Автореферат (Разработка интегрированной автоматизированной системы управления рыбоперерабатывающим предприятием с применением универсального программно-аппаратного комплекса)

На правах рукописиАитов Василий ГригорьевичРАЗРАБОТКА ИНТЕГРИРОВАННОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИМПРЕДПРИЯТИЕМ С ПРИМЕНЕНИЕМ УНИВЕРСАЛЬНОГОПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСАСпециальность 05.13.06 –Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (впищевой промышленности)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2018Работа выполнена в федеральном государственном бюджетномобразовательномучреждениивысшегообразования«Московскийгосударственный университет пищевых производств»НаучныйКрасинский Александр Яковлевичдоктор физико-математических наук, доцент,руководитель:ФГБОУ ВО «Московский государственный университетпищевых производств», кафедра «Физико-математическиедисциплины»Первый оппонентОфициальныеоппоненты:Строганов Виктор Юрьевичдоктор технических наук, профессор,ФГБОУ ВО «Московский государственный техническийуниверситет имени Н.Э.

Баумана», кафедра «Системы обработкиинформации и управления», профессорВторой оппонентТатаринов Александр Владимировичкандидат технических наук, доцент, АО «Московский пивобезалкогольный комбинат «ОЧАКОВО», заместитель генеральногодиректора по логистикеВедущаяФГБОУ ВО «Вятский государственный университет»организация:Защита состоится: «25» декабря 2018 г в 11:00 на заседании Совета по защитедиссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученойстепени доктора наук Д.212.148.02 при ФГБОУ ВО «Московский государственныйуниверситетпищевыхпроизводств»поадресу:109316,г. Москва, ул. Талалихина, д. 33, конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «МГУПП» поадресу: 125080, г. Москва, Волоколамское ш., д.

11 и на сайте ФГБОУ ВО«МГУПП» http://mgupp.ru.Отзывы на автореферат и диссертацию просим направлять по адресу: 125080,г. Москва, Волоколамское ш., д. 11, ФГБОУ ВО «МГУПП».Автореферат разослан « __» _________ 2018 г.Ученый секретарь диссертационногосовета Д.212.148.02,доктор технических наук, профессорМитин Владимир ВасильевичОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Задача импортозамещения в настоящее времяпоставлена на уровне национальных интересов России. Для ее решения одна изнаиболее динамично развивающихся отраслей промышленности – пищевая –должна быть обеспечена современными высокотехнологичными средствамиавтоматизации и управления отечественной разработки, что позволит сделатьпищевую промышленность России более конкурентоспособной и независимой отзарубежных производителей промышленных автоматических устройств икоммерческих систем управления класса ERP.В современных экономических условиях необходимо повышениеэффективности пищевой промышленности.

Одним из основных способов такогоповышения является применение универсальных программно-аппаратныхкомплексов(ПАК),функционирующихвсоставеинтегрированнойавтоматизированной системы управления (ИАСУ). Такие ПАК могут управлятьодновременнопроизводственно-технологическимииобеспечивающимипроцессами предприятий, учитывая при этом общность критериев управления и ихсвязи.Большой вклад в работу по тематике комплексной автоматизации пищевойпромышленности внесли О.И.Авен, М.М.Благовещенская, М.В.Жиров,Э.Л.Ицкович,Е.Б.Карпин,В.И.Карпов,А.Я.Красинский,А.Е.Краснов,К.С.Мышенков, О.А.Новицкий, В.О.Новицкий, Н.В.Остапчук, И.К.Петров,А.Т.Птушкин, А.В.Татаринов, В.Я.Черных, Б.А.Штительман и многие другие.Научно-практическая работа по тематике комплексной автоматизацииведется и в вузах пищевого профиля, которые в силу своей специфики, помимонаучно-образовательного учреждения, являются фактически комплексом малыхпредприятий пищевой промышленности различной направленности – минипивоварни, пекарни, коптильни, сыроварни, кондитерские цеха, действующиемодели ресторанов и др.В настоящее время ОАО «Черкизовский мясоперерабатывающий завод»,ЗАО «Микояновский мясокомбинат», ООО «РИФ» (рыбоперерабатывающеепредприятие) и многие другие предприятия пищевой промышленности приступилик реализации концепции «от фермы до прилавка», подразумевающей управлениеполным жизненным циклом выпускаемых продуктов питания.

Это позволяетуправлять качеством продукции не фрагментарно, а системно, обеспечивая егостабильность на протяжении всего жизненного цикла. Однако стоимостьсоответствующих решений «под ключ», особенно зарубежных, являетсядостаточно высокой для большинства предприятий пищевой промышленности,при этом растут дополнительные затраты на персонал, владеющий требуемыминавыками.Извышесказанногоследует,чтопроблемаобеспечениядинамично развивающейся пищевой промышленности универсальнымипрограммно-аппаратнымисредствамиавтоматизацииотечественногопроизводства и собственными кадрами требуемой квалификации весьма актуальна.3Целью диссертационной работы является разработка и внедрениеинтегрированнойавтоматизированнойсистемыуправлениядлярыбоперерабатывающегопредприятиясприменениемуниверсальногопрограммно-аппаратного комплекса, что позволит повысить эффективностьпредприятия. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующиезадачи:1.

Исследовать процессы рыбоперерабатывающего предприятия как объектакомплексной автоматизации, проанализировать существующий опыт примененияПАК в интегрированных системах управления на предмет использованиясовременных разработок, элементной базы, программного обеспечения, выявитьнедостатки существующих решений и возможности их устранения.2. Осуществить системный анализ ИАСУ рыбоперерабатывающимпредприятием,разработатьеекогнитивнуюпричинно-следственную,концептуальную теоретико-множественную модели, стратегические карты,критерииавтоматизированногоуправления,моделииалгоритмыавтоматизированных процессов управления производством, архитектуру иинформационно-логическую модель.3. Разработать функциональную схему и математическую модель системыавтоматического управления технологической линией горячего копчения рыбы сприменением универсального ПАК.4.

Построить сетевую модель разработки универсального ПАК,позволяющую получать и анализировать возможные варианты. На основевыбранных рациональных вариантов разработать структурную схему моделиуниверсального ПАК, которая позволит сохранить преемственность программногои аппаратного обеспечений и не будет предъявлять специфических требований кквалификации персонала.5. Разработать и внедрить ИАСУ и универсальный ПАК, взаимодействующиев режиме реального времени и управляющие взаимосвязанными производственнотехнологическими и обеспечивающими процессами.Объектом исследования является система управления производственнотехнологическими и обеспечивающими процессами рыбоперерабатывающегопредприятия, а также используемые в настоящее время способы автоматизацииуправления процессами для данного типа предприятий пищевой промышленности.Предметом исследования является совокупность теоретических ипрактических задач, связанных с созданием систем класса ИАСУ длярыбоперерабатывающего предприятия с универсальным ПАК в качестве основнойкомпоненты,архитектура,информационное,программно-техническоеобеспечение ПАК и алгоритм проектирования ИАСУ на его основе.Научная новизна диссертации заключается в следующем:1.

Впервые разработана когнитивная модель ИАСУ рыбоперерабатывающегопредприятия, включающая граф причинно-следственных связей и построенную наего основе концептуальную теоретико-множественную модель системы, котораяпозволила выявить актуальные задачи автоматизации и критерии управленияпредприятием.42. В полном объеме разработаны структура целей ИАСУрыбоперерабатывающего предприятия, ее стратегические карты, критерииавтоматизированного управления, модели и алгоритмы автоматизированныхпроцессовуправленияпроизводством,являющиесяинструментоммногоаспектного контроля эффективности и основой для создания ИАСУ на всемжизненном цикле – от инкубации икры до реализации продукции.3.

Разработаны функциональная схема и математическая модель системыавтоматического управления технологической линией горячего копчения рыбы сприменением универсального ПАК, позволившие объединить разрозненныеавтономные компоненты в единую систему управления с целью стабилизациикачества продукции и экономии энергоресурсов.4.ПредложеналгоритмразработкиуниверсальногоПАК,функционирующего в составе ИАСУ предприятием, позволивший добитьсярационального конфигурирования компонентов с возможностью модернизациипри сохранении преемственности программно-аппаратного обеспечения.Практическая значимость диссертации заключается в следующем:1.

Разработаны и внедрены на рыбоперерабатывающем предприятии(ООО «РИФ») ИАСУ и универсальный ПАК, взаимодействующие в режимереального времени и выполняющие управление: производством, контролемдоступа, перемещением персонала, оборудования, сырья и готовой продукции,локальной вычислительной сетью, материально-технической базой, матричноеуправление производственно-технологическими и обеспечивающими процессамина всех уровнях предприятия.2. Разработана и используется в практикоориентированном учебномпроцессе, а также при управлении производственно-технологическими иобеспечивающими процессами ФГБОУ ВО «МГУПП» интегрированнаяинформационная система управления с применением универсального ПАК.Методология и методы исследования: теория автоматического управления,теория систем и системный анализ, теория множеств, методы когнитивного(причинно-следственного) моделирования, методика сбалансированной системыпоказателей(ССП)дляуправленияпредприятиями,основыпроцессного управления и методы автоматизированного проектированияпроизводственныхбизнес-процессовсиспользованиемпрограммныхCASE-средств, методы информационного моделирования, теория графов, теорияпринятия решений, методы сетевого планирования, методы оптимизации(динамическоепрограммирование),теорияалгоритмовиметодыпрограммирования.В процессе исследований применялось следующее программное иаппаратное обеспечение: серверные версии операционных систем Windows иLinux, СУБД MS SQL Server и MySQL Server, платформа 1С:Предприятие,платформа Moodle с открытым исходным кодом, система бизнес-моделированияBusiness Studio, программное обеспечение для построения и обучения нейронныхсетей TensorFlow, система MatLab, платформа Bitrix, языки программированияPHP, C++, C#, Python и др.

В качестве аппаратного обеспечения использовалось:5парогенератор ПГЭ-40Т, дымогенератор Вихрь-М, климатическая установкаТЕОН-ПРО, активное сетевое оборудование: D-link, Cisco, Huawei, SNR, HP, AlliedTelesis, микроконтроллеры Arduino, Raspberry, Orange Pi, различные датчики(температуры, влажности, концентрации углекислого газа и др.).Диссертация соответствует паспорту специальности 05.13.06 –Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами(в пищевой промышленности) (пункты 2,7,11,12,16).Положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся следующиеосновные положения:1 Когнитивная модель ИАСУ рыбоперерабатывающего предприятия,включающая граф причинно-следственных связей и построенную на его основеконцептуальную теоретико-множественную модель системы.2. Структура целей ИАСУ рыбоперерабатывающего предприятия, еестратегические карты, критерии автоматизированного управления, модели иалгоритмы автоматизированных процессов управления производством.3.