Оценка экономической эффективности автоматизированных систем управления технологическими процессами в промышленности

При оценке экономической эффективности АСУ ТП основополагаю­щими являются три обобщенных понятия:

1. годовая экономия;
2. экономический эффект (годовой экономический эффект);
3. экономическая эффективность.

Годовая экономия от внедрения автоматизированных систем управления — это годовой прирост прибыли, получаемой в резуль­тате внедрения ‘новой техники (АСУ ТП).

Экономический эффект от внедрения автоматизированных систем управления показывает превышение получаемой экономии над нормативным ее значением, которое определяется как произведение еди­новременных затрат на нормативный коэффициент капитальных вложений.

Экономическая эффективность внедрения АСУ ТП или, точнее экономическая эффективность единовременных затрат на создание и внедрение АСУ ТП характеризуется коэффициентом экономической эффективности или его обратным значением — сроком окупаемости затрат. Коэффициент экономической эффективности — это отношение годовой экономии к единовременным затратам. Перечень основных показателей экономической эффективности АСУ ТП с их обозначением и формульным представлением.

Расчет эффективности АСУ ТП: главные принципы и критерии

Задача определения экономической эффективности систем управления технологическими процессами базируется на установлении критерия и показателей эффективности с последующим расчетом этих показателей.

Проектирование АСУТП установки дозирования солевых
 растворов и системы контроля заправки коммунальных машин.

Применение единого критерия экономической эффективности систем управления технологическими процессами требует учета изменений всех затрат на производство продукции, что позволяет правильно оценить народно-хозяйственный эффект того или иного мероприятия. Такому критерию эффективности отвечает показатель роста прибыли для предприятий и технологических объектов, управления, входящих в состав предприятия. При решении отдельных производственных задач, например, внедрение той или иной функции АСУ ТП, оценка их эффективности может проводиться на основе локальных критериев, если они отвечают требованиям единого критерия экономической эффективности систем управления технологическими процессами.

Существующие методики ориентируют на использование не­скольких показателей в качестве критериев эффективности производства и со­вершенствования управления (внедрения АСУ ТП). Общие методические принципы определения экономической эффективности АСУ ТП закреплены в соответствующих методических указаниях и научно обоснованы в эконо­мической литературе.

Принцип народнохозяйственной эффективности систем автоматизации предполагает определе­ние экономического эффекта, получаемого от мероприятия (внедрение АСУ) народным хозяйством в целом независимо от уровня нахождения объекта экономического обоснования.

Принцип соответствия установленным (нормативным) методологическим положениям систем автоматизации обеспечивает методологическое единство и сопоставимость рас­четов. Относительно АСУ ТП это означает, что отсутствие по ним целого ряда нормативных положений, касающихся экономической эффективности, можно в определенной мере компенсировать, используя, наряду с опытом, имеющиеся методические установки (материалы) по объектам подобного класса (АСУП, объекты новой техники).

Принцип проявления экономического эффекта в основном звене народного хозяйства предусматривает необходимость учета изменений, происходящих в основном звене народного хозяйства независимо от того, в каком звене осуществляется мероприятие, экономическая эффективность которого подлежит определению.

Системы контроля и управления доступов для химических производств.

Принцип единства методологии проектных и фактических расчетов диктуется необходимостью обеспечения сопоставимости результатов рас­четов экономической эффективности систем управления технологическими процессами, проводимых на предпроектной стадии, в процессе проектирования и в период эксплуатации АСУ. Должны быть Учтены изменения, произошедшие за период разработки, — внедрение, на­пример по объемной базе (выпуску продукции, числу решаемых задач, объек­ту управления и др.), по одноименности экономических показателей и методо­логии их формирования (прибыли, себестоимости продукции, производитель­ности труда и т. д.), по методике расчета эффективности.

Принцип сопоставимости базы и анализируемого объекта предполагает соблюдение единства цен, тарифов и ставок заработной платы, действующих в определенные периоды времени: базовый период, период расчета экономи­ческой эффективности, период функционирования анализируемой системы. Определение экономической эффективности систем управления технологическими процессами следует выполнять в ценах, тарифах и ставках одного периода.

Принцип доступности расчетов означает доступность расчетов работни­кам, от которых зависит реализация экономического эффекта от внедрения автоматизированных систем управления.

Принцип двух составляющих экономического эффекта от автоматиза­ции управления предполагает образование эффекта от АСУ ТП как в самой системе за счет сокращения затрат труда на обработку информации, так и в объекте управления в результате повышения качества управления.

Принцип соответствия показателей автоматизированных систем управления, используемых для определения экономической эффективности АСУ ТП, показателям, принятым государст­венными органами для оценки деятельности предприятий (организаций) и отраслей способствует задаче мобилизации усилий на достижение заданий, устанавливаемых планами развития народного хозяйства.

Подходы к определению эффективности АСУ ТП

Методы определения экономической эффективности АСУ ТП структурно включают в себя отдельные виды аналитических и расчетных работ.

В практике исследования и определения экономической эффективности АСУ ТП имеется ряд подходов, которые можно классифицировать по таким признакам: нормативный (выполняемый по установленным методическим указаниям); детерминированный; вероятностный; информационный; ресур­сный; позадачный; надежностный.

Нормативный подход определения экономической эффективности систем промышленной автоматизации устанавливает обобщенные показатели экономической эффективности, включая критерии, определяет их структуру и формульное выражение, порядок расчета затрат и экономической эффективности с оценкой народнохозяйственной целесообразности затрат по нормативу критерия эффективности.

Детерминированный подход определения экономической эффективности систем промышленной автоматизации предполагает определение экономической эффективности от внедрения АСУ ТП без учета уровня организационности объекта управления.

Вероятностный подход определения экономической эффективности систем промышленной автоматизации рассматривает составляющие ожидаемой годовой экономии, а, следовательно, и саму экономию от решения комплекса задач АСУ, как случайные величины, определяемые на основе экспертных оценок или вероятностных моделей, и характеризует их показателями ма­тематического ожидания и дисперсии случайной величины.

Установка для точного дозирования заданного объема реагента.

Информационный подход определения экономической эффективности систем промышленной автоматизации в качестве обобщенного критерия эф­фективности системы управления рассматривает неупорядоченность системы.  Учет неупорядоченности объекта управления всегда ведет к снижению оценок экономической эффективности АСУ ТП, полученных по детерминированной методике расчета.

Ресурсный подход определения экономической эффективности систем промышленной автоматизации в качестве первичной цели автоматизации управления рассматривает повышение эффективности использования имею­щихся в народном хозяйстве производственных ресурсов, уменьшение потерь которых ведет к росту экономических показателей. Под потерями производственных ресурсов следует понимать недоиспользованные возможности эффективного потребления труда, сырья, материалов, топлива, энергии, обо­рудования, помещений, зданий, сооружений, природных ресурсов, времени, представляющие собой резерв для увеличения производства общественного продукта. Ресурсный подход перспективен, хотя и не доведен пока до использо­вания в утвержденных методиках. К преимуществам этого подхода относятся:

• общность используемых предпосылок, применяемых для АСУ любого уровня и класса;
• возможность получения результатов, корректных по сопоставимости для условий различных предприятий, что создает предпосылку для оценки качества проектирования АСУ любого класса;
• применимость для оценки эффекта от снижения потерь второго рода, т. е. потерь, образующихся от недоиспользования на анализируемом объек­те достижений науки и техники.

Позадачный подход определения экономической эффективности систем промышленной автоматизации позволяет оценить экономическую эффектив­ность от внедрения отдельных задач и подсистем АСУ. Наряду с преимуществ вами-ему присущ недостаток, заключающийся в отсутствии приемов правиль­ного учета межзадачных связей, приводящих к дополнительному эффекту. Позадачный подход более эффективен при совместном использовании его с ресурсным.

Надежностный подход определения экономической эффективности систем промышленной автоматизации является уточняющим приемом при ис­пользовании любого из перечисленных выше подходов. Игнорирование этого приема приводит к завышению оценок экономической эффективности АСУ.

Расчет затрат

Затраты на создание и эксплуатацию АСУ ТП включают пред производственные затраты, капитальные вложения на технику и затраты на эксплуата­цию систем автоматизации.

Расчет затрат на создание и эксплуатацию АСУ ТП, как и оценку экономической эффективности от внедрения АСУ ТП, ведут в три этапа: на предпроектной стадии, в процессе проектирования и по истечении года после внедре­ния АСУ ТП.

Затраты по отдельным статьям, входящим в формулы оцениваются по действующим методологиям, нормативам и ценникам. Еди­ных установок этого плана, закрепленных в официальных документах, пока не имеется. Для установления затрат при составлении смет и договоров на проектные и другие виды работ по созданию АСУ ТП следует пользоваться официальными прейскурантами или ценниками. Для АСУ ТП такие материалы пока не разработаны, и поэтому на практике приходится пользоваться опы­том и ценниками по АСУП.

Опыт создания и эксплуатации АСУ ТП показывает, что диапазон затрат на создание АСУ ТП на различных предприятиях составляет от де­сятков тысяч до миллионов рублей. Сроки окупаемости затрат не превышают, как правило, 1,5 года.

Надежность восстанавливаемых объектов без резервирования систем автоматизации 

Автоматизация паро-водогрейной газовой котельной.

Надежность систем автоматизации — это способность объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени свои показатели (характеристики), установленные в за­данных пределах, соответствующих определенным условиям использования.

Надежность является комплексным свойством, которое выражается со­четанием показателей безотказности, ремонтопригодности, долговечности в сохраняемости.

Безотказность систем автоматизации — главное качество надежности, свойство объекта не­прерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Ремонтопригодность систем автоматизации — свойство объекта, заключающееся в приспо­собленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ре­монтов и технического обслуживания.

Долговечность автоматизированных систем управления — свойство объекта сохранять работоспособность до на­ступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость автоматизированных систем управления — свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспор­тирования.

Объект автоматизированного управления — это предмет определенного целевого назначения, рассматри­ваемый в периоды его проектирования, производства (изготовления), эксплу­атации, исследований и испытаний на надежность.

АСУ ТП и многие ее элементы (функции, подсистемы, алгоритмы, программы, технические средства) являются восстанавливаемыми объектами. Отдельные элементы АСУ ТП могут функционировать без резервирования.

Восстанавливаемый объект автоматизированного управления — это объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемой ситуации. Если при таком случае объект не подлежит восстановлению, то он относится к невосстанавливаемым.

Объект автоматизированного управления без резервирования — это объект без избыточности, т. е. состоя­щий только из основных элементов. Основной элемент представляет собой часть структуры объекта, минимально необходимой для выполнения объектом заданных функций.

Требования к надежности АСУ ТП

АСУ ТП являются многофункциональными системами, в состав которых входит большое число технических средств и оперативный персонал. Наличие оперативного персонала может уменьшить общую надежность АСУ ТП, если этот персонал является звеном в цепи управления. При определении требо­ваний к надежности того или иного элемента АСУ ТП учитывают следующее:

• зависимость надежности выполнения отдельных функций АСУ ТП от особенностей программ и алгоритмов, реализуемых техническими средствами и (или) оперативным персоналом, а также от организации технической эк­сплуатации;
• влияние надежности элементов АСУ ТП на общий уровень надежности системы, особенно если эти элементы не резервированы.

Формирование требований к надежности элементов АСУ ТП осущест­вляется в рамках работ по обеспечению необходимого уровня надежности АСУ ТП, содержание которых определяется программой обеспечения надежности АСУ ТП (ОСТ 25.456—74). Требования к надежности элементов устанавли­вают на стадии технического задания на создание АСУ ТП. Оценку надежности элементов проводят на всех стадиях создания АСУ ТП, включая ста­дию внедрения, с нарастающей сложностью учета факторов:

• с учетом надежности только технических средств программируемых логических контроллеров (ПЛК) (на стадиях тех­нического задания и проектирования);
• с дополнительным учетом особенностей алгоритмов и программ программируемых логических контроллеров (ПЛК) (на ста­диях проектирования и внедрения);
• с дополнительным учетом особенностей действий оперативного персона­ла (на стадиях рабочего проектирования, внедрения и анализа функциони­рования).

Обеспечение надежности элементов и систем заключается в выборе и оценке показателей надежности и в осуществлении мер по поддержанию этих показателей на требуемом. уровне.

Оценку показателей ведут с использованием большого арсенала анали­тических методов расчета и методов моделирования процес­са функционирования объектов систем автоматики.

Методы расчета, можно разделить на две основные группы:

• аналитические методы (основаны на теории вероятностей, теории мас­сового обслуживания, теории графов, алгебре логики и других математи­ческих аппаратах программируемых логических контроллеров (ПЛК);
• экспериментальные методы (основаны на испытании различных моделей: математических и физических; математические модели базируются на методе статистических испытаний, физические — на методе граничных или матричных испытаний).

При решении задач на ПЛК все исходные данные должны быть соответ­ствующим образом подготовлены для реализации решения по заранее разра­ботанной машиной программе программируемых логических контроллеров (ПЛК).

Комплектность проектов АСУ ТП

Документы технического и рабочего проектов укомплектовывают на систему, составляющие ее части или по виду обеспечения. На каждый ком­плект составляют ведомость документов комплекта. Содержание документов должно соответствовать требо­ваниям ГОСТ 24.203—80 — ГОСТ 24.207—80, ГОСТ 24.209-80 системы технической документации на АСУ. Каждому разработанному документу должно быть присвоено самостоятельное обозначение в соответствии с требованиями ГОСТ 24.102—80.