I-DRMS Система расчета материальных балансов

Система I-DRMS предназначена для автоматизации расчета согласованных материальных балансов, выявления грубых ошибок в измерениях и определения мест возникновения потерь. Развитые инструменты моделирования, расчета и формирования отчетности делают систему I-DRMS незаменимой частью общей системы производственного учета предприятия.

I-DRMS выполняет следующие функции:

• создание и ведение математической модели материальных потоков;
• обнаружение ошибок в измерениях;
• расчет материальных балансов;
• расчет фактических потерь;
• планирование модернизации измерительной системы;
• обеспечение непротиворечивым балансом сторонних приложений.

Основной целью внедрения автоматизированной системы расчета материальных балансов является автоматизация и регламентация бизнес-процесса производственного учета, что позволяет формировать единый согласованный материальный баланс, однозначно связанный с первичными измерениями.ИТ-директор «Роснефти» Дмитрий Ломилин выступит на TAdviser SummIT 28 ноября

Производственный учет является важнейшим управленческим процессом, влияющим на все аспекты тактики и стратегии предприятия. Ключевым предметом в данном процессе, безусловно, является материальный баланс производства. Однако процесс расчета согласованного непротиворечивого материального баланса сильно затруднен по ряду причин. Набор первичных измерений заведомо содержит ошибки, часть данных для расчета материальных балансов вводятся вручную, все это препятствует возможности проводить экономический и технологический анализ результатов работы предприятия. Автоматизированная система расчета материальных балансов I-DRMS успешно устраняет погрешности измерений и формирует единый согласованный материальный баланс.

Моделирование материальных потоков

Для создания математической модели реальные технологические схемы предприятия сводятся к упрощенным схемам материальных потоков. Определяется глубина моделирования производств, цехов и установок путем выделения балансовых объектов (узлов, резервуаров и установок), которые в модели рассматриваются как «черный ящик» – отображаются только входы и выходы объектов, а их внутренние связи не рассматриваются. Учитываются потоки только между объектами и изменения в них запасов веществ.

Материальные потоки и запасы в зависимости от цели создания модели могут быть определены физической массой вещества потока (запаса) или выделенного из него целевого вещества (продукта), по которому сводится баланс.

Вся исходная информация для расчета согласованного материального баланса формируется единой информационной системой производства, обеспечивающей сбор и унификацию данных из всех источников информации на предприятии (по датчикам, емкостям, анализаторам, транзакциям, приемке, отгрузке и т.д.).

Обнаружение грубых ошибок исходных данных

Существующие методики согласования данных и, в частности, сведения баланса опираются на предположение о том, что ошибки в данных имеют случайную природу. Наличие в системе неслучайных грубых ошибок может при сведении баланса привести к завышенным и даже неприемлемым коррекциям измеренных данных, поэтому условием применения метода сведения баланса является отсутствие в системе грубых ошибок. В общем случае выделяются следующие типы грубых ошибок:

• ошибки измерений потоков и определений остатков;
• неидентифицированные потери в узлах балансировки (отток/приток массы);
• неучтенные операции перемещения материалов.

В I-DRMS предусмотрено использование нескольких методов выявления грубых ошибок, таких как:

• метод, основанный на общем анализе небалансов в системе (GlobalTest – GT);
• метод, основанный на пообъектном анализе небалансов в системе (Nodal Test – NT);
• метод, основанный на анализе коррекции измерений при согласовании материального баланса (MeasurementTest – MT);
• метод, основанный на анализе всех возможных перетоков между балансовыми узлами модели.

Также могут быть разработаны специальные методы в соответствии с конкретной спецификой модели и качеством исходных данных.

После устранения всех возможных грубых ошибок оставшиеся в системе дисбалансы причисляют к неидентифицированным потерям.

Расчет материального баланса

При расчете материальных балансов устраняются несоответствия между измеренными производственными данными и известными балансами массы. Результатом расчета является нахождение таких минимальных поправок к измерениям, чтобы согласованные данные удовлетворяли ограничениям, обусловленным законом сохранения масс. Материальный баланс сводится для соблюдения равенства входных и выходных потоков (с учетом изменения запасов) на любом объекте (резервуаре, установке, узле) предприятия. Выполнение таких условий автоматически означает выполнение балансовых условий как для любых структурных подразделений предприятия (цехов, участков и т.д.), так и для предприятия в целом. Дополнительно I-DRMS следит за соблюдением пределов метрологических допусков приборов и технологических ограничений соотношений потоков.

Расчет фактических потерь

Фактические потери на предприятии складываются из двух составляющих: идентифицированных и неидентифицированных потерь.

• Идентифицированные потери – часть потерь при производстве, хранении и/или транспортировке материалов, величина которых может быть оценена (рассчитана) на конкретный момент времени (например, потери товарной продукции при отгрузке в вагоны-цистерны и автомобильные цистерны, потери при подготовке к проведению ремонтов установок и оборудования и др.).
• Неидентифицированные потери – часть потерь при производстве, хранении и/или транспортировке материалов, величина которых не может быть оценена (рассчитана) вследствие отсутствия данных об их источниках или отсутствия методик их расчета (неисключенная составляющая систематической погрешности измерений, искажения в учете, хищения и др.).

Идентифицированные потери рассчитываются и включаются в модель материальных потоков с соответствующей погрешностью их определения.

Для расчета неидентифицированных потерь в модель материальных потоков включают погрешности измерений масс для всех объектов, в том числе емкостей и коммерческих узлов учета. Затем, при условии отсутствия в исходных данных грубых ошибок, система находит минимальные массовые дисбалансы (неидентифицированные потери) по каждому балансовому узлу с коррекцией всех исходных данных, в том числе идентифицированных потерь в пределах метрологических ограничений.

Фактические потери в целом по предприятию вычисляются как сумма значений идентифицированных и неидентифицированных потерь по всем местам их возникновения.

Модернизация измерительной системы

Для анализа и контроля качества измерительной системы в I-DRMS используются следующие функции:

• расчет интегральной погрешности измерительной системы предприятия в целом и ключевых объектов в частности (определение значения минимального возможного обнаруживаемого небаланса, утечки);
• расчет оценки «наблюдаемости» неизмеряемых материальных потоков;
• расчет оценки «избыточности» измеряемых материальных потоков, избыточности измерительной системы в целом;
• расчет абсолютных погрешностей измерений, скорректированных при сведении материального баланса и погрешностей наблюдаемых потоков;
• расчет матриц влияния погрешностей каждого из средств измерений (СИ) на погрешности определения остальных потоков в системе, а также на пороги возможных утечек;
• предоставление пользователю возможности производить анализ СИ в интерактивном режиме и планировать ее модернизацию.

Данный функционал помогает эффективно модернизировать измерительную систему: оптимизировать расстановку измерительных приборов и формулировать требования к их классам точности.

Автоматизированная система расчета материальных балансов в структуре производственного учета предприятия

Перед внедрением автоматизированной системы расчета материальных балансов (АСРМБ) предприятию необходимо создать на уровне диспетчерского управления подсистему первичного производственного учета. Подсистема первичного производственного учета должна обеспечить:

• автоматизированный сбор всех измерений с АСУТП, АСТУЭ, ЛИМС;
• ручной ввод данных с неавтоматизированных объектов;
• управление НСИ (метрологические характеристики измерений, массы систем);
• учет движения сырья полуфабрикатов товарной продукции по предприятию;
• расчет масс потоков и остатков в случае отсутствия прямого измерения масс;
• формирование оперативной отчетности по технологическим объектам, производствам и предприятию.
• Сформированный набор первичных измерений автоматически передается в АСРМБ, что обеспечивает возможность связать все первичные измерения с агрегированными и согласованными значениями в АСРМБ.

Система расчета материальных балансов является частью комплексной системы оперативного управления производством и обеспечивает другие ее подсистемы достоверными оперативными данными по материальным балансам объектов предприятия для таких задач, как расчет удельных затрат энергоресурсов на перерабатываемую тонну сырья, анализ план/факт и др.

Наличие согласованного материального баланса за суточные периоды дает возможность повысить эффективность использования систем класса ERP. Например, рассчитывать себестоимость продукции, составлять объективные планы по переработке продукции, учитывая фактические возможности производства.

Структура системы

В состав системы входят: Сервер I-DRMS-SM
Основные модули сервера:

• Модуль хранения объектной модели и расчетных данных.
• Модуль источников данных (Data Reference), предназначенный для загрузки и обработки входных данных. Данный модуль позволяет загружать данные из различных источников, в том числе, из реляционных баз данных, например, из SQL Server, из БДРВ (PI System компании OSIsoft, Proficy Historian компании GE IP), а так же производить самостоятельные расчеты.
• Модуль расширений, позволяющий подключать набор модулей, решающих разносторонние задачи, включая интеграцию с внешними АСУП.
• Модуль расширений, позволяющий формировать набор отчетов.
• Модуль для работы с OSIsoft Asset Framework Server, который используется в том случае, если источником данных является PI System (OSIsoft).