1.1 Анализ состояния и проблем развития информационных технологий класса систем разработок программного обеспечения для оборудования (SCADA) и лучших практик их освоения в жизненном цикле объекта морской техники АО «Концерн «НПО «Аврора»

1.3 Планирование выполнения КР с использованием ПК "MS Project"

На рисунке 2 показан развёрнутый план от начала и до завершения КР [1].

Рисунок 2 - Развёрнутый план КР в MS-Project

1.4 Планирование выполнения КР с использованием ПК "Прогноз"

2. Квалиметрическое ранжирование информационных технологий класса SCADA

2.1 Разработка перечня альтернативных вариантов реализации информационных технологий класса SCADA

Рисунок 4 - База данных ИТ класса SCADA

2.2 Квалиметрическое сравнение альтернативных информационных технологий класса SCADA

Результатом квалиметрического анализа стало определение СПК ИТ по 14 моделям. Значения СПК представлены на листе 5.1, файла - «ПК ASOR _ Рогозин 2261.xls».

Фрагмент листа представлен на рис. 5.

Рисунок 5- Квалиметрическое сравнение ИТ класса SCADA

2.3 Анализ полученных результатов

Квалиметрический анализ характеристик ИТ позволил, получить численное выражение их качества (СПК) и ранжировать по нему. Ранжирование выполняется на листе 8, файла «ПК ASOR _ Рогозин 2261.xls».

На рисунке 6 представлен фрагмент ранжирования.

Рисунок 6 - ранжирование ИТ класса SCADA

Результаты анализа были получены следующим образом:

1. Выбраны 14 ЧПК однозначно характеризующие качество ИТ;

2. Поскольку значения по 10 из 14 ЧПК устанавливались методом экспертных оценок, то были выработаны критерии оценивания - по 3-4 на каждый ЧПК;

3. По результатам работы с ИТ была дана экспертная оценка уровня установленных ЧПК.

Цель моделирования достигнута - выполнено квалиметрическое ранжирования ИТ заданного класса; синтезирован оптимальный вариант ИТ.

Исходя из результатов и полученных АПК, наиболее конкурентоспособными вариантами ИТ класса SCADA являются:

1. SCADA КРУГ-2000 (АПК=0,95);

2. Siemens WinCC (АПК=0,95);

3. TAC Vista (АПК=0,77).

2.4 Выводы по разделу 2

3. Ранжирование лучших практик освоения информационных технологий класса SCADA

3.1 Разработка перечня лучших практик освоения информационных технологий класса SCADA

3.2 Квалиметрическое сравнение вариантов освоения информационных технологий класса SCADA

Для количественного сравнения вариантов был применён ПК «КСПР». И выбраны следующие критерии:

· Привлечение новых партнёров означает прирост дополнительных партнёров и спонсоров;

· Рост прибыли;

· Известность предприятия - насколько имя предприятия на слуху и известно широкому кругу лиц;

· Отказоустойчивость ИТ - на сколько ИТ сопротивляется внешним нежелательным воздействиям;

· Востребованность;

· Расширение спектра выполняемых работ;

· Рост числа филиалов предприятия - территориальный рост предприятия, не только в РФ, но и за рубежом;

· Расширение штата сотрудников - увеличение новых рабочих мест;

· Статус фирмы - значимость фирмы в сфере своей деятельности;

· Безотказность работы ИТ на предприятии - на сколько ИТ способно работать без перебоев;

· Зависимость от политического состояния в стране - на сколько влияют санкции на работу предприятия;

· Закупочная стоимость - затраты на приобретение ИТ;

· Стоимость стороннего ПО - дополнительные расходы;

· Стоимость обслуживания - затраты на обслуживание ИТ.

Результаты обработки данных в ПК приведены на рисунках 7 и 8.

Рисунок 7 - Оценка КС и ПР практики применения ИТ SCADA с использованием ПК «КСПР»

В качестве лидера рынка рассматривается практика использования ИТ ОАО «АК «Транснефть».

Рисунок 8 - Оценка КС и ПР практики применения ИТ SCADA на предприятиях с использованием ПК «КСПР»

3.3 Анализ полученных результатов

Высокая точность квалимерического сравнения практик освоения ИТ была обеспечена использованием данных, предоставленных, непосредственно, организациями, занимающимися внедрением ИТ, а также выбором критериев, отражающих различные аспекты их реализации. Результаты анализа подтверждаются на практике.

Цель моделирования - оценка перспективности применения конкретной производственной практики - считается достигнутой, поскольку дан численно подтверждённый прогноз КС и ПР каждой из анализируемых практик.

Согласно результатам анализа, наивысшим уровнем качества обладает практика проектной организации ОАО " АК "Транснефть". Полученный уровень качества обеспечивается полнотой использования функционала программы в достаточно широком диапазоне.

На втором месте по уровню качества находится практика компании ООО «УфаСистемаГаз». Практика имеет высокие показатели по материальной значимости решения, принятого с использованием ИТ.

Вариант компании ООО "Обис Энергомонтаж" показал более низкие результаты чем лидеры рынка, что объясняется его слабой практической реализацией.

3.4 Выводы по разделу 3

В результате ранжирования лучших практик освоения ИТ установлено следующее:

1. ИТ класса SCADA востребованы во многих сферах деятельности;

2. Востребованность АСУ ТП - будет способствовать дальнейшему развитию ИТ класса SCADA практически во всех отраслях;

3. Принцип работы ИТ оказывает значительное влияние на большое количество, разрабатываемой продукции;

4. Была продемонстрирована возможность реализации анализа влияния этих факторов на перспективность практики посредством ПК «КСПР»;

5. Анализ практик применения ИТ показал наибольшую эффективность проектов подобных реализуемым компанией ОАО " АК "Транснефть".

4. Апробация информационных технологий класса SCADA при управлении жизненным циклом объекта морской техники АО «Концерн «НПО «Аврора»

4.1 Практическое использование для условий задачи управления жизненным циклом объекта морской техники АО «Концерн «НПО «Аврора» лучшей из технологий в классе SCADA

· Технология разработки SCADA системы сертифицирована по ГОСТ ISO 9001;

· 100% «горячее» резервирование контроллеров, процессорных частей контроллеров, модулей и отдельных каналов ввода/вывода (для SCADA с РСУ);

· 100% «горячее» резервирование информационных сетей, серверов баз данных и архивов;

· N-кратное резервирование Станций Оператора;

· Программные и аппаратные средства автоматического перезапуска (для станций оператора и контроллеров);

· Высоконадёжный отказоустойчивый протокол обмена между SCADA и системами реального времени контроллеров;

· Возможность хранения архивов на контроллере и наличие телемеханического канала связи, обеспечивающего передачу данных по медленным и неустойчивым линиям связи (для создания систем диспетчеризации на базе СКАДА системы с РСУ);

· Резервирование функций коррекции системного времени;

· Разграничение доступа к функциям системы.

Следствия:

· Возможность использования SCADA системы «КРУГ-2000» для ответственных производств и создания распределенных систем управления;

· Высокая надежность передачи команд управления и обеспечение требуемого времени передачи данных в системах АСУ ТП, учёта энергоресурсов, диспетчеризации и телемеханики.

3. Открытость SCADA системы

· Поддержка международных стандартов и спецификаций: TCP/IP (UDP), MODBUS, IEC 60870-5-101/104, IEC 61850, OPC DA/HDA, COM, DCOM;

· OPC сервер SCADA системы КРУГ-2000 с поддержкой DA и HDA;

· Обширные библиотеки драйверов различных устройств;

· Обмен с файл-сервером Пользователя;

· API доступа к БД, ODBC;

· Передача данных в SQL-сервер;

· Средства конвертирования данных в форматы Excel, XML и ASCII - импорт/экспорт конфигурации;

· Управление контроллерами с программным обеспечением сторонних производителей через DDE, OPC, API;

· Обмен с приложениями: API, DLL, COM, OLE.

Следствия: Возможность простой «бесшовной» интеграции с существующими устройствами и системами.

4. Глубокая интеграция SCADA и системы реального времени контроллеров (для SCADA с РСУ)

· Работа с целостной и непротиворечивой базой данных системы;

· Поддержка стандарта IEC-61131 на нижнем (контроллерном) и верхнем (серверы БД) уровнях;

· Разработка технологических программ для станций оператора и контроллеров в единой интегрированной среде разработки;

· Программирование контроллеров «нажатием одной кнопки» из единой интегрированной среды разработки;

· Режим обычной и удаленной отладки контроллера («с остановкой/без остановки контроллера»);

· Обмен с контроллерами по высоконадежному скоростному протоколу;

· Сетевая загрузка программного обеспечения контроллера, online диагностика контроллера и его модулей;

· Ведение событийных трендов с дискретизацией от 2 мсек в контроллерах (при использовании специализированных модулей ввода/вывода) с возможностью их передачи и отображения в SCADA;

· Имитатор системы реального времени контроллера;

· Системы реального времени для IBM PC-совместимых контроллеров и контроллеров на базе архитектуры ARM9 и Intel Xscale (под ОС QNX, LINUX).

Следствия:

· Наилучшие динамические характеристики системы и максимальная децентрализация обработки данных;

· Работа с единым проектом уменьшает время на создание сложных АСУ и минимизирует количество ошибок;

· Возможность создания тренажёров для тренировок оперативного персонала на единой платформе программных и технических средств;

· Экономическая эффективность - нет необходимости приобретения программного обеспечения у разных фирм, единая техподдержка;

· Простота версионного контроля.

5. Модульность и масштабируемость SCADA системы

· Модульное построение среды исполнения серверов базы данных и станций оператора, систем контроллеров, среды разработки;

· Гибкий выбор конфигураций модулей - от простых до сложных;

· Количество станций оператора ограничено мощностью серверов и сетевого оборудования.

Следствия:

· Минимизация затрат на приобретение SCADA системы;

· Рациональные требования к вычислительным ресурсам;

· Легкость масштабирования установленного программного обеспечения СКАДА системы КРУГ-2000 как по количеству переменных, так и по количеству функций.

6. Локализация SCADA системы

· 100% Российское производство;

· Все системные надписи, сообщения и документация на русском языке;

· Полностью русскоязычная среда разработки, включая язык программирования КРУГОЛ, свойства всех элементов базы данных и графических интерфейсов.

Следствия:

· Независимость от иностранных производителей;

· Для работы с системой не требуется знание иностранного языка.

7. Архитектура

· Создание систем с распределёнными базами данных;

· Динамический многосерверный доступ графических клиентов к различным группам серверов БД;

· Вывод обобщенной сигнализации с подключаемых серверов;

· Межсерверный обмен данными и связанными с ними событиями;

· Работа серверов базы данных со сторонними устройствами по интерфейсам Ethernet, RS485, RS232, USB и т.д.

Следствия:

· Возможность построения от простых до сложных распределённых иерархических систем управления;

· Создание выделенных диспетчерских мест обобщенного контроля и управления оборудованием, цехом, предприятием;

· Большой выбор интерфейсов и протоколов для обмена данными с устройствами и программным обеспечением других производителей.

8. Средства создания и отладки пользовательских проектов

· Объектно-ориентированный графический редактор и большая библиотека графических примитивов;

· Мастера создания базы данных и проектов. Библиотека изображений и шаблонов технологических объектов;

· Мощные средства отладки прикладного программного обеспечения;

· Редактирование базы данных в режиме реального времени;

· Обновление базы данных и прикладного ПО верхнего и нижнего уровня без останова системы.

Следствия:

· Минимальные трудозатраты для настройки и отладки проекта;

· Простота выявления ошибок в проектах пользователя.

9. Библиотеки функций

· Встроенные функции обработки переменных (обработки на достоверность, нарушение границ сигнализации, гистерезисы, скорость роста и т.д.);

· Встроенные в переменные базы данных алгоритмы регулирования (более 10 шт.);

· Функции управления и обработки данных (управление задвижками, двигателями и т.д., всего более 250 функций);

· Функции для реализации систем коммерческого и технического учёта тепла, газа и нефтепродуктов;

· Возможность создания собственных (пользовательских) функций;

· Механизм создания функций Пользователя на языках C/C++ с возможностью их включения в библиотеку функций технологического языка КРУГОЛ™.

Следствия:

· Возможность создания простых проектов без разработки прикладных программ;

· Отсутствие в большинстве случаев необходимости создания собственных функций управления единицами технологического оборудования (задвижками, клапанами, насосами и т.д.);

· Сокращение трудозатрат на разработку прикладных программ.

10. Графический интерфейс

· Продвинутые (мощные) средства визуализации;

· Встроенный язык скриптов;

· Поддержка многомониторных режимов;

· Периодические и событийные тренды с дискретизацией от 1 мсек;

· Встроенные алгоритмы сжатия при отображении большого объёма данных в трендах;

· Отображение оперативных и исторических данных в одном тренде;

· Многоуровневая световая и звуковая сигнализация по событиям и состоянию параметров БД;

· Гибкая система фильтрации событий;

· Подсистема генерации отчётов.

Следствия:

· Возможность создания современного, гибкого, интуитивно понятного интерфейса;

· Соответствие требованиям широкого спектра отраслевых стандартов по визуализации в автоматизированных системах.

11. Система единого времени

· Синхронизация таймеров всех устройств АСУ ТП (серверы, станции, контроллеры), в том числе с использованием GPS и ГЛОНАСС;

· Организация коррекции времени абонентов системы как от Сервера единого времени, так и Серверами базы данных.

Следствия: Возможность точного восстановления последовательности событий на всех уровнях системы на любой момент времени.

4.3 Выводы по разделу 4

В результате апробации программы SCADA КРУГ - 2000 было установлено следующее:

1. На практике подтверждены характеристики, заявленные в разделе 2;

2. Проведённая апробация подтверждает, что автоматизация позволяет повысить точность и скорость проектирования АСУ ТП;

3. Функционал программ содействует созданию компанией-проектантом инновационных проектов;

4. Создание доступных высокоточных ИТ класса SCADA - это эффективный маркетинговый ход, позволяющий заинтересовать проектанта в продукции конкретной фирмы без проведения дорогостоящих презентаций и демонстраций.

5. Роль места, задачи и технологии использования информационных технологий класса SCADA при цифровой трансформации объектов морской техники типа «АО «Концерн «НПО Аврора»

5.1 Общие сведения о реализации плана цифровизации экономики

Для начала, чтобы вести речь об цифровой трансформации нашего ОМТ, я хочу привести общие сведения о том, что такое цифровая трансформация в целом, на примере цифровизации экономики [9].

Реализация плана цифровизации осуществляется в соответствии с целями, задачами, направлениями, объемами и сроками реализации основных мероприятий, связанных с созданием обязательных условий для развития цифровой экономики, где данные в цифровой форме являются ключевым фактором производства во всех сферах деятельности, что повышает конкурентоспособность и обеспечивает экономический рост.

Эта программа направлена на создание условий развития общества знаний, повышение благосостояния и качества жизни граждан путем повышения качества и доступности товаров и услуг, выполненных в цифровой экономике с использованием современных цифровых технологий.

Цели данной программы:

· Создание экосистемы цифровой экономики, где данные в цифровой форме являютсяосновным фактором производства во всех современных сферах деятельности и в которой обеспечено их взаимодействие;

· Создание необходимых и достаточных условий, устранение имеющихся препятствий и ограничений при создании и развитии высокотехнологических бизнесов и недопущение появления новых препятствий и ограничений;

· Повышение конкурентоспособности.

Основными технологиями, которые входят в реализацию настоящего плана можно назвать:

· Нейротехнологии;

· Искусственный интеллект;

· Системы распределенного реестра;

· Квантовые технологии;

· Промышленный интернет;

· Робототехника и сенсорика;

· Технологии беспроводной связи;

· Технологии виртуальной, а также технологии дополненной реальностей.

5.2 Необходимость, цели, задачи и предложения использования информационных технологий заданного класса SCADA при цифровой трансформации объектов морской техники

В качестве цифровой трансформации заданного ОМТ, которым у меня в курсовой работе является АО «Концерн «НПО «Аврора», я предлагаю цифровизировать и усовершенствовать управление и наладку АСУТП, чтобы они стали как можно более проще, удобнее и интуитивно понятными для персонала, обеспечивающего и работающего с такими системами.

Исходя из моего опыта работы на предприятии, занимающегося проектированием, разработкой, испытаниями, отладкой и прочими операциями, связанными с автоматизированными системами управления, я могу сказать, что имеющиеся на данный момент ПО, которые отвечают за контроль и управление приборами, системами и подсистемами зачастую не всегда понятны и просты в управлении, что в свою очередь усложняет процесс взаимодействия с ними, и что в следствии приводит к длительности производимых работы.

В связи с этим я хочу выделить несколько целей, решение которых приведёт максимальному решению указанных выше проблем, а именно:

· Упростить процесс взаимодействия человека - оператора с пультом управления;

· Уменьшить место, занимаемое приборами и системой в целом, как на испытательных стендах, так и на промышленных объектах;

· Сделать более понятным рабочий интерфейс;

· Повысить профессиональный уровень сотрудников;

И для выполнения указанных целей я хочу выдвинуть несколько задач:

· Для упрощения процесса взаимодействия человека - оператора с пультом управления, необходимо выпускать в печатном или в электронном виде подробное руководство эксплуатации и методику испытаний, естественно в корпоративной сети предприятия, чтобы избежать ненужных утечек информации, что позволит каждому, кто имеет отношение к той или иной системе досконально изучить все возможности и специфику управления данной системы;

· Для уменьшения места, занимаемого приборами, можно предложить более компактную расстановку этих самых приборов, учитывая при этом длину кабелей и жгутов, служащих для подключения приборов. В плане цифровизации этого мероприятия можно использовать ПО, позволяющее автоматически в виде модели на дисплее расставлять необходимые нам приборы;

· Для того чтобы сделать понятным рабочий интерфейс, есть предложение оптимизировать его путём сокрытия той информации и отображающих элементов, которые не несут важного значения в данный момент работы системы, что естественно позволит немного «очистить» рабочий стол от ненужной информации;

· Для повышения профессионального уровня сотрудников могу предложить проведение ежеквартальных проверок на знание систем, с которыми они работают. Притом знаний не только теоретических, но и что не маловажно практических.

Также я хочу предложить нововведение, которое не только решит выше поставленные задачи, но и выведет процесс управления на новый уровень. А именно один переносной дисплей или планшет, на которой могли бы отображаться любые схемы управления, каждой отдельной системы, путём технологии беспроводной передачи данных, а именно NFC (Near field communication), которая передаёт данные в одно касание, и обеспечивает дальнейшую работу. Это нововведение позволит и уменьшить пространство, занимаемое габаритными пультами управления, и позволит всегда иметь под рукой техническую документацию и сведения о системе, и упростит интерфейс, да и просто даст толчок к развитию похожих беспроводных систем управления. морской информационный автоматизированный

5.3 Выводы по разделу 5

В данном разделе были приведены общие сведения и цели по реализации плана цифровизации экономики для общей осведомлённости.

Предоставлены цели, задачи предложения и необходимость трансформации ОМТ заданного класса, а также описано отдельное нововведение, которое, как я считаю, даст толчок развитию и усовершенствованию управления АСУТП.

Заключение

При квалиметрическом ранжировании информационных технологий класса SCADA, а также лучших практик их освоения при внедрении в АО НПО «Концерн «Аврора» были решены следующие задачи:

1. Были установлены проблемы и задачи, стоящие перед информационными технологиями класса SCADA при внедрении в АО НПО «Концерн «Аврора», среди основных из которых отнесены следующие.

1.1. Проблемы развития информационных технологий класса SCADA применяемых при внедрении в АО НПО «Концерн «Аврора»:

· Финансовые риски;

· Переобучения персонала;

· Закупка вспомогательных ПО.

1.2. Задачи при решении названных проблем:

· Переход к технологии открытого программирования;

· Расширение базы данных;

· Специализация ПК на конкретные задачи.

2. В ПК «Прогноз» и «MS-Project» был сформирован план выполнения исследований по квалиметрическому ранжированию информационных технологий заданного класса и практик её применения, которые подтвердили возможность реализации задач курсовой работы в заданные сроки.