Український державний університет

харчових технологій

На правах рукопису

УДК 658.52.011.56:664

Лошак Тетяна Віталіївна

Автоматизоване управління виробництвом

багатоасортиментної продукції молокозаводу

05.13.07 Автоматизація технологічних процесів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ-2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Українському державному університеті харчових технологій.

Науковий керівник: доктор технічних наук,

професор Ладанюк Анатолій Петрович,

УДУХТ, зав.кафедрою автоматизації та

компўютерно-інтегрованих технологій,

заслужений діяч науки і техніки України

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Скрипник Юрій Олексійович,

Київський національний університет технологій та дизайну,

професор кафедри автоматизації та компўютерних систем

кандидат технічних наук, доцент

Ладієва Леся Ростиславівна,

Національний технічний університет України “КПІ”,

доцент кафедри автоматизації хімічних виробництв

Провідна установа: НВК “Київський інститут автоматики”, м. Київ

Захист відбудеться “15” травня 2002 року о 14 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради К 26.058.05 Українського державного університету харчових технологій за адресою: 01033, м.Київ-33, вул. Володимирська, 68, ауд. А-311.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного університету харчових технологій за адресою: 01033, м.Київ-33, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий “ 2 ” квітня 2002 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент В.М.Філоненко

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Сучасні підприємства харчової промисловості ставлять високі вимоги щодо забезпечення ресурсами відповідної якості, узгодженості за часом і місцем проведення сукупності технологічних процесів, а також до систем управління рівнів, що реалізують функції планування, організації та управління на всіх стадіях. Першочерговою задачею в цих умовах є вимоги щодо підвищення оперативності та достовірності виробничої інформації, своєчасного прийняття рішень, поліпшення прогнозування результатів діяльності підприємства з використання основних ресурсів — матеріальних, трудових та енергетичних.

В даній роботі обўєктом досліджень є ТК молочного заводу, оскільки підприємства молочної промисловості характеризуються високим ступенем складності технологічних процесів, покладених в основу випуску багатоасортиментної продукції. Аналіз ТК показав, що виробнича система молокозаводу, яка функціонує в умовах конкуренції, змінного попиту, стрибків цін, збурень фінансово-кредитної системи та соціальної нестабільності, буде ефективною, якщо при управлінні можна буде здійснювати контроль за раціональним використанням сировини та виробничих ресурсів, а також передбачити виникнення і динаміку несприятливих ситуацій, що є передумовою створення інтелектуальних підсистем прийняття рішень з урахуванням підвищення якості функціонування, а також забезпечення надійності та живучості системи управління.

У звўязку з цим для молочного виробництва доцільним є впровадження не лише традиційних систем автоматизованого управління певними технологічними процесами, але й розробка автоматизованої системи управління виробництвом в цілому. Причому друга задача є значно складнішою ніж перша, але може дати великий економічний ефект.

Таким чином, розробка принципів і методів автоматизованого управління ТК молочного заводу з урахуванням підвищення якості функціонування, а також забезпечення надійності та живучості системи управління є актуальною науково-технічною проблемою.

Дисертаційна робота виконана у відповідності з планом держбюджетних науково-дослід-них робіт Українського державного університету харчових технологій по кафедрі автоматизації і компўютерно-інтегрованих технологій на тему: “Наукові основи створення автоматизованих систем управління для компўютерно-інтегрованих виробництв харчової промисловості” та НВП “Енерготехнологія” на тему: “Розробка та впровадження мікропроцесорної системи управління дієтділянкою ВАТ “ГАЛАКТОН”” на замовлення Київського молочного заводу ВАТ “ГАЛАКТОН” (реєстраційний номер договору 1/98 від 27.04.98 р.).

Метою роботи є підвищення ефективності виробництва ТК молочного заводу шляхом створення компўютерно-інтегрованої системи управління технологічним комплексом молочного виробництва на основі інтелектуальних підсистем прийняття рішень, яка базується на основі ефективних критеріїв надійного управління, адекватних математичних моделей, вирішує задачі оптимізації та координації. ТК молокозаводу розглядається як складна технологічна та організаційно-економічна система, що складається із значної кількості стадій (підсистем). При створенні КІСУ ТК молочного заводу визначені такі основні задачі:—

дослідження процесу функціонування ТК молочного заводу та розробка автоматизованої системи управління на основі інтелектуальних підсистем підтримки прийняття рішень;—

розробка потокових графових моделей та здійснення параметричної оптимізації математичних моделей для задач оптимального управління ТК молокозаводу;—

координація роботи ТК міського молочного заводу;—

забезпечення надійного функціонування розробленої системи;—

використання результатів досліджень для оптимізації структури КІСУ для умов роботи ТК молочного заводу.

Ці задачі визначено на базі виконаного аналізу існуючих розробок в суміжних галузях промисловості, сучасних світових тенденцій створення компўютерно-інтегрованих виробництв.

Наукова новизна. При вирішенні поставлених задач одержані нові наукові результати:—

розроблено методику формування структури ТК молокозаводу як об'єкта КІСУ з урахуванням матеріальних потоків та визначенням основних задач управління підприємством;—

сформовано систему критеріїв оптимізації технологічного комплексу та його підсистем;—

розроблено комплекс математичних моделей, в тому числі графових моделей структури ТК молочного заводу, як найбільш доцільних для вирішення поставлених задач, проведено параметричну оптимізацію математичних моделей, що характеризують організаційно-економічну діяльність виробничого комплексу молочного заводу та його підсистем, які доцільно використовувати при вирішенні задач оперативного управління; —

розроблено функціональну структуру компўютерно-інтегрованої системи управління молочним виробництвом;—

розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення інтелектуальних підсистем ТК молокозаводу та алгоритм координації їх роботи;—

сформовані підсистеми забезпечення надійності та живучості системи управління.

Практичне значення одержаних результатів. За результатами теоретичних та експериментальних досліджень розроблена мікропроцесорна система автоматизованого управління дієтділянкою технологічного комплексу молочного заводу, як складова частина компўютерно-інтегрованого виробництва багатоасортиментної молочної продукції. Розроблено технічну структуру компўютерно-інтегрованої системи управління молочним виробництвом. На основі отриманих алгоритмів розроблено програмне забезпечення мікропроцесорної автоматизованої системи управління ТК молокозаводу.

Результати роботи використовуються в навчальному процесі Українського державного університету харчових технологій кафедри автоматизації та компўютерно-інтегрованих технологій та передані для впровадження на молочний завод ВАТ “ГАЛАКТОН”, що підтверджено відповідними довідками.

Апробація роботи. Основні результати досліджень доповідались і обговорювались на наукових конференціях Українського державного університету харчових технологій в 1997-2001 рр.; Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості” — (Київ, 1999р.); Міжнародній науково-технічній конференції конференції “Пріоритетні напрями впровадження в харчову промисловість сучасних технологій, обладнання і нових видів продуктів оздоровчого та спеціального призначення”. — (Київ, 2001р.)

Публікації. За темою дисертації опубліковано 6 друкованих праць, в яких викладено основний зміст виконаних досліджень, з них 5 статей в фахових виданнях, тези доповідей на наукових конференціях.

Структура і обўєм роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, пўяти розділів, списку літератури з 105 найменувань і 6 додатків. Повний обсяг дисертації 288 стор., з яких основний зміст викладено на 131 стор. друкованого тексту, містить 28 рисунків, 20 таблиць та 6 додатків.

Основні положення, що виносяться на захист: результати досліджень властивостей ТК молочного заводу та процесу його функціонування; структура підзадач ієрархічної системи управління; графова модель структури ТК молокозаводу; критерії для підзадач оптимізації та координації роботи підсистем; математичні методи та алгоритми управління ТК; функціональна структура компўютерно-інтегрованої системи управління ТК молочного підприємства; алгоритмічне та програмне забезпечення інтелектуальних підсистем ТК молокозаводу.

Особистий внесок у розробку наукових результатів. Особисто автором розроблені положення, викладені в розділі автореферату “Основні положення, що виносяться на захист”. В публікаціях у співавторстві особистий внесок автора полягає в наступному: в [1] здійснено оцінку та розглянуті методи забезпечення надійності та живучості автоматизованих технологічних комплексів харчових виробництв; в [2] здійснений техніко-економічний аналіз функціонування ТК молочного заводу, розроблено структурну схему молокозаводу з розподілом основних організаційно-економічних задач підприємства по цехам та обрані критерії для підзадач оптимізації; в [3, ] розроблена функціональна структура компўютерно-інтегрованої системи управління технологічним комплексом молочного виробництва; в [4] розроблено програмне забезпечення інтелектуальних підсистем КІСУ ТК молочного заводу із застосуванням засобів обўєктно-орієнтованого підходу, зокрема продукту Borland Delphi, що використовує мову програмування Object Pascal; в [5] сформовані основні наукові положення, що отримані в ході виконання даної дисертаційної роботи.

Основний зміст роботи

Вступ. Показана актуальність роботи з точки зору важливості проблеми оперативного оптимального управління ТК молочного заводу з урахуванням роботи підсистем для розвитку молочного виробництва України; звўязок роботи з науковими програмами Українського державного університету харчових технологій. Сформульовані мета і задача досліджень. Визначені наукова новизна та практичне значення одержаних результатів. Вказано на апробацію результатів дисертації та кількість публікацій.

Перший розділ присвячений аналізу особливостей ТК молочного заводу як обўєкта управління і постановці задачі досліджень.

Виходячи з методології системного аналізу, технологічний комплекс молочного заводу визначено як складну технологічну та організаційно-економічну систему, що складається з великої кількості взаємозвўязаних підсистем. Дана оцінка ТК молокозаводу згідно з існуючою класифікацією технологічних комплексів.

Особливістю молочного виробництва є насамперед те, що для нього характерна широка номенклатура продукції, що випускається, асортимент і кількість окремих видів якого може вимагати змін із-за обўєктивних факторів (зміни якості сировини, що надходить на підприємство, зміни попиту, стану обладнання тощо) в умовах переробки швидкопсувної сировини та напівфабрикатів. Таким чином, для молокозаводу особливу роль має визначення ефективної стратегії управління виробництвом. Це можливо в умовах своєчасної та обўєктивної інформації про стан виробництва. Особливої уваги при створенні систем управління ТК надано методам та алгоритмам координації роботи підсистем у зв'язку з чітко визначеною концепцією створення комп'ютерно-інтегрованого виробництва.

Проведений аналіз робіт показав, що відомі методи розробки структури КІСУ не враховують специфіки управління ТК молочного заводу, котрий складається з підсистем, кількість яких та зв'язки між ними визначають складність задачі управління та витрати на її розв'язання. Тому визначення кількості підсистем в ТК є одним з визначальних етапів створення КІСУ.

Отже, в результаті виконання роботи необхідно сформувати умови сумісності задач оптимізації роботи підсистем ТК молочного заводу та їх координації, коректності та існування рішень для оперативного управління. Розроблені алгоритми повинні враховувати дефіцит часу розв'язання задач, бути збіжними та стійкими відносно похибок обчислень. Функціональна структура КІСУ повинна бути орієнтована на використання ПТК на основі мікропроцесорних контролерів та ПЕОМ.

Визначені науково-технічні основи цієї роботи та основні напрямки досліджень.

Другий розділ присвячений техніко-економічному аналізу процесу функціонування ТК молочного заводу.

В результаті аналізу технологічний комплекс молочного заводу визначено як складну організаційно-технічну систему взаємопов'язаних елементів, які спільно функціонують для досягнення основної мети ѕ забезпечення отримання максимального прибутку в межах певних витрат на виробництво та обсягів реалізації молочної продукції, отже, існує необхідність вирішення питань оптимізації використання виробничих потужностей, матеріальних, трудових і фінансових ресурсів. Суттєвими особливостями молокозаводу є наявність значної кількості підсистем, зв'язаних між собою складними структурними та функціональними відношеннями:—

визначення та застосування критеріїв оптимальності для управління підсистемами;—

присутність та вирішення задач оптимізації роботи підсистем;—

наявність ієрархічної структури, як показника узагальнених задач підприємства в цілому, та обмежених задач окремих підсистем.

Використовуючи системний підхід до проведення аналізу функціональної та організаційної структури молочного виробництва виділено ланку “цех”, що є підсистемою в загальній системі виробництва, оскільки реалізує на технологічному рівні основну виробничу функцію ѕ випуск молочної продукції. Ціль виділеної підсистеми повністю узгоджена з ціллю системи в цілому.

На основі аналізу ТК молочного заводу побудована структурна схема виробництва на прикладі ВАТ “Галактон”, що складається з підсистем, пов'язаних між собою складними матеріальними потоками.

В результаті проведеної оцінки ефективності використання моделі за важливістю вирішуваних задач та здатності моделі передбачати результати, було обрано та розроблено графову модель структури ТК молочного заводу на прикладі ВАТ “ГАЛАКТОН”, і виділені вершини, що характеризуються складністю прийняття рішень. При цьому в кожній вершині виникають задачі оптимального управління технологічними процесами, що зводяться до загальнозаводської задачі отримання максимального прибутку підприємством.

Визначено, що для розв'язання задачі координації роботи керованих підсистем ТК молокозаводу як критерій оптимізації, виходячи з основної мети підприємства, доцільно використати прибуток, отриманий від реалізації продукції за певний проміжок часу:

(1)

де n ѕ кількість одиниць асортименту; xj ѕ обсяг випущеної продукції одного асортименту; Цj — ціна одиниці продукції даного асортименту; ѕ сумарні витрати на виробництво одиниці асортименту продукції.

В третьому розділі формалізована постановка основних задач управління ТК молокозаводу і зроблено їхній розподіл між цехами та дільницями підприємства з урахуванням прийнятих критеріїв оптимальності та особливостей виробництва. В результаті експериментальних досліджень технологічного комплексу молочного заводу розроблена імітаційна модель процесу планування виробництва молочних продуктів на міському молочному заводі та проведена параметрична оптимізація моделей з використанням експериментальних даних.

При виробленні молочних продуктів на молочному заводі економічні процеси планування та аналізу виробництва продукції представлено у вигляді ряду послідовних задач, що вирішуються за допомогою лінійного та динамічного програмування. До них відносяться задачі: складання рецептур молочних продуктів, планування асортименту продукції, що виробляється, розподіл виробничої програми виготовлення продукції по цехах; визначення послідовності приготування молочних продуктів при встановленому змінному завданні виробництва продукції тощо.

Розглянуто математичні методи та алгоритми управління ТК молокозаводу. Більшість з перелічених задач розв'язується за допомогою симплексного методу на різних етапах планування виробництва молочних продуктів. Крім того, використовуються модель лінійного програмування транспортного типу та співвідношення, запропоновані Беллманом, а також логічні умови і правила, сформовані за допомогою експертів.

Для визначення оптимального плану асортиментної задачі міського молочного заводу використана наступна модель лінійного програмування: знайти максимум цільової функції:

(2)

при обмеженнях: (3)

де xj — кількість молочного продукту j, що виробляється; aij ѕ витрата і-го виду ресурсу (сировини і матеріалів, виробничої потужності, трудових ресурсів на одиницю j-го виду продукції в процесі виробництва; bi — величина наявного ресурсу і-го виду; n — кількість молочних продуктів, що виробляється; m — кількість ресурсів; Пj — прибуток, що отримується від виробництва j-го виду молочного продукту.

розрахунок рецептури молочної продукції зводиться до вирішення задачі лінійного програмування, що представлена такою математичною моделлю.

Цільова функція характеризує умови, при яких суміш для молочної продукції має мінімальну собівартість:

(4)

при виконанні наступних технологічних умов:

(5)

де xj — кількість одиниць j-го продукту, що входить до складу суміші; aij — коефіцієнт матриці, що означає вміст елемента і в одиниці j-го продукту (сировини); сj — оптова ціна одиниці j-го продукту (сировини); n — кількість вихідних видів сировини, можливих для використання при складанні суміші; Nj — допустима норма введення в суміш j-го виду продукту (сировини).

Ще одною важливою задачею оптимізації є оптимальне використання виробничих ресурсів міського молочного заводу. Мета аналізу розподілу завдання полягає у визначенні резервів зниження експлуатаційних витрат, здійснених при виконанні виробничої програми виробництва молочної продукції, шляхом перерозподілу завдання по виробництву молочної продукції між виробничими лініями одного цеху. Розрахунки аналізу розподілу можна провести, використовуючи модель лінійного програмування транспортного типу для пастеризаційних установок або симплексного методу для автоматів розливу. Тоді мінімум цільової функції, що відповідає випуску продукції з найменшими сумарними експлуатаційними затратами, запишеться рівнянням:

(6)

при обмеженнях

(7)

де — обўєм виробництва j-го виду молочної продукції на i-тій виробничій лінії; — потужність для виготовлення молочної продукції на i-тій виробничій лінії; — обўєм виробництва j-го виду молочної продукції; — обўєм фіктивного виробництва (невикористана потужність виробничих ліній); — експлуатаційні витрати на 1 т j-го виду молочної продукції,

що виробляється на i-тій виробничій лінії, в грн.

Враховуючи те, що розглянуті задачі мають різні цільові функції, сформуємо критерій для оцінки функціонування ТК молочного заводу за звітний період, що показує формування сумарного прибутку на певному проміжку часу Т:

, (8)

де n ѕ кількість одиниць асортименту; xj ѕ обсяг випущеної продукції одного асортименту; Цj ѕ ціна одиниці продукції даного асортименту; Сі — оптова ціна одиниці і-го продукту (сировини); Зі — експлуатаційні затрати на 1 т j-го виду молочної продукції, в грн.; Т — звітний період часу.

Розроблена структурна схема молочного заводу з переліком основних задач управління підприємством.

При застосуванні перелічених вище задач оптимізації та координації їх роботи можна стверджувати, що додатковий прибуток підприємства буде становити близько 25000 грн./добу.

Четвертий розділ присвячено розробці функціональної структури компўютерно-інтегрованої системи управління молочним заводом, що має три рівні управління і об'єднує різні підрозділи підприємства з метою отримання максимального прибутку від реалізації (Рис.1).

В результаті проведеного аналізу особливостей виробництва молочної продукції, пропонується застосування розроблених для молочного підприємства розподілених інтелектуальних підсистем прийняття рішень, що забезпечують розв'язок глобальної задачі управління та ієрархічну оптимізацію локальних задач при використанні компўютерно-інтегрованої системи управління ТК молочного заводу (Рис.2).

Аналіз існуючих розробок показав, що для забезпечення максимальної ефективності функціонування створюваної системи необхідно розробити підсистеми забезпечення надійності та живучості із своєю функціональною, технічною, організаційною структурами та виконанням специфічних функцій — діагностики, реконфігурації, рестарту тощо. При цьому визначено надійність інтелектуальних і експертних систем НІЕ як суму зовнішніх і внутрішніх факторів надійності:

(9)

де Нm — технічна надійність; Нер — ергономічна надійність; Нек — екологічна надійність, Нп — надійність програмного забезпечення; Ні — інформаційна надійність; Нн — непередбачувані, екстремальні, додаткові фактори надійності.

Для підвищення безпеки, надійності та живучості КІСУ з використанням інтелектуальних підсистем прийняття рішень пропонується застосування таких методів: використання більш надійних комплектуючих виробів; покращення умов експлуатації; введення структурної надлишковості; інтенсифікація технічного обслуговування; поглиблення технічного діагностування.

Ефективність функціонування розробленої КІСУ залежить від рівня спеціалізованого інформаційного і програмного забезпечення системи, включаючи комплекс управляючих технологічних програм для технологічних модулів, стану інструмента, оснащення, наявності необхідних матеріалів, комплектуючих виробів тощо.

Враховуючи вимоги щодо програмного забезпечення, а також постановку задачі управління, пропонується використання засобів обўєктно-орієнтованого підходу, що базуються на описі класів і обўєктів, що дозволяють спростити процес розробки математичного та програмного забезпечення складних технологічних комплексів.

На основі сформульованих алгоритмів і правил розроблено програмне забезпечення інтелектуальних підсистем прийняття рішень для ТК молочного заводу, із застосуванням засобів обўєктно-орієнтованого підходу, зокрема продукту Borland Delphi, що використовує мову програмування Object Pascal.

В пўятому розділі проведено вибір технічного забезпечення рівнів управління та робочих станцій компўютерно-інтегрованої системи управління ТК молочного заводу. На основі порівняльного аналізу зроблено висновок про доцільність побудови компўютерно-інтегрованої системи молочного виробництва на базі програмно-технічного комплексу, що складається з МПК МODICON TSX MIСRO-3722 фірми Schneider Group та персональної ЕОМ.

Мережею нижнього рівня, що зўєднує контролери, які управляють основними ТП молочного виробництва, є мережа FIPWAY. Дана мережа є спеціальною адаптацією WorldFIP протоколу, реалізованого фірмою Schneider. Для зўєднання технологічних РС в мережу виробництва пропонується використання мережі Ethernet, яка має специфікацію 10BASE2

За результатами аналізу та при врахуванні особливостей обўєкта зроблено висновок про доцільність використання SCADA-програми “Factory View” для створення КІСУ ТК молокозаводу, оскільки даний програмний комплекс повністю задовольняє техніко-економічним показникам створюваної системи автоматизованого виробництва.

Розроблено мікропроцесорну автоматизовану систему управління, яка забезпечує автоматизоване управління технологічними процесами виробництва молочних продуктів на дієтділянці, що є складовою цільномолочного цеху і одною з головних підсистем ТК молокозаводу. Розроблена МАСУ є складовою частиною компўютерно-інтегрованої системи управління молочного виробництва, і побудована на базі програмно-технічного комплексу, що складається з МПК МODICON TSX MIСRO-3722 фірми Schneider Group та персональної ЕОМ з використанням SCADA-програми “Factory View”.

основні висновки та результати

1. В результаті аналізу виробничий комплекс молочного заводу визначено як складну організаційно-технічну систему взаємопов'язаних елементів, які спільно функціонують для досягнення основної мети ѕ забезпечення отримання максимального прибутку в межах певних витрат на виробництво та обсягів реалізації молочної продукції. Визначено, що для розв'язання задачі координації роботи керованих підсистем ТК молокозаводу прибуток, отриманий від реалізації продукції за певний проміжок часу, доцільно використати як критерій оптимізації.

2. Розроблено потокову графову модель структури ТК молочного заводу і виділені вершини, що характеризуються складністю прийняття рішень. На основі графової моделі сформульовані основні задачі управління ТК молокозаводу і зроблений їхній розподіл між цехами та дільницями підприємства з урахуванням прийнятих критеріїв оптимальності та особливостей виробництва. Розроблена структурна схема молочного заводу з переліком основних задач управління підприємством.

3. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження процесів виробництва багатоасортиментної молочної продукції дозволили здійснити адаптацію та параметричну оптимізацію математичних моделей основних задач оперативного управління підприємством на прикладі міського молочного заводу з урахуванням особливостей виробництва та координації роботи між цехами.

4. На основі структурної схеми виробництва та графа управління матеріальними потоками молокозаводу розроблена функціональна структура комп'ютерно-інтегрованої системи управління міським молочним заводом, що має три рівні управління. Проведено вибір технічного забезпечення рівнів управління та робочих станцій КІСУ ТК молокозаводу. На основі порівняльного аналізу зроблено висновок про доцільність побудови компўютерно-інтегрованої системи молочного виробництва на базі програмно-технічного комплексу, що складається з МПК МODICON TSX MIСRO-3722 фірми Schneider Group та персональної ЕОМ.

5. Для практичного використання запропоновані розроблені для молочного заводу розподілені інтелектуальні підсистеми прийняття рішень, що забезпечують розв'язок глобальної задачі управління та ієрархічну оптимізацію локальних задач при використанні компўютерно-інтегрованої системи управління ТК молочного заводу. Запропоновані методи підвищення безпеки, надійності та живучості КІСУ. Сформульовані алгоритми і правила, на основі яких розроблене програмне забезпечення інтелектуальних підсистем прийняття рішень для ВК молочного заводу, із застосуванням засобів обўєктно-орієнтованого підходу, зокрема продукту Borland Delphi.

6. Розроблено мікропроцесорну систему управління, яка забезпечує автоматизоване управління технологічними процесами виробництва молочних продуктів на дієтділянці, що є складовою цільномолочного цеху і одною з головних підсистем ТК молокозаводу. Розроблена МАСУ є складовою частиною компўютерно-інтегрованої системи управління молочного виробництва, і побудована на базі програмно-технічного комплексу, що складається з МПК МODICON TSX MIСRO-3722 фірми Schneider Group та персональної ЕОМ з використанням SCADA-програми “Factory View”, обўєднаних в мережі Fipway та Ethernet.

7. Основні результати роботи перевірено за допомогою імітаційного моделювання, компўютерного експерименту та у виробничих умовах. Проведені дослідження дозволили визначити ефективні способи автоматичного контролю та управління виробництва багатоасортиментної молочної продукції, актуальність яких підтверджена отриманими довідками про впровадження у виробництво та в навчальному процесі.

Основний зміст дисертації викладено в опублікованих роботах:

1. Ладанюк А.П., Ельперін І.В., Савченко Т.В. Оцінка і методи забезпечення надійності та живучості автоматизованих технологічних комплексів харчових виробництв. // Наукові праці УДУХТ. — К.: 2000. — № 6. — с.89-91.

2. Савченко Т.В., Ладанюк А.П., Ельперін І.В. Автоматизоване управління технологічним комплексом молокозаводу на основі техніко-економічного аналізу його функціонування. // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. — Херсон: 2000. — № ) — с.112-118.

3. Савченко Т.В., Ладанюк А.П., Ельперін І.В. Структура інтегрованої системи керування технологічним комплексом молочного виробництва. // Автоматизація виробничих процесів. — К.: 2000. — № 1 (10). — с.20-24.

4. Лошак Т.В. Алгоритмічне та програмне забезпечення інтелектуальних підсистем КІСУ ТК молочного заводу. // Наукові праці УДУХТ. — К.: 2001. — № 10. — с.214-215.

5. Лошак Т.В. Автоматизоване управління технологічним комплексом молочного заводу на основі інтелектуальних підсистем прийняття рішень і забезпечення надійності. // Наукові праці УДУХТ. — К.: 2001. — № 10. — с.202-203.

6. Савченко Т.В., Ладанюк А.П., Ельперін І.В. розроблення комп'ютерно-інтегрованої системи управління технологічним комплексом молочного виробництва. // Матеріали Шостої міжнародної науково-технічної конференції, 19-21 жовтня 1999 р. “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості” — Ч. 3. — Київ: УДУХТ. — 2000. — С.25-26.

Лошак Т.В. Автоматизоване управління виробництвом багатоасортиментної продукції молокозаводу.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.13.07 — автоматизація технологічних процесів. — Український державний університет харчових технологій, Київ 2002.

Дисертацію присвячено питанням розробки методів та способів автоматизованого управління технологічним комплексом молочного заводу на основі інтелектуальних підсистем прийняття рішень та забезпечення надійності. Розроблена структура системи управління на основі організаційно-економічних підзадач оптимізації та координації роботи підсистем. Проведено параметричну оптимізацію математичних моделей на основі експериментальних даних. Розроблено алгоритмічне і програмне забезпечення інтелектуальних підсистем прийняття рішень. Розроблено функціональну структуру компўютерно-інтегрованої системи управління ТК молочного заводу. Реалізована розроблена система управління за допомогою розподіленої мікропроцесорної системи на основі контролерів і ПЕОМ, обўєднаних в мережі для створення компўютерно-інтегрованого виробництва.

Ключові слова: технологічний комплекс, автоматизоване управління, задача оптимізації, інтелектуальна підсистема, надійність, компўютерно-інтегроване виробництво.

Лошак Т.В. Автоматизированное управление производством многоассортиментной продукции молокозавода.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 — автоматизация технологических процессов. — Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев 2002.

Диссертация посвящена вопросам разработки методов и способов автоматизированного управления технологическим комплексом молочного завода на основе интеллектуальных подсистем принятия решений и обеспечения надежности.

Технологический комплекс молочного завода представляет собой сложную организационно-техническую систему взаимосвязанных элементов, которые функционируют для достижения основной цели — получения максимальной прибыли в рамках определенных расходов на производство и объемов реализации молочной продукции, таким образом, существует необходимость решения вопросов оптимизации производственных мощностей, материальных, трудовых и финансовых ресурсов.

В результате экспериментальных исследований ТК молочного завода получена имимтационная модель процесса планирования производства молочных продуктов на молочном предприятии и проведена параметрическая оптимизация математических моделей при использовании экспериментальных данных.

При производстве молочных продуктов экономические процессы планирования и анализа производства представлены в виде ряда последовательных задач, которые решаются с помощью линейного и динамического программирования. К ним относятся задачи: составления рецептур молочных продуктов, планирования ассортимента продукции, распределение производственной программы производства продукции по цехам, определение последовательности приготовления молочных продуктов и другие.

Рассмотрены математические методы и алгоритмы управления технологического комплекса молочного завода. Большинство из перечисленных задач решается с помощью симплексного метода на разных этапах планирования производства молочных продуктов. Кроме того, используется модель линейного программирования транспортного типа и соотношения, предложенные Беллманом, а также логические условия, сформулированные с помощью экспертов.

В результате проведенного анализа особенностей производства молочной продукции, предложено применение разработанных для молочного предприятия расспределенных интеллектуальных подсистем принятия решений, которые обеспечивают решение глобальной задачи управления и иерархическую оптимизацию локальных задач при использовании компьютерно-интегрированной системы управления ТК молочного завода.

Для повышения безопасности, надежности и живучести КИСУ с использованием интеллектуальных подсистем принятия решений предлагается применение таких методов: использование более надежных комплектующих изделий; улучшение условий эксплуатации; введение структурной избыточности; интенсификация технического обслуживания; углубление технической диагностики с оперативным вмешательством по ситуации.

На основе сформулированных алгоритмов и правил разработано программное обеспечение интеллектуальных подсистем принятия решений для ТК молочного завода, с применением средств объектно-ориентированного подхода, в частности продукта Borland Delphi, который использует язык программирования Object Pascal.

На основе сравнительного анализа сделан вывод о целесообразности создания компьютерно-интегрированной системы молочного производства на базе программно-технического комплекса, который состоит из МПК МODICON TSX MIСRO-3722 фирмы Schneider Group и персональной ЭВМ. В качестве программного обеспечения рабочих технологических станций КИСУ предлагается использование SCADA-программы “Factory View”, так как данный программный комплекс полностью удовлетворяет технико-экономические показатели создаваемой системы автоматизированного производства.

Разработана микропроцессорная автоматизированная система управления технологическими процессами производства молочных продуктов на диетучастке, который является составляющей цельномолочного цеха и одной из главных подсистем ТК молочного завода. Реализована разработанная система управления с помощью распределенной микропроцессорной системы на основе контроллеров и ПЭВМ, объединенных в сеть для создания компьютерно-интегрированного производства.

Ключевые слова: технологический комплекс, автоматизированное управление, задача оптимизации, интеллектуальная подсистема, надежность, компьютерно-интегрированное производство.

Loshak T.V. Automatized control by manufacture of a lot assortments of production of the dairy factory.

Dissertation for a candidate degree of technical science by speciality 05.13.07 — automatisation of technological processes. — Ukrainian state university of food technologies, Kyiv 2002.

The dissertation is devoted to questions of development of methods and ways of automated management by a technological complex of a dairy factory on the basis of intellectual subsystems of acceptance of decisions and guarantee of reliability. The structure of a control system is developed on the basis of organizational-economic subtasks of optimization and coordination of work of subsystems. Parametrical optimization of mathematical models is made on the basis of experimental data. It is developed algorithmic і the software of intellectual subsystems of acceptance of decisions. It is developed functional structure it is computer — integrated control systems technological complex of a dairy factory. The developed control system with the help of the distributed microprocessor system is realized on the basis of controllers and computer, incorporated into a network for creation is computer-integrated manufactures.

Key words: technological complex, automated management, task of optimization, an intellectual subsystem, reliability, computer-integrated manufacture.

Підп. до друку Наклад 100 прим. Зам. №

РВЦ УДУХТ, 252033, Київ-33, вул. Володимирська, 68