Автоматизированная информационная система планирования и контроля ремонта оборудования

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО  «Сибирский государственный индустриальный университет» 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломной  проекту: 
 
 

Автоматизированная  информационная система

планирования  и контроля ремонта  оборудования ОАО  НКАЗ

^(тема)

Студент __________        Дубинин А.Г.

            ^{(подпись)        (Фамилия, имя, отчество)}

допущен к защите в государственной аттестационной комиссии «___»_______2009г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новокузнецк

2009г.

 

      
Аннотация 

      Дубинин А.Г. «Автоматизированная информационная система планирования и контроля ремонта оборудования ОАО «НКАЗ»». Дипломный проект по специальности «Прикладная информатика (в управлении)». - Новокузнецк, 2009 г. - страниц 95, таблиц 14, рисунков 19, источников 15, слайдов 10 листов.

      Цель  работы: модернизация базы данных, системы планирования и контроля ремонта оборудования ОАО «НКАЗ».

      В общей части дипломной работы подробно рассмотрены теоретические основы задачи планирования и учета ремонтов, характеристика объекта автоматизации, обзор известных разработок, а также описана действующая система-прототип, ее область применения и назначение программного комплекса.

      В специальной части даны постановки задач и характеристика проблемы. Рассмотрены техническая структура  БУ «ТРОЛЛЬ» и АРМ мастера по ремонту. Разработан алгоритм обслуживания ошибок.

      Кроме этого в дипломном проекте рассмотрена безопасность и экологичность проектов, рассчитана экономическая эффективность модернизации и обслуживания системы. 
 
 

Исполнитель    _________    Дубинин А.Г.

                                       ^{(подпись)} 

 

Annotation 

      Dubinin A.G. "Automated information planning system and checking the repair of the equipment OAO "NKAZ"". The Degree project on professions "Applied informatics (in management)". - Novokuzneck, 2009 - a pages 95, tables 14, drawing 19, the sources, slide 10 sheets.

      The Purpose of the work: modernization database, planning system and checking the repair of the equipment OAO "NKAZ".

      In the general part of degree work are in detail considered theoretical bases of the problem of the planning and account repair, feature of the object to automations, review of the known developments, as well as is described acting system-prototype, her(its) application and purpose of the programme complex.

      In special part are given stating the problems and feature of the problem. The technical structure BU "TROLL" and ARM master are Considered on repair. The Designed algorithm of the service mistake.

      Except this in degree project is considered safety and ecological capacity project, is calculated cost-performance to modernizations and servicing the system. 
 
 

The Performer    _________    Dubinin A.G.

                                        ^(signature)

 

Содержание 

Введение             6

1 Общая часть            9

      1.1 Теоретические основы задачи  планирования и учета ремонтов  9

            1.1.1 Задачи замены и ремонта       9

            1.1.2 Иерархия задач  планирования       9

            1.1.3 Модели задач  замены и ремонта      13

      1.2 Характеристика объекта автоматизации      15

      1.3 Обзор известных разработок        17

            1.3.1 Информационная система управления техническим

              обслуживанием и ремонтом       17

      1.3.2 Комплексная система управления  основными фондами -

                     «iMaint Enterprise Asset Managenent»     19

            1.3.3 Автоматизированная система «Спектр:ERP»    21

            1.3.4 Автоматизированная система "Ремонт-Эксперт"   23

            1.3.5 Информационная система технического обслуживания и

                     ремонта «ЛОЦМАН: ТОР»       29

      1.4 Описание действующей системы  - прототип     32

            1.4.1 Информационное обеспечение      34

            1.4.2 Техническое обеспечение       35

            1.4.3 Алгоритмическое  обеспечение      36

            1.4.4 Программное обеспечение       38

            1.4.5 Организационное обеспечение      39

Вывод по общей  части           40

2 Специальная часть           41

      2.1 Постановки задач и характеристика проблемы     41

      2.2 Техническая структура БУ «ТРОЛЛЬ»      42

      2.3 Алгоритм обслуживания ошибок       49

      2.4 АРМ мастера по ремонту         52

Вывод по специальной  части          64

3 Экономическая  часть           65

      3.1 Расчет затрат на разработку  проекта       65

      3.2 Расчет эксплуатационных затрат       70

      3.3 Расчет экономической эффективности  модернизации

            автоматизированной информационной  системы планирования и

            контроля ремонта оборудования  ОАО «НКАЗ»     72

4 Безопасность  и экологичность проектов       75

      4.1 Безопасность           75

            4.1.1 Анализ условий  труда        75

            4.1.2 Мероприятия по  улучшению труда      84

            4.1.3 Пожарная безопасность. Причины и способы

                     ликвидации возгораний        86

      4.2 Мероприятия по ликвидации ЧС       88

Заключение            93

Список используемых источников         94

 

Введение 

      Характерной чертой нашего времени являются интенсивно развивающиеся процессы информатизации практически во всех сферах человеческой деятельности. Они привели к формированию новой информационной инфраструктуры, которая связана с новым типом общественных отношений (информационные отношения), с новой реальностью (виртуальной реальностью), с новыми информационными технологиями различных видов деятельности. Сердцевиной современных информационных технологий являются автоматизированные - информационные системы, создание функционирование и использование которых привело к возникновению специфических понятий, категорий, приемов и навыков.

      Современный мир информационных технологий трудно представить себе без использования баз данных. Практически все системы в той или иной степени связаны с функциями хранения и обработки информации. Фактически информация становится фактором, определяющим эффективность любой сферы деятельности. Увеличились информационные потоки и повысились требования к скорости обработки данных и теперь уже большинство операций не может быть выполнено вручную, они требуют применения наиболее перспективных компьютерных технологий. Любые административные решения требуют четкой и точной оценки текущей ситуации и возможных перспектив ее изменения. И если раньше в оценке ситуации участвовало несколько десятков факторов, которые могли быть вычислены вручную, то теперь таких факторов сотни и сотни тысяч, и ситуация меняется не в течение года, а через несколько минут, а обоснованность принимаемых решений требуется большая, потому что и реакция на неправильные решения более серьезная, более быстрая и более мощная, чем раньше. И обойтись без информационной модели организации, хранимой в базе данных, в этом случае невозможно.

      В области электронной обработки  данных одним из базовых понятий  является «информация». Иногда в рамках выполняемой работы используется информация большого объема, отдельные порции которой похожи друг на друга по структуре, отличаясь содержанием. При работе с большими объемами информации очень важна скорость поиска информации (или вообще скорость доступа к ней). Рост объемов обрабатываемых данных выдвигает на передний план проблему эффективности средств организации данных и доступа к ним практически во всех сферах человеческой деятельности; промышленности, администрировании, образовании и т. д.

      Компьютер способен обрабатывать разнообразные  данные. С помощью программ обслуживания баз данных можно сохранить данные в специальной форме, выбрать из них специальные сведения, обработать, передать коллегам, распечатать и т. п. При наличии готовой базы данных, можно выполнить в ней поиск данных, по задаваемым пользователем критериям. Переход от ящиков с каталожными карточками или от шкафа с деловыми бумагами к базам данных, не составляет труда, так как данные, как правило, там уже рассортированы и упорядочены по определенной схеме.

      Для раскрытия всех потенциальных возможностей, которые несет в себе использование  баз данных, необходимо применять в работе комплекс программных и аппаратных средств максимально соответствующий поставленным задачам.

      В наши дни люди в полной мере оценили, удобство хранения информации в базах  данных. К тому же база данных, хранимая на компьютере, это гораздо компактнее, чем полки и стеллажи с папками. Очевидно, что вся информация, которая может быть упорядочена и как-то систематизирована, рано или поздно будет занесена в базу данных.

      Разработка  современных автоматизированных информационных систем планирования и контроля ремонта оборудования является актуальной задачей.

      Целью данного дипломного проекта является модернизация базы данных, системы планирования и контроля ремонта оборудования ОАО «НКАЗ».

      При реализации проекта ожидается повышение точности планирования и надежности контроля ремонта оборудования.

      В общей части рассмотрены теоретические основы задачи планирования и учета ремонта и проведен анализ известных разработок.

      В специальной части описаны характеристика объекта автоматизации и действующая система-прототип, а так же механизм (алгоритм) контроля обслуживания и ремонтов и АРМ мастера по ремонту.

      Также рассмотрены разделы – «Экономическая часть», в котором приводится расчет затрат на модернизацию и эксплуатацию системы и «Безопасность и экологичность проекта», описывающий анализ условий труда, мероприятия по улучшению условий труда, пожарная безопасность и мероприятия по ликвидации ЧС. 

 

1 Общая часть 

1. Теоретические основы задачи планирования и учета ремонтов

 

      «Планирование - это обеспечение всех производственных подразделений информацией о том, как они должны функционировать для достижения общих корпоративных целей». 

1. Задачи  замены и ремонта

      Эти задачи возникают на производстве, поскольку технические характеристики любого промышленного оборудования со временем или в результате эксплуатации ухудшаются, если не принимать мер по его ремонту и обслуживанию. В ряде случаев выгоднее не выполнять ремонт, а полностью заменить изношенное оборудование.

      Существуют  два типа задач замены и ремонта.

      Первый тип задач связан с определением моментов времени, когда рассматриваемый агрегат (или комплекс) требуется вывести в ремонт. В качестве критерия эффективности таких задач рассматривают затраты, связанные с потерями дохода при выходе агрегата из строя или ухудшения его характеристик при длительном использовании, или затраты на проведение ремонта или замены.

      Второй  тип задач возникает тогда, когда  момент времени вывода агрегата в  ремонт уже определен и требуется  определить график проведения ремонта при ограниченных ресурсах. В качестве критерия эффективности обычно принимается длительность ремонта, затраты ресурсов или общие затраты на проведение ремонта с учетом потерь дохода при простое ремонтируемого агрегата. 

2. Иерархия  задач планирования. Традиционная отечественная терминология

      Существует  несколько взглядов на иерархию задач  планирования. С точки зрения горизонта  планирования эти задачи делят на:

• долгосрочные (более 5 лет);
• перспективные и стратегические (3-5 лет);
• текущие (1-2 года);
• оперативные (квартал, месяц, неделя, сутки, смена);
• диспетчерские (сменное планирование и организация выполнения сменных планов).

По степени  детализации выделяют следующие виды планирования:

• объемное - определение производственной мощности предприятия, определение номенклатуры и трудоемкости, составление производственной программы и баланса ресурсов;
• объемно-календарное - согласование планов по объему выпуска и по времени, формирование производственной программы с привязкой к срокам запуска/выпуска;
• оперативное - составление детального графика производства и выпуска продукции с учетом имеющихся ресурсов.

      Принято считать, что собственно производственное планирование (выпуска продукции, обеспечения  производства ресурсами, балансирования загрузки оборудования) затрагивает  интервал от одного-двух лет до реального времени.

      На  рисунке 1 показано принятое в теории представление иерархии производственного планирования. Задачи производственного планирования представляются обычно в виде иерархической последовательности, так как:

• производственные планы верхнего уровня готовятся руководством предприятия, а оперативные и диспетчерские планы - управленческим персоналом цехов и производственных участков;
• производственные планы верхнего уровня используются для формирования стратегии предприятия в целом, а оперативные и диспетчерские планы предназначены для координации работ по выполнению производственной программы;
• планы верхнего уровня служат исходной информацией для очередных этапов планирования;
• на очередном шаге планы детализируются, то есть сокращается интервал времени, охваченного планом, учитывается больше параметров, сокращается доля прогноза и увеличивается доля реальной учетной производственной информации.

      Исходная  информация для задач текущего (годового) производственного планирования формируется на этапе определения стратегических долгосрочных целей предприятия, а также технико-экономического планирования. На предприятиях создавался (иногда используется и сейчас) техпромфинплан, включающий: «Укрупненный план реализации основных видов продукции», «Укрупненный план потребностей в материальных ресурсах», «План по труду и кадрам», «Финансовый план», планы развития производства и др. Если ранее исходная информация для формирования техпромфинплана содержалась в пятилетних планах, то сейчас основой для текущего планирования часто является прогноз сбыта (реализации) на год-два (иногда представляемый в виде «портфеля заказов»), который составляется по видам продукции, по регионам, по кварталам года. Взаимосвязь задач усложняет внедрение систем планирования.

      При классификации задач планирования по срокам исполнения - текущих (на год), сменных и др. - совсем не имеют  в виду, что первые составляются раз в год, а вторые - раз в  смену. Дело в том, что планы обновляются  достаточно часто (годовые планы - раз в месяц или в квартал) и не только по регламенту, но и при значительном изменении условий. Например, для сменного задания критичным является отказ технологического оборудования, для годового плана - изменение контракта на поставку по требованию заказчика. При этом взаимоувязано на каждом уровне решаются задачи распределения ресурсов и упорядочения работ. Поэтому срочные заказы должны вноситься в сменные задания не непосредственно, а через корректировку производственной программы предприятия и всех зависимых планов нижнего уровня.

Рисунок 1 - Иерархия задач производственного планирования: традиционный отечественный поход, теоретическая модель

      На предприятии, которое готово брать заказы на любых условиях выполнения (тем более - так называемые коммерческие заказы), внедрение системы планирования (особенно интегрированной ERP-системы) затруднено.

3. Модели задач замены и ремонта

      Модель  комплекса операций по замене и ремонту  представляется в виде сети G = (U, Г), элементы которой u_m Є U соответствуют операциям; рассматриваются «нескладируемые» ресурсы (рабочая сила, оборудование и т.д.); все величины, характеризующие задачу, целочисленны; ограничения ресурсов представляют собой кусочно-постоянные функции; для выполнения операции требуется один вид ресурсов; трудоемкость выполнения операции – величина постоянная и не зависящая от интенсивности ее выполнения.

      Общая математическая модель задачи может  быть представлена в следующем виде:

      Для заданной сети G = (U, Г) значений Т и R^π (t) для всех π Є П и t = 0,1,…, Т – 1 определить множество значений

такое, что целая  функция

при ограничениях:

      (1)

     (2)

     (3)

       (4)

     (5)

     (6)

      (7)

     (8)

      Здесь используются следующие обозначения, а условия имеют следующий смысл. Сеть состоит из множества операций u_mЄU, частично упорядоченных в соответствии с многозначным отображением Г которое может трактоваться как множество соотношении непосредственного предшествования: (k≤l)ЄГ означает, что операция u_k непосредственно предшествует операции u_l.

      Для каждой операции сети задаются три параметра: минимальная и максимальная интенсивности их выполнения d_m и с_m и длительности их выполнения при максимальной интенсивности Т_m. Сеть дополнена двумя искусственными операциями: начальной — u₀ и конечной — u_N, так что d₀ = с₀ = d_N = c_N = 0 и Т₀ = T_N = 0, а все соотношения порядка (ø≤m) и (m≤ø) соответственно заменяются соотношениями (0≤m) и (m≤N).

      Для всей сети задаются интервалы планирования Т и существующее количество ресурсов каждого вида в каждый момент времени R^π (t), π Є П, где П — множество видов ресурсов.

      Через обозначено искомое количество ресурсов, назначаемое на m-ю операцию в t-й момент времени. Таким образом, искомое решение-множество X определяет распределение ресурсов для всех операций комплекса U и для всех временных интервалов планируемого периода.

      Величины t_m и соответствуют моментам начала и окончания операции u_m. Эти величины жестко связаны с распределением ресурсов при решении задачи, т. е. с множеством X.

      Поскольку начало конечной операции u_N соответствует окончанию выполнения всего комплекса операций U, то условие (1) отражает требование выполнения этого комплекса в течение планируемого периода Т (если t₀ = 0). Соотношения (2) отражают тот факт, что последующая операция не может быть начата ранее, чем окончится предыдущая; (3) соответствует ограничениям по наличным ресурсам, причем U^(π) соответствует множеству операций, которые требуют для своего выполнения π-й вид ресурса; (4) отражает неотрицательность значений ресурсов, назначаемых для выполнения операций; (5) определяет пределы, в которых можно производить назначение ресурса на данную операцию; (6) определяет условие независимости трудоемкости выполнения операций от их интенсивности.

      Модель. Задача сетевого планирования и управления (СПУ) - время. Эта модель характеризуется следующими дополнительными условиями. Ресурсы, имеющиеся в наличии, неограниченны, т. е. R^π (t) = ∞ для всех π Є П.

Целевой функцией задачи является длительность выполнения всего комплекса операций, т. е. Q (X) = t_N.

      Задача  состоит в нахождении графика выполнения всех операций с минимальной общей длительностью.

      Математическая модель задачи может быть представлена в следующем виде.

      Для заданной сети G = (U, Г) определить множество значений t_m для всех u_mЄU таких, что

при ограничениях:

      Таким образом, мы получили задачу линейного  программирования специального вида. Специфика этой задачи позволяет использовать для ее решения эффективные методы, основанные на теории потоков в сетях, поскольку полученная модель соответствует задаче о максимальном пути в сети. 

2. Характеристика  объекта автоматизации

 

      Система автоматизации процесса электролиза  алюминия представляет собой комплекс программно-технических средств. Название ТРОЛЛЬ-5 относится соответственно к оборудованию и программному обеспечению последнего поколения АСУ ТП электролиза алюминия. Таким образом:

ТРОЛЛЬ-5К  – блоки управления электролизерами  АСУ ТП электролиза;

ТРОЛЛЬ-5 – программное обеспечение АСУ ТП электролиза.

      Разделение  названий оборудования и программного обеспечения вызвано тем, что  программное обеспечение ТРОЛЛЬ-5 способно работать на всем спектре  оборудования, производимого с 1994 года. Более того, программное обеспечение ТРОЛЛЬ-5 построено таким образом, что к его верхнему уровню можно подключить любое оборудование распределенных централизованных систем автоматизации других производителей.

      Система ТРОЛЛЬ представляет собой сложный  комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для управления процессом производства алюминия. Кроме управляющих функций, система производит:

• сбор информации;
• обработку информации;
• визуализацию;
• архивное хранение и выдачу печатных отчетов (сводок).

      Каждая  из перечисленных функций выполняется слаженной работой отдельных частей системы - как оборудования, так и программного обеспечения.

      В системе ТРОЛЛЬ имеются следующие  функциональные возможности:

• Повышение информативности блока управления – на передней панели блока управления ТРОЛЛЬ-5К размещен светодиодный алфавитно-цифровой двухстрочный дисплей с высотой символа около 6мм. Сообщения о состоянии блока управления и управляемых им электролизеров, об ошибках и нештатных ситуациях стали полнее и информативнее;
• Измерение токов двигателей – блок управления ТРОЛЛЬ-5К дает возможность обслуживающему и технологическому персоналу наблюдать значения пусковых и рабочих токов двигателей приводов анодной рамы и кожуха на алфавитно-цифровом дисплее;
• Работа с системой на любом рабочем месте завода – программное обеспечение ТРОЛЛЬ-5 обеспечивает любому клиенту заводской сети доступ к оперативной и архивной информации, циркулирующей в системе. Любой АРМ, находящейся в заводской сети имеет полный набор функциональных возможностей системы. Ограничения накладывают только уровни доступа, задаваемые для каждого пользователя индивидуально;
• Один АРМ оператора цеха – вне зависимости от количества корпусов в цехе электролиза, система позволяет отображать и управлять всеми корпусами с одного рабочего места.

 
 

1.4 Описание действующей системы-прототипа 

      В качестве системы – прототипа  взята информационная система для управления ремонтами и техническим обслуживанием оборудования «Global-EAM».

Назначение

Область применения системы

      Программный комплекс управления ремонтами и техническим обслуживанием оборудования предприятия «Global EAM» (ТОиР) является отечественным программным продуктом, разрабатываемым Компанией «Бизнес Технологии» для информационного обеспечения работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Область применения системы – предприятия промышленности, энергетики, транспорта, а также любые предприятия и организации, в которых требуется автоматизировать функции технического учета оборудования, хранения технической документации, планирования процессов эксплуатации и ремонта.

Назначение  программного комплекса