7

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО Уральский государственный федеральный

университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина

Институт материаловедения и металлургии

Кафедра «Теплофизика и информатика в металлургии»

кОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Дисциплина «Информационные технологии в металлургии

Направление 150100-Металлургия

Профиль - Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей

Квалификация 62- Бакалавр техники и технологии

Екатеринбург

2010

УДК 69.162.2.012-052(075.8)

Информационные технологии в металлургии. Конспект лекций.

Составители: Н.А.Спирин, В.В.Лавров, А.А.Бурыкин. ФГАОУ ВПО УрФУ. – Екатеринбург, 2010. –284с.

Рассмотрены вопросы структуры информационных систем технологических процессов. Основное внимание уделено рассмотрению основных информационных технологий в металлургии. Процедура информационных технологий последовательно проиллюстрирована на примере сложного, энергоемкого доменного производства.

Для студентов, обучающихся по направлению металлургия, может быть полезно студентам других технических специальностей.

Библиогр. 60 назв. Табл. 3. Рис.72.

Раздел. 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

( 4 ауд. час. и 2 час. СРС )

Лекция 1.1. Понятие информационной системы. Структура информационной системы

Введение. Информатика – предмет и задачи. Роль информационных технологий в металлургическом производстве. Информационный цикл. Автоматизированная информационная система. Уровни автоматизированной информационной системы и их характеристика.

Введение. Информатика – предмет и задачи

Мир стоит на пороге новой цивилизации. По многочисленным признакам, которые стали все наиболее отчетливо проявляться в начале ХХ века, эта цивилизация будет представлять собой высокоавтоматизированное информационное общество, основанное на широкомасштабном использовании информации и научных знаний. Информация станет главным ресурсом развития человека и общества в ХХI веке, а новые информационные технологии будут являться не только средством, но и катализатором этого развития.

Об информации сегодня говорят, как о стратегическом ресурсе общества, определяющем уровень развития государства, его экономический потенциал и положение в мировом сообществе. Так, объем затрат на развитие информационной сферы в США сегодня превышает затраты на развитие топливно-энергетического комплекса этой страны, а прибыль от этой сферы больше, чем от сферы развлечений и досуга.

Специалисты считают, что к середине ХХI веке в цивилизованных странах произойдет смена основной информационной среды. Удельные объемы информации, получаемой обществом по традиционным информационным каналам (радио, телевидение, почта, связь), неуклонно сокращаются, а по компьютерным сетям возрастают, к 2030 году доля информации, получаемая по компьютерным сетям, возрастет до 0,90 – 0,95.

Информатика – достаточно новая научная дисциплина. Своим появлением она обязана развитию глобального процесса информатизации общества, который, в свою очередь, является проявлением общей закономерности развития цивилизации. Термин «информатика» возник во Франции в 60-х годах от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Information (информация) и Automatique (автоматика), что выражает ее суть как области науки, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью ЭВМ. В переводе с французского языка информатика означает «автоматизированная переработка информации». В англоязычных странах этому термину соответствует синоним Computer Science (наука о компьютерной технике). В нашей стране подобная трактовка термина «информатика» утвердилась с момента принятия решения в 1983 году на сессии годичного собрания АН СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматики.

Определений информатики как науки очень много, но их обобщение позволяет использовать следующую трактовку, которой мы и будем придерживаться в дальнейшем.

В самом общем понимании информатика – наука о наиболее общих закономерностях построения и преобразования информационной модели мира, определяющей роль человека и технических средств в процессах обработки информации в технических, биологических и социальных системах.

В современном понимании информатика представляет собой комплексное научное направление, имеющее междисциплинарный характер. Она активно содействует развитию ряда других научных направлений и тем самым выполняет в определенной степени и интегративную функцию в среде ряда других направлений развития научного знания, как естественнонаучных, так и гуманитарных наук.

Сегодня информатика – это комплексная инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки функционирования на компьютерах систем переработки информации, их применения в различных областях человеческой деятельности.

Мы все являемся свидетелями беспрецедентного в истории человечества и удивительного по своему содержанию социального феномена. Его суть заключается в том, что развитие информационной техники и информационных технологий существенно опережает возможности человека по их эффективному использованию. В связи с этим возникает проблема перестройки всей системы образования. Ведь система образования отстает от фундаментальной науки на 5–10 лет, что при высоких темпах информатизации недопустимо. Сегодня требуется формирование у будущего специалиста нового, информационного мировоззрения, а также существенное повышение информационной культуры.

На любом металлургическом предприятии кроме энергии и сырья используется также информация – жизненно важный продукт, необходимый для того, чтобы быть в курсе всей деятельности предприятия и руководить ею, обеспечивать нормальное функционирование предприятия. Заметим, что объем информации, циркулирующей на крупных металлургических предприятиях, за последние 5 лет возрос примерно на порядок.

Главная цель развития металлургического комплекса страны состоит в сохранении и расширении рынков металлопродукции на базе повышения конкурентоспособности продукции. Конкурентоспособность предприятий, при прочих равных условиях (высокие технологии, богатое сырье, ресурсосбережение и экология), будет определяться соответствием качества и объема промышленной информации рациональным технологическим требованиям.

Отечественный и зарубежный опыт убедительно доказывает, что развитие предприятий металлургического комплекса, решение проблемы качества и конкурентоспособности металлопродукции на мировом рынке требуют коренного совершенствования систем сбора, хранения, обработки, передачи и использования информации, используемых как для управления технологическими процессами, так и управления производством в целом.

Основное внимание в дальнейшем мы будем уделять использованию информатики на металлургических предприятиях. Главной целью изложения будет являться формирование определенного мировоззрения в информационной сфере и освоении информационной культуры, т.е. умения целенаправленно работать с информацией. Предварительно отметим, что в любой области экономической и социальной деятельности, на любом металлургическом предприятии, занимающемся производством и распределением продукции, создается и используется информация.

Заметим, что под информацией обычно понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии.

Несмотря на наличие мощных технических средств, при использовании информации иногда все еще прибегают к кустарным методам – каждая производственная ячейка создает свою собственную небольшую систему информации аналогично тому, как на заре электричества отдельные предприятия располагались вдоль рек, получая энергию от своих турбин. Теперь снабжение энергией производится централизованно – от сетей распределения электричества, газа, тепловой энергии. Так и в сфере информационной деятельности наступила эра автоматизированных информационных центров, которые предусматривают обращение на больших расстояниях к банкам данных и банкам знаний, обеспечивают возможность коллективного использования информационных ресурсов.

Внесло ли это какие-либо изменения в информационную сферу металлургического предприятия? Конечно. Независимо от того, идет ли речь о местном (локальном) устройстве обработки или об удаленном устройстве, используемом несколькими потребителями, необходимость в системе сбора, первичной обработке данных не только не отпадает, а, наоборот, увеличивается в связи с быстрым развитием автоматизированных информационных систем. Опыт массового внедрения в промышленность в 70–90-е гг. вычислительной техники без надежного информационного фундамента привел не только к потере их потенциального эффекта, но и в ряде случаев – к дискредитации на производстве систем управления с применением ЭВМ.

Современные информационные технологии управления характеризуются, прежде всего, широкой компьютеризацией измерительных операций. В компьютерных системах получают распространение многооконный интерфейс, специальные интерпретирующие языки, традиционные операционные системы дополняются рядом новых компонентов в виде прикладных программ, модулей для разработки и отладки программ, обслуживания аппаратных средств для объектно-ориентированной среды управления, совершенствуется человеко-машинный интерфейс в диалоговых информационных системах, широко используются средства телекоммуникаций. Информационные системы создаются с открытой архитектурой для реконфигурации и наращивания дополнительных функций управления. Для передачи и обмена информацией между территориально распределенными подсистемами в условиях мощных промышленных помех применяются беспроводные и оптоволоконные световые линии связи, а хранение информации успешно осуществляется в банках данных.

Заметим, что объем средств, затрачиваемых на создание и функционирование информационных систем, значителен, очень часто напрямую зависит от размера предприятия и составляет (исходя как из мирового, так и из российского опыта) от одного до пяти процентов от объема годового оборота металлургического предприятия.

Для характеристики роли отдельных информационных технологий рассмотрим общую структуру информационной системы.