Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Разработка кроссплатформенной отечественной системы для сбора и обработки диагностической информации о работе технологического оборудования на промышленных предприятиях
НТТМ-2017-0656 | Категория II

Автор:

Никич Анатолий Николаевич

Ковалев Илья Александрович

Научный руководитель:
Никишечкин Петр Анатольевич
Организация:
ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»,
Москва
Цель работы
В проекте предлагается разработка универсального решения для проведения оперативного сбора и обработки информации с подконтрольных объектов на промышленных предприятиях (автоматизированные линии, станочное, робототехническое и другое технологическое оборудование) с целью сокращения времени простоя автоматизированного производства и повышения производительности производства (отслеживание внештатных и аварийных ситуаций, анализ вспомогательных операций и т.д.), а также возможности ее агрегирования и передачи на более высокие уровни управления предприятием.
Обзор предметной области
Коллектив авторов принимал активное участие в тестировании различных программных модулей и систем диагностики станка, а также в разработке виртуальных подсистем, позволяющих эмулировать основные технологические процессы для станка Quaser MV184P/15C при выполнении работ по НИОКР "Разработка электрооборудования изготовления комплектной системы ЧПУ "АксиОМА Контрол" для оснащения и испытания станка Quaser MV184P/15C." Полученный опыт и информация выявили необходимость по созданию данного проекта по сбору и обработке диагностической информации.
Реализация представленного проекта позволит получить универсальное решение для реализации оперативного сбора и обработки информации с линии станков и другого технологического оборудования, с использованием отечественных аппаратных и программных компонентов. Предложенный в проекте подход позволит оперативно отслеживать состояние технологических процессов и вовремя сигнализировать о любых отклонениях от заданных параметров, а также передавать данную информацию на более высокие уровни управления предприятием. Все это напрямую связано с экономическими показателями как отдельно взятого участка, цеха, так и предприятия в целом, поскольку позволяет оперативно реагировать на внештатные ситуации, а также повышать производительность работы путем оптимизации технологических процессов.
Полноценных аналогов у разрабатываемого продукта на внутреннем рынке на сегодняшний день не имеется. Представленные решения (ОВЕН, ProSoft) представляют собой ПЛК и для реализации поставленной задачи требуется дополнительные решения в виде программных и аппаратных модулей. Некоторые зарубежные решения обладают похожим функционалом, но практически все они направлены на работу с оборудованием от одного производителя. Функционирование одновременно с разнородным оборудованием, в том числе по различным протоколам связи, или не поддерживается вовсе или требует специальных пакетов расширения, которые приобретаются дополнительно. В предлагаемом решении планируется реализация мультипротокольности, т.е. поддержки работы с различными промышленными протоколами данных. На данный момент планируется поддержка 3-х основных промышленных протоколов данных: EtherCAT, SERCOS III, CAN Bus.
Также можно с уверенностью сказать, что конкуренция с зарубежными решениями избегается путем попадания в другую ценовую категорию. Стоимость разрабатываемого продукта будет складываться в основном из расчета разработки программного обеспечения и стоимости стандартных комплектующих, которые будут использоваться в качестве аппаратной платформы (одноплатный компьютер и полноценная PC машина). Таким образом, ориентировочная стоимость предлагаемого решения будет составлять 45-70 тыс. руб., в зависимости от комплектации, в то время как цены зарубежных продуктов начинаются от 180 тыс.руб. (WinCC, Citect и т.д.) и требуют дополнительных вложений для реализации возможности сбора информации с оборудования различных производителей.
Описание результатов проекта
Конструктивно разрабатываемый продукт будет представлять собой единый модуль промышленного исполнения, реализованный на базе компактного одноплатного компьютера. Разрабатываемый модуль будет решать задачи по сбору информации с производственных участков, где происходят различные технологические операции, что является на сегодняшний день важной и необходимой задачей для современного производства. С помощью получаемых данных можно отслеживать не только различные диагностические данные (ошибки и предупреждения систем ЧПУ, температура, вибрации в зоне резания, износ инструмента и т.д.), но и информацию о производительности оборудования и работе его оператора (например, моточасы станка). Все это напрямую связано с экономическими показателями как отдельно взятого участка, цеха, так и всего предприятия, поскольку позволяет оперативно реагировать на внештатные ситуации, а также повышать производительность работы путем оптимизации технологических процессов. Получение информации с технологических единиц будет осуществляться как с использованием стандартных промышленных протоколов связи, так и используя принципы открытой модульной архитектуры (например, для системы ЧПУ АксиОМА Контрол и др.), когда возможно встраивание нового модуля в систему, без изменения работоспособности всей системы. Затем, полученная с технологического оборудования информация по протоколам сетевого взаимодействия может передаваться на более высокие уровни управления предприятием для ее анализа и корректировки управления производственными процессами. Реализация принципов кроссплатформенности в продукте даст возможность производить его запуск на различных программных (Windows, Linux) и аппаратных платформах (x86, ARM), в том числе отечественного производства.
Описание применимости
Конечными потребителями будут являться как промышленные предприятия напрямую, так и компании-интеграторы, занимающиеся решением задач промышленной автоматизации «под ключ», что позволит повысить уровень информатизации предприятий, снизить время простоя оборудования и повысить производительность управляемых технологических процессов. Учитывая тот факт, что программная часть при реализации проекта будет являться полностью отечественным решением, а реализуемая кроссплатформенность позволит в будущем использовать и российскую аппаратную базу (процессоры Эльбрус 4С, Байкал-М), то представленное решение позволит снизить, а в будущем и вовсе исключить зависимость от иностранных компонентов и тем самым обеспечить технологическую и информационную безопасность отечественных промышленных предприятий, в том числе из сферы ОПК.
Дальнейшее развитие проекта
После проведения основных этапов научно-исследовательской работы и тестов с использованием разработанного прототипа, необходимо создать экспериментальные стенды с использованием гетерогенного оборудования различных производителей для проведения испытаний опытного образца и проверки достоверности полученных результатов по итогам тестирования. Помимо этого планируется подготовить реализацию перехода на отечественную элементную базу, включая микропроцессоры, поскольку в таком случае можно будет говорить о полностью отечественном программно-аппаратном решении, что будет являться несомненным преимуществом при использовании предлагаемого решения на промышленных предприятиях РФ (такой вариант развития полностью возможен, так как в основе архитектуры предлагаемого решения заложен модульный подход с принципами кроссплатформенности). В дальнейшем планируется реализация пилотных проектов по интеграции опытного образца в рамках одного цеха/участка на промышленном предприятии.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ