Технико-экономическое проектирование

Министерство образования и науки российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«ЮЖнЫй ФедераЛЬнЫй университет»

В. В. КорохоВ 
Е. В. КорохоВа 
И. С. ШабарШИна

ТЕхнИКо-ЭКоноМИЧЕСКоЕ 

ПроЕКТИроВанИЕ

Учебник

ростов-на-дону
издательство Южного федерального университета
2016

удк 303.732:519.8:681.5(075.8)
ббк  32.965я73 
к687

Печатается по решению редакционно-издательского совета
Южного федерального университета 
(протокол ¹ 4 от 5 мая 2016 г.)

рецензенты:

доц. каф. общеинженерных дисциплин Южно-российского 
государственного политехнического университета (нПи) 
им. М. и. Платова, канд. тех. наук Вильбицкая Н. А.;

зав. каф. системного анализа и управления Южного федерального 
университета, д-р тех. наук, проф. Петраков В. А.

 
Корохов, В. В.
к687  
Технико-экономическое проектирование : учебник / в. в. корохов, е. в. корохова, и. с. Шабаршина ;  Южный федеральный 
университет. – ростов-на-дону : издательство Южного федерального университета, 2016. – 108 с.
ISBN 978-5-9275-2016-9
Показано применение методов системного анализа и управления при 
проектировании автоматизированных систем управления технологическими  процессами и производствами. излагаются сведения об основных этапах разработки проектной документации, о требованиях к различным видам обеспечения асутП. Приведено описание технологического процесса гидроочистки топлив и автоматизированной системы управления этим 
процессом на основе функциональной схемы автоматизации. Проведен 
расчет стоимости разработки и внедрения асутП на базе трех статей расходов: разработка проектной документации, пусконаладочные работы и 
стоимость средств автоматизации.
Предназначено для студентов института высоких технологий и пьезотехники ЮФу направления подготовки «системный анализ и управление», изучающих курс «технико-экономическое проектирование», а также для студентов, обучающихся по направлениям «автоматизация технологических процессов и производств», «управление в технических системах» и др.

© Южный федеральный университет, 2016
©  корохов в. в., корохова е. в., 
Шабаршина и. с., 2016
©  оформление. Макет. издательство 
Южного федерального университета, 2016

УДК 303.732:519.8:681.5(075.8)
ббК 32.965я73 

ISBN 978-5-9275-2016-9

СоДЕржанИЕ

введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

1. основные этапы, требования и документация для разработки 
и внедрения аСУТП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
1.1. основные этапы разработки и внедрения асутП . . . . . . . . . . .5
1.2. составные части обеспечения асутП . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
1.3. требования к асутП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2. описание автоматизтрованной системы управления 
технологическим процессом гидроочистки топлив. . . . . . . . . . . . . . 15
2.1. необходимые условия эффективного проведения 
проектирования асутП. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2. Физико-химические основы процесса гидроочистки топлив . . . 17
2.3. описание технологической схемы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4. выбор и обоснование параметров контроля и управления . . . . 20

3. разработка системы управления процессом гидроочистки топлив 30
3.1. описание функциональной структуры системы управления 
процессом гидроочистки топлив . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2. выбор технических средств вычислительной техники. . . . . . . 31
3.3. выбор программного обеспечения для построения системы 
управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.4. выбор и обоснование средств автоматизации нижнего уровня . 35
3.5. описание функциональной схемы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4. расчет стоимости разработки проектной документации и 
проведения пусконаладочных работ аСУТП. . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.1. расчет разработки проектной документации асутП. . . . . . . . 50
4.2. расчет стоимости производства пусконаладочных работ 
асутП ресурсным способом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3. определение капитальных затрат, необходимых при  
построении асутП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5. Экономическое обоснование внедрения системы 
автоматизации процесса гидроочистки топлив . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Приложение а . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Приложение б. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Приложение в. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Приложение Г  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

ВВЕДЕнИЕ

Методы системного анализа как науки, занимающейся исследованием сложных систем, нашли широкое применение в различных областях деятельности человека: технике и технологиях, социотехнических системах, биологии, медицине, экологии, 
климате, информационных системах, экономике, физике, химии и др. системный анализ использует широкий инструментарий методов математики, теории управления, принятия решений 
и применяет его для изучения и разрешения проблем существующих сложных систем и синтеза новых. в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов бакалавры и магистры по направлению «системный анализ и управление» должны обладать компетенциями в области проектирования автоматизированных систем управления технологическими 
процессами (асутП) на основе методов системного анализа. 
внедрение новых и модернизация существующих асутП позволит обеспечить строгий и непрерывный учет количества используемых материалов и энергоносителей, повысить качество 
готового продукта, уменьшить потери сырья и полуфабрикатов 
на всех стадиях производства, сократить или переместить обслуживающий персонал из опасных и вредных зон производства 
в помещения с более комфортными условиями труда, непрерывно рассчитывать и оценивать текущую эффективность производства.
При всей привлекательности указанные мероприятия требуют значительных капиталовложений. Это объясняется необходимостью разработки значительного объема конструкторской документации, в том числе математического и программного обеспечения; закупки самых современных, а значит, и дорогих, средств 
автоматизации, устройств обработки и передачи информации, 
вычислительных средств автоматизации; выполнения широкого 
спектра работ по монтажу, наладке автоматизированной системы автоматизации, а также пуску производства в работу. с целью проверки и подтверждения экономической эффективности 
необходимо еще перед началом работ рассчитать стоимость разработки и внедрения асутП и принимать решения на всех этапах проектирования с учетом множества факторов, рассматривая 
асутП как сложную социотехническую систему.

1. оСноВнЫЕ ЭТаПЫ, ТрЕбоВанИЯ 
И ДоКУМЕнТаЦИЯ ДЛЯ раЗрабоТКИ 
И ВнЕДрЕнИЯ аСУТП

1.1. основные этапы разработки и внедрения аСУТП

разработка и внедрение асутП – это сложная многогранная 
работа, которая требует объединения и координации деятельности многих специалистов: строителей, электриков, механиков, 
экономистов, снабженцев, инженеров по автоматизации технологических процессов и др. затраты на проектирование и запуск 
в эксплуатацию асутП включают в себя проведение следующих 
основных этапов разработки и внедрения асутП:
– предпроектные работы;
– формирование требований к автоматизированной системе 
управления технологическим процессом;
– разработка концепции асутП;
– разработка технического задания;
– проектирование;
– инжиниринг;
– разработка проектно-сметной документации;
– ввод в действие;
– приобретение и комплектация;
– проведение монтажных работ;
– проведение пусконаладочных работ;
– ввод в эксплуатацию и эксплуатация;
– опровождение проекта [1].

1.2. Составные части обеспечения аСУТП

Функционирование асутП в соответствии с [1; 2] достигается 
путем взаимодействия составных частей асутП:
– технического обеспечения (то);
– информационного обеспечения (ио);
– математического обеспечения (Мо);
– программного обеспечения (По);
– организационного обеспечения (оо);
– оперативного персонала.

техническое обеспечение асутП [2] включает совокупность 
технических средств, реализующих в полном объеме функции 
автоматизированной системы управления, включая средства получения, сбора, подготовки, передачи, хранения, обработки, 
ввода-вывода, отображения информации и реализации управляющих воздействий.
информационное обеспечение асутП – совокупность данных 
и документов, содержащих:
– перечень и описание характеристик переменных, отражающих фактическое состояние технологического объекта управления и асутП;
– описание правил классификации и кодирования информации и ее групп;
– описание массивов входной и выходной информации;
– формы документов, видеокадров, которые используются 
в системе;
– нормативно-справочные сведения, которые используются 
в системе.
Математическое обеспечение – совокупность методов, моделей и алгоритмов, которые используются в системе. Математическое обеспечение предполагает разработку и описание алгоритма, 
реализующего процедуры использования модели для выработки 
управляющих воздействий.
Математическое обеспечение реализуется с помощью компонентов (программ, приложений, модулей) специального программного обеспечения.
Программное обеспечение асутП – совокупность программ 
общего и специального назначения, эксплуатационной программной документации, необходимых для реализации функций асутП при исполь зовании технического обеспечения системы. Программное обеспечение предполагает разработку описания программного обеспечения.
Программное обеспечение асутП подразделяется на общее 
или базовое про граммное обеспечение (оПо) и специальное программное обеспечение.
общее программное обеспечение асутП – часть программного обеспечения, предназначенная для реализации общих функций обработки информации и решения часто встречающихся задач. оПо зачастую поставляется в комплекте с приобретаемыми 
средствами вычислительной техники (серверами, рабочими станциями, контроллерами и т.п.) или приобретается на рынке программных продуктов.

в состав оПо входят: операционные системы, в среде которых 
реализуется специальное программное обеспечение, сервисные 
и обслуживающие программы, инструментальные среды разработки сПо, системные программы, включая драйверы устройств.
специальное программное обеспечение асутП – часть программного обеспечения, которая разрабатывается специально 
при создании данной системы для реализации основных и вспомогательных функций асутП. сПо разрабатывается с использованием программ оПо и на базе оПо.
организационное обеспечение асутП – совокупность документов, включающих описание структуры автоматизированной 
системы управления, ее организационных единиц и связей между ними, соответствующих информационно-коммуникационным 
и управленческим взаимодействиям, возникающим в процессе эксплуатации, а также инструкции оперативному персоналу, 
в соответствии с которыми персонал обязан действовать в составе 
сложной социотехнической системы – автоматизированного технологического комплекса (атк).
При проектировании асутП разрабатываются и другие компоненты, которые в явном виде не входят в состав системы:
– лингвистическое обеспечение;
– метрологическое обеспечение;
– эргономическое обеспечение;
– правовое обеспечение.
Лингвистическое обеспечение асутП – совокупность языковых средств, используемых при проектировании и эксплуатации 
системы для организации диалога оперативного персонала с техническими средствами управляющей вычислительной системы, 
а также языки описания предметной области, языки программирования, используемые для разработки асутП, языки баз данных и др. языковые средства используются в эксплуатационной 
документации оо, то и По.
Метрологическое обеспечение асутП – совокупность проектных решений, алгоритмов, технических и программных средств, 
направленная на обеспечение требований точностных характеристик функций системы.
Перечень требований по метрологическому обеспечению системы должен быть согласован заказчиком и исполнителем.
Перед проведением приемочных испытаний и сдачей системы в эксплуатацию должна проводиться метрологическая атте

стация измерительных каналов и подсистем с привлечением органов Госстандарта.
Эргономическое обеспечение асутП – «совокупность взаимосвязанных требований, направленных на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей человека-оператора, 
технических характеристик комплекса средств автоматизации 
и управляющей вычислительной техники, параметров рабочей 
среды на рабочем месте» [3].
Правовое обеспечение асутП – «совокупность правовых 
норм, регламентирующих правоотношения при функционировании асутП, и юридический статус результатов ее функционирования» [3].
оперативный персонал асутП – совокупный контингент специалистов, который обеспечивает функционирование всего атк 
и включает:
– операторов-технологов, в обязанности которых входит контроль за состоянием и работой асутП в целом и ее подсистем, 
управление тоу с использованием получаемой информации о состоянии тоу и рекомендаций со стороны средств вычислительной техники по обеспечению эффективных режимов управления 
объектом;
– эксплуатационный персонал асутП, обеспечивающий нормальное ре гламентное функционирование комплекса технических и программных средств асутП.
ремонтный персонал в состав оперативного персонала асутП 
не входит.

1.3. Требования к аСУТП

Перед началом проектирования определяются требования 
к асутП, которые, как правило, представляются в виде набора требований к системе в целом, реализуемым ею функциям, 
к уровню подготовки персонала и видам обеспечения асутП, 
к безопасности процесса, к эргономике рабочих мест и обеспечению комфортных условий труда персонала асутП.
требования к асутП устанавливаются в [4].
Общесистемные требования
общесистемные требования, предъявляемые к асутП:
– асутП должна соответствовать требованиям данного документа и требованиям нормативно-технических документов, 

действующих на предприятии технологического объекта управления;
– асутП должна строиться таким образом, чтобы обеспечить 
максимальную безопасность ее функционирования; неправильные, ошибочные действия оперативного персонала или отказы 
технических средств не должны приводить к аварийным ситуациям и/или ситуациям, опасным для жизни и здоровья людей;
– размещение средств автоматизации и вычислительной техники должно удовлетворять требованиям электро-, взрыво-, пожаробезопасности в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПуЭ) и Гостами системы стандартов безопасности 
труда (Гост ссбт);
– условия работы оперативного и обслуживающего персонала 
при эксплуатации системы должны соответствовать требованиям 
санитарных норм и безопасности персонала;
– система может иметь несколько взаимосвязанных подсистем, система должна быть совместима с другими автоматизированными системами (ас), взаимосвязанными с данной асутП;
– асутП должна обеспечивать возможность ее модернизации, развития и наращивания в пределах, определенных техническим заданием;
– асутП должна иметь надежность и адаптированность, достаточную для достижения установленных в техническом задании целей функционирования в заданном диапазоне изменений 
условий применения;
– в системе должны быть предусмотрены контроль выполнения автоматизированных функций и диагностика проблем с указанием дестабилизирующих причин, времени и места их возникновения;
– в системе должны быть предусмотрены меры защиты от неправильных действий оператора, от случайных нарушений информации и программ, от несанкционированного вмешательства;
– входная информация должна вводиться в асутП однократно с помощью одного входного канала, за исключением требования ввода сигнала по большему числу каналов для выполнения 
требований по надежности, безопасности и достоверности;
– выходная информация одного содержания должна быть 
сформирована в асутП однократно, независимо от числа адресатов;
– обмен информацией между распределенными средствами вт 
и между различными ас должен производиться по локальной 

единой сети, по выделенным цифровым каналам связи или с использованием устройств типа «шлюз». объем информации при 
этом должен быть минимизирован;
общесистемные решения предполагают разработку следующих документов:
– ведомость утверждаемой части проекта;
– пояснительная записка;
– проектная оценка надежности системы; 
– локальный сметный расчет;
– схема функциональной структуры;
– описание автоматизированных функций;
– описание постановки задачи;
– проектная оценка надежности системы;
– локальный сметный расчет.

Требования к организационному обеспечению

организационное обеспечение должно быть достаточным для эффективного выполнения персоналом асутП возложенных на него 
обязанностей при эксплуатации системы.
организационная структура системы должна позволять выполнение всех функций с учетом распределения их по уровням 
управления, категориям и числу работников.
обязанности между оперативным персоналом должны быть 
распределены с учетом степени участия и роли персонала в выполнении неавтоматизированных функций системы и ее взаимодействия с другими системами: асутП других производств и автоматизированной системой управления предприятием (производством) асуП.
в оо должны быть разработаны технологические инструкции 
на каждую или комплекс операций процесса обработки данных 
и руководство пользователя асутП.
организационное обеспечение должно предложить языковые 
средства для общения оперативного персонала с комплексом технических средств асутП, которые будут удобны и доступны для 
лиц, не имеющих квалификации программиста.
организационное обеспечение предполагает разработку следующих документов:
– схема организационной структуры;
– описание организационной структуры.
техническое обеспечение предполагает разработку следующих 
документов: