Cover_MM#2014-01.qxd
20.03.2014
14:16
Page 1
Украинский промышленный журнал http://ht.ua/issue/mmdt/ № 3 4 март апрель 2014
+С D
Также в номере: Сколько тратим? Системы коммерческого учета электроэнергии
Промышленная автоматизация
Третья промышленная революция
Проект. Система диспетчеризации теплопунктов по беспроводным сетям Полевые «командиры». Контроль и регулирование параметров технологических сред
Все изменения на предприятии так или иначе связаны с глобальными изменениями в мире. Мы подошли к этапу, на котором должны принять ответственное решение: «Пан или пропал» – измениться или уйти с рынка
MEMS-датчики: следующая волна развития
Cover_MM#2014-01.qxd
20.03.2014
14:16
Page 2
m3-4_01_p03_soder.qxd
20.03.2014
14:17
Page 3
СОДЕРЖАНИЕ март апрель 2014 Зеркало рынка 4 4
В Украине и мире Платежный баланс Украины в начале 2014 года. SAP подводит итоги. Bosch учредила новую компанию — Bosch Connected Devices and Solutions. Внедренческий центр ABBYY Украина получил статус «Центр компетенции по документообороту». RSA и Pivotal выпускают новую архитектуру безопасности
Тема номера 6 6
Третья промышленная революция
10 10
Системы коммерческого учета электроэнергии
Тактика внедрения 13 13
Система диспетчеризации теплопунктов
14 14
Контроль и регулирование параметров технологических сред
РЕКЛАМА В НОМЕРЕ
1C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16, 19 Geiss AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3, 3 Hess GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9, 9
Антап Украина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7, 7 МВЦ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2, 2 Промышленный Форум . . . . . . . . . . 15, 18
Энергоавтоматика . . . . . . . . . . . . . . . . 5,
5
m3-4_02_p04-05_news.qxd
20.03.2014
14:15
Page 4
ЗЕРКАЛО РЫНКА в Украине и мире
SAP подводит итоги 2013 года ДЕФИЦИТ ПЛАТЕЖНОГО БАЛАНСА Отток средств по финансовому счету привел к формированию дефицита платежного баланса Украины в январе 2014 года на уровне $1,935 млрд, тогда как за аналогичный период 2013 года был зафиксирован его профицит в размере $397 млн, сообщается на веб!сайте На! ционального банка Украины (НБУ) со ссылкой на предвари! тельные данные. Согласно сообщению, дефицит текущего счета составил $137 млн, что лишь немногим боль! ше, чем в январе!2013 ($115 млн): стоимостные объемы экс! порта и импорта товаров были самыми низкими за последние три года. В НБУ подсчитали, что в годовом измерении экспорт товаров сократился в целом в январе на 11,7 % (до $4,5 млрд). Снижение экспорта произошло по всем основным группам то! варов, в частности, по химичес! кой продукции — на 45,5 %, что обусловлено сокращением по! ставок удобрений в четыре раза вследствие снижения мировых цен из!за перенасыщения рын! ка дешевым китайским карба! мидом и переориентацией на внутренние рынки. Сокращение экспорта продук! ции машиностроения на 30 % произошло из!за снижения втрое экспорта железнодорож! ных локомотивов после приос! тановки поставок в Россию, продовольственных товаров — на 13,1 % в результате сниже! ния экспорта семян масличных культур (на 39,1 %). Вместе с тем снижение цен на зерновые было компенсировано высоки! ми физическими объемами экс! порта кукурузы. Экспорт металлургической про! дукции уменьшился на 2,7 % из!за низкого спроса в странах Ближнего Востока. Импорт то! варов снизился на 9,1 % в го! довом измерении — до $5,1 млрд. В частности, энергетиче! ский импорт уменьшился на 18,2 % из!за падения стоимос! ти природного газа (на 36 % вследствие уменьшения цены ) и угля (на 38,2 %). Неэнергетический импорт со! кратился на 5 % — прежде все! го за счет сокращения импорта продукции машиностроения (на 22,5 %) вследствие низкого инвестиционного спроса.
4
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
В середине марта 2014 года SAP СНГ, один из лидеров на рынке корпоративных бизнесприложений, поделилась итогами прошлого года. SAP СНГ заняла 1 место среди представительств SAP в странах БРИК, показав в 2013 году высокие темпы роста, значительно превышающие локальные темпы роста ИТ-индустрии. Лидерами роста в 2013 году стали государственный, транспортный секторы, а также индустрия энергетики. Третий год подряд рост продаж в партнерском канале превышает 40%: в 2013 году доля партнерского бизнеса в общем объеме продаж SAP СНГ увеличилась с 28 % в 2012 году до 35 % в 2013. Среди инновационных решений максимальный рост показали платформа HANA, Sybase (бизнес-аналитика) и мобильные решения SAP. Генеральный директор SAP СНГ Вячеслав Орехов отметил, что российские компании все чаще выбирают решения SAP как основу для инновационных изменений, так как в условиях нестабильной мировой экономики для бизнеса любого масштаба важно владеть ситуацией, обладать высокой маневренностью и гибкостью. Кроме того, клиенты SAP получают прямую и измеряемую экономическую выгоду на всех уровнях бизнеса: от повседневной работы до стратегических решений топ-менеджмента и акционеров. Говоря о результатах работы в сегменте быстрорастущих компаний, Вячеслав Орехов подчеркнул, что и в 2013 году решения SAP становились катализатором быстрорастущего бизнеса в таких отраслях, как ретейл, строительство, фармацевтика, дискретное производство, оптовая торговля, и особо вы-
В 2013 году было заключено в два раза больше сделок по внедрению инновационной платформы SAP HANA среди быстрорастущих компаний по сравнению с 2012 годом делил новые достижения: расширение присутствия в финансовом секторе и транспортной сфере, выход в новые отрасли — агропромышленную, мясоперерабатывающую. В 2013 году было заключено в два раза больше сделок по внедрению инновационной платформы SAP HANA среди быстрорастущих компаний по сравнению с 2012 годом. В начале 2013 года на рынке был представлен новый продукт — комплекс решений для управления современным предприятием SAP Business Suite на SAP HANA, уже идут проекты по его внедрению. SAP объявила о новом этапе развития решения для быстрорастущего бизнеса — выходе новой версии SAP Business One 9.0: ERP-системы для динамично растущих компаний, внедрение которой занимает 5–10 недель и дает возможность управлять бизнесом в режиме реального времени, выстраивая оптимальные бизнес-процессы.
Новый статус внедренческого центра ABBYY Украина Внедренческий центр ABBYY Украина по- циплина, а также повышается общая эффеклучил статус «Центр компетенции по документообороту» (ЦКД). Данный статус подтверждает, что ВЦ ABBYY Украина предоставляет коммерческим организациям, государственным учреждениям и органам государственного управления услуги по автоматизации процессов документооборота, консультирование и помощь в построении и оптимизации процессов, а также широкий спектр услуг по установке, внедрению, обучению и сопровождению систем на базе программного продукта «1С:Документооборот 8». Система на базе «1С:Документооборот 8» позволяет автоматизировать все стадии жизненного цикла документа на предприятии. В результате внедрения системы, как правило, увеличивается скорость работы с документами и принятие управленческих решений, значительно улучшается исполнительская дис-
тивность взаимодействия сотрудников предприятия. Например, автоматизация одной из наиболее востребованных задач «Учет договоров и сопроводительных документов» может сократить время на подготовку и согласование документа в несколько раз (в 1,5–3,2 раза), а стандартные бизнес-процессы «Поручение», «Исполнение» и развитая система отчетности — управлять процессом исполнения обязательств сторонами договора. Также многие украинские заказчики выбирают систему на базе «1С:Документооборот» из-за гибкости и развитых интеграционных возможностей. Например, процессы в «1С: Документооборот 8» могут быть включены в бизнес-процессы, реализованные в самых популярных типовых конфигурациях «1С:Предприятие 8».
m3-4_02_p04-05_news.qxd
01.04.2014
16:32
Page 5
ЗЕРКАЛО РЫНКА в Украине и мире
Доходы госбюджета в январе — феврале сократились Поступления в государственный бюджет Украины в январе — феврале 2014 года составили 52,2 млрд грн, что на 2,3 млрд грн, или 4,2 % меньше, чем за аналогичный период 2013 года, — такие предварительные данные сообщила Государственная казначейская служба. Согласно им, доходы общего фонда госбюджета за первые два месяца выросли на 1,1 млрд грн, или на 2,5 % — до 46,2 млрд грн. В то же время поступления в спецфонд составили только 6 млрд грн по сравнению с 9,41 млрд грн в январе — феврале прошлого года. Госказначейство также сообщает, что объем возмещения налога на добавленную стоимость (НДС) составил за первые два месяца года 6,6 млрд грн, что на 2,23 млрд грн, или 25,3 % хуже аналогичного показателя 2013 года.
Госбюджет-2014 утвержден с доходами 395,3 млрд грн, в том числе общего фонда — 345,46 млрд грн, расходами — 462,21 млрд грн, в том числе общего фонда — 408,07 млрд грн, а также предельным дефицитом 71,56 млрд грн. В январе доходы госбюджета выросли на 9 % по сравнению с январем прошлого года — до 25,299 млрд грн, в том числе общего фонда — на 12,2 %, до 22,505 млрд грн, дефицит составил 1,61 млрд грн. Январский результат был достигнут за счет перечисления Нацбанком 4,04 млрд грн, тогда как в январе 2013 года центробанк направил в бюджет лишь 1 млрд грн. Кассовые расходы госбюджета в январе 2014 года возросли на 8,4 % — до 26,895 млрд грн, в том числе общего фонда — до 25,351 млрд грн. ИНТЕРФАКС-УКРАИНА
Важный шаг Bosch Группа Bosch учредила новую компанию — Bosch Connected Devices and Solutions GmbH, которая будет заниматься развитием Интернета вещей и услуг. Цель компании — поставлять компактные электронные продукты и услуги по разработке ПО для создания интеллектуальных устройств и объектов раз- Крохотные MEMS датчики с микроскопическими личного назначения, способных подклю- компонентами используют для измерения ускорения, чаться к Интернету. Первая задача атмосферного давления, геомагнитного поля, угловой скорости, шума и температуры нового подразделения — разработка сенсорных систем для «интеллектуальных домов» с сетевой инфраструктурой, а также для применения на транспорте, в сфере перевозок и логистики. Основной специализацией компании будет разработка сетевых датчиков и приводных механизмов. По объему продаж Bosch — один из крупнейших в мире поставщиков MEMS-датчиков: в год она производит более 1 млрд микромеханических датчиков для автомобильной промышленности и бытовой электроники. Крохотные MEMS-датчики с микроскопическими компонентами используют для измерения ускорения, атмосферного давления, геомагнитного поля, угловой скорости, шума и температуры. Их можно не только программировать для интеллектуальной работы при помощи программно-реализованных алгоритмов, но и дополнять микроконтроллерами, миниатюрными аккумуляторами и радиочипами. Это позволяет датчикам обрабатывать результаты измерений и посылать их через Интернет на другие устройства. По сути, возникает возможность соединить с Интернетом всю технику, используемую людьми в повседневной жизни, и постепенно усилить взаимодействие между реальным и виртуальным миром. Используя систему датчиков и программных средств, интеллектуальный дом может, к примеру, обнаруживать открытые окна и связывать эту информацию с прогнозом погоды из Интернета. Если приближается гроза, система автоматически закроет окна и опустит ставни. Интеллектуальные клапаны системы полива растений будут открываться и закрываться в зависимости от уровня влажности почвы. Датчики, встроенные в упаковочную тару и закрепленные на партиях товара, можно использовать для отслеживания перевозок. Собранные данные позволят определить, бережно ли обращались с товарами, не роняли ли их, не оставляли ли под дождем, не подвергали ли воздействию экстремальных температур.
RSA И PIVOTAL ВЫПУСКАЮТ НОВУЮ АРХИТЕКТУРУ БЕЗОПАСНОСТИ RSA, подразделение безопас ности корпорации EMC, объя вила о выпуске эталонной ар хитектуры Big Data for Security Analytics, созданной совместно с Pivotal. Новое решение поз волит организациям повысить гибкость и эффективность ана литических систем безопасно сти, а также заложит основу для более активного инвести рования в средства ИТ анали тики. Используя лучшие разра ботки RSA и Pivotal, эталонная архитектура предоставит пред приятиям новый уровень види мости и продвинутые возмож ности аналитики, которые позволят специалистам опера тивно обнаруживать угрозы и принимать решения на основе аналитических данных. Она также поможет организациям внедрить новую стратегию «озе ра данных» (Data Lake), снизить расходы и повысить эффектив ность ИТ систем. Совместное использование тех нологий RSA и Pivotal открывает следующие возможности для специалистов: •Расширенная видимость за счет полной записи всех се тевых пакетов, сбора журна лов и обогащения данных контекстом для выявления угроз, действующих в обход средств безопасности. •Улучшенные возможности аналитики в момент записи пакета и в течение всего его жизненного цикла вплоть до архивирования и удаления — для выявления аномалий, признаков угроз.
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
5
m3-4_04_p06-09_tema-
æ
Ł .qxd
20.03.2014
16:22
Page 6
ТЕМА НОМЕРА промышленная автоматизация
Системы кондиционирования электроэнергии
Третья промышленная революция
Владимир Михайлов, технический директор корпорации «Информационные технологии»
Тема влияния третьей промышленной революции на развитие машиностроения в мире и в странах СНГ прежде всего важна для каждого руководителя пред приятия или руководителей финансово сбытовых служб, которые непосред ственно занимаются его развитием. Потому что все изменения на предприя тии и особенно в машиностроении так или иначе связаны с глобальными изме нениями в мире. Мы подошли к этапу, на котором должны принять ответственное решение: «Пан или пропал» — изменить ся или уйти с рынка Сдерживающие факторы Говоря о факторах, которые мешают развитию отечественного машиностроения (прежде всего я имею в виду Россию, Украину, Беларусь), нужно начать с устаревших, укоренившихся в обществе представлениях о машиностроении. В сознании большинства из нас при слове «машиностроение» возникает образ громадного грязного завода с тысячами работающих (»чем нас больше, тем мы устойчивее»). Еще одно укоренившееся заблуждение — то, что размер предприятия имеет ключевое значение на рынке, и, что все операции предприятие должно производить самостоятельно — от литейки до сборки — «потому что это надежно». Также из разряда утверждений, которые уже давно не соответствуют истине — это то, что у нас (Россия, Украина) производить дешево, что это наше ключевое преимущество на долгие годы, что главное — это произвести хороший продукт, который нужно довести до серии. При этом не важно, как он выведен на рынок, представляется и т. д. Еще одно мнение, с которым хотелось бы поспорить — это то, что мы никогда не сможем конкурировать с Китаем (Индией, остальной Юго-Восточной Азией). Будто бы мировой рынок разделен крупными производственными брендами, туда не влезть, — это некое обоснование неактивности. И «мы так глубоко упали в 90-х годах, что отстали навсегда». Все эти убеждения все меньше встречаются среди топ-менеджмента предприятий, но являются неким устоявшимся мнением на нижних этажах управления. И от них нужно постепенно избавляться для того, чтобы проводить изменения.
6
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
А что эти изменения необходимы, думаю, ни у кого не возникает сомнения — достаточно хотя бы вспомнить о вызовах, которые стоят перед отечественным машиностроением.
Вызовы, стоящие перед машиностроением Их можно разделить на внутренние и внешние глобальные вызовы. К первой группе, думаю, можно отнести морально устаревшее оборудование, менталитет, возраст и квалификацию персонала, устаревшие бизнес-модели предприятий, низкий уровень производительности труда и конкурентоспособности, отрицательный инвестиционный климат и фискальный режим «де-факто», слабую государственную поддержку. Есть декларации государства о том, что машиностроение — это приоритетная отрасль, но мы знаем, что является приоритетным и в России, и в Украине. Машиностроение сложно отнести к приоритетным отраслям с точки зрения действий государства. Особо следует отметить такой аспект, как наша ментальность — способ мышления персонала, который работает на наших предприятиях. Приведу в пример цитату: «Главное сокровище Америки — это рабочие-протестанты» — то есть, добросовестный рабочий, которому говоришь что нужно делать, и он дела-
m3-4_04_p06-09_tema-
æ
Ł .qxd
20.03.2014
16:22
Page 7
ТЕМА НОМЕРА промышленная автоматизация ет на совесть. Еще одно глобальное понятие — протестантская вающий всю экономику и оказывающий максимально мультрудовая этика. Это некая доктрина добродетельности труда, о типликативное влияние на всю экономику, в том числе и на необходимости работать добросовестно и усердно. В США, сервисные отрасли экономики, обеспечивающие занятость, поАнглии и Германии следующая трудовая этика распространивышение квалификации и т. д. Такой пример: данные по США лась на активную часть населения — предпринимательский за 2008 год — доля затрат на НИОКР в машиностроении США класс, инженерный класс. С точки зрения этой этики достижесоставляет от 2,5 до 9,6% по разным отраслям. Уступает только ние материального достатка рассматривается как некий индипроизводству программного обеспечения, где этот показатель катор успеха. Все понимают, что в машиностроении главной выше 10%. Если взять статистику по СНГ, то доля затрат на техфигурой в цехе является мастер. Мастер — это супервайзер, нические инновации составляет от 0,9 до 4%. Чем больше раз«надсмотрщик», который заставляет, который стимулирует. вито машиностроение, тем более высокий процент инноваций Если говорить с точки зрения современного производства, то в экономике. И еще: машиностроение — это главный источник отпадает необходимость в мастерах — это новая модель отновозобновления основных производственных фондов. Несмотря шений на предприятии, роль мастера выполняют сами рабона некие укоренившиеся представления, на внешние и внутренчие. Еще один пример: слово «индустрия» в полном переводе с латинского обозначает В сложном машиностроительном производстве «трудолюбие» и «усердие». Индустрия — это в первую очередь люди с их навыками. Небез изменения трудовой этики практически возможно построить завод в отсталой страневозможно проводить улучшения не, где нет персонала — ничего не будет. Индустрия — это критическая масса таких людей, и если она есть, то страну можно считать индустриальние вызовы, считаю, что у нашего машиностроения есть все ной. Если ее нет, то ничего не получается. предпосылки для успешного развития. Я уделяю разбору этих понятий столько времени, чтобы Какие это предпосылки? Это большой потенциал внутренпоказать, что в сложном машиностроительном производстве него рынка СНГ в первую очередь. Все мы знаем состояние с без изменения трудовой этики практически невозможно произношенностью основных фондов, и то, что они смогут обноводить улучшения. Все сталкивались с тем, что любые изменевиться только с помощью машиностроения. Это быстрорастуния вызывают отторжение, особенно внизу. Поэтому часто защий внутренний рынок. Достаточно вспомнить, что было 20 падным командам очень трудно сделать в наших странах за лет назад — каким количеством приборов и оборудования мы полгода то, что за границей они делали за месяц — здесь нужпользовались, начиная от личной жизни и заканчивая предприно не просто сказать кому что сделать — чтобы оно было выятием. И этого достаточно, чтобы понять, что это очень быстро полнено, нужно издать приказ, на обороте заставить расписатьрастущий внутренний рынок. Кроме того, это выгодное геограся «С приказом ознакомлен» и т. д. фическое положение. С одной стороны, близость к Европе с Если говорить о внешних глобальных вызовах, то нужно традиционно высоким спросом, с другой — близость к Азиатотметить тот факт, что рынки стали глобальными. Достаточно ско-Тихоокеанскому региону с самым быстрорастущим спровзглянуть на ту продукцию машиностроения, которая ездит, сом на машиностроительную продукцию. Ну и что нельзя искоторой мы пользуемся и т. д. И западные, и восточные произключать, так это то, что и Украина, и Россия активно работают водители уже активно присутствуют, и закрытие внутреннего со странами-изгоями, которые исключены из внешней эконорынка практически невозможно. Следующие кардинальные асмики и где находит спрос продукция машиностроительных пекты — это неустойчивость спроса и существенное повышепредприятий. Еще бы я отметил длительные традиции машиноние требовательности клиента. Если раньше линейку продукстроения: де-факто 200-летний опыт работы машиностроения ции можно было держать без изменений долгие годы, то теперь в России и в Украине. Высокий уровень технического образоватребовательность клиентов приводит к постоянным изменениния. На пространстве СНГ машиностроительные специальности ям. Отсюда необходимость массовой кастемизации под клиенвузов занимают около 50 %. Такого нет нигде в мире: там доля тов. Наверное, как минимум больше половины сидящих здесь инженерных и промышленных специальностей ниже — больше машиностроителей скажут: «У нас подзаказное производство». гуманитарных специальностей. И, собственно, наличие всех неКаждый вложит в этот термин что-то свое, но подзаказное прообходимых сырьевых отраслей экономики и энергетики. Воизводство — это уже де-факто. Массовое производство как тапрос в том, сможем ли мы воспользоваться этими предпосылковое ушло. И, собственно, двусторонняя конкуренция. К разками и принять вызовы. витым странам уже можно отнести и Запад, и Японию, и Исходя из опыта общения со многими генеральными дирекКорею, и Бразилию. Меня всегда смущает, когда украинские торами, собственниками бизнеса в машиностроении, могу скаили российские авиакомпании покупают не российские или укзать, что высшее руководство очень хорошо понимает эти вызораинские самолеты, а бразильские воздушные суда, которые с вы. Вот слова одного из них: «Мы или сдохнем в течение моей точки зрения как пассажира ничем не лучше, а даже хуже чем АН 148.
Почему нужно развивать машиностроение Машиностроение обеспечивает стимулирование общего роста экономики и развивает обслуживающую экономику. Сложное машиностроение — главный источник на НИОКРы и «высоколобых» специалистов. Все остальные отрасли — химия, металлургия и др. — являются обеспечивающими машиностроение. Машиностроение — это конечный передел, вытягиММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
7
m3-4_04_p06-09_tema-
æ
Ł .qxd
20.03.2014
16:22
Page 8
ТЕМА НОМЕРА промышленная автоматизация следующих пяти лет, или станем в один уровень с ведущими производителями аналогичной продукции». Других путей здесь нет. Но чтобы выполнить это, мы должны понять, какие задачи перед нами стоят, чем они вызваны и для чего мы должны решать эти задачи.
Третья промышленная революция Ключевым моментом выявления наших задач является тот период, в котором мы с вами живем. Это начало ХХІ века — время, которое буквально лет семь назад получило название «Третья промышленная революция», или TIR (Third Industrial Revolution). Считается, что первая промышленная революция произошла в Англии XVIII века. Ручной труд был заменен фабриками и мануфактурами. Вторая промышленная революция началась в США в начале XX века. Ее признаками стали первое массовое производство, использование электричества и нефти. Сейчас происходят изменения, которые зрели с 60–70-х годов прошлого века. Начало XXI века — это третья промышленная революция, признаками которой стали информационный мир и энергетика, новые материалы, новые технологии и способы производства, массовая индивидуализация. Информационные технологии сделали кардинально новое качество промышленности. Информация доступна всегда, везде, мгновенно. Что из этого дальше следует для предприятия? Изменение рыночного спроса. Это структура, скорость, характер. Новые технологии производства. Новые материалы. Изменение правил, факторов конкурентности. Как следствие — изменения модели бизнесучастников. Глобальная информатизация отражается на промышленности в виде всепроникающего Интернета, новых условий производства продукции. За последние 10 лет схемы продвижения машиностроительной продукции кардинально изменились. Все более активными становятся веб-продажи и транспортная логистика, и, собственно, система продажи через Интернет. Любое изменение в мире становится тут же доступным потребителю. Потребитель хочет этого изменения в продукции, которую выпускает предприятие. Отсюда быстрое изменение реагирования предприятия на изменения с помощью информационных систем, которые работают на предприятиях. Это могут быть как системы автоматизированного проектирования, системы ERP, так и системы APC-планирования, системы финансового мониторинга. Новые информационные технологии поменяли скорость жизни. И эта скорость отображается на всех бизнес-процессах в машиностроении.
Новая бизнес-модель в машиностроении Изменение рыночного спроса приводит к изменению бизнес-модели в машиностроении. Под спросом я понимаю изменение структуры, скорости и характера. Причем ключевая фраза — это скорость. Спрос неустойчив, и это не кризисное явление, а перманентное состояние: сегодня нужно одно, завтра — другое, послезавтра все меняется и нужна совершенно иная продуктовая линейка, которая может потенциально выпускаться, но ее нужно поставить на производство, нужно вложить деньги в техподготовку производства и т. д. Отсюда возникает необходимость расширения модельного ряда и наличия нескольких разных продуктовых линеек, необходимость в системах прогнозирования. И, собственно, минимизация заделов. Если говорить о нестабильности спроса, то все разговоры об оптимальности производственных партий, которые до сих пор ведутся на предприятиях, — давай, сделаем 1000 штук, а не 20, которые нужны сегодня — лишены оснований.
8
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
Происходит повышение скорости удовлетворения спроса. Клиент постоянно хочет получать продукцию завтра. Наверное, все знают фразу, что есть тендеры, что они проводятся долго и, что после этого нужно отгрузить продукцию буквально через месяц. При цикле производства 6–7 месяцев. Это приводит к необходимости иметь дополнительные оборотные средства для поддержания заделов. Но при неустойчивом спросе заделы — это зло. Второе магистральное направление изменений — это необходимость оптимизации систем управления производством на базе стандартов MRR2 и APS/MES. Если говорить о стандартах, то стандарт MRP2 созрел еще в начале 80-х и стал предвестником третьей промышленной революции — переходу от массового производства к индивидуализации. Следующий стандарт — APS/MES — это, собственно, те методики, которые решают задачи, стоящие перед предприятием. Следующее повышение скорости изменения спроса — клиент постоянно хочет новую продукцию. Что такое новая продукция и как это отражается на заводе? Это необходимость в системе управления проектированием и техподготовки производства. Это PLM, PDM, CAT, CAN и т. д., которые вызваны необходимостью процесса постановки на производстве новых изделий. Около 40 % нашего производства — это постановка на производство новой продукции. Следующее — повышение вариабельности спроса. Клиент постоянно хочет индивидуализированную продукцию. К чему это приводит? Есть достаточно много заводов, которые говорят: «У нас нет изделий, у нас — заказы». То есть, это, собственно, единичное производство, проектирование под заказ, производство под заказ. Это мелкосерийный единичный тип производства. По оценке одной британской консалтинговой фирмы, более 70% продукции машиностроения с количеством входящих более 100 деталей выпускалось сериями не более 50 штук. Это говорит о том, что практически все мировое машиностроение серьезно кастомизировано. Оно вариабельно, «заточено» под клиента. При этом потребитель становится источником постоянных инноваций. Все изменения практические в продукции — особенно модификации, улучшения — идут в большей степени от клиентов. Когда клиент начинает поднимать планку, он хочет чего-то одного, второго, третьего, и т. д. Ну и, собственно, такой фактор, как смещение географии спроса — у всех заводов есть спецпродукция с учетом ЮгоВосточной Азии, начиная от мелочей и заканчивая изменением конструкции изделия. Поэтому на очереди стоит создание нового производства. Это должно быть цифровое производство согласно цифровой документации с минимальным привлечением человека. К чему это приводит? С одной стороны, к снижению процента затрат на труд в себестоимости, от 60– 70 %, которые были 20 лет назад, новое производство мигрирует к существенно меньшему проценту в калькуляции затрат на труд. С другой стороны, потребуются новые специалисты, резко возрастут требования к квалификации. Если посмотреть на современные отечественные предприятия, или на те отдельные цеха, которые сделаны на отечественных предприятиях, то в качестве рабочих или наладчиков выступают люди с высшим образованием. Для таких производств не нужны старые кадры. Они просто не находят себя на этих производствах. Это принципиально новые требования к образованию, квалификации и т. д. Уровень производительности труда в Западной Германии настолько превышает соотношение затрат на труд Германия-Китай, что сложное машиностроение начинает возвращаться в Западную Европу. То есть, в Китае уровень опла-
m3-4_04_p06-09_tema-
æ
Ł .qxd
20.03.2014
16:22
Page 9
ТЕМА НОМЕРА промышленная автоматизация Это системы PDM, CAD, CAM, CAE-системы, которые отыты труда растет, но это соотношение ниже, чем уровень произгрывают на повышение скорости. Их применение приводит к водительности труда. тому, что в машиностроении четко вырисовывается изменение Быстрое изменение цифровой документации, изменение схем. Вместо популярной некогда концепции «Все делаю сам», продукта в цифровом производстве приведут к тому, что уйдут машиностроительные заводы мигрируют к выбору одной из в прошлое системы постановки на производство по старой техбизнес-моделей: «Я — конечный сборщик», или «Я — произвонологии, когда писался ручной техпроцесс, когда были все ручдитель компонентов». Первая предполагает проектирование коные операции по мехопроводке, и их заменит система постанечной продукции, финальную сборку, сбыт, брендинг, сервисновки на производство современного производства. Теперь ное обслуживание. Факторами успеха в ней становятся появились станки с ЧПУ — современные обрабатывающие ценбрендинг и маркетинг, традиции проектирования продукции, тры, когда такие новые технологии, как 3D-принтинг, перевораальянсы и партнерства, управление проектами и цепочками почивают все. По моим прогнозам, в ближайшее время такие технологии найдут широкое применение в отечественной промышленности, что приДля внедрения любой из моделей предприятия ведет к резкому снижению времени вывонеобходимо оптимизировать операционные да производства на необходимый режим системы управления, которые для выпуска нужной продукции. Еще одним фактором станет изменедолжны осуществлять многоуровневое ние правил и фактора конкурентности: от скользящее планирование гигантского завода предприятия перейдут к мобильным распределенным производ(CRM#SOP#MPS#RCCP#MRP#CRP#APS/MES), ствам. При этом возрастут требования к календарное планирование сбыта, управлению логистикой, которые вклюпроизводства и закупок чают управление продажами, цепочками поставок. Любое производство с гораздо ставок, широкая сервисная и дилерская сеть. Модель «Произвоменьшим объемом является гораздо более мобильным и дитель компонентов» предполагает, собственно, проектироваможет быстрее выводить новую продукцию на рынки и т. д. ние и производство компонентов. Факторами успеха в ней Поэтому побеждает не крупный, а быстрый, а размер перестастановятся масштаб производства однотипных компонентов, ет быть преимуществом. Раньше доминирующим был синертехнологическое лидерство, качество, оптимизированная прогетический эффект, но в условиях третьей промышленной реизводственная система, оптимизированная логистика поставок, волюции он становится отрицательным фактором — потому цена, сосредоточенность на одном из сегментов, производитель что любая крупная организация гораздо хуже реагирует на элементов и компонентов, производитель узлов, производитель изменения. Конечно, любое крупное предприятие может модулей. При этом обе модели предполагают значительное постать быстрым, но для этого нужно будет прилагать больше вышение доли сервисных услуг и послепродажного оборудоваусилий. ния, вывод части производства на поставщиков компонентов. Еще одним решающим фактором станет скорость реакции Для внедрения любой из моделей предприятия необхона изменение спроса и скорость доведения идеи новой продукдимо оптимизировать операционные системы управления, ции до рынка. Все мы знаем цели, которые преследуются на которые должны осуществлять многоуровневое скользящее предприятии, когда идет изменение в техподготовке производпланирование (CRM-SOP-MPS-RCCP-MRP-CRP-APS/MES), каства, в инженерной подготовке — это повышение скорости, лендарное планирование сбыта, производства и закупок. ДТ& снижение затрат на техподготовку.
m3-4_05_p10-12_taktika-
˚
.qxd
20.03.2014
14:21
Page 10
ТЕМА НОМЕРА энергозатраты производства
Системы коммерческого учета электроэнергии
Сколько тратим? Объективная оценка расходуемых предприятием объемов электроэнергии — основа для модернизации производственных технологий, обеспечивающих снижение энергоемкости продукции
нергоемкость украинских товаров — один из основных факторов их низкой конкурентоспособности на внутреннем и мировом рынках. По этому показателю она отстает от аналогичных изделий европейского производства в 5–10 раз! А от среднемирового уровня — примерно втрое. И хотя эти факты известны уже, по крайней мере, два десятка лет, говоря словами Ивана Андреевича Крылова, «воз и ныне там». Почему? Неужели нет желания и возможности «сделать лучше для себя»? Такое желание, возможно, у многих владельцев заводов есть, но нет стратегии модернизации технологических процессов, первым этапом которой должно быть налаживание объективного контроля за всеми энергопотоками, направляемыми на нужды промышленного производства. Ведь очевидно, что только после этого шага — создания обоснованной базы начального уровня, можно намечать пути перехода на новые энергоэффективные технологии.
Э
Итак, первый вопрос, на который необходимо ответить перед разработкой плана энергетического совершенствования производства, — «Сколько тратим?» А ответ на него может дать только автоматизированная система коммерческого учета электрической энергии (АСКУЭ), представляющая собой совокупность объединенных в единую функциональную метрологически аттестованную систему средств учета, каналов передачи информации, а также устройств приема, обработки, отображения и регистрации информации (системы этого класса также называются «автоматизированными информационно-измерительными системами коммерческого учета» — АИИС КУЭ). АСКУЭ — это, как правило, иерархическая трехуровневая система, включающая: верхний локальный уровень учета; средний уровень объекта учета, объединяющий с помощью автоматизированных рабочих мест (АРМ) диспетчерского пункта и системы передачи данных совокупность точек учета «по периметру предприятия»; нижний уровень, содержащий измерительные комплексы, состоящие из измерительных трансформаторов тока и напряжения, счетчика для каждой точки учета. Она представляет собой совокупность измерительных комплексов, которые объединяются соответствующим оборудованием сбора, передачи и обработки данных, поступающих с нижнего уровня на средний и верхний уровни системы для определения точного объема потребления электроэнергии. АСКУЭ — «интеллектуальная» система децентрализованного типа с распределенной базой измерительных данных на нижнем уровне системы в электронных счетчиках без применения на подстанциях промежуточных контроллеров, с применением Ethernet- и DSL-технологий для высокопроизводительной передачи данных в проводных и беспроводных линиях. Такой подход обеспечивает полноту выполняемых функций, высокие уровни производительности, функциональности и метрологической надежности, позволяет повысить
• • •
Типичная структура АСКУЭ
10
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
m3-4_05_p10-12_taktika-
˚
.qxd
20.03.2014
14:21
Page 11
ТЕМА НОМЕРА энергозатраты производства точность учета, упростить процедуру аттестации системы, в значительной степени повышает живучесть и надежность АСКУЭ. И к тому же обеспечивает низкую стоимость и срок внедрения системы. Программное обеспечение и оборудование АСКУЭ как системы реального времени обеспечивают одновременность и параллельность решения таких основных задач, как сбор информации со счетчиков, оперативный контроль за состоянием параметров энергопотребления и генерации по каждому пункту учета и группе пунктов учета, решение задач коммерческого учета электроэнергии, подготовку отчетов и информирование о собственном потреблении и генерации электроэнергии.
Информационно-вычислительный комплекс Информационно-вычислительный комплекс (ИВК) — часть системы от электросчетчика до диспетчерского пункта. В него входят: устройства сбора и передачи данных (УСПД); контроллеры удаленного сбора данных (КУСД); каналы связи между электросчетчиками и УСПД; серверы верхнего уровня; коммуникационная среда и каналы связи между УСПД и серверами верхнего уровня (переход с нижнего уровня на верхний); система обеспечения единого времени (СОЕВ); автоматизированные рабочие места (АРМ) диспетчеров; АРМ администраторов системы; каналы связи верхнего уровня, в том числе между серверами и АРМ смежных пользователей информации; программное обеспечение верхнего уровня. Коммуникационной средой между УСПД и серверами верхнего уровня может являться структурированная кабельная сеть, телефонная сеть с коммутируемыми каналами, Ethernet, GPRS/GSM, волоконно-оптическая связь, радиосвязь или Интернет. Организация канала связи в коммуникационной среде осуществляется программными или аппаратными методами.
• • • • • • • • • •
СПРАВКА
«СпецПО» для АСКУЭ Пакет прикладных программ для АСКУЭ представляет собой на бор инструментальных программных средств, является одним из компонентов системы и функционирует в комплексе с другими про граммными и аппаратными средствами АСКУЭ (счетчики элект роэнергии, устройства сбора и передачи данных, драйверы связи и т. д). Программы пакета реализуют функции автоматизированного сбора данных энергоучета с первичных электросчетчиков, контроля входной информации, хранения архива данных и предоставления информации потребителям. Программные модули пакета АСКУЭ: АСКУЭ — Диспетчер опроса. Основной компонент пакета. Обеспечивает следующие функции: •выдача запросов на устройства сбора; •прием и верификация пакетов данных; •сохранение данных в основном и резервном каталогах; •анализ информации и запрос, при необходимости, данных за про шедшие периоды времени; •выдача команд синхронизации времени на УСПД; •оперативное отображение информации о состоянии связи с объ ектом и наличии данных; •ведение журнала опроса данных. АСКУЭ — Администратор. Выполняет задачи по настройке и конфигурированию системы: •ведение баз данных нормативно справочной информации; •настройка параметров связи и адресации; •настройка параметров опроса устройств сбора (порядок, интерва лы, задержки); •формирование форм для ручного ввода данных; •назначение прав доступа для пользователей системы; •подключение библиотек экспорта данных; •ведение журнала настройки системы. АСКУЭ — Просмотр данных. Простое и удобное средство для просмотра данных энергоучета. Обеспечивает просмотр потребления в виде графика и таблицы по выбранному счетчику за сутки (в разрезе получасов) и за месяц (в разрезе суток). АСКУЭ — Составление отчетов. Позволяет использовать данные энергоучета для построения от четов в табличном редакторе Microsoft Excel. Возможности Excel поз воляют создавать отчеты любой степени сложности.
Функции и задачи АСКУЭ
• • • • • • • • • •
К основным функциям АСКУЭ относятся: автоматический сбор данных потребления электроэнергии по каждой точке (группе) учета на заданных коммерческих интервалах; хранение параметров учета в базе данных; обеспечение многотарифного учета потребления электроэнергии. обеспечение контроля за соблюдением лимитов энергопотребления; контроль параметров электроэнергии (токов, напряжений, cos ϕ, частоты) на заданном интервале опроса; вывод расчетных параметров на терминал и/или на устройство печати по требованию оператора; ведение единого системного времени с возможностью его корректировки; сведение баланса электроэнергии по расчетной группе (секция, система шин и т. д.) на этапе наладки системы и в процессе ее эксплуатации. Основные задачи, решаемые АСКУЭ: точный и непрерывный учет за потребленной электроэнергией; возможность автоматизированного сбора информации со всех измерителей для периодической передачи серверу;
• возможность долговременного хранения собранной информации; • анализ полученных данных с целью оптимизации расходов на передачу (потребление) электроэнергии; • анализ полученных данных для выявления несанкционированного потребления электроэнергии; • возможность удаленного управления подключением (отключением) конечных потребителей электроэнергии.
Что дает АСКУЭ При сложной организации учета электроэнергии и территориальной распределенности энергообъектов предприятия, система АСКУЭ может стать мощным инструментом, позволяющим выполнять автоматизированный сбор данных со счетчиков электроэнергии, хранение этих данных, их обработку и представление в удобном для восприятия человеком виде и дальнейшего анализа. В нынешней экономической ситуации эти данные, обработанные должным образом, могут стать базой для эффективных мер по экономии энергоресурсов предприятия, оптимизации производственных затрат, снижения себестоимости продукции. ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
11
m3-4_05_p10-12_taktika-
˚
.qxd
20.03.2014
14:21
Page 12
ТЕМА НОМЕРА энергозатраты производства
• оповещение персонала о превышении лимитов потребления и/или отклонении параметров от заданных величин; • автоматический расчет потерь электроэнергии; • сведение баланса электроэнергии по предприятию; • упрощение взаиморасчетов с субабонентами; • возможность выбора поставщика электроэнергии с более
Структура затрат на создание АИИС КУЭ
• • • • • • • •
Результаты внедрения АСКУЭ: повышение конкурентоспособности продукции предприятия; снижение затрат на электроэнергию; снижение трудоемкости ведения энергоучета на предприятии; четкий контроль за потреблением энергоресурсов; контроль лимитов потребления в часы пиковых нагрузок; анализ потребления электроэнергии с последующим принятием мер по оптимизации использования электроэнергии; контроль качества получаемой и потребляемой электроэнергии; выявление перебоев подачи электроэнергии с фиксацией времени события;
выгодными тарифами. Крупным потребителям электроэнергии (фабрикам, заводам, портам) АСКУЭ предоставляет следующие организационные преимущества: отсутствие необходимости в ручном снятии показаний множества электросчетчиков; облегчение ведения многотарифного учета электроэнергии; облегчение прогнозирования затрат на электроэнергию; контроль качества электроэнергии (не сертифицирован); запись в журнале событий УСПД событий по отключениювключению фидеров, перекосам по токам и напряжению (данную информацию собирает счетчик электроэнергии и передает УСПД); возможность автоматической передачи данных о количестве потребленной электроэнергии в энергопоставляющую организацию. АСКУЭ обязательно должна быть сертифицирована и внесена в государственный реестр средств измерений. Информация, учтенная системой, имеет статус коммерческой и может быть использована для разрешения финансовых споров в суде. ДТ
• • • • • •
СПРАВКА
Полевой измеритель Многофункциональный микропроцессорный счет чик АЛЬФА А1800, выпуска емый российской компа нией «Эльстер Метроника» по лицензии германской фирмы Elster Group SE, предназначен для учета ак тивной и реактивной энер гии и мощности в трехфаз ных сетях переменного тока в режиме многотариф ности, и обеспечивает хра нение измеренных данных, а также их передачу по цифровым и им пульсным каналам связи на диспетчерский пункт контроля, учета и распределения электроэнергии. Функциональные возможности: измерение активной и реактивной энергии и мощности с классом • точности 0,2 S, 0,5 S в режиме многотарифности; •измерение параметров электросети с нормированными погрешнос тями. •фиксация максимальной мощности нагрузки с заданным усреднением; •фиксация даты и времени максимальной активной и реактивной мощности для каждой тарифной зоны; •запись и хранение данных графика нагрузки и параметров сети в па мяти счетчика; •передача результатов измерений по цифровым и импульсным кана лам связи; •автоматический контроль нагрузки и сигнализация о выходе параме тров сети за установленные пределы; •учет потерь в силовом трансформаторе и линии электропередачи.
12
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
Счетчик может быть оборудован одновременно несколькими неза висимыми цифровыми интерфейсами (RS 485, RS 232) для поддержки различных задач в информационном обмене. Он обладает увеличенной памятью, что позволяет ему вести запись трех независимых массивов профиля нагрузки по энергии и мощности с разными интервалами ус реднения (1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30 и 60 мин.), а также до 32 различных графиков параметров сети с двумя различными интервалами. При этом записанные за последний интервал данные параметров сети, которые хранятся в отдельном блоке памяти счетчика, можно считывать напря мую с частотой порядка нескольких секунд. Коммерческие данные по электроэнергии и мощности можно счи тывать при этом по второму цифровому интерфейсу, с другой частотой, например 30 мин., что позволяет использовать АЛЬФА А1800 одновре менно в качестве прибора коммерческого учета и датчика (с замещаю щими данными) для систем оперативно диспетчерского и технологиче ского управления SCADA. Счетчик АЛЬФА А1800 отличается повышенным уровнем защиты коммерческой информации от ошибок и преднамеренных действий: •защита от несанкционированного доступа (паролями на ПО, счетчик и пломбированием); •фиксация даты и времени снятия крышки счетчика и крышки клем мника; •запись фактов изменения конфигурации счетчика; •фиксация попыток связи с неверным паролем; •фиксация отключения фаз напряжения; •измерение мощности по модулю для каждой фазы; •фиксация фактов реверса энергии; •фиксация превышения заданных порогов по мощности; •самодиагностика; •журнал событий, содержащий до 255 записей и до 35 наборов авто чтения.
m3-4_09_p13_taktika-ˇ
Π.qxd
21.03.2014
15:16
Page 13
ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ системы управления
Использование беспроводных сетей операторов мобильной связи
Система диспетчеризации теплопунктов
Для большинства теплопунктов прокладка физических линий связи (на основе витой пары или оптоволоконных каналов) требует значительных материальных и трудовых ресурсов. Одним из гибких решений является связь по беспроводным каналам связи операторов сотовой связи через GSM/GPRS модем ля задач учета и регулирования энергопотребления в теплопунктах многоквартирных зданий используются счетчики тепловой энергии и контроллеры с алгоритмом погодной компенсации температуры в подающем трубопроводе системы теплоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха. Кроме того, для непрерывного сбора данных, их регистрации, анализа и дистанционного управления, счетчики и контроллеры теплопунктов подключаются по проводным или беспроводным каналам связи к системе диспетчеризации. Системы диспетчеризации обеспечивают надежную эксплуатацию теплопунктов и энергоэффективное управление. Для большинства теплопунктов прокладка физических линий связи (на основе витой пары или оптоволоконных каналов) требует значительных материальных и трудовых ресурсов. Одним из гибких решений является связь по беспроводным каналам связи операторов сотовой связи через GSM/GPRS-модем SPRUT M2M, который легко конфигурируется и не требует больших материальных затрат на инсталляцию, подключение и обслуживание.
Д
Модем SPRUT M2M формирует прозрачный GSM канал и фактически является удаленным последовательным портом
Модем SPRUT M2M формирует прозрачный GSM-канал и фактически является «удаленным» последовательным портом. Для исключения ситуации «зависания» терминала все этапы соединения и передачи данных охвачены контролем времени завершения, интервалы которого тоже задаются пользователем. В процессе работы отслеживаются нештатные ситуации (сбои SIM-карты, уровень GSMсигнала, регистрация в GSM/GPRS-сети, сбои в сети оператора связи, передача данных через TCP/IP-сокет, активность на порту данных и т. п.) и обеспечивается максимально быстрое восстановление соединения, в том числе за счет перезагрузки или перехода на резервный канал. Модем имеет конфигурационное меню на русском языке, три дискретных входа, три дискретных выхода и четыре аналоговых входа. Управлять выходами и следить за состоянием входов можно по средствам SMS (по событию) и через GPRS-соединение, используя протокол Modbus RTU или Modbus TCP (циклический опрос). Также модем, используя GPRSканал, может передавать информацию с устройств, которые подключены к нему по интерфейсу RS-232 или RS-485 (протокол Modbus RTU). На верхнем уровне для мониторинга и управления теплопунктом можно использовать систему SCADA IGSS. Модем SPRUT M2M протестирован с контроллером PDS2, системой SCADA IGSS, разработаны рекомендации по настройке коммуникационных драйверов. Если объект автоматизации имеет до 50 сигналов, можно использовать бесплатную полнофункциональную SCADA-систему IGSS FREE50, что весьма важно с точки зрения начальных инвестиций в энергосберегающие проекты.
Предложенная система обеспечивает высокую надежность и скорость обмена данными. Надежность и стабильность соединения обеспечивают внутренние алгоритмы модема, которые сами восстанавливают связь в случае ее потери. Существуют также различные алгоритмы сокращения используемого трафика. Скорость обмена данными не уступает физическим соединениям. Можно обеспечить доставку данных с периодом 1–3 секунды. В теплопунктах можно применять конфигурируемы контроллеры PDS2 с интерфейсом Modbus RTU, или свободно программируемые модульные контроллеры CLICK. Сбор данных с теплосчетчиков также выполняется через коммуникационный интерфейс Modbus RTU. Контроллер рассчитывает необходимое значение температуры теплоносителя исходя из температуры наружного воздуха. Это позволяет поддерживать температуру нагрева воды в соответствии с внешними погодными условиями. При помощи датчика комнатной температуры можно изменять значение температуры подачи теплоносителя в зависимости от реальных теплоисточников и теплопотерь в помещении, что ведет к улучшению комфорта и снижению энергозатрат. Особенностью контроллера является режим ЕСО, при котором автоматически отключается насос, если температура окружающей среды превышает значение уставки для режима ECO. Встроенный в контроллер LCD-экран отображает текущее состояние контроллера и может использоваться для настройки параметров. ДТ По материалам компании «Солитон» Дополнительно см. на CD ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
13
m3-4_07_p14-19_taktika-— ˇ.qxd
20.03.2014
14:24
Page 14
ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ компоненты АСУ ТП
Контроль и регулирование параметров технологических сред
Полевые «командиры» Измерения в потоках жидкостей и газов, служащих сырьем для производства различных продуктов, являются основой для управления параметрами технологических процессов, обеспечивающей заданные характеристики и качество продукции системах управления процессами производства одними из базовых компонентов нижнего уровня АСУ ТП являются автоматические регуляторы параметров технологических сред. По виду регулируемого параметра эти устройства подразделяются на регуляторы температуры, давления, влажности, разрежения, расхода и состава. По характеру изменения управляющего воздействия автоматические регуляторы относятся к приборам с линейными и нелинейными законами регулирования. Примером приборов с нелинейным законом регулирования могут служить двухпозиционные регуляторы температуры. В трехпозиционных дискретных системах автоматического регулирования (САР) выходной сигнал имеет значения –1, 0, +1, то есть «меньше», «норма», «больше». САР с линейным законом регулирования подразделяются по математической зависимости между входным и выходным сигналами на три основных вида: пропорциональные (П-регуляторы); пропорционально-интегральные (ПИ-регуляторы); пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИДрегуляторы). В зависимости от вида используемой энергии регуляторы подразделяются на электрические (электромеханические и электронные), пневматические, гидравлические и комбиниро-
В
• • •
14
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
ванные (пневматические и гидравлические устройства, как правило, применяются во взрыво- и пожароопасных зонах). В зависимости от задающего воздействия и параметров объекта подбирается регулятор с определенной характеристикой управления, изменение которой приводит к изменению коэффициентов дифференциального уравнения общего передаточного звена (регулятор — объект), что позволяет достичь необходимого качества регулирования. В промышленных регуляторах эти величины называются параметрами настройки. К ним относятся коэффициент усиления, зона нечувствительности, постоянная времени интегрирования, постоянная времени дифференцирования и другие величины.
Жидкости и газы в промышленном производстве В области непрерывного производства, обеспечиваемого жидким и газообразным сырьем, работает множество предприятий украинской промышленности, выпускающих различные пищевые продукты, напитки, полимерные материалы, химические и фармацевтические средства и т. д. Очевидно, что для соблюдения в конечных продуктах заданных пропорций различных компонентов необходимо измерение расхода вещества (объемного в м3/с, м3/ч или массового — в кг/с, кг/ч, т/ч) с помощью приборов, называемых расходомерами. Эти приборы по принципу действия делятся на следующие основные группы:
m3-4_07_p14-19_taktika-— ˇ.qxd
20.03.2014
14:24
Page 15
ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ компоненты АСУ ТП
• переменного перепада давления; • обтекания (постоянного перепада давления); • тахометрические; • электромагнитные; • переменного уровня; • тепловые; • вихревые; • акустические.
Менее употребительны, но все находящие применения в специфических случаях, расходомеры резонансные, оптические, ионизационные, меточные, кориолисовы.
Расходомеры переменного перепада давления В наиболее широко распространенную группу входят расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифференциального манометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. При этом сужающее устройство является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате уменьшения сечения потока измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давления, зависящий от скорости потока. В качестве стандартных (нормализованных) сужающих устройств применяются измерительные сопла, диафрагмы и трубы Вентури. Измерительная диафрагма представляет собой диск, установленный так, что центр его лежит на оси трубопровода. При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. В результате перед диафрагмой и за ней образуются зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит потеря давления. Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.
Расходомеры обтекания Принцип действия расходомеров обтекания основан на зависимости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока, от расхода вещества. К этому типу приборов относятся расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры, поплавковые и поршневые. Принцип действия первых основан на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения тела — поплавка, находящегося в потоке и изменяющего при этом площадь проходного отверстия прибора таким образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным. В некоторых приборах, называемых расходомерами обтекания компенсационного типа, перемещение тела обтекания измеряется по величине давления, создающего усилие, приложенное к телу и уравновешивающее динамическое давление потока на него. Ротаметры применяются для измерения расходов однородных потоков чистых и слабозагрязненных жидкостей и газов, протекающих по трубопроводам и не подверженных зна-
Ультразвуковой расходомер РУС 1 используется для измерения расхода холодной и горячей воды, стоков, других жидких сред, в том числе для технологического учета нефтепродуктов чительным колебаниям. Эти устройства содержат длинную коническую трубку, располагаемую вертикально, вдоль которой под действием движущегося снизу вверх потока перемещается поплавок. Он перемещается до тех пор, пока площадь кольцевого отверстия между поплавком и внутренней поверхностью конусной трубки не достигнет такого размера, при котором перепад давления по обе стороны поплавка не станет равным расчетному. При этом действующие на поплавок силы уравновешиваются, а поплавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному значению расхода. Поплавковый расходомер постоянного перепада давления состоит из поплавка и конического седла, расположенных в корпусе прибора. Коническое седло выполняет ту же роль, что и коническая трубка ротаметра. Различие заключается в том, что длина и диаметр седла примерно равны, а у ротаметров длина конической трубки значительно больше ее диаметра. В поршневом расходомере чувствительным элементом является поршень, перемещающийся внутри втулки. Она имеет входное и выходное отверстие (последнее представляет собой диафрагму переменного сечения). Поршень с помощью штока соединен с сердечником передающего преобразователя. Протекающая через расходомер жидкость поступает под поршень и поднимает его. При этом открывается в большей или меньшей степени отверстие выходной диафрагмы. Жидкость одновременно заполняет пространство над поршнем, что создает противодействующее усилие, величина которого пропорциональна расходу измеряемой среды.
Тахометрические расходомеры Принцип действия устройств этой группы основан на использовании зависимостей скорости движения тел (чувствительных элементов, помещаемых в поток) от расхода веществ, протекающих через эти расходомеры. Известно множество разновидностей тахометрических расходомеров, однако на практике для измерения расхода самых разнообразных жидкостей и газов широко распространены турбинные, шариковые и камерные расходомеры. Камерные тахометрические расходомеры содержат один или несколько подвижных элементов, отмеривающих или отсеММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
15
m3-4_07_p14-19_taktika-— ˇ.qxd
20.03.2014
14:24
Page 16
ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ компоненты АСУ ТП кающих при своем движении определенные объемы жидкости или газа. Существует большое число конструкций, камерных расходомеров жидкостей и газов, среди которых наибольшее распространение получил овально-шестеренчатый счетчик жидкостей, состоящий из двух одинаковых овальных шестерен, вращающихся под действием перепада давления жидкости, протекающей через его корпус. Выпускаются счетчики, обеспечивающие измерение в диапазоне от 0,8 до 36 м3/ч. Класс точности этих приборов — 0,5; 1,0.
новная погрешность устройства в комплекте с вторичным прибором ±3,5 %.
Тепловые расходомеры
Тепловые расходомеры могут применяться при измерении небольших расходов практически любых сред при различных их параметрах. Кроме того, они весьма перспективны для измерения расхода очень вязких материалов. Принцип их действия основан на использовании зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового расхода этого вещества и они выполняются по трем основным схемам: Электромагнитные расходомеры Электромагнитные (индукционные) расходомеры предназкалориметрические — основанные на нагреве или охлажденачены для измерения расхода различных жидких сред, в том нии потока посторонним источником энергии, создающим в числе пульп с мелкодисперсными неферромагнитными частипотоке разность температур; цами, с электрической проводимостью не ниже 5-10 См/м, протеплового слоя — основанные на создании разности темпетекающих в закрытых, полностью заполненных, трубопроводах. ратур с двух сторон пограничного слоя; термоанемометрические, в которых используется зависиЭти устройства выполняются в виде двух отдельных блоков: измость между количеством теплоты, теряемой непрерывно мерительного преобразователя расхода и измерительного блонагреваемым телом, помещенным в поток, и массовым раска (передающего преобразователя), в котором осуществляется ходом вещества. приведение сигнала, полученного от измерительного преобраВыбор схемы измерения зависит от измеряемой среды, необходимой точности, типа исВ зависимости от задающего воздействия пользуемых термочувствительных элементов и и параметров объекта подбирается регулятор режима нагрева. Для упруго-вязких пластичных веществ предпочтительным является измерес определенной характеристикой управления, ние по схеме термоанемометра с постоянной изменение которой приводит к изменению температурой подогрева потока. коэффициентов дифференциального уравнения Чувствительными элементами термоанемометрического расходомера являются два реобщего передаточного звена зистора, намотанные на стенке трубопровода на некотором расстоянии друг от друга. Еще два манганиновых резистора служат для создания мостовой зователя, к стандартизованному виду, удобному для дальнейсхемы, питаемой от источника напряжения. Сигнал разбаланса, шего использования. Измерительный преобразователь электропропорциональный изменению расхода, подается на электронмагнитного расходомера состоит из участка трубопровода, ный усилитель, где усиливается и после этого управляет вращеизготовленного из диамагнитного материала, с нанесенными на нием реверсивного электродвигателя, который, производя пенем токосъемными электродами и ярмом электромагнита с обрестановку движка компенсирующего переменного резистора, моткой возбуждения, охватывающего трубопровод. При протеизменяет напряжение питания до тех пор, пока разбаланс в изкании электропроводящих жидкостей по трубопроводу через мерительной диагонали моста не станет равным заданному. однородное магнитное поле, создаваемое магнитом, в жидкости, которую можно представить как движущийся проводник, Вихревые расходомеры возникает электродвижущая сила (ЭДС), снимаемая электродами. Эта ЭДС прямо пропорциональна средней скорости потока. Принцип действия этих устройств основан на зависимости от расхода частоты колебаний давления среды, возникающих в Расходомеры переменного уровня потоке в процессе вихреобразования. Измерительный преобПринцип действия этих приборов основан на зависимости разователь вихревого расходомера представляет собой завихуровня жидкости в сосуде от расхода при свободном истечении ритель, вмонтированный в трубопровод, с помощью которого ее через калиброванное отверстие (щель) в дне или боковой поток завихряется (закручивается) и поступает в патрубок. На стенке. Профиль и диаметр отверстия рассчитываются таким выходе из патрубка в расширяющейся области установлен элеобразом, чтобы указанная зависимость была линейной. Щелектроакустический преобразователь, воспринимающий и превой расходомер с калиброванным незатопленным отверстием образующий вихревые колебания потока в электрический сиг(щелью) в стенке корпуса представляет собой емкость, разденал, который далее приводится к нормализованному виду. ленную перегородкой с профилированной щелью. В левой часЗавихрения потока формируются таким образом, что внутренти корпуса, куда подается измеряемая жидкость через подвоняя область вихря — ядро, поступая в патрубок, совершает дящий патрубок, производится измерение ее уровня с только вращательное движение. На выходе же из патрубка в помощью пьезометрической уровнемерной трубки и измерирасширяющуюся область ядро теряет устойчивость и начинает тельного прибора — дифференциального манометра. Жидасимметрично вращаться вокруг оси патрубка. кость, поступающая в левый отсек корпуса, заполняет его, пеРабочие кромки тела обтекания являются самоочищареливается через профилированную щель, через слив уходит в ющимися за счет образования вихрей и остаются чистыми в приемник и далее — по назначению. условиях сильно загрязненных сред. При этом загрязнение датЩелевые расходомеры хорошо зарекомендовали себя при чика вихрей не ведет к изменению метрологических характериизмерении сильно загрязненных и быстро кристаллизующихся стик вихревого расходомера, так как полезную информацию жидкостей и растворов. Диапазон измерения 0,1–50 м3/ч, оснесет частота, а не амплитуда сигнала.
• • •
16
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
m3-4_07_p14-19_taktika-— ˇ.qxd
20.03.2014
14:24
Page 17
ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ компоненты АСУ ТП СПРАВКА
Помощник оператора АСУ ТП Правильно настроенный контур регулирования обеспечивает опти мальное управление параметрами технологической среды, в результате че го процесс идет без отклонений при любых колебаниях управляемой вели чины. Однако по оценкам специалистов одной из ведущих в мире в области промышленной автоматизации компании Emerson Process Management, почти две трети контуров регулирования настроены неправильно. Одной из причин этого является использование ручной настройки, при которой производственному персоналу часто недостает времени, квалификации либо терпения для подбора оптимальных параметров, в особенности в регуляторах, где используются алгоритмы ПИД и нечеткой логики. Поэтому компания выпустила ПО «Автонастройщик DeltaV», позво ляющее производить необходимые настройки в автоматизированном ре жиме с использованием удобного человеко машинного интерфейса. Это ПО реализует возможность автоматической настройки, позволяющую до биться максимальной эффективности технологического процесса. С по мощью контекстных меню программу можно запустить из «Интерфейса оператора», «Проводника» или «Студии управления». При этом для ис пользовании «Автонастройщика» не требуется каких либо специальных знаний об управлении процессом или исходных значениях параметров. Модуль «Мастер» этого ПО с помощью графических «приглашений» помогает осуществить процедуру настройки способом «указать и на жать». И операторы, и инженеры, и обслуживающий технический персо нал смогут легко освоить эту программу и работать с ней.
Акустические расходомеры Принцип действия этих устройств основан на зависимости акустического эффекта в потоке от расхода вещества. Известно несколько методов использования звуковых (ультразвуковых) колебаний для измерения расходов жидкостей и газов. Один из них — фазовый — основан на том, что при распространении звуковой волны в движущейся среде время ее прохождения от источника до приемника определяется не только скоростью распространения звука в данной среде, но и скоростью движения самой среды. Если звуковая волна направлена по движению потока, скорости их складываются, если против потока — вычитаются. Разность времени прохождения звука по направлению потока и против него пропорциональна скорости движения среды, а следовательно, расходу протекающей жидкости. Акустический расходомер, работающий по двухканальной фазовой схеме, состоит из ультразвукового генератора, являющегося источником питания, двух излучающих и двух приемных пье-
В «Автонастройщике» для расчета параметров настройки контура регулирования применяется принцип релейных колебаний, использую щий расширенную методику описания технологического процесса мо делью первого порядка с запаздыванием. Объединение этих функций в значительной мере сокращает время, затрачиваемое на формирование устойчивых и быстродействующих контуров регулирования. Процедура испытания в контуре с обратной связью динамически определяет характеристики контура в процессе настройки. Для надеж ности регулирование контура продолжается и в ходе испытания процес са. Не будучи связанным с какой либо конкретной моделью процесса, «Автонастройщик» способен выполнить настройку практически любого контура, основанного на ПИД или нечеткой логике. Алгоритм работает одинаково хорошо с быстрыми или медленны ми, саморегулирующимися или интегрирующими процессами, и даже с теми контурами, где имеется запаздывание или выходной сигнал с вы соким уровнем шума. «Автонастройщик» обеспечивает выдачу отчета по результатам про веденных операций, в котором указывается, кто и когда выполнял наст ройку, содержатся ее исходные и итоговые параметры, динамические характеристики процесса и используемые при этом правила. Отчетная информация автоматически сохраняется в файле и при следующем за пуске «Автонастройщика» используется в качестве исходных значений параметров настройки для данного контура.
зопреобразователей, фазовращающего устройства для устранения путем асимметрии каналов преобразователей возникающих фазовых сдвигов, электронного усилителя и измерительного прибора, который градуируется в единицах расхода. В качестве пьезоэлементов в преобразователях чаще всего применяются пластины из титаната бария, могут также использоваться пьезоэлементы из кварца, титанато-циркониевой керамики, а также магнитострикционные. Импульсы ультразвука посылаются под углом к оси трубопровода так, что их направление в одном канале совпадает с направлением потока, а в другом направлено против потока. Частный случай акустических расходомеров — измерители, использующие эффект Допплера, заключающийся в том, что ультразвуковые волны, генерируемые излучателями, отражаются от взвешенных частиц, завихрений, пузырьков газа в потоке измеряемой среды и воспринимаются приемниками отраженных излучений. Разность между частотами излучаемых и отраженных акустических волн позволяет определить скорость потока.
ММ. Деньги и Технологии Март — апрель 2014
17
m3-4_07_p14-19_taktika-— ˇ.qxd
20.03.2014
14:24
Page 18
m3-4_07_p14-19_taktika-— ˇ.qxd
20.03.2014
14:24
Page 19