vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2307-4497-2023-3(45)-39-46vsgiu-109Research ArticleРаздел 2. Информационные технологииSection 2. Information TechnologyУПРАВЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ СИСТЕМАМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСАMANAGEMENT OF DISTRIBUTED SYSTEMS TECHNOLOGICAL COMPLEXКоршуновСергей ЮрьевичKorshunov,Sergei Yu.

аспирант, Сибирский государственный индустриальный университет; главный специалист по АСУ ТП отдела механизации и автоматизации

postgraduate student, Chief Automated Control System Specialist of the Department of Mechanization and Automation

s.korshunov@rt-eg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9933-4769МакаровГеоргий ВалентиновичMakarovGeorgii V.

к.т.н., доцент,главный инженер проекта

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Chief Project Engineer

gmakarov@nicsu.ruЗагидулинИгорь РамильвечZagidulinIgor' R.

аспирант,инженер

postgraduate student, engineer

ig.zagidulin2014@yandex.ruСвинцовМаксим МаксимовичVintsovMaksim M. S

аспирант,инженер

post-graduate student, engineer

svintzovmax@yandex.ruООО «РТ-ИНЖИНИРИНГ»РоссияSiberian State Industrial University, RT-ENGINEERING LLCRussian FederationСибирский государственный индустриальный университет, ООО «Научно-исследовательский центр систем автоматизации»Russian FederationSiberian State Industrial University, LLC "Automation systems research center" Russian FederationСибирский государственный индустриальный университет, ООО «Научно-исследовательский центр систем автоматизации»Russian FederationSiberian State Industrial University, LLC "Automation systems research center" Russian FederationСибирский государственный индустриальный университет, ООО «Научно-исследовательский центр  систем автоматизации»Russian FederationSiberian State Industrial University, LLC "Automation systems research center" Russian Federation202330092023033946Copyright © Коршунов С.Ю., Макаров Г.В., Загидулин И.Р., Свинцов М.М., 20252025Коршунов С.Ю., Макаров Г.В., Загидулин И.Р., Свинцов М.М.Korshunov, S., Makarov G., Zagidulin I., vintsov M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/109

Рассмотрена проблема, возникающая в системах с множеством последовательных отдельно управляемых технологических контуров и агрегаты. Эти контуры на входе и выходе имеют технологические связи с соседними, но на уровне управления их интеграция в производство предусматривает только передачу информационных параметров оператору всего технологического комплекса. Оператор, зачастую, не успевает обработать весь поток поступающей информации и правильно принять корректирующие решения. Это приводит к проблемам взаимного влияния контуров и агрегатов друг на друга, которое снижает эффективность управления, качество готовой продукции и может приводить к внеплановым простоям и аварийным ситуациям. В качестве решения предлагается возложить некоторые функции управления производством на основную АСУ ТП, выделив специальный технологический контроллер и подсеть для управления локальными системами управления и регулирования. С помощью специальных подсистем (агентов) можно ввести корректирующие воздействия в технологические уставки и параметры каждого контура так, чтобы минимизировать отклонения заданных значений готовой продукции всего комплекса. В случае современного производства роль таких агентов играют цифровые советчики, но они выдают только возможные варианты решений и оставляют выбор за человеком (оператором). При достаточной эффективности отлаженных советчиков, построенных на базе физико-химических, балансовых, технологических, статистических, нейросетевых, экспертных (или комбинированных) натурно-математических и физико-химических моделей, предлагается их перевести из советующего в автоматический режим. В качестве примера приведена схема комплекса технических средств АСУ ТП главного корпуса обогатительной фабрики «Шахта № 12». В качестве сложности реализации такого решения отмечена закрытость локальных систем управления, особенно зарубежных, в качестве решения предложено применение методов комплексного реверс-инжиниринга.

The article deals with the problem arising in systems with a set of consecutive separately controllable technological circuits and units. These circuits at the input and output have technological links with neighboring ones, but at the control level their integration into production provides only for the transfer of information parameters to the operator of the entire technological complex. The operator often does not have time to process the entire flow of incoming information and make corrective decisions. This leads to problems of mutual influence of such circuits and units on each other, which reduces the efficiency of management, quality of finished products and can lead to unscheduled downtime and emergencies. As a solution, it is proposed to assign some production control functions to the main ACS, allocating a special process controller and subnetwork for controlling local control and regulation systems. Then, with the help of special subsystems ("agents") it is possible to introduce corrective actions into the technological setpoints and parameters of each circuit so as to minimize the deviations of the setpoints of the finished products of the whole complex. In the case of modern production, the role of such "agents" is played by digital advisors, but they provide only possible solutions and leave the choice to the human operator. For well-established advisors built on the basis of physico-chemical, balance and technological, statistical, neural network, expert or combined natural-mathematical and physico-chemical models. As an example, the scheme of the complex of technical means of ACS of the main building of the enrichment plant "Mine No. 12" is given. As a difficulty of realization of such a solution the closedness of local control systems, especially foreign ones, is noted and as a solution the application of complex reverse-engineering methods is proposed.

АСУ ТПлокальные системы управлениямногоагентные системыцифровые советчикиACSlocal control systemsmulti-agent systemsdigital advisorsReferencesЕсенбаев Т.Д. Автоматизация проектирования систем локального управления в АСУ ТП АЭС. В кн.: Сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения вузовской науки: от теории к практике», Кумертау, 21 апреля 2022 г. Мелеуз: Государственное унитарное предприятие «Мелеузовская городская типография», 2022. С. 48–52.Esenbaev T.D. Automation of the design of local control systems in the automated control system of the NPP. In: Collection of materials of the V All-Russian Scientific and Practical Conference with international participation "Achievements of university science: from theory to practice", Kumertau, April 21, 2022. Meleuz: State Unitary Enterprise "Meleuz city Printing House", 2022, pp. 48–52. (In Russ.).Загидулин И.Р., Саламатин А.С., Макаров Г.В., Коршунов С.Ю. Особенности инте-грации локальных систем управления в АСУТП обогатительной фабрики. В кн.: Системы автоматизации (в образовании, науке и производстве). AS'2021. Труды XIII Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием), Новокузнецк, 2-3 декабря 2021 г. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2021. С. 155–159.Zagidulin I.R., Salamatin A.S., Makarov G.V., Korshunov S.Yu. Features of integration of local control systems in the automated control system of the processing plant. In: Automation Systems (in Education, Science and Production): AS'2021: Pro-ceedings of the XIII All-Russian Scientific and Practical Conference (with international participation), Novokuznetsk, 02-03 December 2021. Novokuznetsk: ITs SibGIU, 2021, pp. 155–159. (In Russ.).Tsiryapkina A.V., Myshlyaev L.P., Ivushkin K.A., Gracheva V.V. Control systems for objects with positive internal feedback // Steel in Translation. 2015. Vol. 45. P. 943–948. https://doi.org/10.3103/S0967091215120141Tsiryapkina A.V., Myshlyaev L.P., Ivushkin K.A., Gracheva V. V. Control systems for objects with positive internal feedback. Steel in Translation. 2015, vol. 45, pp. 943–948. https://doi.org/10.3103/S0967091215120141Албагачиев А.Ю., Краско А.С., Радайкин Д.А. Необходимость применения автоматизированных систем в 21 веке. Предпосылки появления цифрового производства // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2023. № 2. С. 62–74.Albagachiev A.Yu., Krasko A.S., Radaikin D.A. The need to use automated systems in the 21st century. Prerequisites for the emergence of digital production. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem. 2023, no. 2, pp. 62–74. (In Russ.).Ghobakhloo Morteza. Industry 4.0, Digitiza-tion, and Opportunities for Sustainability // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 252. P. 119869. https://doi.org/10.1016/j.jclepro. 2019.119869Ghobakhloo Morteza. Industry 4.0, Digitization, and Opportunities for Sustainability. Journal of Cleaner Production. 2020. vol. 252, pp. 119869. https://doi.org/10.1016/j.jclepro. 2019.119869Görner S., Luse A., Maheshwari N., Malladi R., Mori L., Samek R. The potential of ad-vanced process controls in energy and materials // McKinsey & Company, 2020. URL: https://www.mckinsey.com/industries/metals-and-mining/our-insights/the-potential-of-advanced-process-controls-in-energy-and-materials#/. (Дата обращения: 28.08.2023).Görner S., Luse A., Maheshwari N., Malladi R., Mori L., Samek R. The potential of ad-vanced process controls in energy and materials. McKinsey & Company. 2020. URL: https://www.mckinsey.com/industries/metals-and-mining/our-insights/the-potential-of-advanced-process-controls-in-energy-and-materials#/. (Дата обращения: 28.08.2023).Helgers H., Schmidt A, Lohmann L.J., Vetter F.L., Juckers A,. Jensch C., Mouellef M., Zobel-Roos S., Strube J. Towards Autonomous Operation by Advanced Process Control-Process Analytical Technology for Continuous Biologics Antibody Manufacturing // Processes. 2021. Vol. 9. No. 1. P. 172. https://doi.org/10.3390/pr9010172Helgers H., Schmidt A, Lohmann L.J., Vetter F.L., Juckers A,. Jensch C., Mouellef M., Zobel-Roos S., Strube J. Towards Autonomous Operation by Advanced Process Control-Process Analytical Technology for Continuous Biologics Antibody Manufacturing. Processes. 2021, vol. 9, no. 1, pp. 172. https://doi.org/ 10.3390/pr9010172Клебанов Д.А., Макеев М.А. Цифровые советчики для угольной промышленности. Методология внедре-ния // Уголь. 2022. № 8 (1157). С. 112–115. https://doi.org/10. 18796/0041-5790-2022-8-112-115Klebanov D.A., Makeev M.A. Digital advisors for the coal industry. Implementation methodology. Ugol'. 2022, no. 8 (1157), pp. 112–115. (In Russ.). https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-8-112-115Спирин Н.А., Лавров В.В., Рыболовлев В.Ю., Шнайдер Д.А., Краснобаев А.В., Гурин И.А. Цифровая трансформация пирометаллургических технологий: состояние, научные проблемы и перспективы развития // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 8. С. 588–598. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-8-588-598Spirin N.A., Lavrov V.V., Rybolovlev V.Yu., Shnaider D.A., Krasnobaev  A.V., Gurin I.A. Digital transformation of pyrometallurgical technologies: State, scientifc problems and prospects of de-velopment. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021, vol. 64, no. 8, pp. 588–598. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-8-588-598Chambers R., Beaney P. The potential of placing a digital assistant in patients' homes // British Journal of General Practice. 2019. Vol. 70. No. 690. P. 8–9. https://doi.org/10.3399/ bjgp20X707273Chambers R., Beaney P. The potential of placing a digital assistant in patients' homes. British Journal of General Practice. 2019, vol. 70, no. 690, pp. 8, 9. https://doi.org/10.3399/ bjgp20X707273Евтушенко В.Ф., Ивушкин А.А., Венгер К.Г. О натурно-модельном подходе и теории подобия применительно к системам управления. В кн.: Системы автоматизации в образовании, науке и производстве. AS'2019. Труды XII Всероссий-ской научно-практической конференции (с международным участием), Новокузнецк, 28 – 30 ноября 2019 г. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2019. С. 21–24.Evtushenko V.F., Ivushkin A.A., Venger K.G. On the full-scale model approach and the theory of similarity in relation to control systems. In: Automation systems in education, science and production. AS'2019: Proceedings of the XII All-Russian Scientific and Practical Conference (with international participation), Novokuznetsk, November 28-30, 2019. Novokuznetsk: ITs SibGIU, 2019, pp. 21–24. (In Russ.).Емельянов С.В., Коровин С.К., Мышляев Л.П. Теория и практика прогнозирования в системах управления. Кемерово; Москва: Издательское объединение «Российские университеты»: Кузбассвузиздат АСТШ. 2008. 487 с.Emel'yanov S.V., Korovin S.K., Myshlyaev L.P. Theory and practice of forecasting in control systems. Kemerovo; Moscow: Izdatel'skoe ob"edinenie «Rossiiskie universitety»: Kuzbassvuzizdat ASTSh, 2008, 487 p. (In Russ.).Krasovskii A.A., Platov A.S. Stability, Control and Differential Games: Proceedings of the International Conference. Lecture Notes in Control and Information Sciences – Proceedings, Yekaterinburg, 16-20 September 2019. Switzerland: Springer Nature, 2020. P. 27–37. https://doi.org/10.1007/978-3-030-42831-0_3.Krasovskii A.A., Platov A.S. Stability, Control and Differential Games: Proceedings of the International Conference. Lecture Notes in Control and Information Sciences – Proceedings, Yekaterinburg, 16-20 September 2019. Swit-zerland: Springer Nature, 2020, pp. 27–37. https://doi.org/10.1007/978-3-030-42831-0_3.Amrit R., Canney W., Carrette P., Linn R., Martinez A., Singh A., Skrovanek T., Valiquette J., Williamson J., Zhou J., Cott B.J. Platform for Ad-vanced Control and Estimation (PACE): Shell's and Yokogawa's Next Generation Advanced Process Control Technology // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48. No. 8. P. 1–5. https://doi.org/ 10.1016/j.ifacol.2015. 08.148Amrit R., Canney W., Carrette P., Linn R., Martinez A., Singh A., Skrovanek T., Valiquette J., Williamson J., Zhou J., Cott B.J. Platform for Advanced Control and Estimation (PACE): Shell's and Yokogawa's Next Generation Advanced Process Control Technology. IFAC-PapersOnLine. 2015, vol. 48, no. 8, pp. 1–5. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.08.148Вяткин А.Ю., Смирнов Д.В., Кочетов И.А. Многоагентные системы как возможность реализации систем поддержки принятия решений. В кн.: Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. 2015. № 1-2. С. 234–238.Vyatkin A.Yu., Smirnov D.V., Kochetov I.A. Multi-agent systems as an opportunity to implement deci-sion support systems. In: Electronic means and con-trol systems. Materials of the reports of the Interna-tional Scientific and Practical Conference. 2015, no. 1-2, pp. 234–238. (In Russ.).Ротач В.Я. Расчет динамики промышлен-ных автоматических систем регу-лирования. Москва: Энергия, 1973. 439 с.Rotach V.Ya. Calculation of the dynamics of industrial automatic control systems. Moscow: Energiya, 1973, 439 p. (In Russ.).Мышляев Л.П., Ивушкин А.А., Евтушенко В.Ф., Бурков В.Н., Макаров Г.В., Буркова Е.В. Применение физических моделей в задачах испытания и настройки систем управления (на примере установки сжигания водоугольного топлива). В кн.: Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2015. № 2. С. 211–218.Myshlyaev L.P., Ivushkin A.A., Evtushenko V.F., Burkov V.N., Makarov G.V., Burkova E.V. Application of physical models in the tasks of testing and configuring control sys-tems (for example, a coal-water fuel combustion plant). In: Science-intensive technologies for the development and use of mineral resources. 2015, no. 2, pp. 211–218. (In Russ.).Hewing L., Wabersich K.P., Menner M., Zeilinger M.N. Learning-based model predictive control: Toward safe learning in control // Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems. 2020. Vol. 3. P. 269–296. http://dx.doi.org/10.1146/annurev-control-090419-075625Hewing L., Wabersich K.P., Menner M., Zeilinger M.N. Learning-based model predictive control: To-ward safe learning in control. Annual Review of Con-trol, Robotics, and Autonomous Systems. 2020, vol. 3, pp. 269–296. http://dx.doi.org/10.1146/annurev-control-090419-075625Berberich J., Köhler J., Müller M.A., Allgöwer F. Data-driven model predictive control with stability and robustness guarantees // IEEE Transactions on Automatic Control. 2020. Vol. 66. No. 4. P. 1702–1717. https://doi.org/ 10.1109/TAC.2020.3000182Berberich J., Köhler J., Müller M.A., Allgöwer F. Data-driven model predictive control with stability and robustness guarantees. IEEE Transactions on Automatic Control. 2020, vol. 66, no. 4, pp. 1702–1717. https://doi.org/ 10.1109/TAC.2020.3000182Kuhn M., Johnson K. Feature engineering and se-lection: A practical approach for predictive models. Chapman and Hall/CRC; 2019. 310 p. http://dx.doi.org/10.1080/00031305.2020.1790217Kuhn M., Johnson K. Feature engineering and se-lection: A practical approach for predictive models. Chapman and Hall/CRC. 2019, 310 p. http://dx.doi.org/10.1080/00031305.2020.1790217Горяйнов С., Красильников А., Райффершайд А., Кланке Ш. Предиктивный ассистент контроля качества МНЛЗ. В кн.: Литейное производство и металлургия, 2017. Беларусь. Сборник трудов 25-й Международной научно-технической конференции, Минск, 18-19 октября, Минск: БНТУ, 2017. С. 169–179.Goryainov S., Krasil'nikov A., Raiffershaid A., Klanke Sh. Predictive assistant of quality control of the MNLZ. In: Foundry and Metallurgy, 2017. Belarus: Proceedings of the 25th International Scientific and Technical Conference, Minsk, October 18-19, Minsk : BNTU, 2017, pp. 169–179. (In Russ.).Тагильцев-Галета К.В., Кольчурина И.Ю., Коршунов С.Ю., Макаров Г.В. Концепция системного реверс-инжиниринга в условиях комплексного замещения производственных технологий. В кн.: Современные технологии и реверс-инжиниринг. Сборник статей Всероссийских научно-практических конференций («Современные технологии: проблемы и перспективы», 17 – 20 апреля 2023 г. «Перспективные технологии реверс-инжиниринга и быстрого прототипирования», 10-12 мая 2023 г.) / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Севастопольский государственный университет, Политехнический институт, Севастополь: ФГАОУ ВО «Севасто-польский государственный университет», 2023. С. 184–187.Tagil'tsev-Galeta K.V., Kol'churina I.Yu., Korshunov S.Yu., Makarov G.V. The concept of system reverse engineering in the context of complex substitution of production technologies. In: Modern Technologies and Reverse Engineering: Collection of articles of All-Russian scientific and practical conferences ("Modern technologies: Problems and prospects", April 17-20, 2023. "Promising technologies of reverse engineering and rapid pro-totyping", May 10-12, 2023) / Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, Sevastopol State University, Polytechnic Institute, Sevastopol: Sevastopol State University, 2023, pp. 184–187. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.