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

  • 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...
  • ФТИМС НАН Украины, Дорошенко В. С. Новые горизонты литейного дела для арматуростроения. Технология литья по ледяным моделям с использованием явлений, наблюдаемых в природе ФТИМС НАН Украины, Дорошенко В. С. Новые


    Загрязнение окружающей среды чаще всего происходит материалами, чуждыми биосфере. Криотехнологии песчаной формовки разрабатываются для решения задачэкологизации и снижения ресурсоемкости прежде всего процессов точного литья....

Интервью по тегу литье

Видео по тегу литье

Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 24 Стандартизация 20 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 37 Тулаэлектропривод 22 импортозамещение 17 видеорепортаж 21 Ямал СПГ 12 НПАА 33 ОМК 86 Северный поток 10 Теплоснабжение 13 Ремонт и реконструкция 42 Нефтепереработка 15 Инвестиции 47 Запорная арматура 31 Сертификация 61 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 17 Запорно-регулирующая арматура 20 Транснефть 90 Импортозамещение 129 Газпром 187 Шаровые краны 78 Клапаны 31 Трубы 48 Новинки и разработки 86 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 49 Контроль и испытания 23 Газ 37 Новое строительство 50 Выставки 38 Обучение и кадры 15 Автоматизация 17 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 34 Международное сотрудничество 76 СПГ 29 Приводы 20 Нефтегаз 36 Новинки 59 КТОК 26 Нефть и газ 102 Насосное оборудование 23 Сила Сибири 22 ТЭЦ 15 Армалит 26 ЧТПЗ 71 АДЛ 43 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 25 РЭП Холдинг 12 ГОСТ 10 ОМЗ 18 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 48 Темпер 15 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 23 Ижнефтемаш 14 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 28 Трубная металлургическая компания 22 МК Сплав 84 Завод Трубодеталь 19 АЭС 43 ДС Контролз 16 выставка 126 Москва 26 МашСталь 11 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 378 Danfoss 85 БКЗ 36 Барнаульский котельный завод 19 литье 17 Судостроение 12 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 12 нефть 39 Данфосс 107 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 17 KSB 23 Задвижки 26 Camozzi 13 БАЗ 15 Волгограднефтемаш 41 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 14 Итоги года 16 Росатом 78 Атомэнергомаш 58 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 17 Индия 10 Emerson 34 Пензтяжпромарматура 23 AUMA 17 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 26 Корпорация «Сплав» 20 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 75 «Трубодеталь» 13 «Армалит» 16 водоснабжение 13 Hawle 19 Татнефть 10 ТМК 37 Гусар 29 Metso 11 ПОЛИПЛАСТИК 23 ТермоБрест 36 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 29 Курганская область 27 ООО «РТМТ» 18 «ПРИВОДЫ АУМА» 16 модернизация 38 ВМЗ 28 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 16 LD 19 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 15 ФРП 11 АЭМ - технологии 11 Петрозаводскмаш 13 США 12 рынок 11 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 42 Газ. Нефть. Технологии 25 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 18 ПРИВОДЫ АУМА 16 электроприводы 52 Курган 24 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 12 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 10 Китай 28 Курганский арматурный завод 12 НПП ТЭК 11 Силовые машины 19 форум 20 VALTEC 38 семинар 30 ЗапСибНефтехим 24 ММК 10 Северсталь 16 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 47 сильфонные компенсаторы 10 GRUNDFOS 10 ГРУНДФОС 11 металлургия 13 газопровод 30 нефтегазовая отрасль 27 машиностроение 19 итоги 23 КОНАР 21 фитинги 10 конкурс 32 ГАКС-АРМСЕРВИС 25 производство 22 ИФАЗ 16 HEAT&POWER 14 Ижорские заводы 13 Астима 10 СИБУР 38 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 64 юбилей 16 ПКТБА 11 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 10 регулирующие клапаны 19 Турция 13 аудит 24 ЧелябинскСпецГражданСтрой 17 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 19 нефтепровод 25 литейное производство 30 оборудование 17 рейтинг 11 Арзамасский приборостроительный завод 11 РАСКО 18 НПФ РАСКО 24 обучение 11 Челябинск 14 ЧЗЭМ 19 аккредитация 12 Петербургский Международный Газовый Форум 13 Белэнергомаш 14 Старооскольский арматурный завод 11 Uni-Fitt 11 вебинар 13 МЗТА 12 конференция 61 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 10 Эмерсон 13 АО «ОКБМ Африкантов» 13 ГК Римера 25 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 11 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 25 Viessmann 12 ЗиО-Подольск 13 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 29 WorldSkills 10 Новое производство 16 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 Этерно 11 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 14 новинка 32 Объединенная металлургическая компания 35 Выксунский металлургический завод 13 стенд 13 PCVExpo 14 история арматуростроения 11 автоматизация 12 локализация 10 HERZ 11 Группа ГМС 12 контрафакт 10 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 11 энергоэффективность 12 маркетинг 10 шаровые краны 16 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 29 Aquatherm Moscow 25 строительство газопровода 19 Интергазсерт 10 Экспоцентр 10 трубопроводы 19 Эго Инжиниринг 15 Группа ЧТПЗ 69 белая металлургия 14 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 15 Уфа 10 Алексей Миллер 10 насосы 14 соглашение 10 Металлообработка 12 котлы 13 Минпромторг РФ 17 поставка оборудования 31 ПНФ ЛГ автоматика 14 инжиниринг 10 MIOGE 15 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 22 ВАРК 10 атомная отрасль 24 российское производство 55 арматуростроение 12 Атомная энергетика 15 трубопровод 10 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 21 медиагруппа Armtorg 31 международная выставка 18 мировое арматуростроение 22 Госкорпорация Росатом 10 пао газпром 13 участие в выставках 16 проблемы отрасли 10 новые технологии 16 Нефтегаз-2018 10 российское арматуростроение 23 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 YDF Valves 13 Заводы трубопроводной арматуры 18 видеорепортаж с производства 18 ЛГ Автоматика 16 Точприбор 13