Расширенное управление процессом

В управления теории расширенное управление процессами (APC) относится к широкому спектру методов и технологий, реализованных в системах управления промышленными процессами. Расширенные элементы управления процессами обычно развертываются опционально и в дополнение к базовым элементам управления процессами. Базовые средства управления процессом проектируются и создаются вместе с самим процессом, чтобы облегчить основные требования к эксплуатации, контролю и автоматизации. Расширенные средства управления процессом обычно добавляются впоследствии, часто в течение многих лет, для реализации конкретных возможностей повышения производительности или экономического улучшения процесса.

Управление процессами (базовое и расширенное) обычно подразумевает перерабатывающие отрасли, в том числе химическую, нефтехимическую, нефтеперерабатывающую и минеральную, пищевую, фармацевтическую, энергетическую и т. д. Эти отрасли характеризуются непрерывными процессами и обработкой жидкостей, а не дискретными частями. производство, такое как производство автомобилей и электроники. Термин «автоматизация процессов» по ​​сути является синонимом управления процессом.

Средства управления технологическим процессом (базовые, а также расширенные) реализуются в системе управления технологическим процессом, которая может означать распределенную систему управления (РСУ) , программируемый логический контроллер (ПЛК) и/или компьютер диспетчерского управления. РСУ и ПЛК обычно промышленно защищены и отказоустойчивы. Компьютеры диспетчерского управления часто не защищены и не отказоустойчивы, но они обеспечивают более высокий уровень вычислительных возможностей системы управления, позволяя размещать ценные, но не критические, расширенные приложения управления. Расширенные элементы управления могут находиться либо в РСУ, либо в управляющем компьютере, в зависимости от приложения. Основные элементы управления находятся в РСУ и ее подсистемах, включая ПЛК.

Типы расширенного управления процессом

Ниже приводится список хорошо известных типов расширенного управления технологическими процессами:

• Расширенное регулирование регулирования (ARC) относится к нескольким проверенным методам расширенного управления, таким как переопределение или адаптивное усиление (но во всех случаях «регулирование или обратная связь»). ARC также является всеобъемлющим термином, используемым для обозначения любой индивидуальной или сложной техники, которая не попадает ни в одну другую категорию. ARC обычно реализуются с использованием функциональных блоков или возможностей специального программирования на уровне РСУ. В некоторых случаях ARC находятся на уровне компьютера диспетчерского управления.
• Расширенное управление процессами (APC) относится к нескольким проверенным методам расширенного управления, таким как упреждающее управление, развязка и управление на основе логических выводов. APC также может включать в себя управление с прогнозированием модели, описанное ниже. APC обычно реализуется с использованием функциональных блоков или возможностей специального программирования на уровне РСУ. В некоторых случаях APC находится на уровне компьютера диспетчерского управления.
• Прогнозирующее управление многопараметрической моделью (MPC) — это популярная технология, обычно развертываемая на управляющем компьютере, которая определяет важные независимые и зависимые переменные процесса и динамические взаимосвязи (модели) между ними и часто использует матричные математические алгоритмы управления и оптимизации для одновременно управлять несколькими переменными. Одним из требований MPC является то, что модели должны быть линейными во всем рабочем диапазоне контроллера. MPC был важной частью APC с тех пор, как в 1980-х годах супервизорные компьютеры впервые предоставили необходимые вычислительные возможности системам управления.
• Нелинейный MPC: аналогичен многопараметрическому MPC в том, что он включает в себя динамические модели и управление на основе матричных математических вычислений; однако к нему не предъявляется требование линейности модели. Нелинейный MPC способен учитывать процессы с помощью моделей, которые имеют различные коэффициенты усиления и динамику процесса (т. е. время простоя и время задержки).
• Логические измерения. Концепция логических выводов заключается в вычислении свойств потока на основе легкодоступных измерений процесса, таких как температура и давление, которые в противном случае могли бы оказаться слишком дорогостоящими или трудоемкими для непосредственного измерения в реальном времени. Точность вывода можно периодически проверять с помощью лабораторного анализа. Выводы можно использовать вместо реальных онлайн-анализаторов, будь то для информации оператора, каскадной передачи к контроллерам процессов базового уровня или CV многопараметрических контроллеров.
• Последовательное управление относится к прерывистым последовательностям автоматизации, основанным на времени и событиях, которые происходят в рамках непрерывных процессов. Они могут быть реализованы как набор функциональных блоков времени и логики, собственный алгоритм или использование формализованной методологии диаграммы последовательных функций .
• Интеллектуальное управление — это класс методов управления , которые используют различные искусственного интеллекта вычислительные подходы , такие как нейронные сети , байесовская вероятность , нечеткая логика , машинное обучение , эволюционные вычисления и генетические алгоритмы .

Связанные технологии

Следующие технологии связаны с APC и в некоторых контекстах могут считаться частью APC, но обычно представляют собой отдельные технологии, имеющие свои собственные (или нуждающиеся в собственных) статьи Wiki.

• Статистический контроль процесса (СПУ), несмотря на свое название, гораздо чаще встречается при производстве дискретных деталей и управлении серийными процессами, чем при непрерывном управлении процессом. В SPC «процесс» относится к процессу работы и контроля качества, а не к непрерывному контролю процесса.
• Управление периодическим процессом (см. ANSI/ISA-88) применяется в прерывистых периодических процессах, например, при производстве многих фармацевтических препаратов, химикатов и пищевых продуктов.
• Оптимизация на основе моделирования включает в себя динамические или стационарные модели компьютерного моделирования процессов для определения более оптимальных рабочих целей в режиме реального времени, то есть на периодической основе, от ежечасной до ежедневной. Иногда ее считают частью APC, но на практике это все еще новая технология и чаще всего она является частью MPO.
• Планирование и оптимизация производства (MPO) относится к текущей деловой деятельности, направленной на достижение оптимальных операционных целей, которые затем реализуются в эксплуатирующей организации либо вручную, либо, в некоторых случаях, автоматически с передачей в систему управления процессами.
• Под системой безопасности понимается система, независимая от системы управления технологическим процессом, как физически, так и административно, целью которой является обеспечение базовой безопасности процесса.

APC для бизнеса и профессионалов

Тех, кто отвечает за проектирование, внедрение и обслуживание приложений APC, часто называют инженерами APC или инженерами приложений управления. Обычно их образование зависит от области специализации. Например, в перерабатывающих отраслях многие инженеры APC имеют опыт работы в области химического машиностроения, сочетая в себе опыт управления технологическими процессами и химической обработки.

На большинстве крупных операционных объектов, таких как нефтеперерабатывающие заводы, работает ряд специалистов и специалистов по системам управления, начиная от полевых приборов, систем нормативного управления (DCS и ПЛК), расширенного управления технологическими процессами, а также сети систем управления и безопасности. В зависимости от размера объекта и обстоятельств этот персонал может иметь обязанности в нескольких областях или быть посвященным каждой области. Существует также множество компаний, предоставляющих услуги по управлению процессами, которые можно нанять для поддержки и услуг в каждой области.

Искусственный интеллект и управление процессами

Использование методов искусственного интеллекта, машинного обучения и глубокого обучения в управлении процессами также считается передовым подходом к управлению процессами, при котором интеллект используется для дальнейшей оптимизации эксплуатационных параметров.

Операции и логика в системах управления технологическими процессами в нефтегазовой отрасли на протяжении десятилетий основываются только на физических уравнениях, которые определяют параметры вместе с взаимодействием операторов на основе опыта и руководств по эксплуатации. Алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения могут изучать динамические условия эксплуатации, анализировать их и предлагать оптимизированные параметры, которые могут либо напрямую настраивать логические параметры, либо давать рекомендации операторам. Вмешательства с помощью таких интеллектуальных моделей приводят к оптимизации затрат, производства и безопасности.

Терминология

• APC: расширенное управление процессами, включая упреждение, развязку, логические выводы и пользовательские алгоритмы; обычно подразумевается на основе DCS.
• ARC: расширенное регулирование регулирования, включая адаптивное усиление, переопределение, логику, нечеткую логику, управление последовательностями, управление устройствами и пользовательские алгоритмы; обычно подразумевается на основе DCS.
• Базовый уровень: включает РСУ, СПАЗ, полевые устройства и другие подсистемы РСУ, такие как анализаторы, системы работоспособности оборудования и ПЛК.
• BPCS: Базовая система управления процессами (см. «Базовый уровень»).
• DCS: Распределенная система управления, часто синоним BPCS.
• MPO: оптимизация планирования производства
• MPC: прогнозирующее управление многопараметрической моделью
• SIS: Инструментальная система безопасности
• МСП: Эксперт в предметной области

Внешние ссылки

• Статья о расширенном управлении процессами.