Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Андриевский Александр Леонидович. Разработка системы контроля движения нефтепродуктов нефтехимического предприятия (На примере Ангарской Нефтехимической Компании) : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Москва, 2004 177 c. РГБ ОД, 61:04-5/4022

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

Глава 1. Общая характеристика нефтеперерабатывающего

предприятия 14

  1. Структура и состав нефтеперерабатывающего предприятия 14

  2. Контроль качества продукции.... 22

  3. Потери нефтепродуктов при решении задач учета 29

  4. Задачи мониторинга движения нефтепродуктов на НПП 34

Глава 2. Задачи согласования данных и расчета массовых балансов 47

  1. Задача составления общезаводского массового баланса 47

  2. Способ составления "постадийных" массовых балансов 55

Глава 3. Задача контроля движения товарной продукции 63

  1. Актуальность задач контроля движения товарной продукции 63

  2. Постановка задачи контроля движения товарной продукции 66

  3. Контроль запасов и движения товарной продукции в ОАО "АНХК".... 71

  4. Разработка логики работы программы... 82

Глава 4. Описание программного обеспечения 94

  1. Описание структуры Архива учетных данных , 94

  2. Описание интерфейса приложения 101

  3. Процедуры ввода информации 118

Глава 5. Система контроля движения нефтепродуктов в составе

КСОУ. 126

Глава 6» Особенности внедрения задачи контроля запасов и движения
товарной продукции в ОАО АНХК. 137

Заключение. 147

Библиографический список использованной литературы. 149

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акт внедрения А/ф ЗАО "ЮКОС-РМ". 157

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт внедрения ОАО "АНХК". 159

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Типы и архитектуры баз данных 161

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Сетевые архитектуры "файл-сервер" и "клиент-
сервер". 168:

Введение к работе:

Проблема автоматизации контроля и управления крупными нефтехимическими производствами в России возникла уже более 40 лет назад [1-3]. Основные трудности ее решения заключаются в особенностях химического производства.

Химическая промышленность в большей степени, чем любая другая основная отрасль индустрии, характеризуется многообразием используемых технологических процессов. В химическом производстве задействованы тысячи технологических установок, выпускающих продукцию, причем принципиально одинаковые химические процессы зачастую бывают по-разному оформлены конструктивно, вследствие чего типовые решения могут быть применены лишь для небольшой части общего числа технологических установок. Поскольку технологические установки составляют основу химических производств, можно представить, какое разнообразие даст сочетание уникальных установок. Как следствие - сложность проблемы управления технологией не уменьшается по мере интеграции производственных подразделений, хотя появляется возможность типизации решений, касающихся управления крупными технологическими комплексами, на основе общности экономических факторов химических предприятий [4].

Такое положение дел во многом обусловило путь, по которому проводилась автоматизация различных иерархических уровней управления, проектировались и развивались автоматизированные системы на предприятиях нефтехимической отрасли.

Наибольшее применение получили автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) [5-8] и системы автоматизации управленческой и финансово-хозяйственной деятельностью (АСУП) [9]. Гораздо более скромное распространение получили автоматизированные системы оперативного управления [4,10,11] как производством в целом, так и отдельными цехами (так называемые системы

4 верхнего уровня АСУ ТП или автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления - АСОДУ) [12].

Системы уровней автоматизации промышленных предприятий - АСУ ТП и АСУП - развивались обособленно и независимо друг от друга [13-14]. Они проектировались и создавались исходя из требований разных подразделений предприятия ив соответствии с различными потребностями. Изначально они не были«подчинены единым целям и задачам, оставались слабо связанными физически и информационно, а зачастую и не связанными вообще.

Кроме того, каждая из этих систем чаще всего строилась -. по своим внутренним законам, поэтому они оставались практически изолированными друг от друга информационно. Ситуация осложнялась еще и тем, что каждая из систем могла быть реализована разными коллективами разработчиков на основе различных аппаратных, программных и информационных стандартов.

Рассматривая системы управления технологическими процессами, следует отметить, что не все решения были полностью открытыми [15], т.е. допускающими использование в рамках одной системы разнотипного оборудования, выпущенного в разное время и разными производителями (отечественными и зарубежными). В результате предприятие-заказчик зачастую попадал в долгосрочную зависимость от одного из производителей и не имел возможности самостоятельно развивать и модернизировать АСУ ТП. Если же автоматизированная система разрабатывалась «своими силами», за счет внутризаводских отделов АСУ, то модернизация оборудования практически всегда приводила к разработке системы заново, "с нуля".

Существовали и проблемы "нетехнического характера".

Например, автоматизированное решение задач объемного и календарного планирования в рамках АСУП практически не выполнялось [9]. Одной из причин этого являлась меньшая заинтересованность самих предприятий в автоматизированном решении задач планирования. Если на уровне управления установками руководство предприятия, производства, цеха

5 было самостоятельно, и заинтересовано в эффективной работе отдельных

элементов производства, то на уровне планирования работы предприятия

существующие в то время административные методы управления со стороны

министерств зачастую вступали в противоречия с интересами предприятия.

Это не позволяло предприятию принимать эффективные для него

автоматизированные решения, а иногда и заинтересовывало его в принятии

планов заведомо неоптимального характера.

В итоге это приводило к тому, что создававшиеся без комплексного плана, обычно под требования различных подразделений, участков и процессов, не связанные между собой системы автоматизации с многообразием используемых программных и аппаратных средств очень напоминали "лоскутное одеяло" [16] (впоследствии такой путь получил сленговое название "лоскутной автоматизации"). Понятно, что реальная эффективность от внедрения такой автоматизации на предприятии зачастую получалась весьма низкой.

Переломный момент в сложившейся ситуации произошел после экономических реформ 90-х годов, перераспределения собственности и перехода к рыночным отношениям.

Переход предприятий в "частную собственность" перераспределил и существенно расширил круг задач, требующих решения на химических и нефтехимических производствах. "Когда на предприятии появился хозяин, возникла потребность в получении объективных данных, характеризующих состояние производства и определяющих конечный результат его деятельности. Такими данными является информация о реальном ходе технологических процессов, расходе материалов и, сырья, выпуске готовой продукции и многих других факторах" [17,18]. К тому же, помимо традиционных задач контроля и управления, появилась необходимость в решении задач минимизации технологических потерь, ужесточении контроля качества выпускаемой продукции, стратегического планирования, логистики, и ряда других.

Свою лепту в изменение ситуации внесло образование вертикально-интегрированных нефтяных компаний (ВИНК). Термин "вертикально-интегрированные" означает, что эти компании охватывают всю цепочку нефтяного бизнеса: разведку и добычу нефти, нефтепереработку и нефтехимию, оптовый и розничный сбыты продукции. Современные мировые транснациональные ВИНК представляют собой гигантские, географически распределенные по всей планете многофункциональные производственно-коммерческие системы. В отличие от них, для российских ВИНК характерно расположение основных добывающих, перерабатывающих и; сбытовых мощностей на пространстве бывшего СССР. Поэтому они в большей степени являются едиными операторами всех своих сырьевых, продуктовых и финансовых потоков.

Задача управления текущей деятельностью для российских ВИНК в основном сосредоточена на размещении собственных добываемых сырьевых ресурсов по определенным направлениям [19]. А это, в свою очередь, ставит ВИНК в зависимость от того, насколько полной, достоверной и оперативной будет информация о состоянии производства, выработки, запасах продукции, её качестве от собственных нефтеперерабатывающих заводов и нефтехимических производств.

Таким образом, возникла необходимость в интеграции существующих на; предприятиях разрозненных автоматизированных систем для возможности эффективного межуровневого системного взаимодействия; и получения единого информационного пространства предприятия. Интегрирование информации основного технологического и вспомогательного производств позволяет объединить разнородные подсистемы в единую систему мониторинга и диспетчеризации технологических и производственных процессов, что повышает эффективность оперативного контроля и управления производством в целом и, как следствие, предприятием.

Интеграция автоматизированных систем должна и проводится в двух направлениях [14,16,20,21]:

горизонтальная интеграция, при которой объединяются между

собой автономные системы автоматизации технологических и производственных процессов, а также административных отделений цехового уровня в единую информационную сеть. Целью горизонтальной интеграции является обеспечение необходимого обмена данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства, а также для создания единого информационного пространства данных о состоянии производства;

вертикальная интеграция, при которой осуществляется
организация потоков информации от нижнего уровня (датчиков и
контроллеров технологического оборудования, а также подсистем
нижнего уровня управления) во внутренние и внешние компьютерные
сети предприятия и через них - в административные системы
управления. В общем случае целью вертикальной интеграции
является передача технологических данных на уровень бизнес-
приложений.

Однако, как показывает практика, ситуация с автоматизацией нефтехимических производств в России пока сильно не изменилась. Анализируя содержание материалов научно-технических журналов, СМИ и интернет-изданий, посвященных теме промышленной автоматизации, можно утверждать, что эффект от внедрения новых программно-технических решений в большинстве случаев не очень значителен.

Выделим несколько причин такого положения на примере нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ):

Различия между "западными" и "российскими" производствами.

Подавляющее большинство европейских и американских НПЗ

представляют собой комбинацию четырех-шести крупнотоннажных установок и небольшого числа промежуточных резервуаров.

8 Особенности таких заводов [22]:

все установки оснащены АСУ ТП,

смешение нефтепродуктов осуществляется "в потоке",

контроль количества и качества продуктов полностью автоматизирован,

- количество резервуаров товарной продукции минимально.
Российские нефтеперерабатывающие заводы и нефтехимические

комбинаты характеризуются:

- большим (несколько десятков) числом установок,

морально устаревшим и технически изношенным оборудованием (трубопроводы, запорная арматура, пневматика и телемеханика),

ненадежными датчиками и контроллерами предыдущих поколений,

единичными "классическими" АСУ ТП,

смешением нефтепродуктов в резервуарах и значительным количеством промежуточных резервуаров,

отсутствием автоматических анализаторов,

наличием больших товарных парков резервуаров и т.д.

В этих условиях использование программных и технических решений, ориентированных на "западные" НПЗ (систем контроля и управления распределением и хранением нефти и нефтепродуктов OM&S [23-27], систем согласования данных и расчета материальных балансов data reconciliation [28-33]) невозможно без глобальной модернизации оборудования и технологий. Это требует огромных капиталовложений при частичной остановке производства, что практически невыполнимо.

"Западный" путь интеграции автоматизированных систем несовместим с российской действительностью

В основе западного подхода к интеграции предприятия лежит простая передача технологических данных от низовых систем (АСУ ТП, SCAD А) на уровень АСУП для визуализации и передачи в ERP-системы. В ситуации,

когда передаются 1-2 тыс. достоверных технологических параметров этот

подход является эффективным.

В нашем случае системы нижнего уровня оперируют многими десятками тысяч параметров, местами недостоверных, и передача их в системы верхнего уровня в полном объеме, без предварительной обработки, анализа и агрегирования становится практически бессмысленной.

Кроме того, исторически сложилось так, что системы верхнего уровня проектировались и создавались как финансовые системы, в то время как нижний уровень оставался чисто технологическим. Поэтому всегда необходимы дополнительные усилия по созданию "прослойки", обеспечивающей подготовку и адаптацию производственных данных к работе с ними в приложениях финансового характера.

Отсутствие универсальных средств автоматизации "среднего" уровня управления, а именно задач оперативного управления производством.

Данный недостаток является следствием второй причины, приведенной выше. Системы верхнего уровня не в состоянии охватить задачи оперативного (или оперативно-диспетчерского) управления, которым недостаточно простого отображения огромных массивов данных в виде таблиц, трендов или исторических архивов. А именно этот уровень управления является "прослойкой" между задачами производства и финансово-экономической деятельностью предприятия.

В последнее время на эту проблему стали обращать пристальное внимание как в России, так и за рубежом. Системы такого рода стали называть Manufacturing Execution System (MES), или высокоавтоматизированными системами контроля производственных процессов [34-36].

Следует, однако, заметить, что данная технология относительно нова, и больше подходит к "западным" НПЗ, где имеют место детально проработанные и надежные системы сбора информации, а весь технологический процесс автоматизирован.

10 Актуальность работы. Среди комплекса основных задач (таких, как -

контроль и оптимизация качества продукции, экологический мониторинг,

оптимизация запасов продукции и т.п.), решаемых на нефтехимических

производствах для обеспечения их эффективной, бесперебойной и

рентабельной деятельности, особое место занимают задачи контроля и учета

движения нефтепродуктов. Эффективное решение этих задач является одним

из наиболее значимых факторов, от которого зависит общая эффективность

управления нефтеперерабатывающим предприятием в целом и минимизация

убытков, которые несет предприятий из-за потерь нефтепродуктов.

Автоматизированные системы контроля движения нефтепродуктов

(наряду с системами оперативного контроля і качества) являются головными,

ведущими подсистемами всех систем оперативного управления на

отечественных НПЗ.

В настоящее время большинство таких автоматизированных систем базируются на западных программно-аппаратных решениях, ориентированных на особенности западных нефтехимических производств и соответствующие технологии нефтепереработки. Одним их главных требований таких систем является максимальная оснащенность объекта автоматизации высокоточной информационно-измерительной техникой и АСУ ТП.

Российские нефтеперерабатывающие предприятия, в большинстве своем, не отвечают этим требованиям. Устаревшие и неточные датчики и измерительные системы, слабая оснащенность объектов системами АСУ ТП, изношенная, запорная арматура, приготовление части нефтепродуктов смешением в резервуарах, а не в потоке - все это не позволяет западным системам эффективно решать поставленную перед ними задачу.

В этих условиях актуальна постановка и решение задач контроля движения нефтепродуктов, а также разработка автоматизированных систем на их основе, учитывающих специфику отечественных НПЗ, слабую оснащенность АСУ ТП и низкую точность измерительных приборов.

Исследование, постановка и решение данных задач проводилось на базе Ангарской Нефтехимической Компании ("АНХК"). Этот крупный нефтехимический комбинат имеет свою специфику производства, что позволяет на этом примере более глубоко рассмотреть проблемы решения задач контроля движения нефтепродуктов для большинства российских нефтеперерабатывающих предприятий.

С учетом вышесказанного в настоящей работе формулируется, исследуется и разрабатывается задача контроля движения нефтепродуктов -основная по функциональному наполнению задача корпоративной системы оперативного управления Ангарской Нефтехимической Компании [37-39].

Цель работы. Целью работы является исследование и постановка задачи контроля движения нефтепродуктов, анализ способов построения такой системы и основных факторов, влияющих на ее эффективность, разработка математического, информационного и программного обеспечения названной системы, внедрения ее, как головной подсистемы Корпоративной системы оперативного управления АНХК.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались следующие методы:

технологического обследования и алгоритмизации объекта автоматизации,

методика построения логических моделей баз данных на основе ER-диаграмм технологии IDEF1X,

построения приложений в «файл-серверной» и «клиент-серверной» архитектуре,

синтеза эргономичных пользовательских интерфейсов.
Научная новизна. В результате проведенной работы были получены

следующие основные научные результаты:

1. Сформулированы и решены задачи контроля движения нефтепродуктов и контроля запасов и движения товарной продукции для крупного нефтехимического предприятия

2. Разработана методика использования постадийных моделей

материальных потоков (вместо точных потоковых схем взаимосвязи технологических объектов), упрощающая процедуру расчета заводских массовых балансов.

  1. Разработаны и реализованы алгоритмы контроля достоверности информации, анализа ситуаций, контроля движения нефтепродуктов, включающие оригинальные процедуры ручного ввода данных, обеспечивающие непротиворечивость информации в базе данных.

  2. Предложены и реализованы алгоритмические решения, обеспечивающие совместное функционирование программных средств производственной и организационно-экономической систем управления.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработанные системы контроля движения нефтепродуктов и контроля запасов и движения товарной продукции внедрены в Ангарской нефтехимической компании и Управлении Транспорта и Логистики Ангарского филиала "ЮКОС-РМ".

2.Внедрение системы контроля движения нефтепродуктов позволило сформировать производственную базу данных - единое информационное пространство АНХК, используемое при решении задач оперативного контроля производства, а также приложениях финансово-экономического характера.

3.Практическое использование систем контроля движения нефтепродуктов, реализованных на основе современных информационных технологий (высокоскоростные магистрали передачи данных, серверы баз данных, технологии проектирования информационных и логических структур), подтвердило их высокую эффективность, обеспечило оперативный доступ руководителей всех уровней к информации о движении продукции, облегчая тем самым принятие управляющих решений.

13 4.Разработано функциональное, информационное и математическое

обеспечение систем контроля движения нефтепродуктов и контроля

запасов и движения товарной продукции

5.Разработано программное обеспечение систем контроля движения

нефтепродуктов и контроля запасов и движения товарной продукции,

спроектирована и реализована База Данных специализированного архива

учетной информации.

В соответствии с поставленной целью работы, во введении рассмотрены типы систем управления, создаваемые на промышленных предприятиях. В первой главе приводится общая характеристика нефтеперерабатывающего предприятия, рассмотрены проблемы контроля качества, оценки потерь, мониторинга движения нефтепродуктов.

Вторая глава посвящена материальным балансам - методологической основе задач контроля движения нефтепродуктов.

В третьей главе эти задачи (применительно к товарной продукции) рассматриваются с позиции их информационного и математического обеспечения.

Вся четвертая глава и приложения содержат различные аспекты разработки программного обеспечения: структура базы данных Архива учетной информации, интерфейсы, процедуры ввода, архитектуры баз данных.

В пятой главе рассмотрены вопросы реализации системы контроля движения нефтепродуктов - составной части Корпоративной системы оперативного управления.

Шестая глава посвящена рассмотрению особенностей процесса внедрения на примере задачи контроля запасов и движения товарной продукции в АНХК.

Подобные работы
Хомина Лариса Степановна
Разработка автоматизированной системы оперативного контроля качества продукции нефтехимического предприятия (На примере Ангарской нефтехимической компании)
Посмитный Евгений Владимирович
Разработка автоматизированной системы контроля игристых свойств шампанских вин на основе анализа динамики выделения CO2 из вина
Дроздов Юрий Владимирович
Разработка автоматической системы контроля и управления положением слоя стеблей при получении тр#паного льна
Киреев Дмитрий Сергеевич
Разработка автоматической системы аналитического контроля очистки технологических растворов от ионов цветных и черных металлов
Шадло Саид
Разработка информационной системы для контроля промышленных объектов государства Иран
Баринов Александр Петрович
Разработка системы информационной поддержки контроля производственных процессов на базе терм-связности элементов электронного документооборота
Савченко Александр Владимирович
Разработка корабельной автоматизированной системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей дизель-электрических подводных лодок
Камынин Виталий Александрович
Разработка и исследование автоматизированной системы контроля взрывоопасности рудничной атмосферы
Лобзов Александр Валерьевич
Разработка автоматизированной системы управления, учета и контроля регистрируемых почтовых отправлений на основе радиочастотной идентификации
Саркисова Ирина Олеговна
Разработка методов и моделей адаптивного тестового контроля в системе подготовки и аттестации персонала транспортных предприятий

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net