа систем мониторинга представлены в
таблице 1.
Список систем |
Характеристики систем |
|||||||||||||
|
Типы
подключения устройств |
Поддержи- ваемые ОС |
Разграничение
прав доступа |
Унифицированность
|
Ведение журнала
событий |
Протокол действий
оператора |
Оповещение по
SMS |
||||||||
|
Модем |
Ethernet |
RS-232/USB |
RS-485 |
GSM-сеть |
PSTN |
SNMP |
Windows |
Linux |
||||||
|
Штурм |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
|
TELESTE |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
|
Алстрим |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
|
МУ501СЕ |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
|
СДМ-ДИЗАЙН |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
|
M2M-Gate |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
Таблица 1 - Результаты
анализа систем мониторинга
Результаты комплексного анализа систем
визуализации представлены в таблице 2.
|
Наименование характеристики |
Интерактивная среда приложения |
|||
|
StarUML и аналоги |
Builder C++ и аналоги |
DiagramDesigner и аналоги |
Системы мониторинга |
|
|
Установление графических связей
между объектами |
+ |
- |
- |
+ |
|
Различные виды связей |
+ |
- |
+ |
+ |
|
Иерархичность структуры данных |
+ |
+ |
- |
+ |
|
Автоматическое выравнивание
объектов |
- |
+ |
- |
- |
|
Отдельное сохранение схем проекта |
+ |
- |
+ |
+ |
|
Экспорт в изображение |
+ |
- |
- |
+ |
|
Визуальное редактирование
элементов |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Возможность сопоставления объектов
с разным оборудованием |
- |
+ |
- |
+ |
Таблица 2 – Результаты анализа систем визуализации
Особенностями процесса производства на
промышленных предприятиях являются:
- наличие объектов производства типа
склад, станок, поточная линия;
- в состав производственного процесса
входят несколько уровней детализации, от процесса в целом, до обработки детали
на конкретном станке;
- возможность изменения параметров
оборудования в режиме реального времени;
- составление отчетов и графиков о
работе цеха и оборудования;
- возможность отслеживания времени
простоя, движения деталей, работы оборудования.
Исходя из перечисленных особенностей
выделим основные функции и требования систем мониторинга процесса производства
на промышленных предприятиях.
Основными функциями таких систем
являются:
- непрерывный мониторинг
производственного процесса;
- представление данных о
состоянии производственного процесса на
экране монитора с требуемой степенью детализации;
- управление
(создание, выбор, перемещение, редактирование, удаление) блоками (мнемосхемой)
и структурами данных об объектах мониторинга;
- управление
блоками и структурами данных о подразделениях предприятия, включающих в себя
группы объектов мониторинга;
- вывод
временных диаграмм и таблиц о состоянии объектов производства за заданный
период времени;
- сохранение
информации в журнале событий и
формирование протоколов по запросу пользователя.
Основными требованиями предъявляемыми
к этим системам являются:
- обеспечение
гибкости настройки системы (т.е. возможность оперативной перестройки модели в
соответствии с изменяемыми параметрами структуры производственного процесса);
- обеспечение
интерфейса с системой сбора данных с датчиков состояний объектов производства;
- одновременная
работа нескольких пользователей;
- несколько
уровней доступа к системе, гарантирующих безопасность объекта связи;
- возможность
формирования отчетов о состоянии объектов за выбранный период времени;
- графический
интерфейс системы интуитивно понятен и помогает быстро получить важнейшую
информацию о состоянии оборудования;
- мнемосхема
включает стрелки с числовыми транспарантами и блоки объектов отображающих
производственные участки, склады либо агрегаты;
- стрелки
отображают движение продукции между объектами цеха нарастающим итогом с начала
смены, суток и месяца, а объект отображает данные по текущему производству (три
варианта, с указанием количества продукции: поступившей на участок, прошедшей
через участок из одного места, поступившей на участок из нескольких мест);
- четыре
варианта отображения производственного участка (с мониторингом количества
продукции, с мониторингом агрегатов участка, с тем и другим, с отображением
времени простоя);
- три
варианта отображения производственных размещений (с указанием количества
продукции, с указанием количества продукции различного типа, с указанием
количества брака);
- возможность
построения графиков, гистограмм, смешанных графиков с накоплением, по суткам,
по часам;
- табличное
представление данных, как в виде отдельного документа, так и в виде детализаций
и расшифровок значений графиков, диаграмм и таблиц.
Таким образом, в ходе проведённой
работы был выполнен анализ существующих систем мониторинга производственного
оборудования (определены важные функции и характеристики, выполнена их оценка),
позволяющий выбрать для использования подходящую в конкретном случае систему и
определить перечень требований для разработки собственной системы мониторинга.