АСУ ТП (Автоматизированная система управления технологическим процессом) — комплекс программно-аппаратных средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием промышленных предприятий.

Компонентами АСУ ТП могут быть отдельные системы (АСУ) и автоматизированное оборудование, объединенные в единый комплекс. Зачастую, АСУ ТП, это единый центр управления технологическим процессом в виде одной или нескольких панелей, средства обработки и архивирования информации о процессе, типовые элементы автоматизации: датчики, устройства, приводы. Промышленные сети используются для обмена информацией между всеми подсистемами.

Автоматизация технологического процесса — это набор методов и инструментов, для реализации системы либо систем, позволяющих управлять технологическим процессом без непосредственного участия человека и без предоставления ему права принятия решений.

Классификация АСУ ТП

Как правило, все АСУ ТП делятся на три глобальных класса:

SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных). Этот термин можно перевести как «система телемеханики» / «телеметрии» / «управления трансмиссией». Последнее определение наиболее точно отражает сущность и цель системы — контроль и мониторинг объектов диспетчером.

Термин SCADA часто используется в более узком смысле: многие называют его программным пакетом для визуализации процессов. Однако в данном разделе слово SCADA означает целый класс систем.

ПЛК — «программируемый логический контроллер»

ПЛК часто называют аппаратным модулем для реализации алгоритмов автоматического управления. Однако у термина ПЛК есть более общее значение и часто оно используется для обозначения всего класса системы.

DCS (распределенная система).

Данную классификацию некоторые эксперты считают весьма условной, т.к. в последние годы были внедрены гибридные системы. По ряду характеристик их можно отнести к нескольким классам.

Автоматизация — задачи

Основными целями являются:

• сокращение количества обслуживающего персонала;
• увеличение объема выпускаемой продукции;
• повышение эффективности производственного процесса;
• повышение качества продукции;
• снижение затрат на сырье;
• увеличение производственного ритма;
• повышение безопасности;
• повышение экологичности;
• повышение эффективности бизнеса.

Поставленные цели достигаются посредством выполнения следующих задач:

• повышение качества регулирования;
• повышение коэффициента готовности оборудования;
• повышение эргономики операторов;
• обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, используемых в производстве;
• ведение информации о ходе техпроцесса и аварийных ситуациях.

Задачи решаются следующим образом:

• внедрение современных средств автоматизации.

Автоматизация в рамках единого производственного процесса позволяет заложить основу для внедрения систем управления производством и предприятием.

Автоматизация производственных процессов — основные виды

«Автоматизация процесса» означает набор методов и инструментов, предназначенных для реализации системы или систем, управляющих технологическим процессом самостоятельно, без прямого участия людей или путем предоставления человеку возможности принимать наиболее из ответственных решений. АСУ ТП создается в результате автоматизации техпроцессов. Автоматизация основана на перераспределении материальных, энергетических и информационных потоков по принятому критерию (оптимальность).

• Частичная автоматизация — автоматизация отдельных устройств, станков, операций. Делается тогда, когда управление процессами практически недоступно человеку в силу их сложности или быстротечности. Зачастую, рабочее оборудование частично автоматизировано. Локальная автоматизация широко применяется в пищевой промышленности.
• Комплексная автоматизация — обеспечивает автоматизацию технологического участка, цеха или предприятия в единый автоматизированный комплекс. Например, электростанции.
• Полная автоматизация — высшая ступень. Все функции при управлении производством (на уровне компании) передаются техническим средствам. Атомные энергетические компании можно назвать полностью автоматизированными.

Выделяют автоматизацию следующих технологических процессов:

• Автоматизация непрерывных процессов (автоматизация процессов);
• Автоматизация дискретных процессов (автоматизация производства);
• Гибридная автоматизация (Hybrid Automation).

Уровни автоматизации

Нулевой
Имеется в виду автоматизация определенных рабочих точек. Например, вращение шпинделя. В остальном ожидается участие людей. В этом случае, автоматизация называется механизацией.

Первый
На данном уровне автоматизация предполагает «автоматизацию рабочего процесса в непрерывном и серийном производстве». Здесь нет автоматической связи между сотрудником и оборудованием — рабочий следит за транспортировкой машин и контролирует производственный процесс. Этап характерен для автоматов и полуавтоматов. Автоматические операции предотвращают человеческий фактор. С другой стороны, полуавтоматика требует вмешательства человека в рабочий цикл.

Второй
Предполагает реализацию ряда пунктов рабочего процесса. Это контроль оборудования, транспорта, утилизация отходов и пр.

FPS (гибкая производственная система) и автоматизированные линии разработаны и используются в виде производственного оборудования.

Третий
Охватывает все производственные этапы, от разработки до тестирования и отгрузки готовой продукции. На данном этапе ожидается комплексная автоматизация.

Чтобы достичь третьего уровня, необходимо пройти все предыдущие. Производство должно быть оснащено высокотехнологичным оборудованием.

Комплексная автоматизация обеспечивает желаемый эффект с помощью устройства константы большого объема и узкого списка (отдельные элементы для определенного устройства и т. д.). Этот вид выводит предприятие на совершенно новый виток развития и оправдывает себя с точки зрения рентабельности.

Уровень решает следующие проблемы: транспортировка готовой продукции между цехами с использованием автоматически настраиваемого адреса, хранение, утилизация производственных отходов, упр. технологическим процессом с использованием широкого спектра компьютерного оборудования. Здесь требуется минимальное вмешательство людей в производственные операции. В обязанности сотрудника входит только обслуживание оборудования и контроль за состоянием оборудования.

Системы АСУ ТП

Все задачи, стоящие перед автоматизацией производственного процесса, необходимо решать с использованием новейших средств и методов. После внедрения формируется АСУ ТП. Автоматизация процессов управления производством помогает создать основу для дальнейшего внедрения четкой корпоративной и организационной системы.

Автоматизация комплекса управления производственными процессами создает условия для передачи функций контроля и управления определенным автоматически работающим устройствам. Они помогают выполнять все этапы работы информационного потока (сбор, обработка и т. д.). Подобный подход к автоматическому управлению можно отнести к оборудованию (например, станку), комплексу и линии, которая через определенное соединение связана с приборами, которые управляют/измеряют. Быстро и в логической последовательности собирается информация об отклонениях от действующих стандартов в процессе производства, а затем анализируются полученные данные.

Система автоматизации, отвечающая за реализацию той или иной функции, может быстро найти способ регулировать работу всех механизмов, одновременно устраняя существующие отклонения.

Линия связи действует в качестве передатчика команд, содержащих определенные изменения и контролирует все полученные сигналы (команды).
АСУ ТП вместе с новейшими комплексами всего основного и вспомогательного оборудования и инструментов образуют автоматизированные комплексы.
Такие системы требуют контроля. Функции АСУ технологическими процессами могут включать в себя управление конкретным оборудованием, установкой, конвейером или частью предприятия.

Этапы разработки и внедрения

Создание АСУ ТП состоит из нескольких этапов:

1. Техническое задание;
2. Концепция разработки автоматизированной системы управления процессами;
3. Производственный проект системы управления производством;
4. Внедрение автоматизированных систем в технологические процессы и анализ их работы.

Разработка технического задания на внедрение означает перечень необходимых исследований перед использованием.

В проектировании задействован ряд специалистов:

1. Сотрудники с экономическим образованием;
2. Электромеханики;
3. Программисты;
4. Технологи;
5. Персонал, специализирующийся на электромонтаже.

На основе показателей, полученных в ходе предварительных исследований, создается эскизная схема АСУ ТП будущего проекта:

1. Разрабатывается функциональная база и алгоритм построения автоматизированной системы.
2. Объясняется выбор основных технических компонентов АСУ ТП, предлагается количество и номенклатура.
3. Ставится задача по обновлению оборудования.

После проведения всех необходимых исследований, перед внедрением, техническое задание должно включать:

1. Список всего функционала в рамках проекта;
2. Технико-экономическое обоснование установки системы;
3. Виды и объем работ, необходимых для внедрения и проектирования;
4. Составление плана работ по ремонту, пуско-наладке, установке и полного перечня испытаний автоматизированных систем.

Как безболезненно автоматизировать предприятие

Во-первых, ищите тех, для кого автоматизация процессов производства — «дело жизни». Того, кто имеет успешный опыт и профессиональную команду. Это залог успешного проекта.

Во-вторых, создайте группу сотрудников, ответственных за автоматизацию на предприятии либо определите ответственное лицо по проекту.

В-третьих, заручитесь поддержкой руководителей отделов. Заинтересуйте их идеями, продемонстрируйте преимущества этого процесса.

В-четвертых, детально проработайте техническое задание и бюджет.

В-пятых, заключите договор с компанией-исполнителем и пропишите в нем этапы реализации проекта.

Мотивация сотрудников предприятия

Работа многих рабочих будет заменена автоматикой, т.к. автоматизация технологических процессов и производств потеряет смысл, если не сократить штат.

1. Перераспределите обязанности среди сотрудников. HR-департамент вашего предприятия должен провести грамотную работу, установив определенные требования к подбору персонала, который и дальше будут работать, но уже на новом оборудовании. Объясните, как автоматизация влияет на производственные процессы и заработную плату. Чтобы продемонстрировать интерес работников, необходимо озвучить основные аргументы:
   — автоматизация облегчает прогнозирование и различные этапы управления, сводя к минимуму влияние человеческого фактора. Практика обычно показывает значительное улучшение качества продукции и производительности. Это влияет на рост заработной платы;
   — для рабочих, работающих с новой автоматикой, откроются возможности для карьерного роста, а также повысится заработная плата;
   — сотрудникам, эксплуатирующим автоматические линии, платят больше, потому что их работа более ценная и требует определенной квалификации.
2. Обучите персонал работе с новым оборудованием. Обучение персонала должно проходить в два этапа. На первом этапе нужно обучить технических специалистов, так как они занимаются стажировкой персонала. Эти сотрудники проходят обучение у компании-исполнителя.
3. Заранее позаботьтесь о технической грамотности ваших сотрудников. Низкоквалифицированные рабочие обычно более склонны противостоять новаторским идеям. При отборе соискателей учитывайте техническую компетентность будущего сотрудника.

Этот алгоритм помогает компании подготовить квалифицированный персонал, который сможет эффективно работать, а также привести устройство в рабочее состояние в случае выхода из строя.