Автоматизированная система управления производством¶

Автоматизированная система управления (АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также организационно-технических мероприятий, предназначенный для автоматизации управления технологическими, производственными или административными процессами. В состав АСУ входят датчики и исполнительные механизмы, программируемые контроллеры, вычислительные устройства, каналы связи, а также прикладное и системное программное обеспечение. Ключевым элементом, определяющим функции системы, выступает её программное обеспечение (ПО), которое реализует алгоритмы сбора данных, обработки, принятия решений и выдачи управляющих воздействий.

¶Классификация

АСУ классифицируют по ряду признаков. По сфере применения выделяют:

• АСУ ТП — автоматизированные системы управления технологическими процессами; охватывают отдельные агрегаты, линии, цеха.
• АСУП — автоматизированные системы управления предприятием; решают задачи планирования, учёта, снабжения, кадров.
• АСУ отраслью — системы государственного или отраслевого масштаба.
• АСУ объектами инфраструктуры — энергетика, транспорт, связь, водоснабжение.

По степени участия человека различают автоматические (полностью без оператора), автоматизированные (человек принимает ключевые решения) и смешанные системы. По характеру обработки данных — системы реального времени, диалоговые и пакетные.

¶Состав и программное обеспечение

Типовая АСУ включает три уровня. Нижний уровень образуют датчики, счётчики, реле и исполнительные устройства. Средний уровень составляют программируемые логические контроллеры (ПЛК) и промышленные сети. Верхний уровень — серверы, автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов, базы данных и средства визуализации.

Программное обеспечение АСУ делится на системное и прикладное. Системное ПО включает операционные системы реального времени, драйверы, средства связи. Прикладное ПО реализует конкретные функции: опрос датчиков, ведение архивов, расчёт режимов, формирование отчётов, диагностику отказов. Широко применяются SCADA-системы (диспетчерское управление и сбор данных), MES-системы (управление производственными процессами) и ERP-системы (планирование ресурсов предприятия). На российском рынке используются как зарубежные платформы, так и отечественные разработки, включённые в реестр российского ПО.

¶История развития

Предпосылки АСУ возникли в середине XX века с появлением вычислительной техники. В 1950–1960-е годы в СССР и за рубежом начались работы по автоматизации расчётов и управления производством. В 1960-е годы в СССР создавались автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП), а с 1970-х — отраслевые АСУ (ОАСУ) и системы управления технологическими процессами.

Заметный вклад внесли коллективы под руководством В. М. Глушкова, разрабатывавшие теорию автоматизированного управления и вычислительные комплексы. В 1970-е годы в стране действовали сотни АСУП на крупных предприятиях. С развитием микропроцессорной техники в 1980-е годы АСУ стали компактнее и доступнее, а с 1990-х — массово перешли на персональные компьютеры и локальные сети. В 2000-е годы распространились SCADA- и MES-решения, а в 2010-е — облачные и промышленные интернет-платформы (IIoT).

¶Функции и задачи

Основные функции АСУ:

• сбор и первичная обработка данных о состоянии объекта;
• контроль параметров и сигнализация об отклонениях;
• автоматическое и автоматизированное регулирование;
• ведение архивов и протоколов;
• расчёт технико-экономических показателей;
• формирование отчётности и поддержка принятия решений.

В АСУ ТП критичны надёжность и быстродействие: время реакции измеряется миллисекундами. В АСУП важнее объём обрабатываемых данных и гибкость отчётности.

¶Применение

АСУ применяются в энергетике (управление электростанциями и сетями), нефтегазовой отрасли (диспетчеризация трубопроводов), металлургии, химической промышленности, машиностроении, на транспорте, в жилищно-коммунальном хозяйстве и в государственном управлении. На крупных предприятиях России действуют АСУ ТП доменных печей, прокатных станов, нефтеперерабатывающих установок. В энергетике используются системы диспетчерского управления, обеспечивающие баланс генерации и потребления.

¶Эффективность и ограничения

Внедрение АСУ повышает точность управления, снижает влияние человеческого фактора, сокращает простои и расход ресурсов, улучшает качество продукции. Вместе с тем системы требуют значительных затрат на разработку, обучение персонала и сопровождение. Возможны отказы техники, ошибки в алгоритмах, уязвимости информационной безопасности. Существует риск чрезмерной зависимости от ПО и сложности модернизации устаревших решений.

¶Современное состояние

Современные АСУ развиваются в направлении интеграции с промышленным интернетом вещей, применения машинного обучения для прогнозной диагностики, перехода к безлюдным и малолюдным производствам. В России ведётся работа по импортозамещению программных платформ и контроллеров, созданию отечественных стандартов. Значительное внимание уделяется защите критической информационной инфраструктуры.

Источники: учебные и справочные издания по автоматизации управления, материалы отраслевых конференций, публикации по SCADA- и MES-системам, нормативные документы в области промышленной автоматизации.