Стадии и этапы проектирования

В основе проектирования СУИМ лежит системный подход. При системной разработке идут, как правило, от общего к частно- му (нисходящее проектирование).

Основные положения системного подхода можно свести к следующим рекомендациям:

1. Четкое формулирование цели и задач при проектировании СУИМ, назначения СУИМ в общей структуре управления техно- логическим процессом.

2. В структуре управления выделяются подсистемы, отдель- ные элементы и устанавливаются связи между ними. Подсистемы выделяются по однородности физической природы технологиче- ского процесса (подсистемы регулирования температуры, давле- ния, расхода, скорости, положения рабочего органа и т.п.). Эле- менты системы – отдельные механизмы, электроприводы, силовые преобразователи энергии и др. Определяются контролируемые ко- ординаты (переменные), возможные возмущающие, задающие и управляющие воздействия. При этом объект управления может рассматриваться как «черный ящик» во взаимодействии с окру- жающей средой.

3. Применение иерархического принципа управления, при ко- тором уставка верхнего уровня обязательна для исполнения ниж- ними уровнями и не подлежит коррекции с их стороны.

4. Максимальное использование типовых (инвариантных) компонентов СУИМ (комплектных электроприводов, микропро- цессорных контроллеров, датчиков с унифицированными выход- ными сигналами и т.п.). Индивидуальная разработка допускается лишь для уникальных СУИМ.

5. Комплексное проектирование СУИМ, при котором осуще- ствляется увязка, формирование всех ее компонентов (техническо- го, программного, информационного и др.) в соответствии с по- ставленной целью управления.

Разработка СУИМ выполняется на основе стандартов, норм и правил, где указываются основные положения, правила органи-

зации работ по созданию, функционированию и развитию этих систем.

При разработке СУИМ проектировщик должен руководство- ваться следующей нормативной документацией:

– ГОСТ, ОСТ (государственные и отраслевые стандарты);

– СП (стандарты предприятий);

– СНиП (строительные нормы и правила);

– ПУЭ (правила устройств электроустановок);

– ПТЭЭП (правила технической эксплуатации электроустано- вок потребителей);

– МПОТ (межотраслевые правила охраны труда);

Правила пожарной безопасности и другие нормативные до- кументы.

Основное требование – обязателен иерархический принцип (все нижние по ветви нормативные документы не должны проти- воречить вышестоящим документам).

Любая СУИМ является компонентом АСУТП. В связи с этим при разработке СУИМ руководствуются положениями ряда ГОСТов, регламентирующих стадии и этапы создания и развития АСУТП, а также ГОСТов на разработку конструкторской доку- ментации. Специальных стандартов на разработку собственно СУИМ нет.

Согласно ГОСТ 34.601–90 «Автоматизированные системы. Стадии создания» [3] процесс создания АСУТП представляет со- бой совокупность упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединенных в стадии и этапы работ, выполнение которых необ- ходимо и достаточно для создания системы, соответствующей за- данным требованиям. Различают следующие стадии и этапы соз- дания АСУТП:

1. Стадия «Формирование требований к АСУТП» преду- сматривает выполнение следующих этапов:

– обследование объекта и обоснование необходимости созда- ния АСУТП;

– формирование требований заказчика к АСУТП;

– оформление отчета о выполненной работе и заявки на раз- работку АСУТП.

Проводится подготовка исходных данных для формирования требований к АСУТП (характеристика объекта автоматизации, описание требований к системе, допустимые затраты на разработ- ку, ввод в действие и эксплуатацию, эффект, ожидаемый от систе- мы, условия создания и функционирования системы).

2. Стадия «Разработка концепции АСУТП» заключается в выполнении следующих этапов:

– изучение объекта автоматизации;

– проведение необходимых научно-исследовательских работ;

– разработка вариантов концепции АСУТП и выбор варианта концепции АСУТП в соответствии с требованиями заказчика.

3. Стадия «Техническое задание» (ТЗ) заключается в единст- венном, но чрезвычайно ответственном этапе – в разработке и ут- верждении технического задания на создание АСУТП.

При этом проводится разработка, оформление, согласование и утверждение ТЗ на создание АСУТП, а при необходимости – не- скольких ТЗ на части АСУТП.

4. Стадия «Эскизный проект» состоит из следующих этапов:

– разработка предварительных проектных решений по систе- ме и ее частям;

– разработка документации на АСУТП и ее части.

На этапе «Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям» определяются:

– функции АСУТП;

– функции и цели подсистем;

– состав программных комплексов и отдельных задач;

– концепция информационной базы, ее укрупненная структура;

– функции системы управления;

– состав комплекса технических средств;

– функции и параметры основных программных средств и ре- сурсов АСУТП.

На этапе «Разработка документации на АСУТП и ее части» проводится разработка, оформление, согласование и утверждение документации в объеме, необходимом для описания полной сово- купности принятых проектных решений и достаточном для вы- полнения работ по созданию АСУТП.

5. Стадия «Технический проект» состоит из следующих этапов:

– разработка проектных решений по системе и ее частям;

– разработка документации на АСУТП и ее части;

– разработка и оформление документации на поставку изде- лий для комплектования АСУТП и технических требований (тех- нических заданий) на их разработку;

– разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта.

На этапе «Разработка проектных решений по системе и ее частям» производится разработка общих решений:

– по системе и ее частям;

– по функционально-алгоритмической структуре системы;

– по функциям персонала и организационной структуре;

– по структуре технических средств;

– по алгоритмам решения задач и применяемым языкам;

– по организации и ведению информационной базы;

– по системе классификации и кодирования информации;

– по программному обеспечению.

6. Стадия «Рабочий проект (рабочая документация)» вклю- чает в себя следующие этапы:

– разработка рабочей документации на АСУТП и ее части;

– разработка и конфигурация программного обеспечения.

На этапе «Разработка рабочей документации на АСУТП и ее части» осуществляется разработка рабочей документации, содер- жащей все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по вводу АСУТП в действие и для ее эксплуа- тации, а также для сохранения уровня эксплуатационных характе- ристик системы в соответствии с принятыми проектными реше- ниями; оформление, согласование и утверждение рабочей доку- ментации на АСУТП.

На этапе «Разработка и конфигурация программного обеспе- чения» проводится разработка прикладного программного обеспе- чения, выбор, адаптация и привязка программных средств, разра- ботка программной документации.

7. Стадия «Ввод в действие» состоит из следующих этапов:

– подготовка объекта автоматизации к вводу АСУТП в дей- ствие;

– подготовка персонала;

– комплектация АСУТП поставляемыми изделиями (про- граммными и техническими средствами, программно-техничес- кими комплексами, информационными изделиями);

– строительно-монтажные работы;

– пусконаладочные работы;

– проведение предварительных испытаний;

– проведение опытной эксплуатации;

– проведение приемочных испытаний.

8. Стадия «Сопровождение АСУТП» включает в себя:

– выполнение работ в соответствии с гарантийными обяза- тельствами;

– послегарантийное обслуживание.

На этих этапах осуществляются работы по устранению недос- татков, выявленных при эксплуатации АСУТП в течение установ- ленных гарантийных сроков; выявляются отклонения фактических эксплуатационных характеристик АСУТП от проектных значений, устанавливаются причины этих отклонений; устраняются выяв- ленные недостатки и обеспечивается стабильность эксплуатацион- ных характеристик АСУТП; вносятся необходимые изменения в документацию на АСУТП.

Стадии и этапы разработки проектно-конструкторской доку- ментации в соответствии с перечисленными стадиями разработки СУИМ регламентируются стандартами [3–6] и рядом других. Раз- работка проектно-конструкторской документации проводится в следующие стадии:

88

Техническое предложение – стадия, на которой проводится анализ технического задания заказчика, анализ различных вариан- тов существующих и возможных новых инженерных решений, па- тентные исследования. В результате разрабатывается документа- ция, содержащая техническое и технико-экономическое обоснова- ние разработки.

Эскизный проект – стадия, на которой вырабатываются принципиальные инженерные и конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие его назначение и основные пара- метры.

Технический проект – стадия, на которой разрабатывается совокупность конструкторских документов, содержащих оконча- тельные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия.

Рабочая конструкторская документация – разработка кон- структорской документации, предназначенной для изготовления опытного образца или опытной партии изделий.

На каждой из стадий предусмотрена разработка документов, фиксирующих результат работы и определяющих дальнейший ход разработки.

Заметим, что разработка технического задания не является стадией разработки конструкторской документации, но является неотъемлемой частью (стадией) процесса проектирования.

Подробные рекомендации по созданию и развитию АСУТП изложены в нормативной документации [1–6].