РАЗДЕЛ 2
СИСТЕМНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТИРОВКОЙ НЕФТИ
Во втором разделе дано системное представление процессов управления
транспортировкой нефти. Используя методы системного анализа, создан комплекс
системных моделей ТКДПТН. Сформированы целевая и функциональная модели
управления транспортировкой нефти. Построена модель организационной структуры
управления ТКДПТН. Формализована алгоритмическая модель управления и
разработана информационная модель для описания управления транспортировкой
нефти. В конце раздела представлена структура интегрированной
автоматизированной информационно-управляющей системы ТКДПТН.
2.1. Системный подход к созданию управляющего комплекса транспортировки нефти
Создание ИИУС связано с крупными капитальными вложениями, большой
трудоемкостью, привлечением для разработки высококвалифицированных
специалистов по управлению ТКДПТН. Просчеты и ошибки, допущенные на начальных
этапах могут привести в дальнейшем к неоправданным экономическим потерям при
транспортировке нефти. Поэтому необходимо использовать методы системного
подхода, которые учитывают сложную структуру и динамику функционирования
ТКДПТН. Обзор показал, что существующие методы исследования не позволяют в
полной мере создать подробные, адекватные модели, в которых отражались
системные аспекты функционирования ИИУС. Поэтому актуальной является разработка
методов исследования, основанных на системных представлениях ИИУС и нового
класса моделей, с помощью которых через развитый графический интерфейс
разработчики могут вплотную приблизиться к создаваемой системе управления
ТКДПТН. Предлагаемое системное представление ТКДПТН и его компонентов может
быть эффективно использовано на всех этапах создания и функционирования: на
этапах предпроектного исследования для выбора структуры, распределенной
системы управления, расчета основных характеристик, на этапах проектирования
для подробного моделирования и обоснования рациональных решений, во время
эксплуатации - для моделирования и оптимизации реальных параметров управления,
а также при модернизации, переналадке и реконструкции ИИУС. Такое разнообразие
задач, которые реализуются с помощью предлагаемого подхода, связано с рядом
преимуществ: возможность создать первоначальный облик ИИУС с учетом мнений и
оценок экспертов, сформировать стратифицированную системную модель, включающую
целевой, функциональный, структурный, алгоритмический, информационный аспекты
построения системы, возможность эффективного графического представления
системной модели ИИУС в виде многоуровневого графа на экране дисплея,
возможность описания сложной динамики функционирования с помощью специальной
имитационной модели, возможность подробного исследования процессов управления
ТКДПТН, выявления функциональной полноты, совместимости структурных решений,
выявления конфликтов, узких мест функционирования ТКДПТН. В предлагаемом
подходе получили дальнейшее развитие методы системного анализа и моделирования
сложных технологических комплексов, графические методы моделирования,
алгоритмические модели, созданы инструментальные средства анализа и синтеза
для формирования, обоснования и моделирования ИИУС.
Имитационные модели [77,78] позволяют получить динамические характеристики
ТКДПТН в пространственно-временной связи: пропускная способность системы,
загрузка отдельных устройств, оценка сбойных ситуаций, технико-экономический
анализ, надежность функционирования, временные диаграммы работы устройств.
В ходе моделирования воспроизводятся все основные моменты функционирования
сложной системы со строгим учетом и соблюдением последовательности действий
[59,102]. Уровень детализации ТКДПТН неограничен, все зависит от тех знаний,
которые имеются на текущий момент времени у исследователя. Отсюда следует
высокая точность получаемых результатов, возможность имитации самых
разнообразных процессов функционирования и управления ТКДПТН.
Применение метода имитационного моделирования при исследовании ТКДПТН
обусловлено следующим: сложностью модели поведения системы, наличием случайных
факторов, которые ограничивают применение аналитических методов; исследование
систем в условиях, в которых натурный эксперимент невозможен.
Методы имитационного моделирования различаются способами формального описания
объекта, алгоритмами функционирования и программной средой моделирования.
Методы имитационного моделирования описаны в работах M. Augustin [55], Н.П.
Бусленко [56], А.А. Молчанова [57], Р.Е. Шеннона [75] и др. В табл. 2.1
представлены результаты сравнительного анализа методов моделирования систем.
Для формализованного представления комплекса алгоритмов управления и контроля
(АУК) ИИУС ТКДПТН необходимо обосновано выбрать алгоритмический язык описания.
Выделим основные требования к формализованному алгоритмическому языку описания:
доступность и простота работы без особой специальной подготовки; математическая
строгость и логическая стройность; однозначность и отсутствие избыточности;
универсальность и возможность легко и доступно представлять АУК из других
языков описания путем равносильных преобразований; осуществление тождественных
преобразований АУК с целью их структурной минимизации по количеству операторов
и связей; пригодность для реализации с помощью его структурных схем процессов
управления и контроля; на основе языка должна производиться автоматизация
процессов создания АУК, структур ИИУС и ее элементов на различных уровнях
управления.
Таблица 2.1
Методы моделирования систем
МЕТОДЫ
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
ОГРАНИЧЕНИЯ
Методы сетевог
- Київ+380960830922