Введение к работе
Актуальность работы
Производство фосфорных удобрений является крупнейшей подотраслью химической промышленности. На сегодняшний день вторым по величине экспортером фосфорных удобрений в мире является Россия. Крупнейшим производителем фосфорных удобрений в России является ОАО «ФосАгро -Череповец». Предприятие специализируется на производстве сложных минеральных удобрений с концентрацией фосфора от 15 до 52% в пересчете на
р2о5.
В мировой практике деятельность любого предприятия нацелена на получение максимальной прибыли. Специфика современного рынка и условия жесткой конкуренции, характерные для сегодняшнего дня, заставляют непрерывно искать пути повышения рентабельности производства, совершенствования процесса управления и планирования.
Решить задачу производственной эффективности точным исполнением регламента весьма затруднительно, поскольку необходим одновременный контроль большого числа параметров как основных, так и вспомогательных производств (например, в ОАО «ФосАгро - Череповец» насчитывается более 14 000 параметров). К тому же, регламентные диапазоны параметров не всегда преследуют цели экономного управления ресурсами. Кроме того, наряду с сокращением издержек необходимо уделять должное внимание требованиям промышленной безопасности и минимизации ущерба окружающей среде.
В данной работе предлагается решение задачи повышения производственной эффективности путем разработки и применения методов системного анализа для управления производством фосфорных удобрений, обработки информации с использованием современных программно-аппаратных комплексов - MES-систем. MES-системы ориентированы на информатизацию задач оперативного планирования и управления производством, оптимизацию производственных процессов и производственных ресурсов, контроля и диспетчеризации выполнения планов производства с минимизацией затрат.
Главной отличительной особенностью предприятий, выпускающих фосфорные удобрения, является с одной стороны - большое наличие агрессивных сред, а с другой стороны - достаточно развитый уровень приборного парка. Именно эти факторы определяют необходимость и возможность применения MES-систем на предприятиях по производству фосфорных удобрений.
Практически на всех предприятиях, специализирующихся на выпуске фосфорных удобрений, сделан первый шаг в сторону реализации MES-систем: внедрена база данных реального времени. Однако, в большинстве случаев, эти базы данных обеспечивают лишь синхронизацию, репликацию и резервирование данных для обеспечения отказоустойчивости в реальном масштабе времени.
До недавнего времени основная часть информации, необходимая для управления производством фосфорных удобрений, хранилась в рабочих журналах, результаты обрабатывались вручную, из-за чего эффективность управления производством была невысока и присутствовал фактор человеческой ошибки. Существенным шагом по улучшению ситуации явилась модернизация существующей информационной системы на основе системного подхода и информационных технологий. Этим определяется актуальность и важность выбранной темы исследования.
В диссертации излагаются научно-обоснованные технические решения по развитию информационной системы предприятий, специализирующихся на выпуске фосфорных удобрений с применением MES-систем.
Цель работы
Целью диссертационной работы является повышение эффективности управления производством фосфорных удобрений на примере ОАО «ФосАгро -Череповец».
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
-
Системный анализ информационных потоков предприятия - производителя фосфорных удобрений на примере ОАО «ФосАгро - Череповец».
-
Разработка методики определения различных состояний технологической единицы (останов, пуск, нормативный режим).
-
Разработка комплекса информационных моделей процесса обработки данных, включающего:
-
определение состояний технологических единиц;
-
расчет отклонений значений параметров от норм технологического режима;
-
определение экономического потенциала.
4. Реализация процедуры обработки данных на основе комплекса
разработанных информационных моделей и методик в ОАО «ФосАгро -
Череповец».
Объект исследования:
Объектом исследования является информационная система предприятий, специализирующихся на выпуске фосфорных удобрений, включая следующие основные и вспомогательные производства: сернокислотное производство, производство экстракционной фосфорной кислоты, производство удобрений, цех фтористого алюминия (для утилизации кремнефтористоводородной кислоты), теплоэлектроцентраль (для утилизации тепла, высвобождающегося при производстве серной кислоты).
Предмет исследования:
Предметом исследования является применение информационных технологий в системе управления производством /\пя обеспечения высокой эффективности предприятий, специализирующихся на выпуске фосфорных удобрений при анализе большого потока данных.
Научная новизна
-
Разработана методика определения различных состояний технологической единицы (простой, пуск, нормативный режим) для цехов, входящих в состав производства фосфорных удобрений.
-
Разработан комплекс информационных моделей процесса обработки данных, включающего:
-
определение состояний технологических единиц;
-
расчет отклонений значений параметров от норм технологического режима;
-
определение экономического потенциала. Практическая значимость
-
Разработан и внедрен программно-аппаратный комплекс (MES-система) в ОАО «ФосАгро-Череповец» на базе программного обеспечения PI System фирмы OsiSoft. Программное обеспечение включает в себя элементы: PI Enterprise Server v3.4.380.70 (SP1) 64-bit, PI DataLink Version 4.2.1, PI ProcessBook Version 3.2.0.0, PI ActiveView Version 3.2.0.0.
-
Разработан комплекс информационных моделей процессов обработки данных (расчет отклонений значений параметров от норм технологического режима; определение экономического потенциала).
-
Разработано специальное программное обеспечение, реализующее предложенную методику определения различных состояний технологической единицы и обработки данных для расчета отклонений параметров от норм технологического режима при различных состояниях технологической единицы.
Методы исследования
В основу решения поставленных задач положены методы исследования системного анализа {декомпозиция, классификация, иерархическое упорядочивание, абстрагирование, формализация, моделирование), методология функционального моделирования систем IDEF0.
Апробация работы
Результаты работы представлены на следующих конференциях:
Научно-методическая конференция по качеству образования и управления «Развитие образования на современном этапе: цели, задачи, приоритеты». ВГМХА, г. Вологда, 2009
Первая, вторая и третья международная научно-практическая конференция «Сера и серная кислота». ФГУП «Институт Гинцветмет», г. Москва, 2010, 2011 и 2012 гг.
По результатам работы международной научно-практической конференции «Сера и серная кислота» были получены дипломы: в 2010 г. «Диплом за лучшую разработку в области управления химическим предприятием с применением компьютерных систем», в 2011 г. «Диплом за креативность использования анализа информации MES-систем для повышения эффективности сернокислотного производства», в 2012 г. «Диплом за разработку и реализацию
в промышленности автоматизированной системы оперативного диспетчерского управления».
Работа представлена на всероссийском конкурсе «Инженер года 2011» в версии «Профессиональные инженеры». Ее автор Смелов А.Ю. стал победителем в номинации «Информатика, информационные сети, вычислительная техника».
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных работ, 4 публикации в сборниках трудов и тезисов докладов конференций и семинаров.
Структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения.
