Технология автоматизированного проектирования технической структуры систем управления тепловых электростанций

Современный этап развития энергетической промышленности характеризуется повышенными требованиями к уровню автоматизации технологических процессов. Степень эффективности работы энергетического оборудования электростанций в большой степени определяются глубиной проработки задач, решаемых системами контроля и управления (СКУ). Повышение требований, предъявляемых к современным СКУ ведет к росту уровня сложности технических, алгоритмических и информационных структур СКУ. Качество сложных СКУ определяется последовательностью, содержанием и взаимосвязью этапов создания системы управления на всем протяжении ее жизненного цикла.

Системы управления проходят в процессе своего создания определенную последовательность этапов, основные из которых показаны на рис. В.1. При этом процесс проектирования не ограничивается формированием проектной документации, а должен пониматься шире. В процессе проектирования система управления находит свое отражение в окончательном завершенном виде как в форме документов, так и в комплексе технических, программных, информационных и организационных структур и компонентов, т. е. в виде системы, сданной «под ключ». Поскольку эксплуатация системы управления является основным этапом ее жизни, усилия проектировщиков направлены на то, чтобы обеспечить гарантированное выполнение системой заданных технических характеристик. Более того, после сдачи системы в эксплуатацию она не перестает развиваться и даже на поздних этапах жизни уже действующей системы возникают задачи, имеющие непосредственное отношение к процессу проектирования [16, 117, 120, 146, 147, 153, 154, 160]. Структура жизненного цикла автоматизированного объекта управления является основой сквозной автоматизации, оптимизации ресурсов, управления процессами достижения целей, которые должны основываться на интеграции задач проектирования, монтажа, наладки и эксплуатации в единую целевую программу создания объекта. В процессе проектирования, монтажа, наладки и ввода в действие создаются локальные критерии оценки выполнения этих процессов и локальные исходные данные для каждого из них. Исследование проектирования сложных систем управления, каковыми являются СКУ объектов ТЭС, обладающие многорежимными принципами функционирования, показали, что задачи проектирования постоянно решаются в условиях недоопределенности исходных данных, что большую часть данных можно получить лишь на последующих этапах жизненного цикла, т. е. на этапах испытаний, комплектования оборудования и средств, монтажа, наладки и даже эксплуатации системы. Решение проблемы комплексно создает основу для создания быстрых итераций и, соответственно, взаимных доопределений по исходным данным. Проблема интеграции процессов создания сложных систем управления объектов ТЭС, сквозной автоматизации процессов на всех стадиях жизненного цикла является безусловно актуальной.

В процессе создания систем управления технологических процессов современных тепловых электростанций согласно сложившейся отечественной практике выделяются три основных стадии: предпроекгная, стадия техническог л г.

Техническое Ь задание 1—^ Алгоритм и- |[ ческое 1—^ проектирование 1 Техническое к проектирова- 1—^ ние 1 Испытания и h наладка 1-^ Эксплуатация |.

Рис. В.1. Жизненный цикл системы управления го и рабочего проектирования и стадия монтажа и ввода системы в эксплуатацию. Процесс создания современных систем управления невозможен без привлечения большого количества организаций, специализирующихся в различных областях разработки и исследования СКУ. Основными из них являются:

• организация — заказчик автоматизированного теплоэнергетического объекта;

• головная проектная организация;

• заводы — поставщики оборудования и технических средств автоматизации;

• организация — поставщик программно-технического комплекса (ПТК);

• монтажная и наладочная организации.

В последнее время наблюдается объективная тенденция замены традиционных средств автоматизации технологических процессов микропроцессорными программируемыми средствами, что позволяет реализовывать более сложные логические задачи не на уровне технических структур, а в плоскости алгоритмических и информационных структур. В противном случае создание систем управления, реализующих тот объем и глубину задач, которые продиктованы условиями работы современного энергетического оборудования, было бы просто невыполнимой задачей. Исторически сложившаяся система проектных работ предполагала разработку головными институтами типовых проектов с последующей их привязкой в индивидуальных проектах. При этом при разработке СКУ на базе традиционных средств автоматизации весь процесс проектирования был сосредоточен в проектной организации. Картина резко изменилась в связи с внедрением микропроцессорной техники. В связи с тем, что организации-разработчики и поставщики программно-технических комплексов (111 К) становятся владельцами и держателями банков стандартных алгоритмов задач управления, большая доля проектных работ в части информационного, организационного и программного обеспечения, а также в части общесистемных решений стала передаваться разработчику ПТК. Произошло разделение процесса проектирования, потребовавшее решения дополнительных вопросов по согласованию договорных отношений, видов и форм передаваемой промежуточной информации, применения систем кодирования и др. Проблема обеспечения сквозной автоматизации процесса создания системы, создания быстрых итераций в этих условиях встает наиболее остро.

Существующая степень автоматизации и интеграции процессов проектирования технических структур (ТС) системы управления не может удовлетворить сегодня потребности сквозной автоматизации создания системы. Это обусловлено прежде всего нечеткостью и размытостью существующего процесса проектирования, которые усугубляются большой степенью недоопределенно-сти исходных данных проектирования. Без разработки интеграционных основ данного этапа вопросы о быстрых итерациях между стадиями создания СКУ остаются не решенными, а поскольку разработка технических структур занимает особое (промежуточное) положение в последовательности этапов создания СКУ, следовательно, приблизиться к решению проблемы сквозной автоматизации процесса создания систем управления без скорейшего решения данной задачи невозможно.

Технические структуры современных систем управления в теплоэнергетике чрезвычайно сложны и характеризуются большим количеством и разнообразием компонентов и связей между ними. Проект на ТС СКУ включает в себя не только множество функциональных элементов, связанных между собой, но и не меньшее, а зачастую даже превосходящее по объему множество всех клеммных соединителей, элементов гидравлической обвязки датчиков, кабельные связи, щитовые изделия, кабельные оконцеватели, бирки, закладные детали, расходные материалы на монтаж оборудования и средств автоматизации и множество других элементов, без которых невозможен монтаж системы. Процесс проектирования ТС СКУ, как отображение технической структуры системы в соответствующие формы проектных документов, также отличается сложностью. Существующие на сегодняшний день методы разработки проект-но-сметной документации на ТС СКУ обладают рядом серьезных методологических и организационных ограничений, не позволяющих существенно повысить качество и информативность документов. Ограничения существующей технологии связаны с отсутствием единой информационной основы процесса проектирования, наличием большого количества промежуточных информационных потоков, слабой управляемостью процесса, недостаточной информационной, экономической и правовой поддержкой со стороны нормативных документов.

Анализ известных подходов к автоматизации проектирования ТС СКУ позволяет сделать вывод о том, что попытки интегрировать множество разнородных прикладных программных средств не приводят к ожидаемому от интеграции результату. При этом разнородность организационных структур проектных подразделений, хаотичность промежуточных, управляющих и координирующих потоков информации, а также отсутствие единой информационной основы проекта не позволяют обеспечить эффективное управление процессом проектирования, повысить качество принимаемых проектных решений и рабочей документации.

Все изложенное выше позволяет сделать вывод о том, что задача обеспечения сквозной автоматизации проектирования технической структуры сложных систем контроля и управления на всех этапах разработки проектной документации является и будет оставаться актуальной проблемой.

Важное значение приобретают способы формального представления технологии проектирования технических структур СКУ, анализ этапов проектирования, разработка способов и направлений автоматизации проектных работ, отвечающих специфике проектирования СКУ.

Разработка научно-обоснованной методики, обеспечивающей формализованное структурированное описание предметной области проектирования ТС СКУ, использование этого описания в качестве единой информационной базы, обеспечивающий автоматизированный синтез структуры системы управления на всех этапах, разработка метода построения единой информационной модели проекта, обеспечивающей информационное сопровождение создаваемой системы на всех этапах ее жизненного цикла, разработка единого подхода к формированию любых форм проектных документов вне зависимости от используемых в проектной организации стандартов и традиций, реализация указанной совокупности способов и методов в составе программно-информационного комплекса составляет предмет настоящей работы, которая, по мнению автора, может быть квалифицирована как теоретическое обобщение и решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Научная новизна. На основании анализа проектных процедур и операций традиционной технологии проектирования ТС СКУ, организационной структуры проектного подразделения:

1. Разработана технология сквозного автоматизированного проектирования технической структуры СКУ, отличающаяся тем, что в ее основе положена концепция единой модели проекта (ЕМП).

2. Разработан способ иерархического представления процесса проектирования — как объекта автоматизации, который, в отличие от известных, позволяет оценить количественно и качественно информационные потоки, возникающие между проектными процедурами (1111) и проектными операциями (ПО).

3. Разработана методика иерархической декомпозиции ТС СКУ, отличающаяся ориентацией на создание единой информационной базы данных и знаний предметной области и заключающаяся в обоснованной последовательности этапов отображения цели СКУ на структуру технических средств автоматизации.

4. Разработан способ формирования проектных документов, отличающийся отделением процесса принятия проектных решений от процесса документирования и заключающийся в разработке универсального подхода к созданию любых форм документов и в использовании ЕМП в качестве источника информации.

5. Разработан метод синтеза параметрического пространства проектной модели СКУ, заключающийся в использовании понятий отношений наследственности между классами объектов различных уровней.

6. Разработан метод синтеза ТС СКУ на этапе ее монтажного описания, отличающийся обоснованной последовательностью формальных автоматизированных процедур.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработанная технология позволила обеспечить сквозную автоматизацию проектирования ТС СКУ тепловых электростанций, сконцентрировать проектные процедуры на построении концептуальной модели проекта, на принятии основных проектных решений, что существенно сократило межпроцедурные согласовательные потоки информации и, следовательно, позволило в меньшие сроки выполнять многовариантное проектирование. В сочетании с ростом информационности и качества проекта это повышает в целом его конкурентноспособность.

2. Разработанный подход к иерархическому описанию процесса проектирования позволил выявить слабые места в существующей технологии, характеризующиеся передачей больших объемов информации, носящей промежуточный, согласовательный характер. Это, в свою очередь, позволило рационализировать существующий процесс проектирования СКУ, повысить степень его управляемости и сформулировать новый подход к построению последовательности автоматизированных процедур.

3. Разработанный и изложенный в примерах метод классификации структур ТС СКУ в комплексе с методами иерархического описания предметной области проектирования позволил создать и вести компактную базу данных и знаний, включающую в себя на сегодняшний день:

• описание на схемотехническом уровне большинства видов технических средств автоматизации, щитовых изделий отечественных и зарубежных производителей;

• описание типовых структур различной степени сложности, отражающих схемные решения всех видов задач управления;

• описание методов и способов выбора проектных решений в соответствии с заданными требованиями к качеству и надежности управления объектами электростанций.

4. Разработанный метод формирования проектных документов, инвариантный к требованиям стандартов и обеспечивающий легкую адаптацию к последним, позволил существенно повысить эффективность этапа подготовки проектной документации.

5. Разработанные методы позволяют продлить жизненный цикл проекта системы и использовать его единую модель в качестве информационного сопровождения на стадиях монтажа, наладки и эксплуатации СКУ для решения оперативных задач всестороннего плана. '.

6. Результаты исследований реализованы в программно-информационном комплексе Мираж-АДТ, который был использован для организации сквозного проектирования ТС СКУ целого ряда объектов тепловых электростанций.

Реализация результатов работы. Результаты исследований, информационное обеспечение (база данных и знаний), методы иерархической декомпозиции ТС СКУ и самого процесса проектирования были использованы в ряде ведущих проектных организаций Российской Федерации.

Северо-западное отделение института ВНИПИЭнергопром использовало результаты работы при выполнении проекта СКУ парогазовой установки 450 МВт Северо-Западной ТЭЦ. Система контроля и управления включала блочное оборудование, общестанционное оборудование, генераторы.

АО ЭнергоСтройМонтаж г. Ярославль выполнило в рамках разработанной технологии проект СКУ мазутного хозяйства и очистных сооружений Ярославской ТЭЦ-1, реконструкции СКУ турбоагрегатов № 1 и № 7.

АО Ивэлектроналадка использовало результаты работы при выполнении проектов систем управления для теплосетей г. Ярославль, Йошкар-Олинской ТЭЦ-1, блока № 2, Пензенской ТЭЦ-1, реконструкции СКУ котельной Ивановского тепличного хозяйства.

АО СИСТЕМОТЕХНИКА в рамках технологии выполнило проекты реконструкции СКУ 6-го и 7-го котлоагрегатов Ярославской ТЭЦ-1, разработку проекта СКУ поселковой и городской электрокотельных поселка Талакан Амурской области.

АО ТЕПЛОЭЛЕКТРОПРОЕКТ использовал результаты исследований и информационное обеспечение при разработке проекта СКУ водоподготови-тельной установки ТЭЦ-25 МОСЭНЕРГО.

Разработанные программные средства, базы данных и знаний, а также новая технология автоматизированного проектирования наиболее полно были использованы при выполнении целого ряда проектов СКУ отечественных и зарубежных объектов в отделе АСУГП АО Зарубежэнергопроекг. В рамках разработанной технологии были выполнены проекты СКУ основного и вспомогательного оборудования Владимирской ТЭЦ-1, ТЭЦ Мелите-Ахлада (330 МВт) во Флорине (Греция), ТЭС Рамин, блоки № 5,6 по 300 МВт (Иран), ТЭС Косто-лац, дубль-блок 100 МВт (Югославия), ТЭС Харта (Ирак) блоки 200 МВт, Северо-Западная ТЭЦ г. С.-Петербург, ГеоЭС Мутновская.

Результаты исследования были использованы при проектировании систем контроля и телемеханики третьего теплового кольца г. Москвы в отделе КИ-ПиА института Мосэнергопроект, а также при проектировании систем контроля и управления объектов ГЭС-1 Мосэнерго, ТЭС Нассирия (Ирак).

Достоверность и обоснованность обеспечивается использованием теории сложных иерархических систем, моделей представления и обработки данных и знаний теории искусственного интеллекта, теории систем управления, а также практическим внедрением информационно-программных систем в процесс проектирования реальных СКУ энергетических объектов.

Автор защищает:

1. Новый подход к иерархическому представлению процесса проектирования СКУ, заключающийся в ориентации на анализ структуры управления процессом и существующих в нем информационных потоков с целью рационализации информационной и организационной структуры процесса проектирования ТС СКУ.

2. Методику декомпозиции и иерархической классификации структур технического обеспечения СКУ, заключающуюся в ориентации на создание компактного описания предметной области проектирования и использовании его в качестве базы данных и знаний для сквозной автоматизации проектирования СКУ.

3. Новую технологию автоматизированного проектирования СКУ, которая заключается в создании и ведении Единой Модели Проекта, как обобщенной интегрированной компьютерной формы представления проектируемой системы во всех ее аспектах: функциональном, принципиальном, монтажном, обеспечивающей новые подходы к организации управления процессом.

4. Метод структурного синтеза модели проекта ТС СКУ в ее монтажной части, отличающийся единым подходом к решению всех основных процедур данного этапа проектирования СКУ.

5. Метод синтеза параметрического пространства модели ТС СКУ, отличающийся высокой эффективностью порождаемой информации на всех этапах синтеза.

Личный вклад автора в решение проблемы. Настоящая диссертация является обобщением многолетней работы, проводившейся под руководством и при непосредственном участии автора. Конкретное личное участие автора в получении научных результатов, изложенных в диссертации, заключается в следующем.

Результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены автором самостоятельно. В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат основные идеи, постановка задач, научное руководство при непосредственном участии в выполнении исследований и разработок.

В частности автору принадлежит:

1. Исследование технологии проектирования технического обеспечения сложных систем контроля и управления в проектных организациях энергетического профиля в том числе: а) анализ существующей технологии проектирования и разработка способа формального представления процесса проектирования в виде иерархии проектных процедур и операцийб) классификация, анализ и количественная оценка информационных потоков между компонентами процесса проектирования структур систем управленияв) разработка общих идей сокращения промежуточных потоков информации и потоков согласовательного характера.

2. Теоретическое исследование многообразия технических структур предметной области проектирования систем управления: а) разработка метода декомпозиции целей проектируемой системы и отображение ее на техническую структуру комплекса средств автоматизацииб) разработка принципов классификации и типизации технических структур систем управления всех уровней сложностив) разработка структуры основных формализмов представления знаний в узлах иерархического описания предметной областиг) разработка и исследование оптимальной структуры информационной базы данных и знаний о принятии решений в части синтеза технической структуры СКУд) разработка алгоритмов и процедур автоматизированного функционального и технического синтеза структуры сложной системы управления на основе использования понятий, структур и процедур вывода фреймове) исследование эффективности автоматизированного синтеза в рамках инвариантных автоматизированных процедур проектирования технического обеспечения СКУж) разработка и исследование метода синтеза параметрического пространства компонентов проектируемой системы, основанного на понятии эволюции объектов, наследовании признаков классами элементов по видовому и родовому признакамз) разработка и исследования в процессе реального проектирования способов постпараметризации (отложенной параметризации) компонентов системы управления в зависимости от назначения синтезируемой области параметров и этапа (фазы) выполнения проектной работыи) разработка алгоритмов и процедур прототипирования подпроцессов синтеза технических структур подсистем СКУк) разработка, реализация и исследование алгоритмов частичной и полной свертки структур подсистем проектируемой системы управлениял) анализ специфических для систем управления проектных процедур в части их монтажного описаниям) разработка и реализация методов синтеза технической структуры СКУ и выполнения проектных операций в части монтажа системын) постановка задачи и непосредственное участие в разработке информационного обеспечения и инструментальных средств структурированного описания предметной области проектирования структурно сложных систем управления.

3. Разработка и исследование в ряде проектных организаций энергетического профиля технологии сквозной автоматизации проектирования технической структуры СКУ в том числе: а) разработка последовательности основных автоматизированных проектных процедур создания структуры системыб) разработка идеи единой информационной модели проектируемой системы, как обобщенной формы компьютерного представления проекта — единого источника информации для любых форм проектных документовв) разработка универсальных способов формирования документов, на основе предварительного структурного описания их формы и дальнейшего использования ее в качестве шаблона для вывода соответствующей информации из единой модели проектаг) обоснование изменения организационной структуры управления процессом проектирования в проектном подразделениид) исследование возможности организационных изменений и их влияние на организацию управления процессом проектирования и повышение качества проектной документации в различных проектных организациях энергетического профиляе) постановка задачи и непосредственное участие в разработке инструментальных средств, обеспечивающих сквозную автоматизированную технологию проектирования ТС СКУ.

Под руководством и непосредственным участием автора выполнен ряд проектов технического обеспечения систем контроля и управления для различных энергетических объектов как отечественных, так и зарубежных электростанций.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на следующих международных, всесоюзных, республиканских региональных конференциях и семинарах:

— научно-технические конференции ИЭИ 1986, 1987, 1988 гг.;

— IX, X, XI, XII научно-методические семинары «Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике» — Челябинск — Иваново, 1985 — 1988 гг.;

— III Всесоюзная научно-техническая конференция по программному, алгоритмическому и техническому обеспечению АСУТП, Ташкент, 1985 г.;

— XI Всесоюзное научно-техническое совещание по созданию и внедрению систем автоматического и автоматизированного управления технологическими процессами, Москва, 1986 г.;

— Всесоюзная научно-техническая конференция по состоянию и перспективам развития электротехнологии, Иваново, 1987 г.;

— научно-технический семинар по теории и практике интегрированных САПР, Челябинск, 1988 г.;

— III областная научно-техническая конференция молодых ученых, Иваново, 1989 г.;

— Международная конференция по компьютерной графике «КОГРАФ-96», Н. Новгород, 1996 г.;

— Международная конференция «Современное состояние, проблемы и перспективы развития Российской экономики. Кондратьевские чтения», Иваново, 1996 г.;

— II, III Республиканская электронная научная конференция «Современные проблемы информатизации», Воронеж, 1997, 1998 гг.;

— Региональная конференция «Создание и развитие информационной среды ВУЗа: состояние и перспективы Иваново, 1997 г.;

— Международная научно-техническая конференция «Управление в технических системах», Ковров, 1998 г.;

— Юбилейная научно-техническая конференция «Передовой опыт и основные направления повышения эффективности и надежности ТЭС», Волго-реченск,.

1999 г.;

— Международная научно-техническая конференция VIII, IX Бенардосов-ские чтения, Иваново, 1997, 1999 гг.;

— Международная техническая конференция природоохранные мероприятия на Российских ТЭЦ. Конференция по результатам пилотного проекта ERUS 9309 в рамках программы TACIS, Москва, ноябрь 1998 г., С. Петербург, декабрь 1998 г.

Основные положения и выводы по отдельным разделам работы докладывались и обсуждались так же на научно-технических и научно-методических семинарах в следующих организациях: УралГИПРОМЕЗ (1989 — 1992 г.), АО УралВНИПИЭнергопром г. Екатеринбург (1992 г.) — АО СевЗапВНИПИЭнер-гопром г. С.-Петербург (1995 г.) — АО Электроцентроналадка г. Москва (1992 г.) — ИГЭУ (кафедра СУ, факультет информатики и вычислительной техники, 1998,1999,2000 г. г.) — АО Зарубежэнергопроект (1997;1999 г. г.) — АО Ивэлектро-наладка (1996,1998 г. г.) — АО Теплоэлектропроект г. Москва (1999,2000 г. г.) — АО Мосэнергопроект (1999,2000 г. г.).

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с заданиями целевой комплексной программы ГКНТ, связанной с разработкой методов синтеза структур технического обеспечения АСУТП, в рамках программы «Перспективные информационные технологии в высшем образовании» по направлению «Автоматизация проектирования», в рамках программы «Разработка и исследование технологии автоматизированного проектирования сложных технических систем на основе использования различных моделей знаний» (1995;1999 гг.).

Разработанные методы синтеза, описания предметной области проектирования, структура автоматизированных процедур и операций агрегативнодекомпозиционной технологии реализовано в нескольких версиях программно-информационного комплекса МИРАЖ-АДТ, внедренного в следующих проектных, монтажных, наладочных организациях:

— АО Зарубежэнергопроект, г. Иваново;

— АО Ивэлекгроналадка, г. Иваново;

— Элекгроцентрналадка, г. Москва;

— НИИПИ Теплоэлектропроект, г. Москва;

— Мосэнергопроект, г. Москва;

— АО ВНИПИЭнергопром, г. С.-Петербург;

— АО УрапГИПРОМЕЗ, г. Екатеринбург;

— АО УрапВНИПИЭнергопром, г. Екатеринбург;

— АО ЭнергоСтройМонтаж, г. Ярославль;

— НПО Системотехника, г. Иваново.

Разработанные методы и программно-информационно-методический комплекс внедрены в учебный процесс в ИГЭУ на следующих кафедрах:

• «Систем управления» для студентов специальности 210 100 в курсе «Автоматизация проектирования систем и средств управления», в курсовом и дипломном проектировании;

• «Информационных технологий» для студентов специальности 71 900 в курсе «Информационные технологии в системе научно-технической информации».

• «Программного обеспечения компьютерных систем» для студентов специальности 220 400 в курсе «Программное обеспечение вычислительных комплексов и компьютерных систем».

Основные функциональные и технологические возможности разработанного программно-информационного комплекса представлены на страничке «САПР Мираж-АДТ» сайта ИГЭУ в Интернете.

Публикации. Содержание основных положений диссертации отражено в 49 печатных работах. В том числе: 1 монография, 2 методических указания, 9 статей в центральных журналах (из них 3 в зарубежном), 3 депонированные в ВИНИТИ статьи, 4 статьи в Трудах ИГЭУ, 30 тезисов докладов на конференциях.

В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежат: исследование существующей технологии проектирования СКУ [2,174], разработка метода декомпозиции структур систем контроля и управления, классификации технических структур [2,174,197,194,199,201,77,78,100,210, 130], разработка концепции единой модели как интегрирующей информационной основы проекта технического обеспечения СКУ [2,174,177,194−199,178,182, 183 185,189−194], постановка задачи и разработка алгоритмов реализации метода синтеза структуры СКУ на стадии ее монтажного описания [174,176,180], разработка инвариантных к требованиям гостов и традиций проектной организации методов формирования проектных документов табличной и графической формы [174−178,194,197], разработка структуры программных и информационных средств технологии сквозного автоматизированного проектирования [174 177,184,191,192,194,195].

Автор выражает благодарность ректору ИГЭУ, д.т.н., профессору Нужди-ну Владимиру Николаевичу за всестороннюю поддержку научных исследований, проводимых в рамках разработки технологий автоматизированного проектирования.

Автор выражает благодарность научному консультанту, заведующему кафедрой Систем управления ИГЭУ д.т.н., профессору Тверскому Юрию Семеновичу за оказанную диссертанту методическую и консультационную помощь на всех этапах работы над диссертацией.

Автор выражает благодарность к.т.н., доценту кафедры Автоматизации технологических процессов ИГЭУ Кондрашину Анатолию Васильевичу и заведующему кафедрой ТЭС ИГЭУ, д.т.н., профессору Мошкарину Андрею Васильевичу за консультационную помощь в работе над диссертацией.

Автор выражает искреннюю признательность коллективу института Зару-бежэнергопроект и в частности генеральному директору Седову В. В. за предоставленную возможность всесторонне исследовать существующую технологию проектирования, заместителю начальника ОКП инженеру Никольскому Н. В., заместителю начальника ОПР инженеру Козлову А. В. за многолетнее, плодотворное сотрудничество. Автор выражает также благодарность коллективам проектных институтов Мосэнергопроект и Теплоэлектропроект. Грамотная и высококвалифицированная формулировка общих и частных задач процесса проектирования позволили добиться соответствующих практических результатов.

Автор считает своим долгом выразить благодарность и признательность коллегам и сотрудникам НИИ моделирования и вычислительного эксперимента при ИГЭУ за многолетнюю совместную работу в области автоматизации проектирования систем управления, за оказанную помощь в разработке программных и информационных комплексов, воплотивших в себе основные идеи и методы диссертационной работы.

7.3 Выводы.

1. Сформулированы новые требования к квалификации проектировщиков, которые в сочетании с предложенной технологией позволяют распараллелить процесс между тремя группами:

• администратор базы знанийэксперт высокой квалификации, принимающий проектные решения на высоком уровне и формирующий ЕМП;

• группа, формирующая на основе информации ЕМП пакет проектных документов.

2. Обеспечено эффективное управление процессом проектирования за счет единой информационной среды проекта и нового подхода к построению организационной структуры.

3. Значительно сокращены промежуточные информационные потоки и документы согласовательного плана. Построение ЕМП для большего числа подсистем или системы в целом поставлено под контроль одного специалиста.

4. Анализ существующих форм проектной документации показал недостаточную проработку стандартов и других нормативных документов с точки зрения различных групп потребителей информации, содержащейся в проектных документах.

5. Оперативное формирование документов, не предусмотренных стандартами, и документов повышенной сложности возможно в рамках АДТ-технологии на основании использования единой модели проекта.

6. Предложено использование ЕМП, методов и инструментария формирования документных форм на всем протяжении жизненного цикла СКУ, и в особенности на стадии эксплуатации для получения оперативных документов.

Заключение

.

1. Основным путем сокращения объемов промежуточной информации, и, следовательно, повышения эффективности процесса проектирования должен являться принцип сжатия процедур по вертикали и горизонтали. Этот вывод сделан на основе анализа информационных потоков в условиях различных организационных структур и традиций проектных организаций энергетического профиля.

2. На основе разработанной методики иерархической декомпозиции ТС СКУ создано компактное структурированное описание предметной области проектирования в виде единой информационной модели знаний о комплексе иерархических понятий. При этом была использована основная структурная модель представления знаний — понятие фрейма. Полученная в результате этого база, содержащая декларативные и процедурные знания, стала информационной основой сквозного автоматизированного синтеза технических структур СКУ.

3. Разработана новая технология автоматизированного проектирования структур систем управления, в основу которой легло понятие Единой Модели Проекта как интегрирующей информационной основы проекта. Основные особенности технологии: а) Новые требования к квалификации проектировщиков позволяют распараллелить процесс между тремя группами: администратор базы знанийэксперт высокой квалификации, принимающий проектные решения на высоком уровне и формирующий ЕМП;

• группа, формирующая на основе информации ЕМП пакет проектных документов. б) Обеспечено эффективное управление процессом проектирования за счет единой информационной среды проекта и нового подхода к построению организационной структуры. в) Значительно сокращены промежуточные информационные потоки и документы согласовательного плана. Построение ЕМП для большего числа подсистем или системы в целом поставлено под контроль одного специалиста. г) Степень автоматизации синтеза по мере накопления знаний в базе возрастает, одновременно с этим требования к объему и параметрической детализации ТЗ снижаются, поскольку все большее количество информации порождается в ходе агрегативно-декомпозиционного синтеза. д) В любой момент времени возможен откат на дереве ЕМП на любое число шагов как в целом по всей модели, так и по отдельным ее поддеревьям. Это позволяет в более поздние сроки, когда все основные решения приняты и документы сформированы в случае замены, например, номенклатуры изделий по какому-либо узлу системы выполнить ее без существенного влияния на другие подсистемы. е) Появилась возможность формирования документов повышенной сложности и информативности. ж) Сама необходимость создания базы знаний уже дает определенный положительный эффект. Потребность описывать предметную область проектирования в структурированном формализованном виде с привлечением различных типов знаний обязывает проектировщика, с одной стороны, систематизировать собственные знания, а с другой стороны абстрагироваться от существующих стереотипов, привести свои знания в соответствие с текущими условиями и таким образом принимать строго обоснованные решения. Кроме того, формальное описание знаний позволяет выявлять ошибки во многих справочных и нормативных данных, тиражируемых из проекта в проект. Так, например, были выявлены ошибки в альбоме типовых схем гидравлической обвязки датчиков. Потребность в формальном представлении фрагментов предметной области проектирования выявила необходимость анализа большого количества принятых ранее проектных решений, определения среди них более устойчивых и оформление их в качестве типовых. Так были созданы альбомы типовых принципиальных структур приводов регулирующей и запорной арматуры, альбом монтажных структур в части приводов. з) Автоматизация этапа проектирования монтажной части позволила существенно сократить количество ошибок, традиционно присущее именно данной стадии разработки системы. и) Существенно повышена степень автоматизации операций формирования документов. Практически отпала необходимость внесения изменений и исправлений в конкретные документы. к) Продлен жизненный цикл проекта системы контроля и управления на стадиях комплектации, монтажа, наладки и эксплуатации. ЕМП может использоваться для решения различного рода оперативных задач: составление ведомостей, не входящих в состав проектной документации, исполнительных схем, получение информации о полных транзитных цепочках схемы для поиска различного рода коллизий. л) Появилась реальная возможность проводить в сжатые сроки многократные прогонепроектируемой системы с применением различных технических средств автоматизации с последующей оценкой стоимостных, метрологических и надежностных характеристик. Возможность в сжатые сроки готовить несколько вариантов обоснованных технико-коммерческих предложений делает проект конкурентоспособным и предоставляет владельцу технологии лучшие шансы в непростых экономических условиях.

Указанные особенности технологии обеспечили ее широкомасштабное внедрение в большинстве ведущих проектных организаций энергетического профиля. По данным экспертов различных организаций, степень автоматизации ТС СКУ возросла до 80−85%, а производительность труда — в 3−5 раз в зависимости от уровня типизации систем для различных объектов ТЭС.

Разработанная технология не только обеспечивает эффективное управление процессом проектирования ТС СКУ, но и создает реальные предпосылки для оптимизации проектирования. Занимая особое положение в жизненном цикле системы управления, технология становится связующим звеном сквозной автоматизации создания СКУ.