Новости

Для решения актуальных сегодня проблем интеграции АСУП и АСУТП рассматриваются возможные пути, использующие уже имеющееся программное обеспечение. Основой объединения информационных потоков служат базы данных, широко используемые в обеих системах, специальные программные продукты, имеющие целью объединять различные подсистемы, работая с разнородными протоколами в конкретных подсистемах АСУП и АСУТП. И, наконец, недавно было заявлено о появлении готовых интегрированных решений, ориентированных на автоматизацию предприятия как единого целого. [p] Еще до недавнего времени две подсистемы автоматизации промышленных предприятий: АСУП (системы автоматизации управленческой и финансово-хозяйственной деятельностью, планирования ресурсов предприятия) и АСУТП (системы автоматизации технологических и производственных процессов) развивались обособленно и независимо друг от друга. Исторически сложилось так, что каналы обмена (особенно оперативные) между подсистемами оказались достаточно слабыми. Возможно, так и продолжалось бы дальше, но необходимость в АСУП технологических данных, в том числе и оперативных, стала очевидной. Несмотря на то, что до сих пор управленческие решения строятся главным образом на интуиции и опыте, что, конечно, крайне важно, заметное присутствие субъективного фактора на процессе принятия решения не гарантирует взвешенного, проверенного решения. Сегодня практически все службы предприятия заинтересованы в получении объективных технологических данных. Технологические данные как исходная информация позволяют принять качественные стратегические управленческие решения многих задач: [li]повышение качества продукта; [li]повышение объемов производства; [li]повышение эффективности производства; [li]снижение длительности простоев; [li]снижение себестоимости; [li]сохранение инвестиций. Объем и степень доступа к технологической информации зависят от типа программного обеспечения, используемого в управленческих структурах предприятия и от категории сотрудников-потребителей данной информации. Ниже указаны цели и типовые вопросы различных служб предприятия, которым все это нужно: [li]управление производством; [li]службы контроля; [li]технологические службы; [li]ремонтные службы; [li]службы контроля качества; [li]операторы оборудования; [li]плановые службы; [li]бухгалтерия; [li]прочие. Ситуация усугубляется еще и тем, что программное обеспечение, используемое в АСУП и АСУТП, достаточно долго развивалось независимо и не предусматривалась возможность стандартизации каналов обмена между двумя системами. Поэтому до детального обсуждения вопросов интеграции двух подсистем отметим общие свойства и различия в организации программного обеспечения для них. [p] [b]Сходство и различие систем[/b] Рассматриваемые подсистемы являются распределенными, поэтому протоколы локальных сетей и протоколы Internet позволяют интегрировать информационные и управляющие потоки в узлах каждой подсистемы. Объединение узлов возможно как в режиме n-tier (равные с равными), так и клиент – сервер. Кроме этого, на сегодняшний день определились категории программных средств, используемых в подсистемах АСУП и АСУТП, причем каждая категория в АСУП зависит от степени интеграции систем. В рамках каждой категории можно обсуждать устоявшиеся протоколы обмена между компонентами. Основным типом программного обеспечения, используемым для автоматизации технологических процессов, являются SCADA-системы, решающие следующие основные задачи: [li]визуализация технологического процесса; [li]сбор данных от различных источников информации по DDE (Dynamic Data Exchange), OPC (OLE for Process Control) и частным протоколам; [li]поддержка языка SQL для создания, удаления, чтения, записи и модификации информации в таблицы баз данных. Теперь о различиях. Отношение к реальному времени в подсистемах АСУТП принципиально важно – негарантированное время реакции на событие в технологическом процессе недопустимо. Различные каналы обмена (а соответственно, и протоколы) характеризуются соответствующими приоритетами, и определяются степенью критичности выполняемых задач. Из всего этого следует объективная необходимость интеграции – сегодня созданы для этого необходимые предпосылки. Рассмотрим теперь возможные пути интеграции подсистем уровней АСУП и АСУТП: [li]использование баз данных в качестве буфера для обмена и бизнес-приложения для организации передачи данных между двумя подсистемами. Причем базы данных могут быть как основой функционирования самих подсистем, так и средством, используемым для хранения функциональных данных. Именно базы данных, скорее всего, могут стать основным средством интеграции двух подсистем; [li]применение класса продуктов, импортирующих и экспортирующих объекты из одной подсистемы в другую (например, ПО VisualFlow); [li]использование готовых решений, образуемых при объединении компаний-разработчиков продуктов АСУП и АСУТП (например, Wonderware и Marcom). [p] [b]Базы данных[/b] Важный компонент обоих типов систем – это СУБД. Именно они позволяют предоставить пользователю нужную информацию в нужном месте и в нужное время. Сегодня предприятия с помощью СУБД преодолели проблемы, связанные с дублированием информации и исключением в ней противоречий, однако использование традиционных реляционных баз данных, ориентированных на АСУП-решения, не всегда возможно в системах АСУТП.

[li]Производственные процессы генерируют данные очень быстро. Чтобы хранить производственный архив системы, например, с 7500 рабочими переменными, в базу данных каждую секунду необходимо включать 7500 строк. Обычные базы данных не могут выдержать подобную нагрузку. [li]Производственная информация имеет большой объем. Многомесячный архив завода с 7500 рабочими переменными требует под базу данных около 1 Тбайт дисковой памяти. Сегодняшние технологии такими объемами манипулировать не могут. [li]SQL как язык не подходит для обработки временных или периодических данных, типичных для производственных систем. В частности, чрезвычайно трудно указать в запросе периодичность выборки возвращаемых данных.

[p] Для преодоления этих ограничений был предложен новый класс продуктов – базы данных реального времени (БДРВ), созданные независимо, либо разработанные на основе существующих реляционных СУБД. Более перспективным представляется второй подход, поскольку, во-первых, в стоимостном отношении он дешевле, во-вторых, технологичнее. В качестве примера реализации базы данных реального времени отметим, например, IndustrialSQL Server (компания Wonderware) и Plant2SQL (Ci Technologies). Основные функции баз данных реального времени, построенной на основе Microsoft SQL Server, заключаются в следующем. 1. Сохранение некритичной ко времени информации в Microsoft SQL Server. В то время как вся технологическая информация сохраняется в специальном формате. 2. Поддержка высокой пропускной способности для обеспечения сохранения огромных потоков информации с высокой разрешающей способностью. 3. Поддержка целостности данных для обеспечения записи больших объемов информации без потерь. 4. Добавление в Microsoft SQL Server свойств сервера реального времени. [p] Сегодня базы данных реального времени ориентированы на хранение технологической информации, обеспечение связи с управленческими данными, на использование уже ставших стандартными в подсистемах АСУП компонентов OLE DB, а также Internet-интерфейсов. С одной стороны, им приходится иметь дело с данными, которые поступают в базы данных реального времени из различных технологических источников, с другой – с данными, запрашиваемыми потребителями через интерфейс SQL-сервера. [p] Стандартным механизмом поиска информации в серверах баз данных реального времени является SQL, что гарантирует доступность данных самому широкому кругу приложений. В подмножество языка SQL входят расширения, служащие для получения динамических производственных данных и позволяющие строить запросы на базе временных отметок. [p] Используемая в базах данных реального времени архитектура клиент-сервер позволяет заполнить промежуток между промышленными системами контроля и управления реального времени, характеризующимися большими объемами информации и открытыми гибкими управленческими информационными системами. Благодаря наличию мощного и гибкого процессора запросов пользователи имеют возможность осуществлять поиск любой степени сложности для выявления зависимостей и связей между физическими характеристиками, оперативными условиями и технологическими событиями. [p] Следует подчеркнуть, что в зависимости от требований создаваемой системы возможны следующие варианты решений:

[li]использование только реляционных баз данных, в таблицы которых подсистема АСУТП по SQL-запросам записывает технологические данные, которые в дальнейшем могут быть использованы обеими подсистемами; [li]использование баз данных реального времени, которые обеспечивают более высокие характеристики регистрации данных и упрощают (без использования SQL) процесс внесения данных в таблицы; [li]построение комбинированного решения, предполагающего использование баз данных реального времени для технологических первичных данных и таблиц реляционных баз для вторичных.

[p] [b]Специальные технологии[/b] Как уже было отмечено, существует устоявшийся набор стандартных протоколов, позволяющий назвать практически любую SCADA-систему открытой. Большинство SCADA-систем «живет» сегодня на платформе Microsoft Windows и поддерживая соответствующие технологии межпрограммного взаимодействия внутри подсистем АСУТП. [p] ПО подсистем АСУП, разработанное для платформы Windows, не могло избежать влияния технологий Microsoft – построенные на их основе каналы связи позволяют обеспечить обмен, а стандартные программные протоколы DDE, OLE и OPC могут стать основой интеграции подсистем. [p] [b]Новый класс продуктов[/b] Для организации информационного потока технологических данных в системы АСУП ряд крупных разработчиков инструментальных систем (прежде всего, SCADA) предложили использовать специальный тип программных продуктов, например, VisualFlow компании Envisionlt. Ключевое назначение VisualFlow – объединять. Графический объектно-ориентированный инструментарий позволяет через объекты и промежуточные мосты организовывать каналы связи с приложениями, которые могут формировать специальные объекты, передаваемые в VisualFlow где с помощью таблиц и методов на объекте, переданном из источника, выполняются необходимые преобразования. Далее объект передается целевому приложению. Сейчас VisualFlow в состоянии обеспечить интерфейс для 120 различных приложений и баз данных. Так, для интеграции с системами SAP R/3 определены в VisualFlow следующие интерфейсы: [li]интерфейс PPPI (PI-PCS BAPI); [li]интерфейсы, сертифицированные компанией SAP (R/3 RFC, Access 10,000+RFC, CALL_TRANSACTION RFC, IDOC, ABAP/4); [li]интерфейс баз данных (доступ к таблице/полю и поддержка всех баз данных R/3). [p] Однако VisualFlow — это только продукт, способный интегрировать, а что интегрировать определяется конкретной задачей. Разработчик приложения VisualFlow определяет из каких подсистем принимаются объекты (например, из SCADA-приложений), каким образом полученная через объекты информация преобразуется и передается в целевые подсистемы (например, АСУП). Формирование SCADA-объектов или объектов баз данных реального времени позволяет на базе VisualFlow транспортировать объект с технологическими данными управленцам. [p] [b]Выводы[/b] Рассмотренные способы интеграции позволяют объединить бизнес-информацию с технологической, просчитывать стоимость инвестиций и материальных издержек и открывают новые возможности для построения интегрированных систем управления. Для управления инфраструктурой предприятия некоторые компании уже сейчас предлагают комплексные решения, представляющие собой набор базовых модулей платформы управления. Свойство некоторых модулей состоит в совершенствовании возможностей управления ресурсами корпоративной системы в нормальных и критических ситуациях: [li]бизнес-срез предприятия с предоставлением карты услуг с распределением информационных служб по инфраструктуре и мониторингом работы приложений; [li]накопление опыта технического персонала по управлению конкретным ресурсом в конкретной ситуации; [li]возможность адаптирующего управления при возникновении проблем с работоспособностью системы в целом. [p] Таким образом, традиционные системы АСУП имеют сегодня тенденцию превращаться из систем управления сетевыми и системными ресурсами в интеллектуальную платформу управления предприятием. И в этих условиях объективная информация, поступающая с технологического уровня, позволит принимать более качественные управленческие решения. [p] Об авторе Надежда Куцевич — менеджер компании RTSoft по SCADA-системам.

---

[p] [b]Управление производством[/b] [p] Цель: Обеспечить выполнение производственного плана в соответствии с запланированным объемом производства, затратами и качеством продукции. [p] [b]Типичные вопросы:[/b] - Соответствует ли выпуск плановым показателям? Где возникают узкие места? - Что является причиной задержек? - Соответствует ли реальная себестоимость расчетной? - Каковы отклонения производственных показателей? [p] [b]Службы контроля[/b] [p] Цель: Оптимизация процесса, соблюдение правил техники безопасности. [p] [b]Типичные вопросы:[/b] - Стабилен ли данный контур управления? - Почему сработал данный предохранительный механизм? - Каким образом вчерашние изменения повлияли на сегодняшнюю производительность? - Почему стан № 5 не запускается в автоматическом режиме? [p] [b]Технологические службы[/b] [p] Цели: Повышение эффективности процесса, поддержание работоспособности оборудования. [p] [b]Типичные вопросы:[/b] - Почему перегревается данный насос? - Что явилось причиной подъем температуры в регуляторе давления? - Каковы параметры процесса при высоком или низком выходе продукции? - Какова связь между производственными характеристиками оборудования и стабильностью? [p] [b]Плановые службы[/b] [p] Цели: Разработка графиков выпуска продукции. [p] [b]Типичные вопросы:[/b] - Как соотносится текущий коэффициент загрузки оборудования со средним? - Соблюдается ли график производства? - Каковы минимальные и максимальные показатели выпуска продукции в час? - Каков, по сравнению с расчетным, фактический объем сегодняшнего выпуска? [p] [b]Бухгалтерия[/b] [p] Цели: Контроль и минимизация затрат производства. [p] [b]Типичные вопросы:[/b] - Есть ли доход от выпуска данного вида продукции? - Каков текущий уровень потребления сырья и материалов по сравнению с предыдущим месяцем? - Какова структура себестоимости продукции в этом месяце? Журнал "Открытые системы", #09, 2000 год // Издательство "Открытые системы" (www.osp.ru) Постоянный адрес статьи: http://www.osp.ru/os/2000/09/062.htm