Автоматизированная система управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Волков, Михаил Владимирович

• Волков, Михаил Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Волков, Михаил Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

Раздел 1. Анализ проблемной области и постановка задач исследования.

1.1. Актуальность решения задач по созданию АСУ технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

1.1.1. Проблемные вопросы выработки управленческих решений для предприятий хранения и реализации продукции нефтепереработки.

1.1.2. Анализ состояния работ в области методологии обоснования и разработки автоматизированных систем управления на технологических объектах хранения и реализации продукции нефтепереработки.

1.2. Общие вопросы формирования автоматизированных систем управления.

1.3. Анализ основных характеристик, определяющих эффективность автоматизированных систем управления и методов их оценки.

1.4. Проблемы и эффекты от внедрения автоматизированных систем управления.

1.5. Постановка задач исследования.

Раздел 2. Методический аппарат обоснования структуры автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

2.1. Состав и структурная схема методического аппарата.

2.2. Формирование зависимостей для расчета времени решения функциональных задач.

2.3. Модель оценки стоимости программно-технических комплексов.

2.3.1. Формирование зависимостей стоимости типовых сервисных и рабочих станций как функций их основных параметров.

2.3.2. Алгоритм решения задачи построения модели оценки стоимости типовых сервисных и рабочих станций в условиях малых выборок экспериментальных данных

2.4. Метод отображения характеристик функциональных задач и соответствующих информационных процессов на переменные параметры, характеризующие структуру комплекса средств автоматизации.

2.5. Формирование целевой функции и ограничений для синтеза структуры.

2.6. Выбор и обоснование метода решения оптимизационной задачи.

2.7. Общий алгоритм обоснования структуры и основных характеристик комплекса средств автоматизации.

2.7.1. Информационное обеспечение задачи.

2.7.2. Алгоритм решения задачи.

2.8. Оценка длительности решения функциональных задач.

2.9. Выводы по разделу.

Раздел 3. Синтез информационного и программного обеспечения автоматизированной системы управления.

3.1. Территориально-распределенная концепция хранения данных.

3.1.1. Обзор оценок эффективности.

3.1.2. Идеология обработки запросов в распределенной базе данных.

3.1.3. Общие понятия и термины, необходимые для описания распределенной системы обработки информации.

3.1.4. Критерии оценки рациональности размещения файлов распределенной системы по узлам сети.

3.1.5. Возможности реализации хранилищ данных в автоматизированной системе управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

3.2. Картографические системы поддержки принятия решения.

3.2.1. Системы поддержки принятия решений регионального уровня.

3.2.2. Архитектуры систем поддержки принятия решений.

3.2.3. Проектирование карты региона.

3.3. Оценка информативности параметров технологических объектов методом энтропии.

3.4. Выводы по разделу.

Раздел 4. Реализация разработанного научно-методического аппарата в ходе внедрения автоматизированной системы управления объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки на региональном уровне.

4.1. Подготовки исходных данных для обоснования создания автоматизированной системы управления.

4.1.1. Анализ процессов управления объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

4.1.2. Анализ и подготовка стоимостных характеристик общего программного и технического обеспечения на технологических объектах и региональных отделениях.

4.2. Результаты обоснования автоматизированной системы управления.

4.3. Реализованные функциональные подзадачи автоматизированной системы управления.

4.3.1. Функциональная подзадача «Информация по технологическим объектам хранения и реализации продукции нефтепереработки».

4.3.2. Функциональная подзадача «Интерактивная карта расположения технологических объектов хранения и реализации продукции нефтепереработки».

4.3.3. Функциональная подзадача «Расположение технологических объектов хранения и реализации продукции нефтепереработки на основных федеральных трассах, проходящих через Тверскую область».

4.3.4. Функциональная подзадача «Мониторинг статистической отчетности проверок технологических объектов органами исполнительной власти».

4.3.5. Функциональная подзадача «Система документооборота».

4.3.6. Функциональная подзадача «Внутренний обмен электронными сообщениями».

4.4. Реализация администрирования автоматизированной системы управления технологическими объектами.

4.5. Вывод по разделу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированная система управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки»

Необходимость разработки автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки обусловлена интенсификацией использования современных информационных технологий в промышленности. Достижение конкурентного преимущества в условиях современного динамического рынка становится невозможным без обеспечения максимально возможной информационной прозрачности их деятельности и принятия оптимальных оперативных и долгосрочных управленческих решений.

Несмотря на существенное продвижение в области создания высокотехнологичных программных и аппаратных средств (систем хранения больших массивов технологических данных, средств отображения технологической информации, картографических систем, систем мониторинга производственной ситуации и на их основе - поддержки принятия решений), для формирования единой информационно-управленческой структуры на уровне управления технологическими объектами (ТО) хранения и реализации продукции нефтепереработки необходимо преодолеть ряд трудностей, в частности, таких как обеспечение корректного обмена данными между разнородными приложениями, т.е. создание единого информационного пространства для центра, гарантирующего надёжную связь всех его подсистем.

Существенную проблему представляет также доминирование скорости развития информационных технологий над темпом внедрения и обновления производственного оборудования для реализации информационно-управляющих систем на малых предприятиях (заправочных станциях, объектах хранения продуктов нефтеперерабатывающей промышленности и т.д.). Преодоление этих трудностей ведется по трем основным направлениям: стандартизация программно-технических решений и форм представления информации, использование связующего программного обеспечения, внедрение глобальных промышленных серверов в информационных узлах концентрации данных (ИУК).

Единая информационная корпоративная региональная среда для предприятий, выполняющих операции с нефтепродуктами, не только обеспечит мониторинг всей производственной панорамы на базе, в том числе и картографической информации, но и позволит преодолеть непродуктивность разделения тактических задач оперативного управления объектами и стратегических задач управления отраслевыми предприятиями региона.

Идентификация аварийных, а при увеличении потоков данных и предаварийных ситуаций, с территориально рассредоточенных региональных потенциально опасных объектов управления и использование полученных данных в реальном времени с целью управления либо информационной поддержки параметров производственных объектов в условиях единого корпоративного информационного пространства достаточно актуальны.

Особенность функционирования программно-алгоритмических комплексов в ИУК заключается в том, что они осуществляют оценку функционирования конкретного производственного объекта, используя (помимо текущих и. архивных данных) информацию и с других уровней производственного управления.

При этом существенно, что результаты функционирования объектов, сконцентрированные в программном анализаторе ИУК, не становятся элементами сложной модели на более высоком уровне, а лишь формируют для неё значения вектора входной информации для поддержки принятия решений.

Основополагающими в концепции программных анализаторов являются два аспекта.

Во-первых, при реализации управления используется весь спектр опытных данных (оперативных, архивных, ретроспективных - из базы знаний и экспертных заключений, текущих значений параметров объектов управления, полученных из других подразделений управления).

Во-вторых, в качестве дополнительного источника априорной информации для идентификации исследуемого объекта могут использоваться рекомендуемые управляющие воздействия различных служб (которые, возможно, функционируют только в режиме советчика).

По сути, идентификационный анализ представляет собой подход к построению систем автоматизированного управления в условиях функционирования предприятий в рамках распределённых информационно-управляющих систем.

Вышеперечисленные факторы определяют актуальность исследований по построению и внедрению автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Целью исследования, проводимого в диссертационной работе, является повышение оперативности принятия решений в сфере управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Объектом исследования является комплекс средств автоматизации системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки, а предметом исследования является научно-методическое обеспечение обоснования его структуры и основных характеристик.

Для достижения поставленной цели в работе решается научная задача, заключающаяся в обосновании структуры автоматизированной системы управления технологическими объектами, обеспечивающей при заданных затратах повышение оперативности принятия управленческих решений.

Для реализации цели в диссертационной работе поставлены следующие основные задачи:

1) анализ состояния предметной области, включая:

- анализ систем контроля и учёта технологических параметров, а также систем управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки органами управления;

- анализ структуры информационных потоков и синтез информационной сети интегрированной системы обработки информации и управления;

2) обоснование структуры и системотехнических решений по созданию автоматизированной интегрированной системы учёта, контроля и управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки;

3) разработка структуры информационного обеспечения автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки;

4) разработка программного продукта автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки, включая интерактивную карту с целью определения рекомендаций сокращения времени по обработке, контролю и принятию решений по имеющейся информации.

Рамки исследования ограничены рассмотрением комплекса средств автоматизации из состава автоматизированной системы управления для предприятий территориально-распределенной системы управления технологическими объектами хранения и реализацией продукции нефтепереработки в части вопросов технического, информационного и программного обеспечения.

Научная новизна полученных результатов заключается:

1) в создании новой методики обоснования структуры автоматизированной системы управления, технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки;

2) в усовершенствовании способа отображения характеристик функциональных задач и соответствующих информационных процессов на переменные и параметры, характеризующие структуру комплекса средств автоматизации, автоматизированной системы управления.

Обоснованность и достоверность научных положений диссертации подтверждаются:

- корректным использованием методов системного анализа, исследования операций, экспертных оценок и математической статистики;

- достаточной полнотой факторов, учитываемых при формировании управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки;

- положительными результатами их практического использования в ряде организаций.

На защиту выносятся:

1) методический аппарат обоснования рациональной структуры автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продуктов нефтепереработки, включающий:

- формирование зависимостей расчёта времени решения функциональных задач (ФЗ);

- формирование зависимости стоимости программно-технических комплексов;

- методику отображения характеристик ФЗ и соответствующих информационных процессов на переменные и параметры, характеризующие структуру АСУ технологическими объектами (ТО) хранения и реализации продукции нефтепереработки;

2) структура территориальной распределенной базы данных АСУ ТО;

3) архитектура и функциональная организация специального программного обеспечения автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки с использованием геоинформационных технологий.

Практическая значимость полученных результатов состоит в использовании разработанного методического аппарата в рамках технического, информационного и программного обеспечения автоматизированной системы управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы были использованы в ряде органов исполнительной власти регионального уровня, что подтверждается актами внедрения в Тверской управляющей энергетической компании, Государственной экспертизе Тверской области, контрольно-аналитическом комитете Тверской области при практическом использовании АСУ технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Волков, Михаил Владимирович

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1) проведен анализ состояния предметной области, включая:

- систему контроля и учета технологических параметров, а также систему управления ТО хранения и реализации продукции нефтепереработки органами исполнительной власти и управления;

- структуру информационных потоков и синтез информационной сети интегрированной системы обработки информации и управления;

2) обоснована структура и системотехническое решение по созданию автоматизированной интегрированной системы учета, контроля и управления ТО хранения и реализации продукции нефтепереработки;

3) разработана структура информационного обеспечения АСУ ТО хранения и реализации продукции нефтепереработки;

4) разработан программный продукт для АСУ ТО, включая интерактивную карту региона, с целью повышения оперативности принятия решений при управлении технологическими . объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанная автоматизированная система управления технологическими объектами хранения и реализации продукции нефтепереработки позволяет реализовать тесное взаимодействие органов исполнительной власти региона.

Данная программная система позволяет сформировать, обобщить и систематизировать всю имеющуюся информацию, касающуюся качества продукции нефтепереработки, участников рынка нефтепродуктов и предоставляемых ими услуг на территории региона в единой информационной базе данных.

Работа в системе предполагает возможность использования, обновления и корректировки имеющейся в единой базе данных информации в режиме реального времени. Доступ к информационной системе будут иметь административные структуры и органы исполнительной власти, осуществляющие контроль и управление над технологическими объектами в части, их касающейся.

Создание автоматизированной системы управления позволит не только собрать воедино всю имеющуюся информацию, но и будет способствовать принятию мобильных управленческих решений при анализе ситуации на рынке нефтепродуктов на территории региона.

Таким образом, использование разработанной автоматизированной системы управления позволит осуществить процесс информатизации данной предметной области, реализовать систему документооборота, а также принимать управленческие решения и осуществлять взаимодействие структурных подразделений в режиме реального времени.

Автоматизированная система управления предназначена для мониторинга статической отчетности проверок технологических объектов хранения и реализации продукции нефтепереработки и контроля их качества за счет использования современных средств автоматизации, систем контроля параметров хранения нефтепродуктов.

В соответствии с документом «Требования к регистрации объектов в государственном реестре опасных производственных объектов и к ведению этого реестра» (РД 03-16-2006), утвержденным приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору 13 июля 2006 года, № 682, предоставление информации заинтересованным федеральным органам исполнительной власти, органам местного самоуправления проводится на основании их заявлений. Для решения этого вопроса внедрение программной системы будет происходить в несколько этапов, одним из которых является настройка технических средств для работы с информацией под грифом «ДСП».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Волков, Михаил Владимирович, 2009 год

1. Балдин К.В. и др. Управленческие решения. М.: «Дашков и К0»',2006.

2. РД 50-682-89. Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Общие положения.

3. Бусленко Н.П. и др. Лекции по теории сложных систем, М.: -Советское радио, 1973.

4. Большой энциклопедический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1984.

5. Берка К. Измерения: понятие, теория, проблемы. М.: Мир, 1987.

6. Информационные технологии управления / Г.А.Титаренко. М.: -ЮНИТИ ДАНА, 2003.

7. Информационные системы и технологии в экономике и управлении / В.В. Трофимов. М.: Высшее образование, 2006.

8. Основы построения автоматизированных информационных систем / Н.З. Емельянова, Т.Л. Партыка, И.Ч. Попов. М.: ФОРУМ-ИНФРА, 2005.

9. Бусленко Н.П. и др. Лекции по теории сложных систем. М.: Советское радио, 1973.

10. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985 .

11. Демидов Б.А. Теория и методы военно-научных исследований вооружения и военной техники. Харьков: ВИРТА ПВО, 1990.

12. Эффективность сложных систем. Динамические модели / A.B. Ильичев, H.A. Северцев. М.: Наука, 1989.

13. Голубков Е.П. Использование системного анализа в принятии плановых решений. М.: Экономика, 1982.

14. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов: учеб. пособие. СПб.: Питер, 2005.

15. Балдин К.В., Уткин В.Б. Теоретические основы автоматизации профессиональной деятельности в экономике. М.: Московский психолого-социальный институт, 2005. - 400 с.

16. Сингх М., Титли А. Системы: декомпозиция, оптимизация, управление. -М.: Машиностроение, 1986.

17. Кантере В.М., Матисон В.А. Оборудование как фактор управления качеством в пищевой промышленности // Пищевая промышленность. — 2005. -№ 8. -С. 56-57.

18. Остапенко С.Н. Факторы неопределенности и методические подходы их компенсации в процессе разработки сложных технических систем. -М.: ВНИИНС, 1997.

19. ГОСТ 27.003-90, Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.

20. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности.

21. ГОСТ 51583-2000. Защита информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении.

22. Руководящий документ «Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации. Классификация АС и требования к защите информации». М.: Гостехкомиссия России, 1997.

23. Руководящий документ «Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации». М.: Гостехкомиссия России, 1992.

24. Поляк-Брагинский А. Администрирование Сети. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. С. 249-296.

25. Олифер В.Г., Олифер H.A. Компьютерные сети. — СПб.: Питер, 2000. С. 374-382.

26. Кишори Бхамидипати. SQL. Справочник программиста. М.: Эком, 2003.-С. 17-22.

27. Арайс Е.А. О построении систем автоматизации моделирования // Программирование. 1984. - № 6. - С. 58-62.

28. Боэм Б.У. Инженерное проектирование программного обеспечения: пер. с англ.. -М.: Радио и связь, 1985. С. 512.

29. Денэм М.Дж. Проблемы создания автоматизированных систем проектирования систем управления // ТИИЭР. 1984. - № 12. - С. 55-67.

30. Зелковец М., Шоу А., Геннон Д. Принципы разработки программного обеспечения: пер. с англ.. -М.: Мир, 1982. С. 368.

31. Фокс Дж. Программное обеспечение и его разработка: пер. с англ.. — М.: Мир, 1985. С. 368.

32. Хьюз Дж., Мичтом Дж. Структурный подход к программированию: пер. с англ.. -М.: Мир, 1980. С.280.

33. Чесноков В. Промышленные компьютеры // Hard-n-Soft. М.: 1995.- № 2.

34. Шетка Петр. Microsoft Windows Server 2003. Практическое руководство по настройке сети. — СПб.: Нит, 2006. С. 27-224.

35. Inmon W. Н. Building The Data Warehouse (Second Edition). NY: John Wiley, 1993.

36. Сахаров А.А. Концепция построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных // СУБД. -1996. № 4. - С. 55-70.

37. Codd Е. F., Codd S. В., Salley С. Т. Providing OLAP (On-Line Analytical Processing) to User-Analysts: An IT Mandate. E. F. Codd & Associates, 1993.

38. Сахаров А.А. Принципы проектирования и использования многомерных баз данных (на примере Oracle Express Server) // СУБД. 1996. - № 3. - С. 44-59.

39. An Introduction to Multidimensional Database Technology. Kenan Systems Corporation, 1995.

40. Newquist H. P. Data Mining: The AI Metamorphosis // Database Programming and Design. 1996. - № 9.

41. Parsaye K. A Characterization of Data Mining Technologies and Processes // The Journal of Data Warehousing. 1998. - № 1.

42. Tukey J. Exploratory Data Analysis. NY: McMillan, 1973.

43. Пржиялковский В. В. Сложный анализ данных большого объема: новые перспективы компьютеризации // СУБД. 1996. - № 4. - С. 71-83.

44. Ривкин М.Н. Распределенные СУБД // Мир ПК. 1993. - № 5.

45. Чанг Б., Скордина М., Киритцов С. Oracle 9i XML. Изд-во ЛОРИ. -2003.

46. Дж. Уорсли, Дж. Дрейк. PostgreSQL. Для профессионалов. Изд. дом «ПИТЕР». - 2002.

47. Шамаев А.В. Правовое регулирование информационных технологий. — М.: «Статут», «Интертех», «БДЦ-пресс», 2003.

48. Шапот М. Интеллектуальный анализ данных в системах поддержки решений // РосНИИ ИТ и САП. Открытые системы. 1998. - № 1.

49. Сахаров А.А. Концепция построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных // СУБД. -1996.-№ 4.

50. Многомерный статистический анализ в социально-экономических исследованиях / С.А. Айвазянь, А.А. Френкель. М.: Наука, 1974.

51. Дубровский С.А. Прикладной многомерный статистический анализ. М.: Финансы и статистика, 1982.

52. Аффи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. М.: Мир, 1982.

53. Чернецкий В.И. Регрессионный анализ // Статистические оценки параметров. — Петрозаводск. 1987.

54. Дрейпер Н., Симт Т. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973.

55. Васкевич Д. Стратегии клиент/сервер. Киев: «Диалектика», 1996.

56. Дейт К. Введение в системы баз данных. Киев: «Диалектика»,1998.

57. Бидасюк Ю.М. Mathsoft® MathCAD 11: самоучитель. М. - 2004.224 с.

58. Салищев К.А. Картоведение. М.: Издательство МГУ, 1990. - 400 с.

59. Бугаевский JI.M. Математическая картография. М. - 1998. - 400 с.

60. Васмут A.C., Бугаевский JI.M., Портнов A.M. Автоматизация и математические методы в картосоставлении. М.: Недра, 1991.

61. Малахова Ю.Г., Руденко Т.Б., Руденко JI.H. Оценка качества услуг // Сборник статей XVII международной научно-технической конференции «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании». Пенза. - 2006. С. 258-260.

62. Матвеев П.И. Анализ структур геоинформационных систем поддержки принятия решений // Системы информационной поддержки регионального развития. — Апатиты. — 1998. С. 27-30.

63. Матвеев П.И. ГИС функциональная оболочка системы поддержки принятия решений в сфере регионального управления // Информационные технологии поддержки принятия решений. - Апатиты. -1998.-С. 86-91.

64. Фридман А .Я. Ситуационный подход к моделированию состояния пространственного объекта // Системы информационной поддержки регионального развития. Апатиты: КНЦ РАН, 1998. - С. 45-49.

65. Олейник А.Г., Олейник О.В., Фридман А .Я. Оболочка экспертной системы диагностики состояния нестационарных пространственных объектов // Интеллектуальные инструментальные средства вычислительного эксперимента. Апатиты: КНЦ РАН, 1997. - С. 17-25.

66. Ехлаков Ю.П., Яворский В.В. Теоретические основы компьютерных систем обработки информации и управления. Караганда: Издательство КарГТУ, 2005. - С. 394.

67. Хетагуров Я.А. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ). М.: Высшая школа, 2006. -С. 223.

68. Киршнер A.JL, Корчанов В.М. Системы управления и обработки информации: научно-технический сборник ФНПЦ. СПб: «НПО «Аврора», 2000.

69. Николаев А.Б., Алексахин C.B., Кузнецов И.А. Автоматизированные системы обработки информации и управления на автомобильном транспорте: учебник для среднего профессионального образования. М.: Академия, 2003. - С. 223.