ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ, 2014, том 48, № 6, с. 709- 718
УДК 004.9:66.011:66.026.2
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЛОГИСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧИВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ © 2014 г. Е. Р. Мошев, В. П. Мешалкин*
Пермский национальный исследовательский политехнический университет *Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва
emoshev@perm.ru Поступила в редакцию 11.03.2014 г.
Представлена концепция автоматизированной системы для интегрированной логистической поддержки оборудования и трубопроводов химических производств на всех этапах жизненного цикла. Описаны структура и режимы функционирования автоматизированной системы при решении задач информационной поддержки технологических трубопроводов на этапе эксплуатации. Рассмотрен механизм обмена данными по трубопроводам с внешними информационными системами. Приведен способ реализации автоматизированного обмена данными между участниками жизненного цикла трубопроводов.
Ключевые слова: автоматизированная система; техническое обслуживание и ремонт; интегрированная логистическая поддержка; жизненный цикл; технологические трубопроводы; единое информационное пространство; интегрированная информационная среда; период ревизии; прогнозирование технического состояния; электродуговая сварка; технологическая карта ремонта; электронный паспорт трубопровода; логико-информационная модель; база данных.
Б01: 10.7868/80040357114060074
ВВЕДЕНИЕ
Одним из условий эффективной и безопасной эксплуатации химических производств является надежность действующего оборудования, включая сложные системы технологических трубопроводов. В условиях производства надежность оборудования обеспечивается системой технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Система ТОиР — это совокупность взаимосвязанных специальных технических средств, документации технического обслуживания и ремонта, а также исполнителей, осуществляющих поддержание и восстановление качества изделий, входящих в эту систему [1].
Одним из факторов, определяющих качество ТОиР, является информационная поддержка (ИП), под которой обычно понимается сложный организационно-технологический процесс обеспечения технического персонала информацией, необходимой для принятия эффективных инженерно-технических, экономических и организационно-управленческих решений. На каждом этапе жизненного цикла (ЖЦ) оборудования и, в частности, трубопроводов ИП имеет свои задачи. Например, на этапе проектирования это опреде-
ление параметров классификации и общих характеристик трубопровода, а также значений характеристик элементов его конструкции [2]. На этапе монтажа — выбор режимов электросварки; определение типа и количества, используемых при сварке электродов; формирование монтажно-ис-полнительной документации. На этапе эксплуатации — ведение паспортно-технической документации; оценка технического состояния трубопроводов по результатам диагностирований и экспертиз промышленной безопасности; формирование актов технического обследования и ремонтной документации.
Отличительной чертой трубопроводов, по сравнению с другими видами оборудования, является то, что их изготовление и монтаж, а также формирование паспортно-технической документации осуществляются в большинстве случаев непосредственно на эксплуатирующем предприятии, что существенно повышает нагрузку на его технический персонал. При этом трубопроводы достаточно часто подвергаются ремонтам и реконструкциям, для проведения которых требуется периодическое формирование проектной, ремонтной и других видов документации, включая
технологические карты ремонта, акты контроля качества ремонта и приемочных испытаний. Указанные обстоятельства существенно осложняют выполнение ИП сложных трубопроводных систем, что приводит к снижению качества ТОиР и, как следствие, к снижению эффективности и безопасности работы всего предприятия.
Анализ ЖЦ трубопроводов показал, что для радикального повышения качества ИП трубопроводов необходимо использовать новые методы логистики ресурсосбережения в сфере организации производства [3], основанные на современных концепциях интегрированной логистической поддержки (ИЛП). ИЛП — это совокупность видов инженерной деятельности, реализуемых посредством управленческих, инженерных и информационных технологий, обеспечивающих высокий уровень готовности изделий при одновременном снижении затрат, связанных с их эксплуатацией и обслуживанием [4]. При этом полагается, что принципы ИЛП должны реализоваться на всех этапах ЖЦ изделий.
С целью выбора программного средства, соответствующего требованиям концепций ИЛП, был проведен анализ наиболее распространенного в РФ программного обеспечения. Анализу подвергались следующие программные продукты и системы: "Компас-График", "Старт", "Астра-Нова" и "Global-EAM" (РФ); "AutoCAD", "AutoPipe", "AutoPlant" и "PCMS" (США); "Plant-4D" (Нидерланды); "AVEVA Plant" и "AVEVA Enterprise" (Великобритания); "SAP R/3" (ФРГ). Проведенный анализ не выявил программных продуктов, позволяющих автономно осуществлять ИЛП на всех этапах ЖЦ трубопроводов [5]. Почти все рассмотренные программные продукты предназначены для решения частных задач проектирования, монтажа, эксплуатации и ремонта. А их практическое использование часто сопряжено с функциональными ограничениями, затрудняющими осуществление ИЛП трубопроводов. Например, базовые конфигурации используемых на этапе эксплуатации программных продуктов "SAP R/3" (система управления предприятием) и "PCMS" (система управления рисками и надежностью оборудования), обладая развитыми средствами обработки данных, не содержат следующих необходимых для эффективного осуществления ИЛП трубопроводов инструментов и функций: встроенный графический редактор; функции проверки значений характеристик трубопровода на соответствие требованиям нормативно-технической документации;
функции ускоренного ввода большого количества данных;
функции автоматического формирования пас-портно-технической, ремонтной и эксплуатационной документации по трубопроводам, включая: перечни технологических трубопроводов; технологические карты ремонта; акты ревизии и отбраковки; сводные отчеты по номенклатуре элементов и многое другое.
Следует также отметить, что некоторые из рассмотренных выше программных продуктов не содержат инструментарий для осуществления автоматизированного обмена данными с другими информационными системами, а значит, не соответствуют требованиям современных концепций ИЛП.
Исходя из сказанного, конечной целью настоящей работы было создание автоматизированной системы (АС), позволяющей решать задачи ИП технического обслуживания и ремонта трубопроводов в соответствии с принципами ИЛП.
КОНЦЕПЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ
ЛОГИСТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Начальным этапом создания АС явилась разработка общей структуры и принципов функционирования будущего программного продукта. В процессе разработки было изучено большое количество специальной научно-технической литературы, проектной, паспортно-технической и эксплуатационной документации, учтены рекомендации экспертов предметной области. Результатом разработки явилась принципиальная схема осуществления непрерывной ИЛП оборудования и трубопроводов химических производств на всех этапах ЖЦ (рис. 1).
В соответствии со схемой (см. рис. 1) АС должна содержать набор программных модулей, разработанных с помощью логико-информационных и математических моделей и алгоритмов, адаптированных к основным этапам ЖЦ оборудования и трубопроводов химических производств. С целью создания комплексного представления об управляемой системе, необходимого для решения сложных технических задач, включая задачи ТОиР, все модули увязываются в единую структуру. При этом подразумевается, что созданные исходные модули могут многократно уточняться, достраиваться в виде метамодели объекта и использоваться для эффективного решения задач ИЛП на всех этапах ЖЦ. Форма и содержание электронной информации на всех этапах ЖЦ должны быть
ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА НТД Проектные данные
Рис. 1. Принципиальная схема осуществления ИЛП оборудования и трубопроводов химических производств: ТЗ — техническое задание; ТР — технологический регламент; ИС — информационные системы; НТД — нормативно-техническая документация.
представлены таким образом, чтобы любой участник процесса принятия организационно-управленческих и инженерно-технических решений мог выполнять требуемые задачи с высокой достоверностью и минимальными затратами времени. Организация информации о рассматриваемом объекте в виде единого структурированного комплекса должна обеспечивать наглядность и визуализацию больших массивов данных. При этом, чем дольше будет эксплуатироваться, созданная в соответствии с рассмотренной концепцией автоматизированная система, тем больше накопится сведений о трубопроводах и тем рентабельней станет ее применение. Организация взаимодействия между модулями АС должна осуществляться в соответствии с концепцией единого информационного пространства [6] или интегрированной информационной среды (ИИС) [7].
Принципиальная схема, представленная на рис. 1, допускает, что информационное обеспечение процесса ИЛП может осуществляться как автономно, так и посредством интеграции с внешними информационными системами. При этом обмен данными может производиться как в режиме импорта, так и в режиме экспорта.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АРХИТЕКТУРА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЕВАЯ
СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
В соответствии с представленной выше концепцией был разработан программный продукт, названный автоматизированной системой обработки данных "Трубопровод" [8], далее АС "Трубопровод". Как информационно--вычислительная система АС "Трубопровод" построена по структуре "клиент—сервер". Архитектура АС включает базу данных (БД), шесть функциональных подсистем и является открытой для обмена данными с внешними информационными системами (рис. 2). В качестве сервера БД может быть использована СУБД Oracle или СУБД MS SQL. БД является функциональн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.