Анализ производительности APC

Чтобы извлечь большую выгоду от передовых управления технологическими процессами (APC) системы, пользователи должны знать, как анализировать и контролировать ее эффективность БТР. Вот систематического подхода, который показывает, как интерпретировать APC информации.

Награды для установки приложений многомерных управления, именуемого в дальнейшем расширенные возможности управления процессом (БТР), может быть огромным. Тем не менее, во многих случаях, БТР не используются на полную мощь. В самом деле, в плохом состоянии АПК заявление отражает только 40% от возможных выгод (1). Просто по поддержанию контроллер онлайн 99% времени не гарантирует желаемых результатов. Есть много причин, почему хорошее применение имеет тенденцию к падению в негодность с течением времени. Например, эксперты, которые установили приложение, в первую очередь, возможно, оставили сайте сразу после установки, и не так много внимания уделяется применению технического обслуживания. Другие причины, что операторы щепотку вниз на МВ / CV пределы слишком консервативно - в точке, где большинство способность контроллера для оптимизации процесса теряется.

Данная статья представляет собой систематический и стандартизированный подход к анализу производительности APC, что должно существенно облегчить задачу обеспечения APC, хотя бы еще опытный инженер управления для интерпретации результатов и принять корректирующие меры. Хотя производители начинают предоставлять всеобъемлющий мониторинг эффективности инструментов (2), такие как пакеты программного обеспечения, они не в настоящее время широко используется в промышленности. Данная статья основана на опыте в Koa Marifu нефти НПЗ в Японии, где система контроля за исполнением был реализован с использованием компании Honeywell RMPCT контроллеров и П. И. процесс ИОО историк. Обратите внимание, что идеи, представленные здесь, должны быть в равной степени применимы и к другим контроллерам многомерные и процесс историков.

Разные мнения

APC приложений, которые можно разделить на четыре основные категории: управленческой отчетности; контроллер просмотры, анализ и устранение неисправностей, а также оценки эффективности в плане потери выгоды. Первая категория предназначена для управления, второй предназначен для операторов и удаленного просмотра, в то время как последние две категории в первую очередь для контроля инженер.

Управленческая отчетность - Эти обзор показывает служить дать широкую картину общего состояния контроллеров. Как правило, они показывают, ежемесячно или еженедельно производительность приложения. Этот дисплей позволяет существенно услуг фактором для контроллера. сервисным коэффициентом Каждый контроллер является взвешенным с числом, которое указывает приблизительный выгоды для запуска этого приложения. Таким образом, эта тенденция дает представление о том, сколько потенциальных выгод теряется, потому что контроллер находится в выключенном состоянии. Эти тенденции в виде слоистой линейный график (рис. 1). Этот обзор включает также "упущенная выгода резюме" раздел, который дает разбивку упущенная выгода (рис. 2).

Контроллер просмотров - Тезисы отображает дать текущих или прошлых снимок просмотров процесса распределенной системы управления (DCS) эмулятор. Они также дают просмотров полной матрицы, с активной матрицей и схема отображает эмулятор DCS является дисплей инструмент, который полностью повторяет DCS экраны APC дисплей стандартного рабочего стола. Преимущество знания для операторов и инженеров управления с точки зрения видим точно такую же DCS графический пользовательский интерфейс на рабочем столе, или даже удаленно. Эмулятор DCS может быть использована для просмотра исторических данных, а также (рис. 3).

Полный матрицы (рис. 4), с активной матрицей (рис. 5) и схема отображает обеспечить простой и легкий для понимания вид контроллера. Это полезно, из-за большого количества данных, которые обычно требуется для того, чтобы понять поведение регулятора. Например, для 25 X 50 В. CV контроллер, около 500 номеров требуется лишь, чтобы описать поведение контроллера в любой момент времени, что делает его трудно понять всю информацию быстро.

Активная матрица показывает только активных резюме / векторы и соответствующие модели, а полный матрицы показывает все резюме / MVS. Связей между активным резюме / векторы также показаны. Для этих матрица типа дисплеев, заголовки строк и столбцов содержат отображения объектов для каждой CV / MV наряду с другой информацией (например, текущее значение), которые могут быть выбраны пользователем. Для удобства визуализации процесса, на дисплее объекты накладывается на процесс схематически (как правило, построены с использованием Autocad или Visio). Диалоговое окно настройки позволяет выборочно отображать резюме / MV (рис. 6).

Полной и активной матрицей отображает резюме, и векторы использовать следующие идеи:

Использование отображения объектов - отображение объекта объединяет четыре части численных данных в простой рисунок, который показан на рисунке 5 во главе каждого столбца и строки. Это представляет собой графический стационарного (SS) цели, верхний предел, нижний предел, и фактор стоимости, для CV / MV. Зеленая полоса указывает, что целевая СС примерно на полпути между верхнего и нижнего пределов, а красная вертикальная полоса показывает, что оптимизатор пытается выселить процесс, направленный на высоком пределе. Если верхний предел был достигнут, то графические будет выглядеть тегов 26XNAPAEP.PV на рисунке 5 (в первом ряду).

Определение активных резюме / векторы - Установлено, что в типичной реализации APC, до 60% или больше резюме и векторы не принимает участия в контроле решение в любой момент времени. Причины этого могут быть плохое значение процесса CV, резюме не на ограничение, упал векторы / резюме, и т.д. Для всех практических целей, например резюме / векторы могут быть проигнорированы. CVS / векторы, которые принимают активное участие в решении термин как "активный" из них. Выполнение мониторинга программа может автоматически определить активную резюме / MVS.

Определение CV-MV связей - Кроме того, используя набор эвристик, производительность программы мониторинга, часто определить взаимосвязь между резюме и векторы (например, резюме которых являются движущей которых векторы). Хотя инженер управления или оператора с некоторым опытом и пониманием приемник может также определить таких связей, имея программу, которая может сделать эту задачу автоматически делает вещи просто.

Анализ и устранения неполадок

Отобразится следующее предоставлять различную информацию в виде графической тенденции на протяжении времени диапазон:

Контроллер государственные средства мониторинга и CV / MV связей - Эта программа следит за состоянием контроллера в любой момент времени с точки зрения активной множество ограничений (например, множество резюме и векторы, которые принимают участие в контроле решение). За период времени, контроллер состояние может меняться несколько раз.

Идентификации активных резюме и векторы делается для каждого из, скажем, 100, равноотстоящих моментов времени, в течение рассматриваемого периода. На рисунке 7 активных резюме, которые находятся на пределе больших отображаются красным цветом, активное резюме на нижний предел приведены в золоте, а активное векторы показаны зеленым цветом. Это поможет в определении изменения в контроллере решения и тем самым в понимании регулятора поведения. По каждому из моментов времени, как указано выше, CV / MV связи показаны стрелками. Пользователь может перемещать через вертикальную черту тенденция государств, чтобы узнать связей в каждый данный момент.

Контроллер / CVIMV подробно - Эти дисплеев предоставить подробную информацию, относящуюся к контроллеру (рис. 8) или определенной CV / MV (рис. 9). Для контроллера, есть статус тенденция, тенденция на текущий целевой функции и тенденция к суммарной погрешности прогноза. Кроме того, статистические данные о процентов на время, процент оптимизации времени и т.д., за выбранный период времени также могут быть показаны. Для CV, Есть тенденции статус CV, текущее значение, объективной прогнозирования, С. цели, и верхнего и нижнего пределов.

Временная тенденции - Эти пользовательские тенденций в двух форматах:

* Временная процесс конкретных тенденций - Это набор предварительно настроенных тенденции, каждая из которых предназначена для определенного раздела процесса (например, фракционной раздел). Так как предварительно, CV и М. В. цифры, соответствующие лимиты и соответствующих шкал уже хранятся. Это устраняет необходимость для создания те же самые тенденции с нуля каждый раз (рис. 10).

* Временная сценариев / необычные тенденции событие - Эти тенденции для конкретных сценариев (например, необычное поведение регулятора, колонка давления, изменения нарушение). Опять же, CV и М. В. цифры, соответствующие лимиты и соответствующих шкал уже хранятся в дополнение к длительный период времени.

Каждый пользовательский тенденция сохраняется как небольшой текстовый файл, который содержит только имена тегов, X-Scale (период тренд) и макс-мин у-шкалы для каждого тега. Имя текстового файла, следует описать тенденции.

Динамика связанных резюме / векторы - Для любого CV / MV отбора и период времени, этот инструмент автоматически отображает тенденции для всех связанных с этим резюме / MVS. Параметры отображены, С. целей, высоких лимитах и нижний пределы (рис. 11).

Краткое резюме тенденции / векторы - Эти тенденции показывают определенную тенденцию собственности для всех резюме / векторы для конкретного выбранного периода времени. Вот несколько примеров, "на" статус для всех резюме, векторы и DVS. (Рис. 12) и "заводной" статус для всех резюме и MV (рис. 13).

Контроль решения чувствительности тенденции - Иногда линейного программы (LP) стационарное решение может выставить жестокого кондиционирования (3). Это может произойти, если целевая функция тесно связан с одним из ограничений. В такой ситуации, небольшие изменения завода может привести к оптимальному решению время на разных вершинах множество ограничений. Поскольку одно из этих решений не является оптимальным, это приводит к потере выгоды. Часто решение ЛП колеблется от 1 множество ограничений на другой, и это может привести контроллер качается. Такая задача определить, глядя на тенденции целей СС ключевые векторы.

CV модели ошибки тенденции - ошибки CV модели анализируется с помощью следующих двух тенденций: объективный прогноз CV по сравнению с фактической ответ CV. На рисунке 14 показано направление 3-6h движущихся стандартное отклонение ошибки модели. Всплеска в этой тенденции может быть сопоставлена с соответствующим движением в тенденции В. определить источник ошибки модели (например, какие именно МВ / CV подмодели неверно).

Л. тренажер - это автономный, которая может быть использована для проверки поведения части ЛП контроллера. Используя меню, различных случаях могут быть запущены, которые определяют влияние изменения затрат, изменение высоких или низких пределов, изменение модели прибыли, Добавление и удаление резюме и т. д., стационарное решение (рис. 15).

Пользовательские отчеты - Эти отчеты могут быть запущены как на график работы (смены / день / неделю), а также по требованию в течение определенного периода времени. Наряду со стандартными тенденции производительности, описанных выше, доклад содержит следующие функции:

Оператор мероприятия - журнал создается для всех изменения вручную сделать для контроллера, таких как высокая или низкая - предел изменения, включения / выключения резюме и векторы и т.д. (рис. 16). Такой журнал часто бывает полезно при анализе изменений в поведении контроллера.

Необычные ситуации - журнал необычные ситуации, и соответствующие им время марки, генерируется. Одним из примеров является С. целевой нарушений (например, контроллер вычисляет целевой СС для CV, что находится за пределами).

Отклонения от нормального функционирования - нормальная работа может быть определена как одна, в которой любой ряд условий, в настоящее время выполняется (например, изменение столбца давление составляет менее 10 кПа). Эти условия основаны на нормальную работу и может быть свободно определены в файле данных, который считывается программой. Затем программа создает файл журнала, который содержит перечень конкретных нарушений с соответствующей отметки времени. Этот доклад является весьма полезным для оператора, так как позволяет ему быстро сосредоточить внимание на отклонения от нормального режима эксплуатации, а не заниматься трудоемким процессом просмотра ряд тенденций.

Оценка деятельности

Это самая важная часть - мониторинг применения. После того как первоначальная задача сохранения заявки в режиме онлайн будет сделано, внимание следует сосредоточить на обеспечении максимальной потенциальной выгоды. Большинство снижение производительности и упущенную выгоду произойти из-за перечисленных ниже причин. Как правило, эти причины гораздо труднее исправить, а не только по поддержанию контроллер сети.

Предпринимаются попытки разрушить упущенную выгоду в конкретные причины и, по возможности, назначить фактор затрат для каждой причине. Это упражнение очень полезно для привлечения внимания оператора, инженер контроля и управления на наиболее важных недостатков заявления. Это также помогает при сравнении производительности по сравнению с двух разных периодов времени.

Упущенную выгоду делится на следующие разделы: Продукт поддавки из-за плохой модели / настройки - Большинство в пользу APC происходит в максимизации или минимизации ряд ключевых проблем. Такое ограничение может быть качественной целевой (например, клапан производства). Для ключевых резюме ограничения, как ограничение нарушений и ограничений подарками отслеживаются, и очень важно, чтобы свести к минимуму как эти цифры.

Нарушение / предложение уже можно вычислить, взяв разницу между целевой СС и фактическое значение процесса CV. Во всех случаях, некоторые ограничения поддавки должно быть принято, поскольку этот процесс не может немедленно достичь целевого показателя СС. Мониторинг это ограничение поддавки за определенный период времени можно легко флаг из значительное ухудшение контроля за исполнением. На рисунке 17 показано пример, в котором представлены результаты в процентах от времени. Существует нарушение / поддавки а также среднее количество нарушений / поддавки в инженерных подразделений CV.

Консервативная CV / MV пределах - Это обычное явление, что множество преимуществ APC будут потеряны, так как операторы, как правило, чрезмерно ограничивать резюме / векторы (1). Причины более-сдерживающим может быть много, например, плохое модели APC / настройки, что приводит к контроллеру разгаре. Таким образом, оператор стремится усилить В. пределы для того, чтобы остановить качается. Другой причиной может быть и консервативный характер оператора. Он или она может просто чувствовать себя более комфортно, если APC не столько свободу передвижения по векторы. В любом случае, такие действия могут привести к значительным упущенная выгода.

Следующий подход оказался эффективным в быстро выделение такого сценария, так что корректирующие меры могут быть приняты. В начале спектакля-контролю, набор МВ и CV верхнего и нижнего пределов согласовываются инженер управления и деятельности персонала. Они называются "стандартные" ограничения. Эти ограничения должны отражать реальные процесса и работоспособность пределы. Чтобы рассчитать упущенную выгоду в течение интервала, например, неделю, несколько равноотстоящих моментов времени, в течение этого интервала берутся. Для каждого периода времени, активных резюме / векторы определены и избыточного активного сдерживающим резюме / векторы рассчитывается как разница между стандартный лимит и фактический предел. Исходя из этого, процент времени, в течение сдерживающим-и среднем степени чрезмерной сдерживающим рассчитываются. Упущенную выгоду может быть сообщили в виде набора из двух упомянутых выше цифры. Кроме того, если расходы, связанные с единицы CV / MV Известно, что чистые убытки в долларовом выражении могут быть легко вычислены.

Плохая работа выведенный резюме - Во многих случаях хорошие inferentials качества являются залогом максимального APC производительности и, следовательно, inferentials, должны быть проверены часто. Проверку работоспособности inferentials делается путем сравнения выведенный в отношении прогнозирования результатов лабораторных и онлайн-анализатора. Результаты представлены в виде графиков и разброс тенденция участков, а также R-квадрат и ошибок, стандартное отклонение. Для того, чтобы оценить качество inferentials, статистические данные, явно недостаточно, и решение от тренда участков существенно (рис. 18).

Трудно дать количественную оценку упущенную выгоду из-за плохого выведенный резюме. Как правило, оператор должен держать определенную свободу при установлении предельного CV для умозаключений. Эта разница будет зависеть от точности выведения. Забыли пособие может быть определена количественно на основе этой разницы, процент времени выведенный CV активен, а доллар значение, связанное с отказом от 1 единицы на том, что CV.

Рисунок 19 иллюстрирует потерял выгод факторов, рассмотренных выше. Она изображает выведенный CV, что многомерный регулятор пытается максимизировать во все времена.

Заключение

APC мониторинг играет ключевую роль в оптимизации бизнеса и операционного управления цикла завода. На рисунке 20 показана роль APC в общий цикл оперативного управления завода. На базовом уровне это PID контроля и регулирования, которые в оптимизации управления циклом уровне сроки с малым числом секунд. Далее идет сам APC, который делает оптимизации целое в минуту или почасовой сроки. За ними следуют оптимизатор, который может охватывать работу нескольких подразделений. Далее, имеется график НПЗ Л. программу, которая делает оптимизацию для всего завода на день / месяц сроки основе. Последний шаг в этом бизнесе и цикл работы управления планирования бизнеса, который смотрит на год или более длительный период.

На Коа, APC приложения постоянно контролируется с помощью вышеупомянутых инструментов мониторинга производительности. Большинство мер по исправлению положения реализуются на ежедневной основе управления Инженер по согласованию с эксплуатационным персоналом. Для более долгосрочных и основные проблемы, есть ежемесячные совещания по стратегиям, проведенных с персонала от основной деятельности, технического обслуживания и планирования.

Наконец, эти приложения были разработаны инженерами контроля в рамках своей обычной работы по мониторингу. Они прошли через процесс непрерывного совершенствования и доказали свою полезность для поддержания и повышения производительности контроллеров. Эти приложения также доступны на коммерческой основе. Заинтересованные лица могут связаться с авторами непосредственно за дополнительной информацией.

ЛИТЕРАТУРА

1. Король, М., "Здоров ли ваш Дополнительные параметры"? Европейская технология переработки Конференц-Computing (июнь 1999).

2. AspenWatch брошюру. AspenTech 2000.

3. Гюго, А. "Ограничения модели интеллектуального контроллера: простые методы контроля Часто обеспечить лучшие результаты", переработка углеводородного сырья (январь 200 ()).

Прадип Сингх,

ЛАПЛАСА ТЕХНОЛОГИИ

Кунихико SETO,

KOA OIL, MARIFU НПЗ

Прадип Сингх старший расширенный контроль специалист Лапласа Technologies, Inc (12727 Фетервуд Suite 127, Houston, TX 77034, телефон: (281) 922-6748, факс: (281) 922-6945; <A HREF = "Посылка : pradeepi6o@hotmail.com "> <pradeepi6o@hotmail.com />). Ранее он был советником APC на Koa нефтяной компании в Японии, где он был ответственным за нефть и вакуумные установки APC реализации. До этого он работал в компании "Эксон, Сингапур ароматики, где его обязанности были внедрению передовых и многомерные контроля приложений. Он имеет более чем 11-летний опыт работы в странах с развитой и контроля технологических процессов. Он имеет степень магистра в области химического машиностроения Univ. Калифорнии в Лос-Анджелесе, и бакалавров из Индийского технологического института (Канпур).

Кунихико SETO является процесс управления инженер Koa ойл компани "в Японии (6-1-1, Ваки Ваки-Чо, Kuga-гун, Ямагути-7400061, Япония; Телефон: (+81) 827-24-6128, факс : (+81) 827-24-7053; kunihiko.setoteneos.co.ip:), где он отвечает за ВГО-HDS, CCR платформер и ароматических APC реализации производственных предприятий. Он имеет более чем 6-летний опыт работы в процессе контроля и технологических процессов, а также имеет степень магистра в области химического машиностроения Хиросимы Univ. (Япония).