РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор», Ткаченко С. С., Емельянов В. О., Мартынов К. В. Будущее комплексной автоматизации литейных процессов

РАХ «Творческая мастерская «Литейный двор», Ткаченко С. С., Емельянов В. О., Мартынов К. В. Будущее компле...

Автоматизация литейных процессов — необходимое условие для повышения производительности труда отечественного литейного производства до мирового уровня. Массовая оптимизация кадрового состава и сокращение издержек производства в условиях кризиса привели к резкому подъему интенсивности труда. Многозадачность для инженерно-технических работников (далее — ИТР) порождает непродуманные, а подчас и ошибочные решения.

Один из вариантов улучшения создавшегося положения на производствах — внедрение систем комплексной автоматизации, позволяющих разгрузить персонал от рутинного контроля производства и обеспечить динамическое планирование. Сегодня специалисты в области промышленной автоматизации предлагают схему в виде классической пирамиды управления (см. рисунок 1).

Управление технологического процесса осуществляется промышленными логическими контроллерами (далее — ПЛК). Контроль совершается с помощью датчиков различного типа. Управляющие воздействия происходят посредством исполнительных механизмов. Уровень производства — это оперативно тактическое планирование и диспетчеризация (MES), системы визуализации технологического процесса (SCADA). Верхний уровень отвечает за планирование ресурсов предприятия (ЕRP) и оптимизированное производственное планирование (APS). Все уровни объединяет локальная компьютерная сеть. Система комплексной автоматизации позволяет осуществлять тотальный контроль хода технологического процесса, расходование ресурсов и объема выполнения производственной программы, проводить долгосрочное планирование сроком до одной декады. Неточности в стратегическом планировании учитывают при составлении оперативных планов на уровне производства (MES).


Взаимодействие всех перечисленных компонентов системы осуществляется в программной среде (Product lifecycle management — «жизненный цикл изделия», далее — PLM). Среда PLM является развитием PDM — технологии по управлению базами данных CAD/CAM/CAE. Электронный документооборот позволяет повысить производительность труда ИТР. Сокращается число ошибок логистики и планирования. В то же время нет жесткой связи между всеми участками производственного процесса. Каждый уровень пирамиды управления автоматизирован локально. Общей модели производства в данной системе не предусматривается. Обмен данными происходит по инициативе оператора. Глобальная автоматизация объекта по схеме (см. рисунок 1) затруднена в силу низкой скорости компьютерных сетей и малой производительности промышленных компьютеров. Компоненты системы обмениваются данными, а не решают общую задачу.

Появление мощных серверов и высокоскоростного интернета кардинально меняет концепцию промышленной автоматизации. Ключевыми инструментами становятся облачные вычисления и интернет вещей.

Понятие облачных вычислений (Cloud computing) трактуется как технология распределенной обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю в виде интернет-сервиса. Фактически это развитие систем управления базами данных. Как следствие возникает новый класс оборудования, которое интегрировано в интернет-среду. Появляется понятие «интернет вещей». В [1] приводится определение понятия интернета вещей как сети физических объектов, содержащих встроенную технологию, которая позволяет этим объектам измерять параметры собственного состояния или состояния окружающей среды, использовать и передавать эту информацию. Интернет-вещи могут обмениваться информацией между собой, но, что самое главное, вычислительные мощности находятся на сервере, и обмен информацией происходит внутри сервера без участия человека. Такая интеграция объектов получила название киберфизическая система (Cyberphysical systems, CPS). Обращаясь к рисунку 1, можно сказать, что интернет вещей ликвидирует разрыв между уровнями управления. Локальная производственная сеть не способна решить эту задачу. В классической схеме слабые процессоры связаны медленным протоколом. Программно-аппаратный комплекс, отвечающий за функционирование всей пирамиды управления, просто отсутствует. Однако введение такого элемента возможно только в особых проектах по причине высокой стоимости.

Интернет вещей стал колоссальным резервом в области промышленной автоматизации. Практика размещения систем управления на сервере имеет широкое распространение. В 2010 г. число устройств, подключенных к интернету, достигло 12,5 млрд, в то время как число людей, живущих на Земле, составляло около 6,8 млрд [1].

Доступ к облачным вычислениям согласно [2] принято делить на:

SaaS (Software as a Servise — «программное обеспечение как услуга») — предоставление приложения для конечного пользователя с доступом через интернет;

IaaS (Infrastructure as a Servise — «инфраструктура как услуга») — предоставление аппаратной IT-инфраструктуры, а именно серверов и устройств хранения информации;

PaaS (Platform as a Servise — «платформа как услуга») — это IaaS плюс операционная система с интерфейсом программирования приложений.

Для решения задач автоматизации производственных процессов подходит технология PaaS. Применительно к литейному цеху схема автоматизации будет выглядеть, как показано на рисунке 2.

Состав оборудования для управления технологическим процессом остается прежним. Датчики и исполнительные механизмы завязаны на ПЛК под контролем системы визуализации SCADA. Отличие в том, что все оборудование является интернет-вещами, подключенными к высокоскоростному интернету, и управляется сервером облачных вычислений.

Менеджеры и технологи работают с виртуальной моделью производства. Технологический процесс в цеху инициирует именно виртуальная модель после процесса оптимизации. Существование виртуальной модели производства возможно при наличии вычислительных мощностей и тотального контроля всех событий на производстве. Учитывая, что литейное оборудование и устройства автоматизации являются интернет-вещами, любые действия в цеху отражаются в модели производства в режиме реального времени. Полная информация о состоянии объекта и вычислительные мощности позволяют реализовать режим самооптимизации в управлении вместо обычного на сегодняшний день циклического выполнения загруженной программы.

Самооптимизирующееся производство получило название «умное предприятие» (Smart Factory). Интеллектуальное управление затрагивает такие производственные процессы, как планирование производства, разработка новых технологий, логистика, планирование ресурсов предприятия (ERP), управление производством (MES), управление технологическим процессом (АСУ ТП).

Концепция Smart Factory обладает большим преимуществом: она заметно уменьшает количество распределенного оборудования автоматизации, что делает управление более простым и снижает затраты на обслуживание. Организация автоматизации литейного цеха на базе облачных вычислений еще не готова к внедрению, поскольку существуют проблемы с производительностью, обеспечением функционирования в реальном времени, быстрым сбором данных и коммуникацией с серверами [2]. Данные проблемы решены в высокобюджетных отраслях, таких, например, как банковская деятельность.


Обратная сторона облачных вычислений — большая уязвимость системы. Сетевая передача данных увеличивает риск стороннего вмешательства и требует соответствующего обеспечения кибербезопасности всего оборудования и процессов. Выделяют два основных момента: шифрование данных и контроль доступа подключения к сети [2]. В то же время возможности, которые открывает система облачных вычислений, перекрывают потери от возможных сбоев в работе предприятия.

В ближайшей перспективе можно ожидать внедрение сервиса SaaS в части программного обеспечения САЕ. Расчет затвердевания отливок на ПК (профессиональном компьютере. — Прим. ред.) уже не удовлетворяет потребности производства. Предоставление мощностей сервера с приложением может снизить стоимость расчетов и резко повысить их эффективность.

Другое направление в использовании облачных технологий — это приборостроение. Определение химического состава сплавов методом спектрального анализа требует использовать ГСО (государственные стандартные образцы. — Прим. ред.) для калибровки прибора. Набор стандартных образцов на предприятии, как правило, ограничен. Рентгеновские анализаторы дороги и требуют серьезных затрат в обслуживании. Превращение оптико-эмиссионного спектрометра в интернет-вещь позволяет производить калибровку с сервера и определять всю линейку промышленных сплавов.

Внедрение киберфизических систем и виртуализации в современном ИТ-мире в промышленность становится стандартным решением. Новейшие технологии управления неизбежно придут и в литейное производство.

Литература

1. Жирков, А. А. Интернет вещей и облачные технологии Eurotech / А. А. Жирков // Современные технологии автоматизации. — 2015. — №2.
2. Лопухов, И. В. Коммуникационные технологии «умного предприятия» в рамках концепции «Индустрия 4.0» и интернета вещей / И. В. Лопухов // Современные технологии автоматизации. –— 2015. — №2.

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 1 (43) 2018
Материалы других разделов по тегу литье

Статьи по тегу литье

  • Ткаченко C. С., Ермоленко А. А., Колодий Г. А., Знаменский Л.Г. Прогрессивные холоднотвердеющие смеси на алюмоборфосфатном концентрате состояние и перспективы развития неорганика против органики Ткаченко C. С., Ермоленко А. А., Колодий


    В свое время развитие машиностроения востребовало огромное количество однотипных отливок, обеспечить которое оказалось способным литье в разовые песчаные формы. Невозможно переоценить его значение сегодня и отказать ему в будущем до 80 отливок изгота...
  • Изготовление литых деталей запорной арматуры. Расширенный анализ работы автоматической линии вакуумно-пленочной формовки производства фирмы HWS-Sintо Изготовление литых деталей запорной арматуры. Расширенный анализ


    Возможности технологии вакуумно-пленочной формовки ВПФ и их реальное использование в производстве позволяют получать качественную литейную продукцию по низкой себестоимости. Существующие предложения по поставкам технологического оборудования преподно...
  • Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на


    Получение высокохудожественных изделий малых форм возможно только методом литья по выплавляемым моделям. В процессе тиражирования, начиная с этапа формирования выплавляемой модели, происходит искажение авторской версии отливки. Качество отпечатка опр...
  • GEMCO Ingineers bv, Искендеров Р. Э. Как выглядит литейное производство будущего GEMCO Ingineers bv, Искендеров Р. Э. Как


    Мир не стоит на месте, напротив, он стремительно меняется вместе с появлением новых технологий, внедрение которых переворачивает наши представления о степени возможного успеха....
  • ФТИМС НАН Украины, Гнатуш В. А., Дорошенко В. С. Направления развития литейного производства в контексте Индустрии 4.0 ФТИМС НАН Украины, Гнатуш В. А., Дорошенко


    Наша цивилизация основана на промышленном комплексе, который, в свою очередь, базируется на металлах. В историческом плане планетарная промышленность прошла три революционных этапа от ручного труда до автоматизированного производства с использованием...

Интервью по тегу литье

Видео по тегу литье

Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 28 Стандартизация 26 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 39 Тулаэлектропривод 23 импортозамещение 20 видеорепортаж 24 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 90 Северный поток 10 Теплоснабжение 15 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 17 Инвестиции 48 Запорная арматура 35 Сертификация 63 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 21 Транснефть 102 Импортозамещение 133 Газпром 191 Аудиты 14 Шаровые краны 87 Клапаны 40 Трубы 50 Новинки и разработки 94 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 55 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 38 Обучение и кадры 16 Автоматизация 22 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 38 Международное сотрудничество 77 СПГ 33 Приводы 31 Нефтегаз 36 Новинки 62 КТОК 26 Нефть и газ 111 Экология 10 Насосное оборудование 37 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 25 ЧТПЗ 80 АДЛ 48 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 26 РЭП Холдинг 14 ГОСТ 11 ОМЗ 20 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 48 Темпер 17 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 28 Ижнефтемаш 16 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 29 Трубная металлургическая компания 25 МК Сплав 93 Завод Трубодеталь 19 АЭС 46 ОМЗ-Спецсталь 11 ДС Контролз 18 выставка 136 Москва 28 МашСталь 11 арматура 27 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 438 Danfoss 92 БКЗ 37 Барнаульский котельный завод 22 литье 18 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 14 нефть 43 Данфосс 116 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 25 Задвижки 27 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 42 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 Итоги года 16 Росатом 87 Атомэнергомаш 59 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 запорная арматура 14 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 17 Индия 10 Emerson 36 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 17 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 31 Корпорация «Сплав» 20 ООО "Темпер" 10 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 79 «Трубодеталь» 14 «Армалит» 18 водоснабжение 15 Hawle 19 Татнефть 11 ТМК 43 Гусар 31 Metso 14 ПОЛИПЛАСТИК 24 ТермоБрест 38 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 31 Курганская область 29 ООО «РТМТ» 19 «ПРИВОДЫ АУМА» 19 Энергомашкомплект 12 модернизация 42 ВМЗ 29 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 19 LD 23 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 16 ФРП 11 АЭМ - технологии 12 Петрозаводскмаш 13 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 12 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 26 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 19 ПРИВОДЫ АУМА 21 электроприводы 61 Курган 25 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 13 предохранительные клапаны 10 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 10 Китай 28 Курганский арматурный завод 14 НПП ТЭК 13 Силовые машины 20 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 11 ММК 15 Северсталь 17 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 12 GRUNDFOS 18 ГРУНДФОС 17 Авангард 10 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 30 машиностроение 34 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 10 конкурс 34 ГАКС-АРМСЕРВИС 26 производство 27 ИФАЗ 17 HEAT&POWER 15 Ижорские заводы 15 Астима 10 СИБУР 41 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 64 юбилей 19 обзор 10 ПКТБА 12 испытания арматуры 10 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 11 регулирующие клапаны 19 Турция 13 аудит 28 ЧелябинскСпецГражданСтрой 19 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 литейное производство 36 оборудование 18 рейтинг 14 Арзамасский приборостроительный завод 12 РАСКО 19 НПФ РАСКО 25 обучение 16 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 20 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 13 Петербургский Международный Газовый Форум 23 Белэнергомаш 16 Старооскольский арматурный завод 13 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 66 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 12 Эмерсон 14 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 28 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 14 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 32 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 11 Новое производство 19 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 АЛНАС 10 РИМЕРА 10 Этерно 12 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 39 Объединенная металлургическая компания 36 Выксунский металлургический завод 14 стенд 13 PCVExpo 17 нефтегазовый комплекс 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 11 HERZ 11 Группа ГМС 13 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 13 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 23 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 35 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 26 строительство газопровода 20 Интергазсерт 10 семинары 12 Курганхиммаш 12 Экспоцентр 10 трубопроводы 21 Эго Инжиниринг 17 Группа ЧТПЗ 77 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 16 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 насосы 16 соглашение 12 Металлообработка 12 котлы 14 Минпромторг РФ 17 трубная продукция 12 поставка оборудования 46 ПНФ ЛГ автоматика 14 инжиниринг 10 криогенная арматура 10 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 10 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 23 ВАРК 11 обучение сотрудников 12 система менеджмента качества 12 атомная отрасль 30 нефтяная отрасль 11 российское производство 70 арматуростроение 31 Атомная энергетика 16 трубопровод 11 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 38 международная выставка 21 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 17 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 10 награда 10 пао газпром 14 участие в выставках 26 проблемы отрасли 10 проектирование 10 новые технологии 31 компания АДЛ 11 Бирс 11 Нефтегаз-2018 10 поздравление 10 российское арматуростроение 43 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 делегация 12 YDF Valves 13 новые разработки 41 Заводы трубопроводной арматуры 21 видеорепортаж с производства 21 ЛГ Автоматика 16 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 11 участие в выставке 21 ПМГФ - 2018 11