Потребность в системах АСУП и АСУТП становится сегодня все более ощутимой, поскольку многие понимают необходимость значительно повысить эффективность основной производственной деятельности. Каким же образом обстоит дело в нашей стране?

Владислав Леньшин: «Увеличение числа параметров и частоты их регистрации позволяет гораздо детальнее анализировать и корректировать производственные процессы»

Автоматизированные системы управления деятельностью предприятий и комплексы управления производственными процессами долгое время развивались независимо друг от друга. В результате созданные к настоящему времени системы АСУП (автоматизированная система управления предприятием) и АСУТП (автоматизированная система управления технологическими процессами) отличаются методами и стандартами построения, применяемыми решениями и поддерживающими их аппаратными и программными средствами. Разобщенность усиливает и «человеческий фактор», поскольку задачи АСУП и АСУТП решаются разными коллективами разработчиков и эксплуатационщиков.

Потребность же в таких системах становится весьма ощутимой, поскольку многие понимают необходимость значительно повысить эффективность основной производственной деятельности. И предпосылки для этого есть. Снижение на несколько процентов стоимости сырья, энергопотребления, рабочей силы и других производственных затрат может привести к значительному росту прибыли. Поэтому весьма актуальным становится оперативное получение и обобщение значительного количества параметров, характеризующих процесс производства, и учет агрегированных данных в современных системах ERP и системах поддержки принятия решений. Известны зарубежные примеры комплексной автоматизации. Среди них — созданная собственными силами интегрированная система компании Gates Rubber, крупнейшего британского производителя резинотехнической продукции, объединившая пакет управления производственными процессами, системы SCADA и ERP.

Как же обстоит дело в нашей стране? В поиске ответа на этот вопрос автор статьи встретился с ведущими специалистами компании «РТСофт», в которой интеграция АСУП и АСУТП рассматривается как одна из приоритетных задач.

Горизонтальная интеграция

Катализатором повышения эффективности деятельности и формирования конкурентоспособности российских промышленных предприятий стали проходящие в стране экономические преобразования.

«Когда на предприятии появляется хозяин, возникает потребность в получении таких объективных данных, характеризующих состояние производства и определяющих конечный результат его деятельности, как информация о реальном ходе технологических процессов, расходе материалов и комплектующих изделий, выпуске готовой продукции и многих других факторах», — комментирует формирование спроса Владислав Леньшин, директор «РТСофт» по отраслевым проектам.

Информация такого типа формируется, как правило, цеховыми диспетчерскими, которые передают ее руководству с определенной периодичностью по телефону. Однако очень часто в нее вносятся «полезные» коррективы, сглаживающие нюансы выполнения плана и отклонение от нормативных показателей.

«Положение может существенно измениться в лучшую сторону даже в том случае, если удастся автоматизировать получение и передачу используемых данных, исключив субъективные факторы, — считает Леньшин. — Увеличение же числа параметров и частоты их регистрации позволяет гораздо более детально анализировать и корректировать производственные процессы».

Действительно, по мнению ряда зарубежных специалистов, автоматизация предприятия «снизу вверх», когда информация о производственных процессах передается оперативно, в реальном темпе ее поступления и доступна в той или иной форме руководству предприятия, является одним из наиболее эффективных методов построения интегрированной информационной инфраструктуры.

Однако в реальной жизни дело обстоит не так просто. На подавляющем большинстве российских предприятий преобладают «лоскутные» АСУТП, состоящие из не связанных между собой подсистем, которые создавались в разное время разными людьми с использованием оборудования различных производителей. Поэтому прежде чем ставить вопрос о «сквозной» автоматизации, необходимо привести в надлежащий порядок существующую АСУТП, объединив ее разнородные компоненты, осуществив «горизонтальную» интеграцию.

В «РТСофт» создан программно-технический комплекс «Интегратор», позволяющий на логическом и протокольном уровнях связать уже используемые компоненты АСУТП в единую систему, в состав которой без дополнительных затрат можно включать новое оборудование. На базе «Интегратора» проведена модернизация комплексов автоматизации ряда нефтехимических, нефтедобывающих и энергетических компаний, среди которых — «Татнефть, «Сулеевнефть», «Мосэнерго», а также системы управления газокомпрессорными станциями магистрального газопровода «Ямал — Европа».

Следующий этап

К настоящему времени предложено достаточное число технологических концепций, реализация которых в значительной степени способствует созданию интегрированных систем управления промышленными предприятиями. Среди них — организация межсетевого обмена в масштабах всего предприятия на основе Ethernet и протоколов TCP/IP (см. Computerworld Россия, 2000, № 32), применение Internet и беспроводных решений. Один из примеров — стратегия Transparent Factory компании Schneider Elektrik, основанная на использовании Web-технологий.

«Проблема не только в выборе технологий. Прежде всего руководству предприятия необходимо понять, какие конкретные задачи должна решать интегрированная система, и четко определить процедуру ее реализации», — считает директор SCADA-центра «РТСофт» Надежда Куцевич.

У специалистов компании нет предпочтений в отношении тех или иных средств автоматизации управления предприятием; они работают с тем программным обеспечением, которое использует конкретный заказчик — от коробочных программ наподобие «1С» до интегрированных систем уровня SAP R/3.

Одна из проблем «сквозной» автоматизации — передача оперативной информации (например, в случае возникновения критической ситуации, способной привести к серьезным последствиям в одном из цехов или на всем предприятии) в приложения верхнего уровня.

«Приложения АСУТП работают в офисных сетях предприятий, которые используются также и для взаимодействия с Internet. Подобные системы не отвечают требованиям даже мягкого реального времени. Возможным выходом из положения является применение специальных серверов, ?вылавливающих? и описывающих подобные события и передающих данные в АСУП по собственной инициативе, — поясняет Куцевич. — Организация такого взаимодействия реализуется с применением технологий OPC (OLE for Process Control), которые поддерживаются теперь разработчиками различных версий Unix, Linux, а также операционных систем реального времени. Появляются также ОРС-решения для таких систем, как R/3».

В связи с этим значительное внимание уделяется определению методов и средств, необходимых для создания интеграционного слоя, обеспечивающего ввод в АСУП классифицированной и агрегированной информации, получаемой на основе предварительной обработки данных. В качестве источников такой агрегированной информации используются системы управления производством (Manufacturing Executive System) и управления основными фондами (Enterprise Assets Management), способные оперативно обрабатывать технологическую информацию и преобразовывать ее в бизнес-данные.

Но только этим дело не ограничивается, так как при реализации каждого проекта необходимо определить, какие именно технологические сведения нужны директору, главному инженеру, главному технологу и в каком виде их наиболее целесообразно представлять. Поскольку зачастую бывает довольно сложно сразу сформулировать смысловую задачу, предлагается накапливать избыточную технологическую информацию в программно-аппаратных средствах интеграционного слоя, чтобы в процессе эксплуатации системы выделить поставляемые АСУТП данные, необходимые для повышения эффективности работы предприятия в целом.

Российская действительность

На большинстве отечественных промышленных предприятий команды «автоматизаторов» АСУП и АСУТП входят в различные подразделения и часто не находят общего языка для организации взаимодействия этих систем. Наряду с этим администрация, как правило, выделяет средства на решение учетных задач, поддерживающих экономическую и финансовую деятельность, а подсистемы АСУТП в течение многих лет остаются практически в неизменном состоянии.

Однако положение начинает меняться. Об этом свидетельствуют и работы, которые в настоящее время ведутся специалистами «РТСофт». Так, руководство одного из лакокрасочных заводов приняло решение получать и анализировать в автоматизированном режиме данные, позволяющие контролировать качество технологических процессов и определять «утечку» как исходных компонентов, так и готовой продукции. На уровне АСУП там уже используется система «Галактика», производственный модуль которой пока еще не введен в эксплуатацию. На заводе считают, что в первую очередь необходимо дополнить поступающие в учетные модули данные жизненно необходимыми сведениями из АСУТП.

Основным технологическим оборудованием этого предприятия являются «мешалки» с объемными дозирующими устройствами, рассчитанными на использование более десятка жидких и сыпучих компонентов, емкости для нагрева смеси, машины для расфасовки готовой продукции. Качество конечной продукции определяется такими факторами, как правильная дозировка компонентов, соблюдение временных интервалов их загрузки и температурных циклограмм нагрева смеси. Обследование предприятия показало, что контроль качества выходной продукции в объемах, достигающих несколько сотен литров, осуществляется путем отбора проб и их ручного анализа в лаборатории, а непроизводственные потери определяются по результатам расфасовки в отгрузочную тару. Выяснилось также, что отсутствует формализованная фиксация времени, места и субъекта нарушения технологической дисциплины. Поэтому реальная рецептура продукции не всегда совпадает с требуемой. В итоге потери списываются, а некондиционная партия краски может быть полностью забракована, уценена или пущена на дополнительную переработку. Все это приводит к значительным дополнительным затратам.

Разработка новой системы направлена на получение достоверной информации о текущих технологических и производственных процессах, ее обработку и передачу в реальном времени руководству цеха и главным специалистам предприятия для принятия оперативных решений. В связи с этим требуется с интервалом в одну-две минуты автоматически регистрировать основные технологические параметры и определять уровень их отклонения от информации технологических карт.

Большая часть необходимых данных может быть получена из существующих локальных систем автоматики, но некоторые контроллеры не обладают средствами их передачи во внешние устройства. В ряде случаев получение нужной информации сопряжено со «взламыванием» программного и аппаратного обеспечения и установкой дополнительных датчиков.

Поскольку проведение подобных работ требует остановки производства, реализация пилотного проекта проводится на выделенном участке, где в настоящее время модернизируется основное технологическое оборудование. В дальнейшем планируется тиражировать систему на все оборудование, расширив ее возможности выполнением таких функций, как оперативная диагностика, энергосбережение, получение индивидуальных технологических паспортов на каждый вид выпускаемых продуктов и контроль их текущей себестоимости.

Похожая задача решается и на предприятии пищевой промышленности, где в качестве системы верхнего уровня также используется «Галактика». Здесь выпускается массовая продукция в небольших упаковках с широкой номенклатурой смесей, и основной акцент при интеграции систем АСУТП и АСУП делается на контроль точности расфасовки, связанный с постоянным мониторингом состояния исполнительных механизмов и оперативным обнаружением их неисправностей.

«Мы предлагаем комплекс продуктов, инструментов и методик, позволяющих на основе детального анализа ситуации на конкретном предприятии значительно повысить эффективность производства с учетом характерных для каждой организации субъективных факторов. Однако многие руководители пытаются лишь повторить другими средствами традиционную схему взаимодействия с АСУТП. На самом деле продуманное использование средств интеграции АСУП и АСУТП способно дать гораздо более впечатляющие результаты», — резюмирует Куцевич.

Прозрачное предприятие

Концепция Transparent Factory разработана в компании Schneider Elektrik для решения задач межсетевого обмена в рамках всего промышленного предприятия и предоставления технологической возможности «бесшовной» интеграции систем АСУП и АСУТП. Она опирается на следующие исходные предпосылки:

  • Ethernet становится основой следующего поколения сетей промышленной автоматики, интегрированных с традиционными офисными сетевыми инфраструктурами.
  • Создание единого информационного пространства предприятия базируется на сети inranet, обеспечивающей унифицированный и «прозрачный» доступ к данным всех уровней, которые поступают как от датчиков и исполнительных устройств, так и от приложений ERP.
  • Системы автоматизации строятся на основе открытых, стандартных и объектно-ориентированных компонентов управления и доступа к информации, к которым относятся Web-серверы и базирующиеся на ОРС-технологии средства.

В рамках первого этапа реализации концепции Transparent Factory программируемые логические контроллеры (ПЛК) компании Schneider снабжены встроенными Web-серверами, выпущен OPC-сервер Factory Server, созданы модули, обеспечивающие взаимодействие ПЛК с сетями Ethernet, и мосты для взаимодействия промышленной шины Modbus с Ethernet.