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

Литейный двор, РАХ Творческая мастерская. Ткаченко С. С., Емельянов В. О., Мартынов К. В. Будущее комплекс...

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 30 Стандартизация 32 Газ.Нефть.Технологии УФА 14 ЗАО РОУ 11 Вестник арматуростроителя 46 Тулаэлектропривод 27 импортозамещение 23 видеорепортаж 29 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 95 Северный поток 10 Теплоснабжение 18 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 18 Инвестиции 49 Запорная арматура 45 Сертификация 69 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 23 Транснефть 107 Импортозамещение 137 Газпром 194 Награды 11 Аудиты 15 Шаровые краны 94 Клапаны 51 Трубы 50 Новинки и разработки 99 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 61 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 40 Обучение и кадры 16 Автоматизация 29 Локализация 22 НИОКР 36 Инновации 38 Международное сотрудничество 81 СПГ 35 Приводы 36 Нефтегаз 37 Новинки 63 посещение предприятий 12 КТОК 26 Нефть и газ 112 Экология 15 Насосное оборудование 44 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 29 ЧТПЗ 86 АДЛ 56 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 11 РТМТ 29 РЭП Холдинг 15 ГОСТ 13 ОМЗ 20 Сплав 21 Белэнергомаш-БЗЭМ 12 АЭМ-технологии 18 Роснефть 49 Темпер 20 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 22 АУМА 32 Ижнефтемаш 18 Ивано-Франковский арматурный завод 15 «АДЛ» 33 Трубная металлургическая компания 33 МК Сплав 101 Завод Трубодеталь 20 АЭС 47 задвижки 13 ОМЗ-Спецсталь 11 ДС Контролз 18 ARMTORG 10 выставка 141 Москва 29 МашСталь 11 арматура 30 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 11 трубопроводная арматура 494 Danfoss 108 клапан 11 БКЗ 40 Барнаульский котельный завод 35 литье 20 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 15 нефть 43 Данфосс 132 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 28 Задвижки 28 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 44 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 БРОЕН 11 Итоги года 18 Росатом 89 Атомэнергомаш 60 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 ОЗНА 10 запорная арматура 20 Константа-2 10 ООО Паровые системы 12 Россия 33 Уралхиммаш 18 Индия 10 Emerson 39 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 22 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 38 Корпорация «Сплав» 21 ООО "Темпер" 13 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 80 «Трубодеталь» 15 «Армалит» 20 водоснабжение 20 Hawle 21 Татнефть 11 ТМК 49 Гусар 32 Metso 16 ПОЛИПЛАСТИК 25 ТермоБрест 45 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 34 Курганская область 33 ООО «РТМТ» 22 «ПРИВОДЫ АУМА» 21 Энергомашкомплект 13 модернизация 44 ВМЗ 32 Росводоканал 13 Первоуральский новотрубный завод 15 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 20 LD 30 НПО ГАКС Армсервис 12 Благовещенский арматурный завод 17 Водоприбор 12 ФРП 11 АЭМ - технологии 13 Петрозаводскмаш 15 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 14 ПромАрм 24 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 27 ГУП ТЭК СПб 15 ПТПА 20 ПРИВОДЫ АУМА 26 электроприводы 68 Курган 26 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 СПД БИРС 10 промышленность 13 предохранительные клапаны 11 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 11 Китай 28 Курганский арматурный завод 16 НПП ТЭК 13 Силовые машины 21 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 18 ММК 22 Северсталь 18 Тяжпромарматура 20 ПАО Татнефть 10 Заметки редактора 44 Armtorg 49 сильфонные компенсаторы 13 GRUNDFOS 22 ГРУНДФОС 20 Авангард 10 Арматуростроитель года 13 Иран 11 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 33 машиностроение 38 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 11 конкурс 37 ГАКС-АРМСЕРВИС 28 производство 29 ИФАЗ 19 HEAT&POWER 18 Ижорские заводы 17 Астима 11 СИБУР 44 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 14 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 72 юбилей 23 обзор 11 ПКТБА 13 испытания арматуры 11 ПНТЗ 11 Редукционно-охладительные установки 13 регулирующие клапаны 19 Турция 15 банкротство 12 аудит 29 ЧелябинскСпецГражданСтрой 22 экспорт 16 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 Хавле 11 литейное производство 39 оборудование 23 рейтинг 17 Арзамасский приборостроительный завод 15 РАСКО 21 НПФ РАСКО 27 обучение 20 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 22 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 16 Петербургский Международный Газовый Форум 25 Белэнергомаш 20 ГК Авангард 10 Старооскольский арматурный завод 16 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 78 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 15 Эмерсон 16 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 30 Уплотнения 10 Метран 10 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 16 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 39 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 14 Новое производство 22 Valve World Expo 15 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 поставка арматуры для АЭС 11 АЛНАС 11 РИМЕРА 11 Этерно 12 Владимир Путин 11 расширение ассортимента 11 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 41 Объединенная металлургическая компания 42 Выксунский металлургический завод 17 стенд 13 WorldSkills Russia 11 PCVExpo 22 Криоген-Экспо 13 нефтегазовый комплекс 10 судовая арматура 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 14 HERZ 11 Группа ГМС 14 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 конкурс проектов 11 Газпром нефть 12 новое оборудование 15 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 34 трубопроводная арматура для АЭС 13 поставка 37 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 28 развитие производства 14 строительство газопровода 20 расширение линейки 13 Интергазсерт 11 семинары 16 САЗ Авангард 14 Курганхиммаш 15 Экспоцентр 10 насосные агрегаты 13 трубопроводы 24 Эго Инжиниринг 19 Группа ЧТПЗ 90 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 премия 10 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 19 Атоммаш 11 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 обновление 11 насосы 18 соглашение 13 Металлообработка 12 технический семинар 11 котлы 14 ТВЭЛ 10 Минпромторг РФ 18 трубная продукция 20 Энергетика 10 поставка оборудования 69 ПНФ ЛГ автоматика 14 открытие производства 15 инжиниринг 12 криогенная арматура 15 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 14 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 29 ВАРК 14 обучение сотрудников 13 система менеджмента качества 15 атомная отрасль 31 нефтяная отрасль 15 российское производство 72 арматуростроение 40 котельное оборудование 16 Выставка 10 Атомная энергетика 16 трубопровод 12 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 42 международная выставка 23 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 19 АО "Атомэнергомаш" 10 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 16 награда 12 деловая встреча 11 пао газпром 14 Госкорпорация "Росатом" 11 участие в выставках 29 проблемы отрасли 10 проектирование 11 новые технологии 33 компания АДЛ 19 ПАО «Газпром» 14 Бирс 12 СП "ТермоБрест" ООО 15 Нефтегаз-2018 10 поздравление 16 российское арматуростроение 52 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 15 делегация 15 YDF Valves 13 международные стандарты 10 новые разработки 67 водный форум 12 запорно-регулирующая арматура 12 Заводы трубопроводной арматуры 23 PCVExpo 2018 11 интервью с выставки 31 видеорепортаж с производства 27 ЛГ Автоматика 16 интервью с дирекцией 18 видеорепортаж с производственной площадки 13 Белэнергомаш – БЗЭМ 14 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 25 участие в выставке 48 ПМГФ - 2018 16 Легенды арматуростроения 10 ЭКВАТЭК 2018 12 трубная промышленность 13 участие в форуме 14 Материалы конференции «Внутренняя стандартизация конечных потребителей трубопроводной арматуры. Новые разработки в отрасли арматуростроения» 12