Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Диссертация посвящена системный исследованиям глиноземного производства как объекта автоматизированного многоуровневого управления.
В последние годы в промышленности быстро осваивают распределенные системы автоматизации! контроллеры реализуют Функции автоматического 'управления? пульты управления с цветными мониторами представляют информации . технологическому персоналу всех уровней иерархииv изменяя прежние носители информации , Специальные пакеты инженерного проектирования (т.н. конфигураторы) позволяют за несколько месяцев (против нескольких лет раньше) спадать математическое и информационное обеспечение средней системы с 1000 датчиками. Быстро развивающиеся системи с искусственник интеллектам (в т.ч. экспертные) позволяют автоматизировать отдельные трудно Формализуемые операции диагностики технологических ситуацийі ситуационного управления и про-* ектирования систем автоматизации. Но узким звеном, препятствующим быстрому освоению экспертных систем» являются процедуры инженерного получения исходных знаний (моделей представления знаний).
Такий образом, современные технические и программные средства резка расширили границы автоматизации непрерывных производств, вовлекли в эту сферу все иерархические уровни 'чёлоееко-машшного управления непрерьтнынм технологическими процессами во всем спектре их Функций. Законы развития бсль-^ ыих систем трЕЙуит синхронного перевода на качественно более высокий уровень не только степени их контактности с внешней средой и степени управляемости, но и сложности и степени понимания систем; т.е. требуют новых моделей представления знаний об объектах и алгоритмах управления. Большая Форнали-загхия и материализация этих знаний позволит уменьшить долго интуитивных решений при разработке ободе-
- 4 -системного, алгоритмического и информационного обеспечений, уменьшить число итераций) обеспечить высокую скорость создания систем автоматизации и их высокую эффективность и надежность.
Наибольший ущерб неразработанность этих проблей приносит сложный в управлении непрерывным производствам (глиноземное относится к их числу) и подсистемам представления информации персоналу верхних иерархических уровней, где требуется сжатие исходной информации на несколько порядков.
До начала проведения защищаемой работы были исследованы лишь отдельные проблеми и научные подходы к созданию интегрированной системы автоматизации глиноземного производства. Были xopowro изучены структурні надели и алгоритмы для текущего (НЦУ и супервизорнага) автоматизированного управления отдельными технологическими процессами. Для самого верхнего уровня иерархического управления была сформулирована обіїїая постановка задачи управления производством с целью минимизации переменной части себестоимости готового продукта '(глинозема) при ограничении на его качества и количество и разработана математическая модель стационарной свази потоков и концентраций в производстве, пригодная для статической оптимизации его концентрационного рваима.
Глиноземное производство, управляемое людьми с помощью средств автоматизации не рассматривали как единый инерционный механизм, компенсирующий воздействие внешней среды совокупностью взаимосвязанных разноуровневых и разнсфункциональных подсистем управления. Б частности, поэтому не были разработаны важнейшие для практики научные подходы и методики создания рациональных иерархических систем отображения технологической информации и обеспечения надежности Функционирования интегрированной АСУ, как большой человеко-машинной системы.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ - получение научных и методических результатов, дающих инженерам разработчикам и проектировщикам современных систем автоматизации в глиноземном производстве совокупность новых знаний, представлений и навыков, которые поз-
- 5 -волили бы им создавать системы с болев зысокини потребительскими свойствами и в более короткие срски, чей прежде.
ОСНОВНАЯ ИДЕЯ РАБОТЫ -. системное исследование структурі моделей и алгоритмов иерархического человеко-машинного управления технологически!»! процессами в глиноземной производстве со степеныо подробности, достаточной дли достижения поставленной цели исследований.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ. ' Для достижения намеченной цели потребовалось решить следующие задачи!
1.Проанализировать используемые в промышленной практике и описанные в специальной литературе системы автоматического и ручного управления технологическими процессами производства глинозема на всех уровнях иерархии; проанализировать их сходство и различие с системами управления в, других непрерывных производствах в связи .с особенностями глиноземного производства»
2-Изучить структуры и методы иерархического управления производством, выполнить вербальное, структурное и математическое описание объектов и 'под-v систем управления.
3.Разработать алгоритмы автоматического контроля и управления, технологическими процессами в составе интегрированной АСУ! разработать методические подходы к проектировании ИАСУ, Формализующие отдельные операции разработки общесистемного и математического обеспечений.
4«Показать в ' промышленных,условиях эффективность полученных научных и методических результатов.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ. Для решения поставленных задач был выбран комплексный метод исследований, сочетающий в себе элементы системного анализа, использование разнотипных моделей систем и объектов управления (структурные, математические и Фреймовые» детерминированные и эмпирические? динамические и статические? нелинейные и линейные; топологические» графовые, семиотические) и методов их идентификации (замкнутые и разомкнутые, поисковые и беспоисковые, стохастическая аппроксимация,
нелинейное программирование)» экспериментальные исследования (специальные эксперименты па действу-щих промышленных объектах ы пассивное наблюдение за ишш» моделирование с помощью специальна разработанных и универсальных пакетов программ на ПЭВМ)і математическую обработку результатов экспериментов (регрессионный» спектральный анализ и т.п.), систематизацию результатов наблюдений н разработанных азторон и другими специалистами структур» моделей и алгоритмов управления» сопоставительный анализ материалов научных исследований и производственных данных по проблеме»
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ состоит:
в получении а обосновании структуры управления технологическими процессами глиноземного производства» удобной для проектирования и эксплуатации современной интегрированной АСУ и состоящей из 16 Функциональных блоков, располагающихся па четырех иерархических уровнях ?
в разработке для трех верхних уровней структур» моделей и алгоритиов управления концентрационными режимами технологических участков и переделов ы оперативного управления потоками и запасами на них»
в классификации используемых структур и алгоритмов управления потоками а концентрациями на ии-апви иерархической уровне» в получении для этого уровня методики структуризации комплекса взаимосвязанных подсистем управления и "новых" универсальных алгоритмических модулей?
в обосновании нетодики разработки математической модели для плохо Формализуемого координационного управления технологический участком» как базы знаний для применении экспертной системы» и в получении алгоритмов сжатия информации о координационном управлении, пригодных для обеспечения рационального уровня надежности автоматизированного управления производством;
в разработке методических подходов к созданию рациональных иерархических систем отображения информации на мониторах технологического персонала.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Полученные ре-
зультаты имеют практическое значение! 1.появление нового уровня понимания управления глиноземный производством (новые модели) создает предпосылки для повышения уровня знаний разработчиков и проектировщиков систем автоматизации? 2.новые методы и подходы к проектировании современных иногоуровнезых систем автоматизации позволяют увеличить скорость проектирования систем и улучшить их потребительские свойства! 3.указанные Факторы позволяит в итоге поеысить техника-экономические показатели действующего производства; 4.разработанные математические модели разноуровневых подсистем управления являются базой для создания методического и математического обеспечений класса-тренах;а и подготовки персонала управления технологическими процессами производства глинозема всех иерархий.