Автоматизация управления производством на Магнитогорском металлургическом

Сеть объединяет не узлы, а информацию. Юрий Ипатов, директор центра АСУ Магнитогорского металлургического комбината

Магнитогорский металлургический комбинат (ММК) — организация большая, имеющая в своем штате с учетом дочерних предприятий 75 тыс. сотрудников. Комбинат работает как на внутреннем, так и на внешнем рынке. Это крупное предприятие с непрерывным циклом производства. Комбинат объединяет множество подразделений, в том числе ряд производственных, которые состоят из одного или нескольких цехов, раскинувшихся на несколько километров вдоль реки Урал; некоторые подразделения находятся еще дальше — в нескольких десятках километров. В общей сложности в составе ММК около сотни цехов.

Продукция комбината проходит многоступенчатую обработку внутри предприятия: металл, вышедший из стен одного производственного подразделения, поступает в другое, затем в третье и так далее, пока не станет тем товаром, который хочет получить заказчик. При этом, если после очередной стадии обработки качество металла в какой-то партии перестало удовлетворять заранее выставленным требованиям, партия перенаправляется на другой заказ или на склад, а для данного заказа подыскивается либо заново выплавляется другая партия металла. Такая схема призвана обеспечить требуемое качество и в то же время снизить издержки.

Как рассказал Николай Королев, начальник лаборатории центра АСУ ММК, нынешняя трехуровневая схема управления производством сложилась в результате интенсивных поисков и последовательных внедрений в течение предыдущих восьми — десяти лет. На рубеже 90-х имелось множество разнородных систем, требовавших интеграции. Ее решено было осуществить, ориентируясь на достижение двух основных целей: управление технологическими процессами и управление качеством продукции, изготавливаемой на заказ.

Среди прочих задач, которые должна была обеспечить интеграция, — однократный ввод информации, касающейся производства, с последующим многообразным ее использованием; многоступенчатый контроль данных; поддержка единых интерфейсов информационного взаимодействия, ядром которого являются данные по отгрузке и портфели заказов, а также нормативно-справочная информация; баланс между централизованным и распределенным хранением данных; возможность автономной работы подсистем в случае выхода из строя других подсистем или потери связи с ними. В силу специфики производства система должна позволять управлять двумя основными разновидностями информационных потоков: данными, сопровождающими заказы, и данными, сопровождающими партии металла.

Созданная на ММК система управления производством построена следующим образом. Очень многие цеха комбината оснащены системами АСУТП. Информация от датчиков, контроллеров, агрегатов стекается в базы данных производственных участков (в том числе складов). Одна такая база данных обслуживает один или несколько участков. Часть данных собирается в базы данных уровня цеха. Таким образом формируется нижний, цеховой слой управления производством. Следующий по иерархии слой — управление на уровне производственных подразделений, или оперативное управление. На этом уровне осуществляется управление прохождением заказов, диспетчеризация потоков металла, управление отгрузкой продукции. Здесь также имеются свои базы данных, куда собирается информация из цеховых баз, правда опять-таки не вся, а лишь ее часть. Третий, верхний слой — это управление производством на уровне портфеля заказов, где обеспечивается связь с системами финансового управления предприятием, а точнее с системами бюджетирования. И здесь имеется своя база, аккумулирующая данные, существенные именно для этого уровня управления. Обмен данными между слоями осуществляется с помощью шести серверов тиражирования, каждый из которых обслуживает от одной до десяти баз данных.

Базы данных нижнего, цехового уровня реализованы на основе реляционной СУБД Sybase Adaptive Server Anywhere (ASA). Ее выбор обусловлен необходимостью работать под управлением ОС реального времени QNX, а также неприхотливостью требований ASA к аппаратным ресурсам. На среднем и верхнем уровнях используется СУБД Sybase Adaptive Server Enterprise на платформах Windows NT и Sun Solaris соответственно. Здесь ключевым фактором выбора стали возможности тиражирования, заложенные в SQL Remote и Sybase Replication Server. Последний, в частности, был выбран потому, что позволяет осуществлять тиражирование, передавая не таблицы баз данных или их фрагменты, а отдельные транзакции. Причем, если позволяет связь, обмен данными происходит в оперативном режиме, почти в реальном времени. Если же возникают помехи или сбои в связи с другим сервером тиражирования, передача данных откладывается до тех пор, пока связь не наладится. Эта возможность очень полезна, поскольку, к сожалению, помехи на линиях связи между подразделениями — явление нередкое: создание волоконно-оптической сети не завершено, а старые медные кабели и довольно-таки капризный RadioEthernet порой дают сбои. На верхнем уровне предусмотрен также обмен данными между системой управления производством и АСУ «Заказ», действующей на базе СУБД Oracle.

Собственно управление производством осуществляется с помощью сети intranet. Она реализована на базе двух Web-серверов, по сути, выполняющих роль интерфейса между конечными пользователями и базами данных. Intranet предоставляет пользователям доступ к данным о загрузке печей, прокатных станов, о выполнении заказов, к отчетам по отгрузке продукции, к паспортам отливки металла и пр. Кроме того, возможно формулировать аналитические запросы к базам данных. Завершается ввод в промышленную эксплуатацию специализированного сервера для обработки этих запросов, реализованного на основе Sybase IQ. Разумеется, обеспечивается разграничение доступа пользователей к информации. Юрий Ипатов, директор центра АСУ, уверен, что intranet позволяет минимизировать затраты при интеграции систем и существенно упрощает доступ к информации, давая возможность работать с ней как на «быстрых», так и на «медленных» каналах связи. Есть у предприятия и свой узел сети extranet, с помощью которого клиенты комбината могут формулировать заказы и отслеживать их выполнение.

Работа по созданию системы управления производством на ММК интересна по многим причинам. Одна из них — техническая. Не секрет, что связь с уровнем АСУТП слабо реализована в большинстве систем управления предприятием, в том числе класса ERP. Автоматизация производства на ММК — хороший пример того, как можно осуществить эту интеграцию силами самого заказчика.

Вторая причина — организационная. На предприятии имеется центр АСУ, в котором работает около 600 человек, решающих самые разные задачи, в том числе автоматизации производства, кроме того, около 200 специалистов, занимающихся вопросами АСУТП в производственных подразделениях и подчиняющихся их руководителям. Таким образом, центр АСУ не может напрямую влиять на группы АСУТП, поэтому специалистам приходится согласованно вырабатывать решения в области автоматизации производственных подразделений.

Еще один интересный организационный аспект — сложившаяся на предприятии «школа» подготовки молодых кадров в области ИТ. Как рассказал Сергей Косарев, начальник отдела центра АСУ, на ММК проходят практику студенты Магнитогорского государственного технического и педагогического университетов. Специалисты центра АСУ приглядываются к ним, ведут научное руководство, затем приглашают наиболее перспективных выпускников на постоянную работу.

Наконец, еще один, весьма важный организационный фактор — взаимодействие центра АСУ ММК с бизнес-подразделениями комбината. Центр пользуется на предприятии большим авторитетом. В этом во многом заслуга руководителя центра — Юрия Ипатова, сумевшего так организовать процесс автоматизации ММК, чтобы руководству комбината была видна отдача от проектов в области ИТ.

В прошлом году на ММК начато внедрение модуля управления кадрами ERP-системы Oracle Applications (см. приложение «Директору ИС» в № 3 за 2000 год). В планах специалистов центра АСУ — создание системы сквозного контроля качества и прогнозирования качества. На сегодняшний день есть возможность оценить качество металла после каждой производственной ступени. Но на ММК хотели бы добиться большего: научиться уже на ранних стадиях производства, возможно, даже до начала выплавки металла делать прогноз относительно качества будущего продукта. Для этого сейчас создается хранилище данных, куда поступят данные производственных отчетов последних лет. ИТ-специалистам и их коллегам из производственных подразделений предстоит проанализировать эти данные и попытаться выявить различные зависимости, например, между месторождением, откуда поступило сырье, и качеством получаемого из него металла и пр. Предполагается, что подобный анализ поможет комбинату снизить издержки, повысить качество продукции и скорость выполнения заказов. Еще одна важная проблема, которую ИТ-специалисты скоро начнут решать, — автоматизация контроля за ходом ремонта и обновления всевозможного оборудования. И все же первостепенной на сегодняшний день задачей считают на ММК создание системы управления качеством.