Печатная версия
Архив / Поиск

Archives
Archives
Archiv

Редакция
и контакты

К 50-летию СО РАН
Фотогалерея
Приложения
Научные СМИ
Портал СО РАН

© «Наука в Сибири», 2019

Сайт разработан и поддерживается
Институтом вычислительных
технологий СО РАН

При перепечатке материалов
или использованиии
опубликованной
в «НВС» информации
ссылка на газету обязательна

Наука в Сибири Выходит с 4 июля 1961 г.
On-line версия: www.sbras.info | Новости | Архив c 1961 по текущий год (в формате pdf), упорядоченный по годам
 
в оглавлениеN 41 (2926) 17 октября 2013 г.

НАЦЕЛЕННОСТЬ
НА ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ

В условиях жёсткой конкуренции перед многими промышленными предприятиями остро стоят проблемы увеличения производительности труда и повышения его безопасности, эффективности использования электроэнергии и оборудования. Одним из возможных путей решения таких проблем является повышение уровня автоматизации производства за счёт внедрения систем, построенных на современной элементной базе с учётом последних достижений информационных технологий.

Ю. Плотников, «НВС»,
С.К. Голушко, КТИ ВТ СО РАН

При этом надо понимать, что для эффективного решения поставленных задач закупкой и установкой нескольких станков с ЧПУ и пары компьютеров в бухгалтерию не обойтись — тут нужен комплексный подход. Проектирование и внедрение индустриальных систем на производстве и есть пример такого подхода. И чтобы обменяться опытом в разработке, создании и внедрении таких систем, чётко обозначить существующие проблемы и наметить пути их решения, специалисты из институтов РАН, вузов и малых инновационных предприятий собрались на первую Всероссийскую конференцию «Индустриальные информационные системы – 2013» (ИИС-2013), которая проходила в период с 24& по 28 сентября в новосибирском Академгородке.

Организаторами конференции выступили Конструкторско-технологический институт СО РАН, Институт вычислительных технологий СО РАН, Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Институт вычислительного моделирования СО РАН, Специальное конструкторско-технологическое бюро «Наука» КНЦ СО РАН, Новосибирский государственный университет, Новосибирский государственный технический университет, Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики.

Иллюстрация
Ак. Ю.И. Шокин.

— Когда мы первоначально обсуждали план конференции, существовало опасение, что в докладах окажется много теоретических рассуждений и мало реальной жизни, — говорит председатель программного комитета академик Ю. И. Шокин. — Но, вопреки моим опасениям, программа насыщена прикладными работами, и это отрадно. Я нормально отношусь к теоретическим результатам, сам по образованию математик-теоретик, но не хотел бы, чтобы индустриальные информационные технологии обернулись чистым теоретизированием. У нас же замечательно получилось: всё связано с реальной жизнью страны, с реальными задачами, А то, что здесь присутствуют также теоретические и методические находки — это дополнительный плюс. Интеграционность исследований всегда была преимуществом Сибирского отделения. Понимание того, что ты можешь взять из соседней области и применить в своей — самый ценный результат общения специалистов разных направлений.

Работа конференции была организована по трём научным направлениям: «Индустриальные информационные системы: математическое, программное и техническое обеспечение», «Информационные системы мониторинга» и «Автоматизированные системы управления технологическими процессами». В рамках конференции были проведены два семинара в формате круглых столов, заседания Научно-координационных советов программы «Телекоммуникационные и мультимедийные ресурсы СО РАН» и «Информационные ресурсы СО РАН». Пленарные заседания проходили в Малом зале Дома учёных, а секционные — параллельно в конференц-залах КТИ ВТ СО РАН, ИВТ СО РАН и ИАиЭ СО РАН.

«Индустриальные информационные системы:
математическое, программное и техническое обеспечение»

Иллюстрация
Председатель оргкомитета д.ф.-м.н. С.К. Голушко.

В пленарном докладе д.ф.-м.н. С. К. Голушко и к.ф.-м.н. С. Р. Шакирова и соавторов (КТИ ВТ СО РАН) «Индустриальные информационно-управляющие системы: от проектирования и разработки до практической реализации» был представлен обзор многолетнего опыта института в создании и успешном внедрении информационных и управляющих систем в различных отраслях промышленности: атомной, угледобывающей, транспорте нефти и газа, железнодорожном транспорте. Представлены результаты разработки аппаратного и программного обеспечения, проектирования комплексных систем автоматизации различного назначения, в том числе для опасных производств. Приведены примеры практической реализации этих систем на предприятиях ОАО «АК «Транснефть», ГК «Росатом», ЕВРАЗ Групп, ОАО «Мечел».

Требования к таким системам предъявляются очень высокие, особенно с точки зрения безопасности и надёжности. В частности, были рассмотрены такие системы, как АСУ ТП Северо-Муйского тоннеля Байкало-Амурской железной дороги, сданной в промышленную эксплуатацию в 2007 году и отработавшей всё это время без единого сбоя; АСУ ТП магистральных нефтепроводов, управляющая в режиме реального времени сетью нефтепроводов и 15 нефтеперекачивающими станциями, район размещения которых простирается на 500 км с севера на юг и примерно столько же с запада на восток.

Применительно к горнодобывающей промышленности были рассмотрены результаты создания интегральной системы шахтной автоматизации, включающей в свой состав системы контроля и управления конвейерным транспортом, канатно-кресельными дорогами, электроснабжением, вентиляторами главного проветривания, систему шахтной стволовой сигнализации, систему наблюдения и оповещения персонала шахт. К настоящему времени на девяти шахтах Кузбасса в промышленной эксплуатации находится 16 различных систем, и ещё одна управляет вентиляторами главного проветривания на станции метро «Берёзовая роща» в Новосибирске.

Разработке и использованию оптических информационных технологий был посвящён пленарный доклад д.т.н. Ю. В. Чугуя (КТИ НП СО РАН) «Оптические информационные технологии для промышленных и научных применений». В нём он дал обзор новым бесконтактным оптическим измерительным системам, оптическим информационным и лазерным технологиям с высоким разрешением и быстродействием, созданным в КТИ НП СО РАН и внедрённым на ведущих предприятиях базовых отраслей страны (атомная промышленность, железнодорожный транспорт, нефтегазовый сектор, космическая промышленность), а также в институтах СО РАН. Была представлена лазерная измерительная система «КОМПЛЕКС», обеспечивающая диагностику геометрии колёсных пар поезда непосредственно при движении состава на скорости до 60 км/ч в любое время года и при любых погодных условиях. В настоящее время РЖД эксплуатирует около 70 таких систем, которые в совокупности контролируют около полутора миллионов вагонов в месяц.

Пленарный доклад д.т.н. Н. Г. Загоруйко с соавторами (ИМ СО РАН) «Обнаружение закономерностей в массивах экспериментальных данных» рассматривал методы автоматического поиска закономерностей, скрытых в экспериментальных данных, основанных на построении сжатого описания данных, очистки их от шумов. Была показана высокая эффективность разработанных методов при решении прикладных задач из различных областей: медицины, геологии и криминалистики. Найденные с их помощью закономерности позволили глубже понять связи между объектами и признаками, скрытыми в экспериментальных данных.

В докладе д.т.н. Ю. В. Шорникова (НГТУ) и д.ф.-м.н. Е. А. Новикова (ИВМ СО РАН) получила освещение проблема исследования гибридных систем, описывающих поведение широкого круга задач электроэнергетики, электромеханики, химической кинетики, силовой электроники, живых систем. Использование современных методов решения жёстких задач, описывающих поведение вышеперечисленных систем, при реализации программного комплекса Инструментально-ориентированных Средств Машинного Анализа (ИСМА) позволило создать уникальный продукт, сопоставимый с мировыми аналогами, а по некоторым параметрам и превосходящий их.

Серия докладов сотрудников ИТПМ СО РАН и КТИ ВТ СО РАН познакомила участников конференции с последними достижениями при построении программно-аппаратных систем автоматизации аэродинамических исследований, в частности, с созданием автоматизированной системы управления и регистрации данных уникальной высокоскоростной аэродинамической трубы «Транзит-М», предназначенной для проведения фундаментальных научных исследований в области гиперзвуковой аэродинамики. Эта труба является установкой кратковременного действия — длительность эксперимента в ней не превышает 0,4 с. В связи с этим программно-технические средства должны отвечать существенно более высоким требованиям, чем при управлении традиционными аэродинамическими трубами. За время рабочего импульса в реальном времени производится автоматическое измерение давления и температуры во множестве точек установки, управление различными исполнительными механизмами, регистрация результатов исследования физических процессов на экспериментальных моделях, установленных в рабочей части аэродинамической трубы.

Отдельный блок работ был посвящён повышению энергоэффективности промышленных предприятий.

Коллектив авторов из КТИ ВТ СО РАН рассказал о разработке, реализации и вводе в промышленную эксплуатацию автоматизированной системы управления наземными и подземными распределительными станциями угольной шахты. Работа стала важной вехой на пути преодоления большого недостатка российских угольных шахт — высокого энергопотребления на единицу продукции. Очень интересная система, также доведенная до эффективного практического применения, управляющая биллингом ресурсов теплоснабжающего предприятия, разработана в СКТБ «Наука» КНЦ СО РАН. Система успешно решает в автоматическом режиме задачи учёта ресурсов и услуг, начисления и расчётов с потребителями в условиях сложной, противоречивой и постоянно меняющейся законодательной базы.

Серия докладов сотрудников КТИ ВТ касалась повышения промышленной безопасности и охраны жизни и здоровья персонала угольных шахт, в которых продемонстрирован переход от решения отдельных задач к построению комплексной системы безопасности угольной шахты, как того требуют последние нормативы надзорных органов. В данном разделе были представлены системы мониторинга местоположения, оповещения и поиска под завалами персонала шахт. Особо стоит выделить доклад «Концепция многофункциональной системы безопасности угольных шахт с использованием волоконно-оптических технологий» — о разработке и внедрении на шахтах новой технологии, основанной на распределенных волоконно-оптических датчиках температуры и деформации, которые одновременно служат и средой передачи данных. Эта работа ведется коллективом исследователей, под руководством чл.-корр. РАН С. А. Бабина (ИАиЭ СО РАН) и д.ф.-м.н. С. К. Голушко (КТИ ВТ СО РАН), в тесном сотрудничестве с малыми инновационными предприятиями новосибирского Академпарка и одной из угольных компаний Кузбасса.

«Информационные системы мониторинга»

Общей идеей, объединяющей доклады секции «Информационные системы мониторинга», являлась ориентация на сбор и обработку информации, позволяющей правильно и своевременно принимать решения относительно состояния, как правило, объектов ответственного назначения.

Пленарным докладом академика Ю. И. Шокина, д.ф.-м.н. Л. Б. Чубарова с соавторами (ИВТ СО РАН) «О распределенной инфраструктуре системы оперативного спутникового мониторинга центра коллективного пользования данными дистанционного зондирования СО РАН» была открыта конференция и задан её тон. В докладе были представлены результаты разработки архитектуры распределенной системы хранения и обработки данных, способной интегрировать геопространственные данные из различных источников для информационного обеспечения научно-исследовательских проектов и программ. Были представлены новые постановки задач — как в области адаптации создаваемых моделей к особенностям современных вычислительных комплексов, так и в части приложений в области мониторинга состояния окружающей среды.

В пленарном докладе к.т.н. Е. П. Золотухина с соавторами (КТИ ВТ СО РАН) «Сейсмометрический мониторинг технического состояния зданий и сооружений по динамическим характеристикам» были изложены проблемы мониторинга технического состояния мостов, тоннелей, плотин ГЭС, высотных зданий и других опасных, технически сложных и уникальных объектов. В качестве примера были приведены результаты сейсмометрического обследования плотины Красноярской ГЭС с помощью автоматизированной системы регистрации землетрясений и мониторинга технического состояния, введённой в опытную эксплуатацию в 2010 году. Достоинством указанной системы является совмещение в ней функций автоматической непрерывной регистрации колебаний плотины в режиме реального времени для выделения сейсмических событий (землетрясений, взрывов), а также периодической регистрации микроколебаний плотины под воздействием функционирующего на ГЭС оборудования.

Иллюстрация
Заинтересованное обсуждение докладов: зам. директора КТИ ВТ СО РАН к.т.н. Е.П. Золотухин, аспирант Л.А. Короленко, м.н.с. Д.Б. Воробьёва.

В пленарном докладе д.т.н. О. И. Потатуркина и к.т.н. С. М. Борзова (ИАиЭ СО РАН) «Методы и технологии обработки данных дистанционного зондирования Земли высокого и сверхвысокого разрешения» эффективность предложенных методов продемонстрирована на примере поиска тепловых объектов по данным сканирующего радиометра дальнего ИК диапазона, обнаружения объектов техносферы по многоспектральным изображениям со спутников QuickBird и WorldView 2.

Серию работ по информационным системам мониторинга представили сотрудники Института вычислительного моделирования СО РАН (г.Красноярск). В пленарном докладе д.т.н. Л. Ф. Ноженковой анализировались важнейшие разработки последних лет: технологии комплексной поддержки территориального управления, система оперативного комплексного мониторинга чрезвычайных ситуаций, модель информационно-управляющей системы по снижению угроз пожарной безопасности, программный комплекс для обучения школьников правилам пожарной эвакуации. Представленные технологии и системы нашли широкое практическое применение при решении проблем территориального, ведомственного и корпоративного управления.

Иллюстрация
Д.т.н. Л.Ф. Ноженкова и д.ф.-м.н. С.К. Голушко.

Большое внимание привлекли несколько секционных докладов из этого же института. Была освещена проблема создания сети радиационно-химического мониторинга Красноярского края. Работы по развертыванию этой сети выполнены в рамках проекта по созданию пилотной зоны регионального сегмента системы комплексной безопасности жизнедеятельности населения и техносферы по поручению главного управления МЧС по Красноярскому краю. Целью проекта является создание и внедрение системы, направленной на комплексную информационно-аналитическую и техническую поддержку, обеспечение безопасности жизнедеятельности населения Красноярского края.

Коллективом авторов был представлен доклад о разработке системы анализа и обработки данных наблюдений для поддержки численного моделирования цунами и анализа данных комплексного мониторинга за очаговыми областями сильнейших цунамигенных землетрясений. Были показаны результаты тестирования комплекса на основе данных о последних подводных землетрясениях и цунами в районе Коста-Рики, Канады и Японии.

На секции были представлены несколько докладов из Сибирской государственной геодезической академии. Особое внимание привлек доклад об особенностях применения данных различных видов лазерного сканирования при мониторинге разнообразных природных и промышленных объектов. На настоящий момент лазерное сканирование является одним из прогрессивных и универсальных методов получения трёхмерных данных о различных объектах и решения широкого круга инженерных задач.

Молодой ученый из НГТУ А. В. Сафронов представил доклад о применении информационно-измерительных систем для поддержки принятия управленческих решений с целью повышения эффективности при техническом обслуживании энергоблоков тепловых электрических станций. Авторами предложен метод повышения точности исходной информации при расчёте технико-экономических показателей информационно-вычислительной системой, позволяющий повысить экономическую эффективность от применения АСУ ТП.

Специалистами ИАиЭ СО РАН представлен доклад, вызвавший живой интерес у слушателей — о разработке системы управления квадророторным летательным аппаратом, применения методики, гарантирующей движение аппарата по желаемой траектории и исследования вопросов устойчивости и качества регулирования управления аппаратом для экологического мониторинга, аэрофотосъёмки и исследования наземных объектов с воздуха.

«Автоматизированные системы управления
технологическими процессами»

Доклады данной секции рассматривали различные аспекты создания автоматизированных систем управления технологическими процессами: проблемы реализации отдельных компонентов и полномасштабных АСУ ТП, инструментальное обеспечение разработки АСУ ТП.

Большой интерес вызвал доклад сотрудников ИАиЭ СО РАН об автоматизированной системе диспетчерского управления движением поездов Новосибирского метрополитена. В процессе создания системы управления разработаны SCADA система, измерительная подсистема и моделирующий комплекс, позволяющий выполнить тестирование программного и аппаратного обеспечения АСДУ до начала монтажа оборудования. Для решения задачи мониторинга состояния оборудования разработана специализированная подсистема, оценивающая остаточный ресурс устройств, а уже для новых станций метрополитена предложена схема полностью микропроцессорной системы управления движением поездов. Созданная система работает на восьми станциях метрополитена.

От КТИ ВТ СО РАН была представлена серия докладов, посвящённых различным разработкам в области создания АСУ ТП. Одна из них — система регистрации основных технологических параметров автоматизированной системы управления процессами переработки биомассы в тепловую энергию, жидкие и газообразные энергоносители, включая синтез-газ в термохимическом реакторе. Актуальность данной работы имеет два аспекта — с одной стороны, это утилизация биомассы, например, отходы сельского хозяйства, а с другой — получение альтернативных источников энергии. Испытания макета установки успешно прошли на Евсинской птицефабрике в Новосибирской области.

Была представлена ещё одна интересная и удачная разработка института — цифровые регуляторы возбуждения синхронных электродвигателей большой мощности (ЦРВД). Использованная при их создании автоматизированная система интеллектуального управления мощными синхронными двигателями обладает повышенными диагностическими возможностями. Новизна разработки заключается в применении оригинальных высокоэффективных алгоритмов диагностики состояния синхронных двигателей и алгоритмов регулирования напряжения возбуждения синхронного двигателя. В настоящий момент примерно половина всех выпускаемых в России ЦРВД разработана в КТИ ВТ СО РАН.

В Институте вычислительных технологий СО РАН разработана система управления уличным освещением города Новосибирска. Технология построения системы основывается на сервис-ориентированной архитектуре и использует GSM-канал связи для передачи данных. Система позволяет оптимизировать структуру и режим управления городской сети освещения, обеспечить оптимальный уровень освещенности улиц, оперативно выявлять и устранять повреждения сетей освещения.

В ИАиЭ СО РАН создана и успешно внедрена на ряде предприятий в России и за рубежом одноранговая распределённая отказоустойчивая высокопроизводительная среда управления для больших и сложных объектов теплоэнергетики. Система обладает рядом новых свойств и преимуществ по сравнению с отраслевыми АСУ ТП традиционной архитектуры. Распределённая среда управления состоит из «облака» устройств сопряжения с технологическим оборудованием (пассивных элементов системы), «облака» вычислительных ресурсов, в котором исполняются управляющие программы (активные элементы системы), и связывающего все элементы системы общего «коммутационного поля», построенного с использованием технологии Fast Ethernet.

Поскольку в настоящее время разработка и создание оборудования для систем автоматизации невозможны без применения систем автоматизированного проектирования (САПР), а одним из самых удобных, гибких и перспективных методов является использование программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), во время работы конференции совместно с компанией «Макро Групп» и группой компаний CSoft были проведены два круглых стола: «Решения на базе ПЛИС XILINX для создания аппаратно-программных комплексов систем автоматизации» и «Автоматизированное проектирование радиоэлектронных устройств на примере САПР Altium Designer», на которых были обсуждены новое семейство микросхем Zynq-7000 All Programmable SoC, программное обеспечение Vivado 2013.2, особенности разработки аппаратных ускорителей в Vivado HLS Tool для микросхем Zynq-7000, функциональные возможности САПР Altium Designer 2013 и практика его применения на предприятиях РФ. К тематике данных семинаров проявили большой интерес не только участники конференции, но и сторонние слушатели, специально посетившие эти мероприятия и принявшие активное участие в дискуссиях.

Как обстоит дело с развитием индустриальных информационных систем на международных рынках? С этим вопросом наш корреспондент обратился к А. Г. Квашнину, к.т.н., заместителю директора по инновационной деятельности и международным связям КТИ ВТ СО РАН.

— Для успешного конкурирования на международных рынках производственным предприятиям, равно как и научным коллективам, необходимо быть динамичными и экономными, когда предприятия или команды учёных могут быстро перестраиваться в изменяющихся условиях и расходовать ресурсы только на создание тех ценностей продукта или научного результата, которые важны для конечных пользователей. Если в 80-е годы прошлого века основной акцент для достижения конкурентоспособности делался на автоматизацию производства, то в настоящее время основной тренд — это эффективная координация совместной деятельности между партнерами, разработчиками, инвесторами, заказчиками, организация эффективного взаимодействия технических систем.

Фундаментальной движущей силой развития коллаборации является умение использовать информацию, особенно генерируемые в науке и промышленности большие данные (big data). В связи с этим в последние несколько лет в приложении к управлению сложными, гибридными техническими системами заговорили об индустриальных информационных системах.

— Проводятся ли подобные конференции в мире?

— Да. Одним из основных организаторов таких конференций по близким нам приложениям является Институт инженеров по электротехнике и электронике — IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) — международная ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике. Особенно активно IEEE поддерживает конференции в Юго-Восточной Азии.

Для вывода разработок на рынки Юго-Восточной Азии КТИ ВТ СО РАН нашёл партнера в КНР — Институт автоматизации провинции Шаньси, где разрабатываются и внедряются АСУ ТП для угледобывающей промышленности и энергогенерирующих систем, системы мониторинга ответственных зданий и сооружений.

Иллюстрация
Чл.-корр. РАН В.В. Шайдуров и д.т.н. О.И. Потатуркин.

Член программного комитета конференции, зам.директора по научной работе ИАиЭ СО РАН д.т.н. О. И. Потатуркин также поделился своими впечатлениями:

— В настоящее время в России различными организациями, в т.ч. академическими институтами, проводится довольно много конференций в области информационных технологий и автоматизации. Однако редко удается совместить в рамках одного форума интересы учёных, занимающихся фундаментальными исследованиями и инновационными разработками. Данная конференция изначально ориентировалась не только на обсуждение исключительно научных результатов, но и на обмен информацией о серьёзных практических внедрениях, в первую очередь, на промышленных предприятиях базовых отраслей Сибирского региона. Особый акцент был сделан на применении современных информационных и мультимедийных ресурсов для оперативного мониторинга динамических процессов на земной поверхности. Сибирское отделение в этой области имеет значительные достижения, базирующиеся на созданной информационно-телекоммуникационной инфраструктуре СО РАН, которая эффективно используется как для обмена, так и для обработки данных дистанционного зондирования Земли.

Конференция, безусловно, состоялась и, по моему мнению, нашла свое место в ряду значимых отечественных научно-организационных мероприятий. Хочется пожелать ей выхода на международный уровень, а организаторам и всем участникам оптимизма и дальнейших творческих успехов в это непростое для Академии наук время.

Фото В. Новикова

стр. 8-9

в оглавление

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 

http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?7+698+1