Информационная поддержка системы эко-контроллинга предприятий химического профиля: на примере ОАО "Нижнекамскнефтехим" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Кантюков, Рафаэль Рафкатович

• Кантюков, Рафаэль Рафкатович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кантюков, Рафаэль Рафкатович

Введение

Глава 1. Анализ взаимодействия систем управления технологическими процессами, производственного экологического мониторинга и экологического контроллинга предприятия химического профиля.

1.1. Основные задачи системы зко-контроллинга предприятия химического профиля.

1.2. Сравнительный анализ задач систем производственного экологического мониторинга и эко-контроллинга.

1.3. Хранилище данных как ядро информационных систем предприятий химического профиля.

Глава 2. Разработка комплекса информационных моделей хранилища данных информационных систем предприятий химического профиля.

2.1. Этапы проектирования хранилища данных.

2.2. Вербальная модель пункта контроля загрязнений.

2.3. Функциональная модель работы пункта контроля загрязнений.

2.4. Модель потоков данных.

2.5. Информационно-логическая модель данных.

2.5.1. Модель сущность-связь.

2.5.2. Концептуальная схема.

2.5.3. Предикативная нотация.

2.6. Реляционная модель данных.

2.7. Многомерная модель данных.:.

Глава 3. Исследование фонового экологического состояния территории

ОАО «Нижнекамскнефтехим» и г. Нижнекамска.

3.1. Системный анализ объекта исследования.

3.1.1. Общая характеристика ОАО «Нижнекамскнефтехим» как типового предприятия химического профиля.

3.1.2. Физико-географические и климатические условия района размещения промышленных объектов.

3.1.3. Краткая характеристика уровня загрязнения атмосферного воздуха района размещения промышленных объектов.

3.2. Назначение, состав и структура системы производственного экологического мониторинга.

3.2.1. Назначение системы производственного экологического мониторинга ОАО «Нижнекамскнефтехим».

3.2.2. Состав и структура системы производственного экологического мониторинга.

3.3. Техническое обеспечение системы производственного экологического мониторинга.

3.3.1. Технические средства информационно-измерительной сети

3.3.2. Технические средства информационно-управляющей подсистемы.

3.4. Результаты фоновых экологических исследований.

3.4.1. Объемы выбросов загрязняющих веществ.

3.4.2. Характеристика залповых и аварийных выбросов.

Глава 4. Разработка хранилища данных системы экологического контроллинга на предприятии ОАО «Нижнекамскнефтехим».

4.1. Разработка структуры таблиц.

4.1.1. Состав источников и потребителей информации.

4.1.2. Входная и выходная информация.

4.1.3. Описание баз данных.

4.2. Регламент работы системы ПЭМ в рамках системы эко-контроллинга.

4.3. Визуализация результатов измерений.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационная поддержка системы эко-контроллинга предприятий химического профиля: на примере ОАО "Нижнекамскнефтехим"»

Актуальность работы

Современные крупнотоннажные химические производства оказывают существенное негативное техногенное воздействие на окружающую среду. Долговременными отрицательными последствиями этих воздействий являются повышение экологических рисков, ухудшение условий обитания человека, нарушение устойчивого саморегулирования природных процессов. Для предприятий химического и нефтехимического профиля актуальной является задача формирования специализированного информационно-аналитического инструмента-экологического контроллинга, представляющего собой комплекс специальных средств и информационных технологий, обеспечивающих планомерное получение, систематизацию и обобщение информации о состоянии технологических процессов и природной среды для принятия решений по обеспечению безопасности предприятий для окружающей среды.

Промышленной безопасности, включая вопросы экологической безопасности предприятий химического профиля, посвящены работы Л.А.Бахвалова, В.И.Васильева, В.Г.Горского, Б.В.Гидаспова, С.Гуаро, А.Ф.Егорова, А.В.Измалкова, Ю.А.Израэля, В.В.Кафарова, В.Ф.Корнюшко, К.Ю.Колыбанова, Р.Е.Кузина, Х.Кумамото, В.Маршалла, В.П.Мешалкина, Т.В.Савицкой, А.И.Соболева, Э.Хенли, Д.Химмельблау, Г.А.Ярыгина и др. Значительный вклад в развитие системного анализа внесли отечественные исследователи: Е.С.Вентцель, В.Н.Волкова, Ю.И.Дегтярев, А.А.Емельянов, А.А.Денисов, А.В.Костров, Ф.И.Перегудов, Д.А.Поспелов, Ф.Е.Темников. Существенный вклад в развитие теории и практики контроллинга внесли А.Дайле, Н.Г.Данилочкина, А.М.Карминский, Р.Манн, Э.Майер, А.И.Орлов, Х.Фольмут, С.Г.Фалько, Д.Хан.

Понятие экологического контроллинга появилось в последние годы и было развито в работах таких исследователей, как Н.В.Пахомова, С.А.Кауфман, А.В.Костров, С.А.Панова и др. В научно-технической литературе контроллингу как одному из процессов управления предприятием зачастую отводят только аналитическую и контрольную функции, исключая из контроллинга функций целеполагания, планирования и координации. В настоящее время отмечается все возрастающая информационная функция контроллинга. Развитию этого актуального направления посвящена настоящая диссертация.

Объектом исследования является предприятие химического профиля ОАО «Нижнекамскнефтехим».

Предметом исследования является разработка информационной основы системы экологического контроллинга предприятия химического профиля.

Цель и задачи работы

Целью работы является формирование информационной поддержки системы экологического контроллинга предприятий химического профиля на основе методов информационных технологий. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ взаимодействия систем производственного экологического мониторинга (ПЭМ), автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) и экологического контроллинга (ЭК) на предприятиях химического профиля;

2. Разработка информационной поддержки системы ЭК предприятия химического профиля на основе комплекса информационных моделей и технологий хранилищ данных;

3. Системный анализ ОАО «Нижнекамскнефтехим» как объекта ЭК и основного источника эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду;

4. Разработка структуры хранилища данных систем ПЭМ и ЭК ОАО «Нижнекамскнефтехим»;

5. Исследование фонового экологического состояния в зоне влияния объектов ОАО «Нижнекамскнефтехим» на основе сбора, обработки и анализа экологической информации о состоянии окружающей среды ОАО «Нижнекамскнефтехим» и города Нижнекамска.

Научная новизна

• Выполнен системный анализ функций производственного экологического мониторинга, автоматизированной системы управления технологическими процессами и экологического контроллинга на предприятиях химического профиля и взаимосвязи между ними;

• Определено единое информационное ядро систем ПЭМ, АСУТП и ЭК на предприятиях химического профиля;

• Разработан комплекс информационных моделей для информационных систем производственного экологического мониторинга и экологического контроллинга на основе технологий хранилищ данных.

Практическое значение

Основными практическими результатами являются:

• Оценка фонового экологического состояния окружающей среды в зоне влияния объектов ОАО «Нижнекамскнефтехим»;

• Разработка хранилища данных систем производственного экологического мониторинга и экологического контроллинга;

• Разработка регламента мониторинга, обеспечивающего своевременное заполнение хранилища данных экологической информацией.

Методы исследования

В основу решения поставленных задач положены методы системного анализа ' (декомпозиция, классификация, иерархическое упорядочение, абстрагирование, формализация, композиция, моделирование), методы оптимизации, методология функционального моделирования систем SADT, методология моделирования потоков данных DFD, методология проектирования баз данных IDEF1X, теория реляционных баз данных, структурированный язык запросов SQL, методология многомерного анализа данных OLAP, методология быстрой разработки приложений RAD.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 7 научных работах, в их числе: 3 статьи в изданиях по перечню ВАК и 4 тезисов докладов на международных и всероссийских научно-технических конференциях.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы были доложены на Международной конференции «Подземное хранение газа: надежность и эффективность», Москва, октябрь 2006 года; Международной конференции «Подземное хранение газа: надежность и эффективность», Москва, май 2008 года; Научно-технической конференции «Поиск и внедрение новых технологий по решению проблем добычи и переработки газа и нефти на заключительной стадии разработки месторождений», Оренбург, сентябрь 2008 года; Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы поздней стадии освоения нефтегазодобывающих регионов», Казань, сентябрь 2008 года; IV Международной научно-технической конференции "Автоматизация и энергосбережение и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования", Вологда, 2008 год.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Кантюков, Рафаэль Рафкатович

Заключение

В работе получены следующие основные результаты:

1. Выполнен системный анализ функций производственного экологического мониторинга, автоматизированной системы управления технологическими процессами и экологического контроллинга на предприятиях химического профиля;

2.- Определено единое информационное ядро систем ПЭМ, АСУТП и ЭК на предприятиях химического профиля;

3.- Разработан комплекс информационных моделей для информационных систем производственного экологического мониторинга и экологического контроллинга на основе технологий хранилищ данных.

4. Выполнен системный анализ ОАО «Нижнекамскнефтехим» как объекта ЭК и основного источника эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду;

5. Разработано хранилище данных систем производственного экологического мониторинга и эко-контроллинга;

6. Разработан регламент мониторинга, обеспечивающий своевременное заполнение хранилища данных экологической информацией.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кантюков, Рафаэль Рафкатович, 2009 год

1. Анфилатов B.C., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении.-М.:Финансы и статистика, 2002-368 с.

2. Архипенков С., Голубев Д., Максименко О., Хранилища данных. М.:Диалог-МИФИ, 2002.

3. Безуглая Э.Ю. Мониторинг загрязнения атмосферы в городах./ Л.: Гидрометеоиздат, 1986, 87с.

4. Беляев М.П. Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. — М.: Госсанэпиднадзор, 1993. — 141 с.

5. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнений атмосферы. -Л.: 1985.

6. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. — Л.: Химия, 1985. — 528 с.

7. Бирюков А. Системы принятия решений и Хранилища Данных. // СУБД, № 4,1997.

8. Бритов П. А., Липчинский Е.А. Практика построения хранилищ данных: SAS System / Корпоративные системы, № 3, 1999.

9. Вызова Н.Л. "Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы". М., Гидрометеоиздат, 1974.

10. Вахрушев В.И., Заболотских В.И., Хохряков А.В. Система автоматического контроля, прогноза и оповещения о газовой опасности на химически опасном объекте //Приборы и системы управления. 3/1999.

11. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М., Финансы и статистика, 1998.

12. Вендров A.M. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. М., Финансы и статистика, 2000.

13. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. -М.: Наука, 1980.

14. Виноградов С.Л. Контроллинг как технология менеджмента // Контроллинг, № 2. 2002.

15. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. -СП.: СПбГТУ, 2001.

16. Вон Ким. Три основных недостатка современных хранилищ данных. Открытые системы, 2/2003.

17. Воробьев А.В., Коровкин В.И., Падалкин В.П. Общие подходы к определению экологической опасности антропогенных факторов окружающей среды. Гигиена и санитария № 9, 1991.

18. Гейн К., Сарсон Т. Структурный системный анализ: средства и методы/Пер.с англ.: под ред.А.В.Козлинского М.:Эйтекс, 1993.-360 с.

19. Гершанов И.В. Интегрированная система обработки распределенной информации радиационно-химического мониторинга на основе технологии хранилища данных. Канд. Дисс. М., 2004.

20. Гершанов И.В., Пелихов В.П. Методы оценки полноты информационного описания предметной области. «Проблемы управления безопасностью сложных систем», №7, 1997.

21. Горев А., Ахаян Р., Макашарипов С. Эффективная работа с СУБД СПб.: Питер Пресс, 1997.

22. Горштейн А. О. Разработка специального математического и программного обеспечения системы анализа и оценки химических и радиационных загрязнений мегаполиса в условиях неполноты исходных данных. Кандид, диссертация. М., МИТХТ, 2001.

23. ГОСТ 34.320-96 "Концепция и терминология для концептуальной схемы и информационной базы"

24. ГОСТ 34.602-89 ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

25. ГОСТ 34.602-89 ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения.

26. ГОСТ Р ИСО 14004-98. Системы управления окружающей средой. Общие руководящие указания по принципам, системам и средствам обеспечения функционирования.

27. Дегтярев Ю.И. Системный анализ и исследование операций. Учебник для ВУЗов. М.: Высшая школа, 1996

28. Дейт К. Введение в системы баз данных. М., Мир, 1981

29. Делятицкий С., Зайонц И., Чертков Л., Экзарьян В. Экологический словарь. М.: Конкорд Лтд. Экопром, 1993. - 239с.

30. Дмитриев Е.С. Руководящие принципы экологического мониторинга. // Экологические системы и приборы N2 3, 1999. -43-49 с.

31. Дорохов И.Н., Меньшиков В.В. Системный анализ процессов химческой технологии. М.: Наука, 2005.

32. Дубова Н. Устройство и назначение хранилищ данных. Открытые системы, № 4,1998.

33. Закон Российской Федерации от 10.01.2002 №7-ФЗ «Об охране окружающей среды»

34. Закон Российской Федерации от 21.07.97 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»

35. Ибрагимов Х.Р., Рачков В.И. Теория опасных систем. -М.: Изд. Моск. Откр. Универ., 1994

36. Измалков В.И. Экологическая безопасность, методология прогнозирования антропогенных загрязнений и основы построения химического мониторинга. — СПб, 1994. — 131 с.

37. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. — М.: Гидрометеоиздат, 1984.

38. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Филиппов A.M. Экологический подход к оценке состояния и регулирования качества окружающей природной среды // Докл. АН СССР. 1987. Т. 241. № 3.

39. Инструкция о порядке рассмотрения, согласования и экспертизы воздухоохранных мероприятий и выдачи разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу по проектным решениям. ОНД-1-84 Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

40. Информатика для химиков-технологов. Учеб. пособие для ВУЗов. Под ред. Л.С. Гордеева, В.Ф. Корнюшко. Учебное пособие для ВУЗов. М., Высшая школа, 2006.

41. Информатика для химиков-технологов. Учеб. пособие для студентов вузов химико-технологического направления. Под ред. В.Ф. Корнюшко, М., РАДОН-ПРЕСС, 2001.

42. Кантюков P.P., Александров Д.В., Фридрик Д.Е. Информационная поддержка диспетчера при обнаружении нештатных ситуаций на магистральном газопроводе // Горный информационно-аналитический бюллетень, №10, 2008.

43. Кантюков P.P., Фридрик Д.Е., Ярыгин Г.А. Производственный экологический мониторинг в системах управления природоохранной деятельностью газотранспортных предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень, № 10, 2008.

44. Кантюков P.P., Ярыгин Г.А. Применение геоинформационных систем при геоэкологическом мониторинге // Актуальные проблемы поздней стадии освоения нефтегазодобывающих регионов: Материалы международной научно-практической конференции , Казань, 2008.

45. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М., Химия, 1971.

46. Клименко Е.Т., Максимов В.М., Дедиков Е.В. Оптимальное размещение ПКЗ атмосферы. Газовая промышленность № 4, 1999 г.

47. Клименко Е.Т., Максимов В.М., Дедиков Е.В. Эффективность системы ПЭМ при контроле за выбросами нескольких вредных веществ. Газовая промышленность №1,1998.

48. Колыбанов К.Ю. Основы построения корпоративных информационных систем экологического мониторинга предприятий химического профиля. // Химия и химическая технология, т.51, №9, 2008.

49. Колыбанов К.Ю., Панова С.А. Хранилище данных как основа корпоративной информационной системы. // Программные продукты и системы, М., №1, 2007.

50. Конина О.В. Контроллинг: Учеб.пособие/ Конина О.В., Борискина Т.Б. -Волгоград: Политехник, 1999.

51. Конноли, Томас, Бегг, Каролин, Страчан, Анна. Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение. Теория и практика. М., Издательский дом «Вильяме», 2001.

52. Контроллинг: Журн. объединения контролеров. -М., 2002. №1

53. Контроллинг как инструмент управления предприятием/ Ананькина Е.А., Данилочкин С.В., Данилочкина Н.Г. и др; Под ред. Н.Г.Данилочкиной. -М.: Аудит; Издат.об-ние "ЮНИТИ", 1999.

54. Костров А.В. Информационный менеджмент. Эффективность информационных систем. Владимир: ВлГПУ, 2002.

55. Костров А.В. Основы информационного менеджмента. М.: Финансы и статистика, 2001.

56. Костров А.В. Системный анализ и принятие решений. Владимир: ВлГТУ, 1995.-68 с.

57. Костров А.В. Информационный менеджмент. Управление ресурсами информационных систем. Владимир: ВлГУ, 2003.

58. Кузин Р.Е., Комаров А.В., Ткачук Ю.Г., Шаталов В.В. Автоматизированная система радиационного и химического мониторинга ВНИИХТ как типовое решение для опасных химических производств. // Экологические системы и приборы № 1, 1999. -11-13 с.

59. Кузнецов С.Д. Введение в системы управления базами данных //СУБД. -1995, №1-4, 1996, №1-5

60. Кузькин В.И., Самсонов Б.Г., Россман Г.И., Петрова Н.В. Инженерно-геологические, гидрогеологические и геоэкологические исследования при разведке и эксплуатации рудных месторождений. М.: ВИМС, 2002. - 120с.

61. Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем. 2-е изд., перераб. и доп. М.: СИНТЕГ, 2002.

62. Львов В. Создание систем поддержки принятия решений на основе хранилищ данных. Системы управления базами данных, № 3,1997.

63. Майер Э. Контроллинг как система мышления и управления/ Пер. с нем. Ю.Г.Жукова, С.Н.Зайцева; Под ред.С.А.Николаевой. -М.: Финансы и статистика, 1993.

64. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД -86, Л. Гидрометеоиздат, 1987.

65. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в Российский Федерации. Учебное пособие по экологическому аудированию. Часть 1. М.: Тройка, 1999, 533 с.

66. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в Российский Федерации. Учебное пособие по экологическому аудированию. Часть 2. М.: Тройка, 1999, 776 с.

67. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в Российский Федерации. Учебное пособие по экологическому аудированию. Часть 3. М.: Тройка, 1999, 431 с.

68. Муравьева С.Н., Казнина Н.Н., Прохорова Е.К. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. М.: Химия, 1989. - 320 с.

69. Национальные " и международные программы радиационного мониторинга окружающей среды. Аналитический обзор. ЦНИИАТОМИНФОРМ, М., 2005.

70. Павлова A.M. Контроллинг производства: Учеб. пособие/ Павлова A.M. -М., 2001.

71. Перегуд Е.А. Санитарно-химический контроль воздушной среды. — Л.: Химия, 1978.

72. Перегуд Е.А., Горелик Д.О. Инструментальные методы контроля загрязнения атмосферы. — Л.: Химия, 1981.

73. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ М.: Высш.школа, 1989 - 256.

74. Прозоров Л.Л., Экзарьян В.Н. Введение в геоэкологию. М.: изд-во «Пробел», 2000. - 208с.

75. Протасов В.Ф., Матвеев А.С. Экология: термины и понятия, стандарты, сертификация, нормативы и показатели. М.: Финансы и статистика, 2001. -208с.

76. Ревунков Г.И. и др. Базы и банки данных и знаний. М.: Высшая школа, 1992.

77. С.Д. Кузнецов, В. Артемьев. Обзор возможностей применения ведущих СУБД для построения хранилищ данных (DataWarehouse). Материалы 3-ей ежегодной конференции "Корпоративные базы данных'98".

78. Сахаров А. А. Концепции построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных. Системы управления базами данных № 4,1996.

79. Смирнов С.Н. Радиационная экология. М.: МНЭПУ, 2000. - 334с.

80. Спирли Э. Корпоративные хранилища данных. Планирование, разработка, реализация. Том 1.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001.

81. Стулов А. Особенности построения информационных хранилищ. Открытые системы, № 4, 2003.

82. Теверовский Е.Н., Карпов В.И., Терновский И.А. и др. Допустимые выбросы радиоактивных и вредных химических веществ в приземный слой атмосферы. М.: Атомиздат, 1980. -144 с

83. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Анализ данных на компьютере /Под ред. В.Э.Фигурнова. М.: Финансы и статистика, 1995.

84. Уткин Э.А. Контроллинг: российская практика/ Уткин Э.А., Мырынюк И.В. -М. -Финансы и статистика, 1999.

85. Фалько С.Г. Контроллинг на предприятии/ Фалько С.Г., Носов В.М. -М., 1995

86. Фалько С.Г., Рассел К.А., Левин Л,Ф. Контроллинг: национальные особенности — российский и американский опыт// Контроллинг, № 1. 2002

87. Хан Д. ПиК. Планирование и контроль: концепция контроллинга: Пер.с нем./ Под ред. и с предисл. А.А.Турчака, Л.Г. Головача, М.Л.Лукашевича. -М.: Финансы и статистика, 1997

88. Чебышов С.Б., Горн Л.С., Ильин Б.А. и др. Комплекс технических средств для построения информационно-измерительных систем мониторинга и контроля радиационной обстановки. // Экологические системы и приборы № 3,1999.

89. Чен П.П. Модель "сущность-связь" шаг к единому представлению данных. СУБД N3,1995 г.

90. Экологический менеджмент / Н.В. Пахомова, А. Эндерс, К. Рихтер. СПб.: Питер, 2003.-544 с.

91. Bachman, C.W. Data structure diagrams. Data Base 1,2 (Summer 1969), 4-10.

92. Bachman, C.W. Trends in database management 1975. Proc., AFIPS 1975 NCC, Vol.44, AFIPS Press, Montvale, N.J., pp. 569-576.

93. Barker Richard "CASE*Method. Entity-Relationship Modelling", Copyright Oracle Corporation UK Limited, Addison-Wesley Publishing Co., 1990

94. Barker Richard "CASE*Method. Function and Process Modelling", Copyright Oracle Corporation UK Limited, Addison-Wesley Publishing Co., 1990

95. Codd E. F. Relational Model Of Data for Large Shared Data Banks. Communications of the ACM. Volume 13. Number 6. — New York, London and Amsterdam: ACM, June 1970.

96. ISO/TR 9007:1987 "Concepts and terminology for the conceptual schema and the information base".

97. Kimball R. The Data Warehouse Lifecycle Toolkit. New York: Wiley Computer Publishing, 1998.d