книги / Типовые задачи оперативного управления непрерывным производством

Типовые задачи

оперативного

Е. Е. Дудников

управления

Ю. М . Цодиков

непрерывным

производством

Применение

вычислительных

машин

висследованиях

иуправлении

производством

МОСКВА

«Э H Е Р Г И Я»

197?

Предисловие

Настоящая книга посвящена задачам управления производством с непрерывным характером технологиче­ ских процессов. Рассмотрены задачи оперативного управления и календарного планирования, трактуемые как задачи управления материальными потоками. Основное внимание уделяется выделению типовых задач и алгоритмов оперативного управления и календарного планирования для рассматриваемого класса производств с непрерывным характером технологических процессов.

Следует отметить, что в рассматриваемых задачах весьма важно найти решения, не слишком «сложные» с точки зрения процедур их получения на ЭВМ в усло­ виях реального производства. Зачастую сложные про­ цедуры, дающие точные решения, являются малоэффек­ тивными, так как в условиях больших погрешностей исходной информации и приближенности используе’мых моделей производства полученные точные решения на самом деле являются приближенными. Поэтому заслу­ живают внимания различные упрощенные процедуры, позволяющие легко получать решения пусть прибли­ женные, но улучшенные по сравнению с существующим состоянием.

Вкниге рассматриваются два подхода к построению

ианализу моделей: построение общей модели техноло­ гического комплекса и ее численное решение (гл. 1, 2), построение и анализ моделей комплексов, состоящих из типовых технологических операций (гл. 4, 5). Целью второго подхода является качественный анализ моде­ лей, упрощение их, если это возможно, и типизация. Первый подход является традиционным и используется в книге как независимо, так и совместно со вторым.

При построении моделей оперативного управления необходимо учитывать априорную информацию о моде­ ли, которая включает ограничения на определяемые па­

Введение

В последние годы большое внимание уделяется во­ просам разработки и широкого применения автоматизи­ рованных систем управления предприятиями (АСУП) и технологическими процессами (АСУ ТП). Многие пред­ приятия в различных отраслях народного хозяйства уже имеют в том или ином виде действующие АСУ, в бли­ жайшем будущем намечено внедрить еще значительное число подобных систем, особенно на новых предприя­ тиях.

АСУ предполагает широкое использование различ­ ных средств вычислительной техники и прежде всего цифровых электронных вычислительных машин (ЭВМ). В этих системах находит отражение рациональное раз­ деление! функций планирования, учета, управления и контроля производственной деятельностью между людьми и ЭВМ. Для выполнения этой задачи требуется предварительное подробное исследование производст­ ва, разработка моделей и алгоритмов, создание мате­ матического обеспечения, позволяющего реализовать полученные алгоритмы на ЭВМ.

Вычислительная техника широко применяется для управления производством с непрерывным характером технологических процессов. Примерами такого типа про­ изводства являются основные производства химической, нефтехимической, пищевой, цементной и ряда других отраслей промышленности. Для этих производств ха­ рактерно наличие большого числа разнотипных уста­ новок (агрегатов), связанных между собой согласно технологической схеме материальными и энергетически­ ми потоками.

Задачи управления подобным классом производства можно подразделить на задачи управления режимом работы отдельных технологических агрегатов, решаемые локальными системами управления при фиксированных входных и выходных потоках, и задачи оперативного

управления, состоящие в согласовании работы агрега­ тов между собой с учетом как внутренних, так и внеш­ них для всего комплекса агрегатов возмущений. Эти задачи реализуются отдельными функциональными под­ системами АСУП, среди которых необходимо выделить следующие важнейшие подсистемы, непосредственно связанные с производственной деятельностью предприя­

тия [1].

Подсистема контроля и управления технологически­ ми процессами осуществляет автоматический сбор и пе­ реработку необходимой информации о протекании тех­ нологических процессов, автоматическое управление отдельными технологическими агрегатами с целью стаби­ лизации их режима или оптимизации по какому-нибудь заранее выбранному показателю.

Подсистема оперативного управления реализует управление группой (комплексом) агрегатов или всем производством с целью ликвидации возникающих внеш­ них и внутренних возмущений.

Подсистема технико-экономического планирования

устанавливает плановые показатели производства на продолжительные отрезки времени (месяц, квартал), исходя из имеющихся ресурсов и годовых планов.

Подсистема календарного планирования осущест­ вляет детализацию агрегированных во времени и по продуктам показателей технико-экономического плана с тем, чтобы получить конкретные планы текущей ра­ боты производства.

В указанный перечень не включены некоторые дру­ гие подсистемы, входящие в АСУП (материально-тех­ нического снабжения, сбыта, кадров и т. д.).

Каждая из подсистем АСУП решает свои специфиче­ ские функциональные задачи. Однако эти задачи опре­ деляют существование связей между подсистемами. Так, календарный план представляет • собой детализацию технико-экономического плана, оперативное управление реализуется при обнаружении отклонений от календар­ ного плана, значения потоков, определяемые оператив­ ным управлением, стабилизируются локальными систе­ мами на агрегатах. Конечно, при различной степени автоматизации производства возможно внедрение не всего комплекса подсистем АСУП, а лишь отдельных Из них, например только подсистем контроля и управ­ ления или оперативного управления, однако отсутствие

других Подсистем может отрицательно сказаться на эф­ фективности системы в целом.

При таком разделении АСУП на функциональные подсистемы ие следует думать, что структура техниче­ ской реализации системы (расположение и связи от­ дельных технических компонентов) будет обязательно совпадать с функциональной структурой. Наиболее рас­ пространенной в настоящее время является двухуровне­ вая структура технической реализации, когда на ниж­ нем уровне имеется ряд мини-ЭВМ, выполняющих зада­ чи подсистемы контроля, управления и частично или полностью решающих задачи подсистемы оперативного управления. На верхнем уровне находится более мощ­ ная ЭВМ, которая получает часть информации от ЭВМ нижнего уровня и выполняет функции, относящиеся

кподсистемам планирования, учета и т. д.

Впоследнее время рассматривается другая струк­ тура, представляющая собой несколько мини-ЭВМ, соединенных в сеть и решающих весь комплекс функ­ циональных задач АСУП. В обоих случаях одна и та лее ЭВМ может решать задачи разных подсистем, а задачи одной подсистемы могут реализоваться на разных ЭВМ. При этом следует еще учитывать влияние на располо­ жение аппаратуры АСУП структуры размещения техно­ логического оборудования, линий связи и ряда других факторов.