Оптимизация и автоматизация системы управления производственными процессами в ООО 'КЛИНЕР'

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

. АНАЛИЗ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ООО «КЛИНЕР»

.1 Основные сведения об ООО «КЛИНЕР»

.2 Описание процесса закупки сырья в ООО «КЛИНЕР»

.3 Постановка задачи оптимизации процесса закупок в ООО «КЛИНЕР»

. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ЗАКУПКАМИ СЫРЬЯ В ООО «КЛИНЕР»

.1 Построение формальной модели бизнес-процесса

.2 Оптимизация бизнес-процесса

. ИНФОРМАЦИОННЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА БЫТОВОЙ ХИМИИ

.1 Описание технологического процесса производства бытовой химии на примере процесса создания жидкого моющего средства

.2 Постановка задачи разработки автоматизированной системы управления технологическим процессом изготовления жидкого моющего средства

.3 Анализ технических параметров

.4 Разработка технической структуры АСУ ТП

.5 Разработка SCADA-системы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

Роль процесса закупок в работе современной компании очень важна. Так как от своевременного и качественного анализа и закупки сырья напрямую зависит производственный процесс на предприятии. Ведь без наличия необходимого сырья процесс производства не возможен. Вследствие чего процесс останавливается и происходит потеря времени и прибыли.

Нынешняя закупочная система товара является неэффективной. Необходим более подробный и быстрый анализ товара на складе, автоматизированная система подготовки результатов для оператора. Также необходимо пересмотреть некоторые методы приема и хранения сырья с целью уменьшения времени и затрат.

Таким образом данные проблемы актуальны для этой организации. И требуют более подробного анализа и принятия решений.

Из выше описанной проблемы делаем вывод, что необходимо оптимизировать процесс управления закупками и внести качественные изменения в технологию управления.

Целью данной курсовой работы является оптимизация и совершенствование системы управления закупками компании ООО «КЛИНЕР» для повышения эффективности процессов закупки, сокращения издержек времени и ресурсов на различные операции и улучшения состояние товарного учета. Основную роль в оптимизации играет переход на автоматизированное управление производственными процессами в ООО «КЛИНЕР».

1.      АНАЛИЗ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ООО «КЛИНЕР»

.1      Основные сведения об ООО «КЛИНЕР»

ООО «КЛИНЕР» является перспективной российской компанией в области производства профессиональных моющих и чистящих средств. Вот уже несколько лет ООО «КЛИНЕР» обеспечивает своим клиентам устойчивое качество бытовой химии и оптимальный ассортимент продукции.

В фирме «КЛИНЕР» налажены отличные отношения с партнерами и заказчиками по условиям сотрудничества, логистике, продвижению и сбыту бытовой химии оптом во всех регионах России. Производимая продукция, технология, находится в одном ряду с постоянным качеством, оптимальным ассортиментом и хорошим сервисом.

Для производства моющих, чистящих, дезинфицирующих средств в ООО «КЛИНЕР» применяются рецептуры в соответствии с техническими условиями, которые подтверждены всеми необходимыми сертификатами соответствия, используется зарубежное сырье для производства моющих средств, бытовой химии. Технологичная система обработки заказов гарантирует оперативные и надежные поставки во все регионы России.

Профессиональная химия для уборки классифицируется по назначению, области применения, способу применения, свойствам, виду загрязнения. По назначению средства подразделяются: моющие, чистящие и дезинфицирующие. Моющие средства жидкие, гелеобразные, густые. Специфика профессиональных моющих средств: использование активных компонентов, которые обеспечивают эффективный результат; моющие средства применимы для всех видов поверхностей; минимальный расход моющего средства; совместимость со всеми видами профессионального оборудования для уборки; безопасность при соблюдении требований производителя.

Продукция

Для профессионального клининга: моющие средства для профессиональной кухни, санитарных помещений, очистки напольных покрытий, средства личной гигиены, средства для различных поверхностей. Для промышленного клининга: средства для глубокой/интенсивной очистки, универсальные для текущей уборки/чистки. Средства для моечного и технологического оборудования.

Автохимия: моющие средства для бесконтактной мойки, средства для чистки салона и кузова автомобиля. ООО «КЛИНЕР» производит: моющие средства для посудомоечных машин, моющие средства для посуды, моющие средства для кухни, моющие средства для автомоек, моющие средства для машин, моющие средства для ванн, моющие средства для ковров, моющие средства для туалета и др. [4].

1.2 Описание процесса закупки сырья в ООО «КЛИНЕР»

Рассмотрим процесс закупки сырья, который производится на предприятии ООО «Клинер». Сотрудниками склада производится анализ остатков товара с целью выявления необходимых материалов для закупки. Далее сотрудники склада оформляют перечень необходимых видов сырья и отправляют его в отдел закупки, где происходит составление документации на закупку, включающую перечень товаров, количество, стоимость закупки, дата и т.д. Документы отправляются в бухгалтерию, где происходит выделение средств на закупку. Отдел закупки связывается с поставщиками с целью выяснения наличия запрашиваемого товара и уточнения стоимости, а также других условий закупки. В случае удачных переговоров, устраивающих обе стороны, происходит непосредственная доставка товара заказчику и обмен средствами между сторонами. Оформляются необходимые товарные докладные. Персонал склада занимается процессом приема и хранения товара в соответствии с определенными нормами, описанными в должностной инструкции и правилах хранения товара, что уменьшает риск порчи товара. После завершения всех операций оформляются последние документы, подтверждающие наличие нового товара на складе. Все данные заносятся в базу для дальнейшего использования.

1.3    Постановка задачи оптимизации процесса закупок в ООО «КЛИНЕР»

Оптимизация процесса управления закупками очень важна для производственного предприятия. Правильная последовательность выполнения всех бизнес-функций, выбор из множества возможных мест выполнения этих функций, наилучшего с точки зрения затраченных ресурсов, а также выбор способа выполнения позволяют сократить временные и материальные издержки. Сокращение затрат приведет к совершенствованию работы предприятия и повышению его производительности, а следовательно прибыли, условий труда работников и т.д. Поэтому, основной целью является оптимизация бизнес-функций предприятия, а также выбор наилучшего варианта из множества, полученного при анализе.

2.      ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ЗАКУПКАМИ СЫРЬЯ В ООО «КЛИНЕР»

.1 Построение формальной модели бизнес-процесса

Формальная модель бизнес-процесса (БП) является многоуровневой моделью и включает в себя три основных компонента:

)        организационно-штатная структура;

)        модель бизнес-процесса;

)        данные об использовании ресурсов различного вида.

Формальная модель БП представляет собой граф управления бизнес-функцией - G(N,N₀,N_ф,E,M,EM,EN,R,ER),

где: N - множество узлов, каждый из которых соответствует БФ;

n₀ - входной узел;

n_ф - завершающий узел;

Е - множество управленческих ребер;

М - множество узлов, соответствующих структурным подразделениям предприятия;

ЕМ - множество ребер подчинения;

ЕN - множество ребер исполнения БФ;

R - множество ресурсов предприятия;

ER - множество взвешенных ребер использования ресурсов.

Основываясь на данных знаниях, построим формальную модель управления предприятием на примере бизнес-процесса закупок сырья [5].

К процессу закупки на предприятии относятся следующие бизнес-функции:

)        анализ остатков на складе;

)        формирование списка;

)        выделение средств;

)        оформление документов о заказе;

)        переговоры с поставщиками;

)        прием и хранение заказа;

)        контроль и анализ документов.

В состав предприятия входят следующие подразделения:

отдел закупок (з);

склад (с);

бухгалтерия (б).

При выполнении бизнес-функций используются следующие ресурсы:

временные затраты;

закупленный товар;

денежные средства.

Рассмотрим возможные варианты мест выполнения бизнес-функций. Они представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Варианты мест выполнения бизнес-функций

№	Бизнес - функция	з	с	б
1	Анализ остатков на складе	-	+	-
2	Формирование списка	+	-	-
3	Выделение средств	-	-	+
4	Оформление документов о заказе	+	-	+
5	Переговоры с поставщиками	+	-	-
6	Прием и хранение заказа	-	+	-
7	Контроль и анализ документов	+	+	+

Построим графовую модель бизнес-процесса. Она представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Графовая модель бизнес-процесса

Порождающая варианты рассматриваемого бизнес-процесса грамматика выглядит следующим образом:

G = (V_N, V_T, V₀, P, A_S, M_S, A_n, M_n),

где V_N = {n₀, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} - множество нетерминальных символов;

V_T = {n_f} - терминальный символ;

V₀ = {n₀} ϵ V_N - множество начальных символов;

Р - множество порождающих правил;

A_S = {r_i} i = 1…7 - множество кортежей ресурсных характеристик;

r_i = (t_i, С_i, P_i);

t_{i -} время на выполнение бизнес-функции;

С_i - закупленный товар;

P_{i -} денежные средства;

M_S - множество методов синтеза ресурсов;

A_n = {З, С, Б} - множество возможных мест выполнения бизнес-функций;

M_n - множество методов наследования атрибутов.

Перейдём к описанию ребер и множеств:

)        множество узлов БФ:

N= {1N, 2N, 3N, 4N, 5N, 6N, 7N}.

)        множество узлов структурных подразделений:

M= {8M, 9M, 10M}.

)        множество ресурсов:

R= {11R, 12R, 13R}.

)        множество управленческих ребер:

E={(n_o,1N),(1N,2N),(2N,3N),(3N,4N),(4N,5N),(5N,6N),(6N,7N), (7N,n_Ф)};

E={(n_o,1N),(1N,2N),(2N,5N),(5N,3N),(3N,4N),(4N,6N),(6N,7N), (7N,n_Ф)}.

)        множество ребер подчинения:

EM={(8М,9М),(9М,10М),(10М,8М),(9М,8М)}.

)        множество ребер исполнения БФ:

EN={(8M,2N),(8M,4N),(8M,5N),(8M,7N),(9M,1N),(9M,6N),(9M,7N),(10M,3N),(10M,4N), (10M,7N)}.

)        множество взвешенных ребер использования ресурсов:

ER={(11R,1N),(11R,2N),(11R,3N),(11R,4N),(11R,5N),(11R,6N), (11R,7N),(12R,6N),(13R,3N),(13R,5N)}.

Перечислим множества порождающих правил без включения ресурсных характеристик:

n₀ => 1{C}

{C} => 2{З}

{З} => 3{Б} / 5{З}

{Б} => 4{З} / 4{Б}

{З} => 5{З} / 6{С}

{Б} => 5{З} / 6{С}

{З} => 6{С} / 3{Б}

{С} => 7{З} / 7{С} / 7{Б}

{З} => n_f

7{С} => n_f

{Б} => n_f

На основе приведенной грамматики могут быть порождены следующие 12 вариантов выполнения бизнес-процесса.

n₀ - 1{С} - 2{З} - 3{Б} - 4{З} - 5{З} - 6{С} - 7{З} - n_f (А1)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 3{Б} - 4{З} - 5{З} - 6{С} - 7{С} - n_f (А2)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 3{Б} - 4{З} - 5{З} - 6{С} - 7{Б} - n_f (А3)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 3{Б} - 4{Б} - 5{З} - 6{С} - 7{З} - n_f (А4)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 3{Б} - 4{Б} - 5{З} - 6{С} - 7{С} - n_f (А5)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 3{Б} - 4{Б} - 5{З} - 6{С} - 7{Б} - n_f (А6)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 5{З} - 3{Б} - 4{З} - 6{С} - 7{З} - n_f (А7)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 5{З} - 3{Б} - 4{З} - 6{С} - 7{С} - n_f (А8)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 5{З} - 3{Б} - 4{З} - 6{С} - 7{Б} - n_f (А9)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 5{З} - 3{Б} - 4{Б} - 6{С} - 7{З} - n_f (А10)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 5{З} - 3{Б} - 4{Б} - 6{С} - 7{С} - n_f (А11)

n₀ - 1{С} - 2{З} - 5{З} - 3{Б} - 4{Б} - 6{С} - 7{Б} - n_f (А12)

2.2 Оптимизация бизнес-процесса

При принятии решения по выбору одного из нескольких вариантов бизнес-процесса перед ЛПР стоят следующие задачи:

)        оценка значимости отдельных составляющих ситуации и всей ситуации в целом;

)        анализ возможных решений, оценка их эффективности и последствий;

)        выбор решения наилучшего с точки зрения ЛПР.

Из множества построенных вариантов выполнения бизнес-процесса выделим варианты приемлемые с позиции ЛПР. Для этого воспользуемся алгоритмом Саати.

Алгоритм Саати - сравнение альтернатив, выполняемых одним экспертом. Для каждой пары альтернатив эксперт указывает, в какой степени одна из них превосходит другую. В данном случае имеем 12 альтернатив. Решение о выборе альтернативы принимается на основе консультации с экспертом.

)        Экспертом заполняется матрица парных сравнений n*n, где n - количество альтернатив. То есть n=12.

)        Правила заполнения представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Правила заполнения

Xij	Значение
1	i-я и j-я альтернативы примерно равносильны
3	i-я альтернатива немного предпочтительнее j
5	i-я альтернатива предпочтительнее j
7	i-я альтернатива значительно предпочтительнее j
9	i-я альтернатива явно предпочтительнее j

)        если i-я альтернатива менее предпочтительна, образуется обратная оценка (1/3).

)        также используются и промежуточные оценки : 2, 4, 6, 1/4, 1/6 и т.д.

)        по диагонали матрицы ставятся единицы.

Пусть эксперт заполнил следующую матрицу. Она представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Матрица парных сравнений

	А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	А8	А9	А10	А11	А12
А1	1	3	7	9	9	7	3	7	5	5	7	9
А2	1/3	1	1/3	1/5	1/5	5	1/9	1/7	1/3	5	1/3	7
А3	1/7	3	1	3	1/9	3	3	7	1/9	7	1/3	1/5
А4	1/9	5	5	1	1/5	1/5	1/9	3	1/5	5	7	3
А5	1/9	1/3	1/5	5	1	5	1/7	9	1/9	1/9	1/9	1/9
А6	1/7	9	1/3	5	1/5	1	1/3	1/5	3	1/5	7	1/7
А7	1/3	9	1/3	9	7	3	1	1/5	1/7	1/5	5	1/3
А8	1/7	7	1/7	1/3	1/9	5	5	1	3	1/3	7	1/5
А9	1/5	3	9	5	9	1/3	7	1/3	1	1/5	9	9
А10	1/5	1/5	1/7	1/5	9	5	5	3	5	1	1/3	5
А11	1/7	3	3	1/7	9	1/7	1/5	1/7	1/9	3	1	1/3
А12	1/9	1/7	5	1/3	9	7	3	5	1/9	1/5	3	1

)        Найдем цены альтернатив:

 

С1	5,2
С2
С3	0,51
С4	0,97
С5	0,42
С6	0,77
С7	1,04
С8	0,86
С9	1,94
С10	1,16
С11	0,54
С12	1,03

2)      Найдем суммы цен альтернатив:

 

 

)        Найдем веса альтернатив:

 

 

V1	0,346436
V2	0,037975
V3	0,033977
V4	0,064624
V5	0,027981
V6	0,051299
V7	0,069287
V8	0,057295
V9	0,129247
V10	0,077282
V11	0,035976
V12	0,068621

Наиболее предпочтительной альтернативой является та, у которой максимальный вес. В данном случае это альтернатива А1.

)        Возможна проверка оценок на непротиворечивость. Она позволяет выявить ошибки, которые может допустить эксперт при заполнении матрицы сравнений.

Оценка на непротиворечивость:

)        Находим сумму столбцов матрицы парных сравнений:

 

R1	72
R2	19,97
R3	27,89
R4	29,82
R5	21,22
R6	26,54
R7	35,53
R8	29,22
R9	53,06
R10	34,07
R11	20,2
R12	33,89

2)      Рассчитаем вспомогательную величину путем суммирования произведения сумм столбов матрицы на веса альтернатив.

 

Л124,9
Л2	0,75
Л3	0,92
Л4	1,9
Л5	0,57
Л6	1,35
Л7	2,45
Л8	1,66
Л9	6,84
Л10	2,6
Л11	0,72
Л12	2,3

 

)        Найдем величину, называемую индексом согласованности.

 

)        В зависимости от размерности матрицы парных сравнений находится величина случайной согласованности по таблице 4 (СЛС).

Таблица 4 - Величины случайной согласованности в зависимости от размерности матрицы

Размерность матрицы	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
СЛС	0,58	0,9	1,12	1,24	1,32	1,41	1,45	1,49	1,63	1,92

Найдем отношение согласованности.

 

Если отношение согласованности , то требуется уточнение матрицы парных сравнений.

3.      ИНФОРМАЦИОННЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА БЫТОВОЙ ХИМИИ

 

3.1 Описание технологического процесса производства бытовой химии на примере процесса создания жидкого моющего средства

 

Приём и хранение сырья

Сыпучее сырьё поставляют на заводы СМС в основном железнодорожным транспортом в резинокордных контейнерах, цистернах-содовозах, мешках, бочках и насыпью в крытых вагонах. Для обеспечения стабильной работы предприятий СМС при них предусматривается устройство складских помещений. Крупнотоннажное сырьё, такое как соду, сульфат натрия, пентанатрийфосфат, загружают в железобетонные силосы объёмом 175 - 500 м3. Сыпучее сырьё, поступающее в мешках и бочках, хранят в закрытых складских помещениях, площади которых определяют, исходя из кажущейся плотности, которая составляет (кг/м3): перборат натрия - 600, НКМЦ - 300, ароматизаторы - 1000, оптические отбеливатели - 800, трилон Б - 700, силикат-глыба - 700, порошок СМС - 400. Для выгрузки и транспортировки сырья из контейнеров применяют следующее оборудование: кран-балку, приёмный бункер с устройством для просева комков, пневмотранспорт, скребковые транспортёры, ковшовые элеваторы.

Жидкое сырьё может поступать на предприятия в железнодорожных цистернах, в холодное время года - застывшим. В этом случае цистерну с сырьём устанавливают в помещении сливной станции, которая оборудована системой разогрева и выгрузки. При выгрузке с помощью крана через верхний люк в цистерну опускают змеевиковую паровую грелку для местного разогрева сырья. Как только змеевик достигает дна цистерны, подачу пара прекращают, грелку извлекают и в люк опускают две трубы, соединённые гибкими шлангами с вакуумным приёмником и линией возврата сырья из теплообменника. Вакуумный приёмник заполняют сырьём, которое откачивают центробежным насосом и подают в теплообменник, обогреваемый паром. Циркуляцию цистерна - вакуумный приёмник - насос - теплообменник - цистерна проводят после полного расплавления сырья, которое после разогрева и усреднения насосом закачивают в емкость для хранения. На производство жидкое сырьё подают насосами [1].

Технология получения жидких моющих средств.

Получение моющих средств включает подготовку сыпучего и жидкого сырья, дозирование его в реактор в определённой последовательности, растворение компонентов, гомогенизацию и расфасовку. Производство обычно ведут периодическим способом. В качестве примера рассмотрим процесс получения моющего средства «Талка» [1].

Моющее средство «Талка» представляет собой композицию на основе алкилсульфатов с органическими и неорганическими добавками, повышающими эффект моющей пасты, и имеет следующий состав, в процентах:

)        алкилсульфаты (в пересчете на 1оо%) 14,4 ;

)        натрия триполифосфат или натрия полифосфат 8,2 ;

)        сода кальцинированная (в пересчете на 1оо%) 6,1;

)        силикат натрия (безводный) 1,9 ;

)        оптический отбеливатель 0,13 ;

)        натрия карбоксиметилцеллюлоза (1оо%) 0,58 ;

)        моноэтаноламиды (из кокосового масла) 4,0 ;

)        вода и примеси до 1ОО%.

Моющее средство «Талка» выпускается для промышленности согласно ТУ 6-36-5744684-71-89 с изменением N 1, для бытовых нужд согласно ТУ 6-ОО-5744684-73-88 и по физико-химическим показателям должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 5.

Таблица 5 - Физико-химические показатели качества

Моющее средство «Талка» легко диспергируется в воде, обладает устойчивостью в жесткой воде, высокой моющей способностью, является биологически мягким продуктом, применяется в качестве моющего средства для обработки хлопчатобумажных, льняных и штапельных тканей на текстильных предприятиях, а также для бытовых нужд: стирки белых и цветных хлопчатобумажных и льняных тканей и изделий из них [1].

Технологическая схема производства жидких моющих средств приведена на рисунке 2.

Для получения ЖМС вначале готовят водный раствор пентанатрийфосфата, пентакалийфосфата, гексаметафосфата натрия. Фосфаты растворяют при температуре от 70 до 80 ⁰С и перемешивании в аппарате с мешалкой и рубашкой. Растворы фосфатов фильтруют и охлаждают до 20 ⁰С. Сыпучее сырьё из сырьевых бункеров 1 через шлюзовой затвор последовательно подают на весовой дозатор 2. Транспортёром 3 сыпучие компоненты направляют в реактор 4 для приготовления растворов фосфатов или в реактор-смеситель 9. Жидкие компоненты в реактор-смеситель поступают из расходных емкостей 7 через весовые дозаторы 8.

- бункеры сыпучего сырья; 2, 8 - весовые дозаторы; 3 - транспортер; 4 - реактор; 5, 10 - насосы; 6, 11 - фильтры; 7 - расходные ёмкости жидкого сырья; 9 - реактор-смеситель; 12 - сборник жидкого моющего средства

Рисунок 2 - Схема получения жидких моющих средств

После загрузки жидких компонентов добавляют необходимое количество воды, не содержащей солей жесткости, нагревают раствор до температуры от 60 до 70 ⁰С, перемешивают, а затем через дозатор 8 подают растворы фосфатов или транспортёром 3 сыпучие фосфаты, гидротропные вещества, оптический отбеливатель. Получив в результате перемешивания однородный прозрачный раствор, прекращают подогрев и при температуре от 40 до 50 ⁰С вводят при перемешивании ароматизатор. Получаемый гомогенный раствор из смесителя 9 через фильтр 11 или насосом 10 направляют в сборник 12, откуда ЖМС подают на расфасовку. Их качество контролируют по температуре помутнения [4].

На рисунке 3 представлена блок-схема производства жидкого моющего средства.

Рисунок 3 - Блок-схема производства ЖМС

3.2    Постановка задачи разработки автоматизированной системы управления технологическим процессом изготовления жидкого моющего средства

Задача АСУ ТП производства жидкого моющего средства сводится к обеспечению максимального качества и контролю количества выпускаемой продукции, а также обеспечению безопасности на производстве.

Для достижения этих целей проводятся следующие мероприятия:

мониторинг всех параметров производственного процесса, т.е. постоянное наблюдение за процессом и, в случае необходимости, информирование персонала о возможной проблеме.

проверка конкретных параметров на любом из участков производства (по требованию оператора).

проверка и запись промежутков времени, за которое происходят те или иные отклонения в процессе производства.

вычисление различных показателей (на основе снятых измерений), которые характеризуют технико-экономический эффект, качество продукции и т.д.

своевременное обнаружение и информирование персонала о возможных авариях или критических отклонениях от заданных норм.

Выполняя эти задачи, АСУ ТП своевременно обеспечивает оператора сведениями о состоянии и любых отклонениях от нормального протекания технологического процесса.

.3      Анализ технических параметров

Произведем выбор показателей эффективности процесса и сформулируем целевую функцию. Схема реализации целевой функции представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Реализация целевой функции

 

Локальные целевые функции:

бункер

≤ V ≤ 50 м³;

≤ H₁ ≤ 9 м³/ч;

≤ Т_п ≤80 ⁰C;

≤ Т_о ≤ 25 ⁰C;

реактор

D ≤ 21 кг;

≤ С_ф ≤ 4.5%;

≤ Т_н≤ 70 ⁰C;

≤ Н_2. ≤ 3 м³/ч;

сборник

2.3 ≤ С_к ≤ 2.5%;

12.7 ≤ С_а ≤ 13%;

40 ≤ Т_о2 ≤ 50 ⁰C;

≤ С_pH ≤ 11

.9 ≤ Q ≤ 1 кг/л

≤ Т_по ≤ 65 ⁰C

Главные технологические целевые функции процесса:

- качество

К = f(Q, С_pH, Т_по);

производительность

П = f(V, D, С_ф, С_к, С_а),

где V - объем начального водного раствора фосфатов;

H₁ - расход воды при перемешивании в бункере;

Т_п - температура перемешивания;

Т_о - температура охлаждения;

D - масса сырья при дозировании на конвейер;

С_ф - массовая доля фосфатов;

Т_н - температура нагрева в реакторе;

Н₂ - расход воды в реакторе;

С_к - содержание карбоксиметилцеллюлозы;

С_а - массовая доля алкилсульфатов;

Т_о2 - температура охлаждения смеси после фазы реактора;

С_pH - водородный показатель водного раствора с массовой долей 10%;

Q - плотность конечного продукта;

Т_по - температура помутнения (контроль качества) [5].

Необходимо контролировать и регулировать следующие параметры:

температуры в бункере, реакторе, реакторе-смесителе, сборнике а также температуру подаваемой воды;

расход воды и сыпучего сырья;

измерение плотности конечной смеси;

водородный показатель;

Контроль температуры на различных участках необходим, так как от нее напрямую зависит качество смесей, а следовательно и качество конечного продукта. Потому что, при отклонении температуры изменится консистенция и плотность вещества, вязкость и другие параметры, которые повлекут за собой нарушение всего процесса и, как следствие - получение брака.

Так же важен и расход воды, так как при недостатке или избытке воды в смеси, раствор получится слишком вязким, либо слишком жидким, что приведет к браку.

С помощью водородного показателя и температуры помутнения проверяется качество конечной продукции. При их отклонении продукт не может быть отправлен на реализацию, так как не будет соответствовать гигиеническим и другим нормам.

Основные технические параметры контроля и регулирования процесса производства жидкого моющего средства сведены в таблицу 4.

.4      Разработка технической структуры АСУ ТП

закупка автоматизированный управление моющий

Для осуществления качественного управления процессом производства жидкого моющего средства необходимо обеспечить контроль и регулирование технологических параметров, представленных в таблице 1. Выбор метода измерения и первичного преобразователя в большинстве случаев определяется конкретными условиями измерения (измеряемой средой, её параметрами, особенностями процесса в этом месте, условиями монтажа датчиков на технологическом оборудовании и т.п.) и требованиями, предъявляемыми к точности измерения параметров.

В качестве датчика начального объема фосфатов, подаваемых в бункер, возьмем модель LBV300 фирмы Sick. Крепкие, надежные и точные вибрационные датчики уровня серии LBV300 выполняют свою задачу сигнализируя о заполненном, пустом или промежуточном состояниях бункера. Принцип работы заключается в реагировании вибрирующей вилки на изменение плотности. При этом датчики работают независимо от формы бункера и материала бака, они не изнашиваются и не требуют обслуживания. Пьезоэлемент возбуждает вибрирующую вилку из прочной нержавеющей стали, которая колеблется на своей резонансной частоте. При погружении вибрирующей вилки в сыпучий материал резонансная частота колебаний изменяется. Это изменение надёжно обнаруживается встроенной электроникой и конвертируется в сигнал срабатывания. В то время как LBV310 преимущественно используется для сигнализации переполнения, опустошения или промежуточных положений при боковой установке, LBV320 с несущим тросом длиной до 80 м и трубная версия LBV330 длиной до 6 м используются для вертикальной установки в бункерах. Большое количество типов соединений со средой измерения, а также различные варианты исполнения электроники делают датчик LBV300 универсальным решением почти для всех областей применения, в том числе взрывоопасных сред. Изображение датчика представлено на рисунке 5 [6].

Рисунок 5 - Датчик LBV300

Основные преимущества:

крепкая конструкция датчиков;

нечувствительность к налипанию;

ввод в эксплуатацию без предварительной калибровки;

температура среды измерения до 250° C;

доступны трубные версии (LBV330, длина трубы до 6 м) и тросовые версии (LBV320, длина троса до 80 м) для вертикальной установки.

Основные характеристики:

длина щупа от 240 до 6000 мм;

температура среды измерения от -50° до 250° C;

размер частиц сыпучего материала < 10 мм;

точность ± 10 мм;

выходные сигналы 1 мА/2,5 мА.

В качестве датчика расхода воды в бункере и в реакторе используем модель FFU NW10. Бесконтактный ультразвуковой датчик расхода FFU определяет объемный расход проводящих и непроводящих жидкостей. Плыть против течения сложнее, чем по течению - на этом простом физическом факте основано ультразвуковое измерение расхода по принципу разности фаз. Устройство отличается компактной конструкцией, а широкие возможности монтажа позволяют использовать его в ограниченном пространстве. Благодаря безуплотнительной конструкции датчика из высококачественного полисульфона (ультразон С) и степени защиты IP 67 не только возможно использование датчика в тяжелых условиях применения, но и обеспечивается высокая надежность работы. Простой, быстрый и легкий ввод в эксплуатацию выполняется с помощью большого дисплея, который позволяет выводить информацию в текстовом виде.

Основные преимущества:

датчик расхода для проводящих и непроводящих жидкостей;

отсутствие движущихся деталей, компактная конструкция;

температура среды измерения до 80° C, давление среды до 10 бар;

высокая химическая стойкость благодаря конструкции датчика без уплотнений;

большой дисплей с мембранной клавиатурой;

встроенное средство определения подсоединения к трубе;

Простая процедура очистки; доступны гигиеничные модели (сертификат EHEDG, соответствие требованиям FDA) [6].

Датчик изображен на рисунке 6.

Рисунок 6 - Датчик расхода FFU NW10

Основные характеристики:

принцип измерения ультразвуковой;

среда измерения жидкости;

температура среды измерения от 0° С до +80° C;

минимальный расход 0,3 л/мин;

максимальный расход 21 л/мин;

точность ≤ 2% (от диапазона);

аналоговый выход: от 4 до 20 мА.

В качестве датчика для измерения температуры перемешивания, охлаждения в бункере, а также температуры помутнения и охлаждения в реакторе выберем датчик TCT Pt100. Датчик TCT - универсальный резистивный термометр Pt100 в компактном корпусе из нержавеющей стали, предназначенный для измерения температуры в жидкостях и газах. Он может использоваться для решения широкого круга прикладных задач благодаря различным типам соединений и длинам погружного стержня. Кроме того, датчик TCT доступен с кольцевыми фитингами и без них, а также с различными соединительными резьбами. Возможна поставка моделей с термопарогильзой. Соприкасающиеся со средой детали изготовлены из высококачественной нержавеющей стали 1.4571. Датчик TCT может быть оснащен выходом Pt100 или встроенным вторичным преобразователем с выходным сигналом от 4 до 20 мА.

Основные преимущества:

платиновый элемент Pt100, класс точности A согласно IEC 60751;

диапазон измерения от -50 C° до +250° C;

соприкасающиеся со средой детали из нержавеющей стали 1.4571;

различные типы соединений со средой и длины погружного стержня;

аналоговый выход от 4 до 20 мА (2-х проводный).

Датчик изображен на рисунке 7.

Рисунок 7 - Датчик температуры TCT Pt100

Основные характеристики:

диапазон измерения от -50° до +150° C;

точность чувствительного элемента ≤ ± 0,2%;

выходные сигналы от 4 до 20 мА, 2-х проводный.

Также для измерения значения водородного показателя pH выберем прибор Create PH-3500. Это промышленный онлайн монитор-контролер водородного показателя рН. Прибор прост в монтаже и использовании, не требует дополнительного оборудования. Прибор изображен на рисунке 8 [6].

Рисунок 8 - Прибор Create PH-3500

Особенности:

компактный размер электронного блока;

ЖКИ монитор с легкочитаемыми цифрами;

автоматическая или ручная калибровка по трем точкам, позволяющая проводить высокоточные измерения;

функция контроля рН верхнего или нижнего значения с управлением исполнительным механизмом (реле), а также звуковой и световой сигнализацией;

электрод в комплекте, врезного типа с внешней резьбой 1/2", стеклянная головка, электрод сравнения AgCl.

Технические характеристики:

диапазон измерения: 0~14 pH (зависит от типа электрода);

цена деления: 0.01 pH;

погрешность: ±0.1 pH;

макс допустимое давление в магистрали для электрода 0.6Mpa;

питание: AC 220V±10% 50Hz;

длина кабеля электрода: 10 метров (возможно увеличение до 20 метров);

температура измеряемой среды: 0~80℃;

релейный выход: 230V, 5A;

аналоговый выход: 4~20 mA;

габариты: 48x96x100 мм.

Также необходим плотномер для измерения плотности готовой смеси. Выберем стационарный вибрационный плотномер DS - 200 фирмы Lemis, который изображен на рисунке 9 [6].

Рисунок 9 - Вибрационный плотномер DS - 200

Стационарный плотномер (датчик плотности DS-200) предназначен для измерения плотности жидких продуктов с динамической вязкостью до 1200 мПас в резервуарах. Прибор использует надежный и проверенный временем резонансный (вибрационный) метод измерений, гарантирующий точные и быстрые результаты. LEMIS process разработал уникальный вибрационный датчик, в котором в качестве чувствительного элемента используется полностью погруженная в жидкость резонаторная трубка. Благодаря этой особенности прибор обладает несравненной точностью и стабильностью измерений.

Встроенный температурный датчик позволяет рассчитать температурную коррекцию. Плотномер имеет сертификаты для работы во взрывоопасных зонах ATEX, IEC. Широкий спектр применения прибора обеспечивает непрерывный контроль практически любых технологических процессов в режиме реального времени (с помощью программного обеспечения осуществляется также удаленный контроль).

Основные преимущества:

широкий диапазон измерений;

точные и быстрые измерения плотности;

измерение очень вязких жидкостей (до 1200 мПас);

виброустойчивость;

автоматическая температурная коррекция;

непрерывный контроль за производственными процессами.

Основные характеристики:

диапазон измерения плотности от 0 до 2000 кг/м³;

максимальная точность 0,25 кг/м³;

диапазон измеряемой температуры от -40 до +85 ⁰С (0,2 ⁰С);

аналоговый интерфейс от 4 до 20 мА (до 3-х каналов).

С датчиков информация поступает на управляющую вычислительную машину, состоящую из: панельного компьютера TPC-1250H, клавиатуры DBL-810, двух 8-канальных модуля аналогового ввода ADAM-5017, четырех 4-канальных модуля вывода ADAM-5024 и одного модуля свободного программирования ADAM 5510M.

Характеристики панельного компьютера на базе процессора Intel Atom с 12,1" сенсорным экраном:

- TFT-дисплей с диагональю 12,1" и разрешением 800×600 точек;

яркость 450 кд/м², контрастность 700:1;

угол обзора по горизонтали/вертикали: 160°/140°;

резистивный сенсорный экран;

процессор: Intel Atom N270 1,6 ГГц;

ОЗУ: 1 Гбайт (установлено); расширение до 2 Гбайт;

поддержка твердотельной памяти: гнездо CompactFlash;

порты Ethernet: 1×10/100/1000 Base-T;

порты ввода-вывода: 2×RS-232; 2×USB 2.0; 1×PS/2;

расширение: нет;

пластиковые передняя панель и корпус;

степень защиты передней панели IP65;

напряжение питания от 18 до 32 В пост. Тока;

габаритные размеры 311×237×54 мм;

масса 2,5 кг;

диапазон рабочих температур от 0 до +45 ºС.

Характеристики модуля ADAM 5017:

каналы: 8 дифференциальных;

эффективное разрешение 16 бит;

диапазоны входного сигнала: ±150, ±500 мВ, ±1, ±5, ±10 В; 4…20 мА;

напряжение изоляции 1000 В пост. Тока;

частота выборки 10 Гц (общая);

входное сопротивление 2 Мом;

полоса пропускания 13,1 Гц.

Характеристики модуля ADAM 5024:

каналы: 4;

эффективное разрешение 12 бит;

выходной диапазон: от 4 до 20 мА;

напряжение изоляции 3000 В пост. Тока.

Характеристики модуля ADAM 5510М:

16-разрядный микропроцессор;

флэш-ПЗУ: 1,5 Мбайт;

статическое ОЗУ: 640 кбайт;

операционная система ROM-DOS;

количество модулей ввода-вывода: до 8;

последовательные порты: 1×RS-232, 1×RS-485, 1×RS-232 (прогр.), 1×RS-232/485;

- скорость обмена до 115,2 кбит/с;

количество узлов сети на один порт RS-485 до 256;

программная поддержка: библиотека функций на Turbo C++ 3.0 для DOS, UltraLogik.

Характеристики клавиатуры DBL-810:

интерфейсы: PS/2 или USB;

Количество клавиш: 81;

Количество функциональных клавиш: 12;

Материал клавиш: Резина промышленного назначения;

Раскладка клавиатуры: Американская / Русская;

Сила нажатия: 170 гс;

Ход клавиш: 1,4 мм;

Совместимость с операционными системами: Windows / Mac OS;

Питание: Через интерфейс;

Ресурс клавиш: 10 миллионов нажатий;

Степень защиты: NEMA 4X;

Удары: до 3 ударов 50g, 11 мс по каждой оси [2].

Техническая структура сети представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 - Техническая структура АСУ производства ЖМС

Алгоритм управления автоматизированной системой в упрощенном виде представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 - Упрощенная блок-схема алгоритма управления АСУ производства ЖМС

На блок-схеме выше указан алгоритм действий на примере датчика измерения уровня сыпучего сырья в бункере. Для прочих датчиков системы алгоритм управления и регулировки аналогичен.

Датчики измеряют температуру, расход воды и т.д., и если эти параметры отличаются или не отличаются от заданных, то система принимает те или иные действия. Например, задействует механизм или клапан, которые обеспечат дальнейшую стабильную работы системы без непосредственного участия оператора.

3.5    Разработка SCADA-системы

Проектирование и разработка конструкторской документации при создании новых машин и технологического оборудования, систем управления технологическим процессом занимают много времени и требуют участия большого числа инженерно-технических работников. Повышение качества, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и численности проектировщиков, а также повышение производительности их труда может быть достигнуто при внедрении автоматизированного проектирования. Под автоматизацией проектирования понимается такой способ проектирования, при котором все проектные операции и процедуры или часть их осуществляются взаимодействием человека и ЭВМ.система Trace Mode - это программный комплекс, предназначенный для автоматизации процесса управления промышленными предприятиями, энергетическими объектами, интеллектуальными зданиями, объектами транспорта, системами энергоучета.

Внешний вид разработанной АСУТП процесса производства жидкого моющего средства представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 - Экран управления системой АСУ производством ЖМС

Подробный внешний вид автоматизированной работы одного из участков технологической цепи изображен на рисунке 13.

Рисунок 13 - Экран управления участка цепи АСУ производством ЖМС

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы была разработана автоматизированная система управления производством жидкого моющего средства, которая позволит улучшить процессы производства на предприятии, а также повысить производительность и качество продукции.

Также был оптимизирован процесс закупки сырья на склад. Это позволит уменьшить временные и материальные издержки, что положительно отразится на прибыли, времени работ и качестве производства.