Модернизация информационной системы управления на ОАО "RONEe'S"

Вероятно, самое неожиданное в процессе интеграции то, что на первых этапах приходится иметь дело в основном не с техническими и программными средствами, а с людьми. Это определяется тем, что успех интеграции основывается на точных и всеохватывающих требованиях, которые определяются не формальными расчетами, а обычным и старомодным образом: в процессе контактов с работниками предприятия. Прежде чем начинать процесс интеграции, специалисты всех основных производственных подразделений и участков должны составить специальный перечень требований (рис. 1), состоящий из следующих четырех основных компонентов:

- Описание технологического процесса простое последовательное описание способа выпуска продукции производственными мощностями;

- Описание информационных потоков перечень требуемых сведений и описание пользовательских интерфейсов, необходимых для сбора и предоставления информации.

- Описание функций обслуживания руководство по ремонту и поддержанию оборудования в рабочем состоянии. Кого необходимо уведомить в случае поломки оборудования? Каким образом? Какие ресурсы необходимо иметь в наличии для своевременного проведения ремонта?

- Описание функций оператора описание характера участия технологического персонала в производственном процессе. Для каких систем нужны операторы? Сколько? Какие действия они выполняют?

Рисунок 1 – Перечень требований

После описания, анализа и определения всех этих параметров данный перечень требований превратится в фундамент для реализации последующих этапов процесса интеграции.

Проектировщики будут пользоваться им для разработки технической и рабочей документации и спецификаций оборудования, заводскому начальству он будет нужен как исходный документ для последующих ревизий, контроля изменений и оценки стоимости системы. На его основе могут быть определены легко идентифицируемые задачи моделирования и тестирования. Но самое главное, что он позволит наглядно сформулировать ожидания руководства, поставить четкую цель, определить пути ее достижения и разработать план прохождения этого пути. Работа по плану означает отсутствие неприятных сюрпризов. Хотя на данном этапе не рассматриваются конкретные технические и программные решения, необходимо учитывать, что наступит момент, когда в интеграционные требования надо будет включать и технические вопросы. Непосредственно перед этим руководители предприятия вновь должны свериться со своими целями. Как уже было сказано вначале, мало кто может позволить себе начать все с нуля и заново перестроить свое предприятие. Всем остальным нужен подробный технический план-график (рис. 2). В значительной мере этот план-график, как и перечень требований, определяет цели и сроки выполнения процесса интеграции.

Рисунок 2 – Технический план-график

В целом, существуют всего три основных элемента, жизненно необходимых для органично интегрированной архитектуры предприятия: информационные серверы, сети и средства визуализации. Информационные серверы это те устройства, которые являются концентраторами, объединяющими между собой различные системы предприятия и обеспечивающими тем самым горизонтальную интеграцию. Сети необходимы для вертикальной интеграции, так как именно они обеспечивают распространение информации по всему предприятию. А средства визуализации это тот инструмент, посредством которого операторы, диспетчеры и руководители предприятия и получают представление о том, что происходит на контролируемых и руководимых ими участках.

После выбора информационных компонентов, систем телекоммуникации и средств визуализации начинается последний этап: интеграция в физическом смысле. Развертыванием, тестированием и опытной эксплуатацией займутся инженеры и программисты. По завершении этого этапа и окончании процесса интеграции начинается работа по оптимизации производственных и технологических операций, повышению производительности и улучшению хозяйственных показателей организации.

И хотя абсолютно все элементы процесса интеграции играют важную роль, составление перечня требований и разработка технологического плана, наиболее трудные в формулировании и осуществлении шаги. Поскольку цели интеграции у каждого предприятия не похожи друг на друга, аналогичным образом будут различаться и требования, формулируемые к задачам интеграции. Это делает почти невозможным унификацию и стандартизацию предлагаемых технических решений при практическом создании интегрированной системы АСУП/АСУТП.

Предлагаемый в данном проекте подход направлен на целевое создание комплексной информационной поддержки деятельности ОАО «RONEe`S», соответствующей современному уровню развития информационных технологий.

2.2 Типы интеграции

Для интегрирования информации основного технологического и вспомогательного производства необходимо объединение разнородных подсистем в единую систему мониторинга и диспетчеризации технологических и производственных процессов.

Для создания единой информационной системы необходимо решить такие задачи, как:

1. Горизонтальная интеграция – обеспечение информационного взаимодействия между существующими автономными подсистемами технологического уровня. Основными компонентами таких подсистем являются следующие:

- объединенное промышленными шинами контроллерное оборудование, для обеспечения информационного взаимодействия с которым используются драйверы или серверы ввода вывода;

-SCADA-приложения, уже обеспечивающие сбор технологических данных с контроллерного уровня, информационное взаимодействие с которыми можно обеспечить, используя механизмы COM (DCOM), DDE (NetDDE), частнофирменные протоколы, если обмен осуществляется между SCADA-приложениями одного производителя;

- стандартные настольные программы (Excel, CrystalReports, Word); обмен информацией с данными приложениями может осуществляться на базе OLEAutomation-объектов, SQL-запросов, DDE-протокола;

- таблицы баз данных; добавление, удаление, модификация текущих записей в таблицах возможна с помощью языка SQL-запросов (драйверы ODBC, OLE DB).

Данные, которые поступают с технологического уровня, отличаются тем, что быстро изменяются во времени (по сравнению с бизнес-параметрами) и потому объем их, получаемый в единицу времени, огромен. Из этого следует, что подсистема, интегрирующая технологические данные, должна обеспечивать скоростной сбор данных, сжатие данных при сохранении, поддержку каналов обмена по вышеуказанным протоколам. Причём интегрирующие подсистемы должны не только поддерживать обмен с технологическим уровнем, но и обеспечивать передачу технологических данных на уровень ERP-систем. Существенно то, что большинство данных реального времени мало полезно в бизнес-приложениях. Поэтому на бизнес-уровень должны подниматься технологические данные, предварительно обработанные интеграционной подсистемой.

2. Вертикальная интеграция. В общем случае целью вертикальной интеграции является передача технологических данных на уровень бизнес-приложений. В полном объеме на этом уровне решаются следующие задачи:

- обеспечение хранения оперативных данных (данных реального времени) в объеме, оптимальном для конкретного предприятия. Именно эти данные, назовем их realtime-данные, должны стать источником обрабатываемой информации, в том числе востребованной в бизнес-приложениях, системах управления ресурсами предприятия;

- формирование данных, отражающих динамику и последовательность технологического процесса производства продукта от сырья до товара. Называются эти данные продуктовыми или product-данными. Программное обеспечение, ориентированное на решение таких задач, относится к классу MES (Manufacturing Executive Systems), или систем управления производством. В качестве входных данных в MES-системы поступают параметры сырья, выходными параметрами является полная характеристика (например, технологический паспорт) полученного товара(ров);

- формирование данных, отражающих структуру и состояние фондов (активов) предприятия, прежде всего, основных фондов, с помощью которых реализуется технологический процесс. Называются они данными поддержки или maintenance-данными. Программное обеспечение, ориентированное на отслеживание и сопровождение основных фондов производства, относится к классу EAM (Enterprise Assets Management) cистем.

Следует заметить, что realtime-данные часто являются основой формирования количественных значений product- и maintenance-данных.

С технической точки зрения, горизонтальная интеграция предполагает объединение между собой всех автономных систем автоматизации технологических и производственных процессов, а также административных отделений цехового уровня в единую информационную сеть. Что обеспечивает необходимый обмен данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства. С производственной точки зрения, это означает учет каждого шага производственного процесса от прибытия сырья, например машины с контейнером с виноградом, до отъезжающего к заказчику грузовика с готовой продукцией ящиками с вином. Что дает горизонтальная интеграция, проще всего понять на примере ее полного отсутствия, т.е. на примере предприятия с не связанными между собой технологическими и производственными процессами.

Предположим, что непрерывные и дискретные процессы рассматриваемого завода виноматериалов охвачены раздельными сетями передачи информации, которые управляются не связанными друг с другом контроллерами (хотя физически они находятся под одной и той же крышей). В этой широко распространенной ситуации левая рука не знает, что творит правая, и обе в результате страдают от последующей несогласованности действий. Например, в случае сравнительно длительной поломки укупорочной машины непрерывный процесс, как правило, продолжает упорно выдавать на-гора готовый продукт, большую часть которого через некоторое время приходится утилизировать, после чего останавливать оба процесса до устранения неисправности.

Горизонтальная интеграция позволяет устранять подобные изолированные действия путем объединения всего производственного цикла в единую согласованно действующую систему. Все устройства автоматики имеют между собой информационную связь и могут регулироваться и настраиваться без особых усилий. Однако это совсем не означает, что в каждый момент времени вся производственная система функционирует с максимальной эффективностью. Это задача вертикальной интеграции.

Вертикальная интеграция базируется на организации потоков информации от нижнего уровня (датчиков и контроллеров технологического оборудования) во внутренние и внешние компьютерные сети предприятия и через них в административные системы управления. Данная задача решается путем объединения промышленных и административных сетей. Основная цель вертикальной интеграции устранение препятствий на пути информационных потоков между уровнями АСУП и АСУТП с целью оперативного обмена данными.

Поскольку производственные мощности часто разобщены и из-за одновременного, как правило, использования разнородных систем, возникают различные промежуточные слои, тормозящие передачу информации. Вертикальная интеграция устраняет эти препятствия, передавая оперативные сведения технологическому и административному персоналу в различных подразделениях предприятия. Это значит, что оператор теперь может сидеть у компьютера, например, в диспетчерской и контролировать с его помощью загрузку тех или иных производственных линий.

Преимущества горизонтальной и вертикальной интеграции очевидны. В первую очередь повышение производительности. Благодаря объединению производственного оборудования и возможности получать любую интересующую информацию в любой момент времени, специалисты гораздо быстрее могут устранять узкие места, препятствующие эффективному производству. Во-вторых, появляется возможность производить больший объем готовой продукции. Если все оборудование работает более эффективно, можно достичь и более высокой производительности всего предприятия.

Непосредственный доступ к оперативной информации представляет собой источник сведений теоретически с неограниченными возможностями. Можно немедленно получить ответы на такие вопросы, как: какие участки предприятия выбились из графика? у какой линии максимальная производительность? Более того, эти сведения можно использовать для улучшения параметров процесса, например: Для обеспечения постоянной работы линии пакетирования необходимо увеличить объем загрузки . Или: Необходимо отрегулировать линии В и С, чтобы они по производительности сравнялись с линией А .

Рисунок 3 – Обобщённая схема интегрированной информационной системы предприятия

Интеграционный уровень отвечает за реализацию таких функций, как:

- поддержка каналов обмена между технологическими подсистемами и ERP-системами;

- определение и хранение на интеграционном уровне технологических данных; в максимальном варианте это регистрация всех технологических данных, что чаще всего и осуществляется, и только после некоторого эксплуатационного периода определяются требуемые данные;

- определение структуры product-данных, описание технологического маршрута продукта, отслеживание карты передела (движения) продукта;

- формирование maintenance-данных.

2.3 Программное обеспечение интеграционного уровня

Программное обеспечение интеграционного слоя предназначено для решения следующих задач:

·                   сбор и хранение данных, поступающих из различных технологических участков/цехов и отражающих оперативную информацию о состоянии технологического процесса;

·                   визуализация производственного процесса с предоставлением количественных характеристик во всех контрольных или узловых точках технологического процесса;

·                   дистанционный контроль и управление технологическими процессами;

·                   мониторинг текущего состояния основных фондов производства;

·                   поддержка Internet-решений, что (помимо других достоинств) позволяет осуществлять обмен информацией, в том числе и графической, между технологическими и корпоративными системами.

Программные продукты, обеспечивающие поддержку интеграционного уровня, можно разделить на четыре группы базы данных, системы визуализации и управления производством, системы управления активами предприятия, web-решения.

2.3.1 База данных

Выбор базы данных (БД) зависит от общего объема и от скорости поступления информации. Лишь для ограниченного класса технологических процессов с ограниченным информационным потоком могут использоваться обычные реляционные базы данных (РБД). В курсовом проекте рассматриваются базы данных реального времени (БДРВ), ориентированные на высокие скоростные характеристики регистрации, на сжатие данных, их сохранение и обеспечение доступа к технологическим данным по SQL-запросам со стороны клиентских приложений. Ниже кратко описываются характеристики выбранного продукта из класса БДРВ: Plant2Business Server, разработанный компанией CiTechnologies.

БДРВ Plant2Business Server обеспечивает взаимодействие с произвольными клиентскими приложениями по SQL-запросам. Кроме того предоставляется ряд клиентских приложений, которые могут настраиваться на различные требования пользователей.

БДРВ Plant2Business Server легко интегрирует данные технологического процесса в существующий или новый SQL Server. Если SQL Server не используется, то Plant2Business Server будет сохранять информацию, используя Microsoft Data Engine (MSDE), который поставляется с Plant2Business Server и на 100% совместим с Plant2Business Server (рис. 4).

Одно из таких приложений поставляется для Microsoft Excel. Оно позволяет пользователю выбирать необходимые данные и встраивать их в электронные таблицы. При этом допускается использование всех стандартных средств (tools), позволяющих представлять и анализировать информацию с последующим её сохранением для повторного использования.

Рисунок 4 – МS SQL Server основа Plant2SQL

По умолчанию все трендовые и событийные (алармовые) данные автоматически доступны клиентскому приложению. Пользователи могут только отметить точки, которые необходимо зарегистрировать в базе данных Microsoft SQL и иметь к ним доступ.

БДРВ Plant2SQL включает подсистему событий, которая просматривает события в SCADA-системе Citect и может использоваться для передачи или хранения набора данных. В Plant2SQL этот набор данных называется Snapshot (мгновенная выборка снимок). Мгновенные выборки переменных данных типа Snapshot активизируются из множества источников, включая временные метки или условные выражения переменных в Citect. Каждая выборка может быть гибко переконфигурирована в зависимости от конкретных требований пользователя.

Рассматриваемая БДРВ в качестве основы использует одну из распространенных баз данных Microsoft SQL Server (возможны и другие решения). Преимущества такого подхода:

- продуктом Microsoft SQL Server владеет большое количество пользователей, поэтому в проектных решениях они могут использовать не только возможности БДРВ, но и создавать собственные базы данных или таблицы в рамках существующей базы данных реального времени;

- сокращаются расходы на техническое сопровождение.

·                   В Plant2SQL технологические данные хранятся в стандартных таблицах MS SQL. Для обеспечения высокой скорости регистрации используется стандартная подсистема архивов Citect.

·                   Режим регистрации в Plant2SQL поддерживается либо системой архивирования SCADA-программы Citect, либо, использованием API-интерфейса (Application Programming Interface) для произвольных приложений Windows.

2.3.2 Система визуализации и управления производством

Система визуализации

В качестве системы визуализации, безусловно, могут использоваться SCADA-системы. Преимущество SCADA-систем заключается в том, что они предоставляют не только объектно-ориентированные редакторы с большим количеством простых и сложных графических объектов со средствами анимации, что упрощает создание окон для визуализации технологических процессов, но и обеспечивают обмен по стандартным протоколам (OPC, DDE, OLE, SQL) для формирования информационного канала с отдельными технологическими подсистемами и с бизнес приложениями производства.

Использование систем визуализации на любом этапе технологического процесса позволяет ответить на вопросы: Когда? Где? Кто? Как?

Часто SCADA-системы используются как средство визуализации для MES-систем (рис.5). В этом случае важно, чтобы выбранная SCADA-система поддерживала механизм обмена с выбранной MES-системой. Необходимо отметить, что в этом случае при выборе SCADA-пакета следует выяснить, с помощью какого механизма технологические данные могут поставляться из SCADA-приложений в MES- и EAM-системы.

Рисунок 5 – Информационный поток, сопровождающий этапы производства продукции

Страницы: 1, 2, 3, 4