Выбор программных средств АС, поддерживающих профиль архитектуры ИСПУ

Выбранные программные средства ИКСУ должны обеспечивать:

1. Интегрирование систем управления технологического и производственного назначения в корпоративную информационную сеть предприятия.

2. Визуализацию и динамическое отображение состояния технологических элементов на экране рабочей станции оператора или диспетчера.

3. Визуализацию и динамическое отображение пожарной, токсичной и взрывоопасностей на экране рабочей станции оператора или диспетчера.

4. Визуализацию и динамическое отображение состояния технологического оборудования на экране рабочей станции оператора или диспетчера.

5. Формирование технологические задания для эксплуатационного персонала и контролирование его исполнения.

6. Регистрацию технологических заданий и их исполнение в электронном журнале «Заданий».

7. Предоставление заданий работникам в электронном и бумажном виде.

8. Визуализацию и динамическое отображение учетной информации продукции, ее компонентов, энергии потребления на экране рабочей станции оператора или диспетчера в различных временных масштабах.

9. Дистанционное управление технологическими процессами с автоматизированного рабочего места оператора или диспетчера.

10. Сигнализацию оператору или диспетчеру о предельных и аварийных ситуациях.

11. Автоматическое выполнение технологических и аварийных блокировок и защит.

12. Автоматизированную диагностику технического состояния технологических элементов, объектов управления и средств измерения.

13. Визуальное отображение, автоматическую регистрацию и хранение параметров и событий технологического производственного процессов в электронных журналах, графиках и архивах.

14. Автоматизированное ведение оперативного учета движения нефте- и газо-продуктов, и составление оперативных товарных балансов.

15. Обеспечение возможности удаленного доступа в систему управления для просмотра происходящих процессов, контроля результатов и получения отчетов в соответствии с организационной структурой обеспечение визуализации для рабочего места оператора.

При обосновании выбора ПО ИСПУ учитывается следующее:

1. Обеспечение функциональной полноты ИСПУ.
2. Масштабируемость.
3. Технологичность.
4. Перспективы развития.

Каждый из этих критериев состоит из ряда показателей, на основании которых он и рассчитывается.

Масштабируемость. В наиболее простом случае можно ограничиться функциональной масштабируемостью ПО, т.е. возможностью приобретения или активизации дополнительных модулей, которые не требуются на начальных этапах эксплуатации системы автоматизации, и масштабируемостью его в последующем, т.е. способностью программной среды нормально функционировать и оперативно реагировать на действия специалиста при увеличении количества пользователей, количества обрабатываемых документов, росте объема существующих данных.

Технологичность. Этот критерий характеризуется такими показателями, как уровень интеграции программных средств (использование всеми модулями одной базы данных, однократный ввод данных и т.п.), гибкость применения (возможность автоматического, полуавтоматического и ручного обмена данными с существующими приложениями), открытость системы (возможность модификации функциональности ПО с помощью встроенных или внешних средств разработки, путем изменения исходных кодов функций и процедур, ядра системы, интерфейсных форм, структуры и модели данных и т.п.).

Перспективы развития. В соответствии с этим критерием необходимо выяснить у поставщиков перспективы развития и модификации выбираемого для ИСПУ ПО. Известны случаи, когда проекты по дальнейшей разработке и поддержке программного обеспечения просто прекращались разработчиками и клиенты оставались один-на-один со своими проблемами по развитию проектов автоматизации.

Важным фактором, влияющим на успех проекта, является умение (теоретические знания и опыт) поставщика поддерживать проект по внедрению ПО и управлять этим проектом.

Известны стандартные методики внедрения, но не лишним будет поинтересоваться у поставщика следующими сведениями:

· Наличием в штате менеджеров успешных внедрений ПО.

· Системой принятия решений при выявлении проблем во время выполнения проекта по ИСПУ.

Большое значение имеет качество сопровождения и поддержки поставщиком внедренного ПО. Косвенными показателями уровня качества поддержки могут выступать:

· Наличие у поставщика документально описанной политики по поддержке клиентов.

· Тщательность проработки контракта на сопровождение и техническую поддержку.

· Наличие отдельного подразделения, занимающегося техническим сопровождением.

· Наличие специальных каналов связи (выделенные телефонные номера, адрес электронной почты, сайт, страницы в Интернет, посвященные поддержке).

· Наличие специализированного ПО для автоматизации процесса приема и обработки проблем, возникающих у клиентов.

Выбор ПО часто определяет необходимость использования оборудования оного и того же производителя. Этот наиболее простое проектное решение, но оно имеет некоторые недостатки. Прежде всего, в этом случае предприятию приходится привязываться к конкретной марке оборудования. При расширении системы нужно будет покупать оборудование этого же производителя, а если возникнет необходимость расширить функциональность системы, скорее всего, с новым оборудованием придется просто установить новую программную систему.

Второй недостаток заключается в том, что в случае развития ИСПУ программное обеспечение, способное управлять только специальным оборудованием, не позволит интегрировать все подсистемы в единый комплекс и получить все преимущества интегрированной системы. А реализация даже части тех функций, которые дает интегрированная платформа, будет стоить намного больших затрат – как трудовых, так и финансовых.

Напротив, изначальная установка открытой интегрированной платформы ПО для управления даже одной системой даст в дальнейшем гибкость развития ИСПУ в целом.

Традиционно сложилось несколько методов интеграции ПО [9]. Наиболее старый, простой и надежный метод интеграции программных систем – коммуникационный. Однако такой способ не всегда достаточно информативен и оправдан. Хотя с помощью такой интеграции возможны как получение, так и передача данных, оперативность обмена информацией в ИСПУ оказывается недостаточной. Этот способ востребован, например, для операций, связанных с односторонней передачей информации, например, информации о безопасности (аварийной или пожарной) и такой метод следует использовать только там, где он позволяет простым способом обеспечить целостность ИСПУ.

Другой метод интеграции — с использованием коммуникационных драйверов и интерфейсов. Интерфейсы и драйверы интегрируют системы путем трансляции информации. Они получают информацию (и не только дискретную) от системы «А» и переводят их на язык системы «Б». С помощью драйверов можно получить более детальную информацию для обмена данными между системами. Однако и такое решение имеет свои недостатки. Для создания и конфигурации драйверов часто необходима координация производителей оборудования от взаимодействующих систем. И если один производитель обновит систему, то коммуникации в последующем могут быть нарушены.

Третьим вариантом является использование единой системной интеграционной платформы, в частности, аппаратно-программной платформы, внедряемой в компании (отрасли). По оценке специалистов за счет рационального использования таких средств интеграции можно сократить расходы предприятия на создание и эксплуатацию прикладного программного обеспечения уровня предприятия примерно на одну треть. Под компонентами (средствами) системной интеграции понимается комбинация процессов, программных средств, стандартов и аппаратуры, благодаря которой обеспечивается «бесшовная» интеграция приложений в пределах одной или нескольких уровней управления в отрасли, позволяющая им функционировать как единой системе. Средства системной интеграции, как правило, охватывают автоматизацию предприятия в целом.

В соответствии с выбранным в предыдущем разделе профилем для задач проектирования ИСПУна рынке предлагаются различные решения системной интеграции аппаратно- программных средств. Так при выборе стандарта интеграции S-88 для управления batch-процессами нефтегазовой отрасли фирмами Rockwell Software и Siemens предлагаютсяспециальные программные средства ИКСУ, например, RSBizWare™ Batch, Simatic Batch и PCS 7 (2008 г.).

Эти программные системы позволяют:

· разрабатывать эффективные системы управления партионной продукцией, обеспечивая производственную гибкость, независимость технологических условий (рецептуры) от оборудования, реализацию независящего от продукции координационного управления и организованный методологический подход к управлению;

· создавать технические условия (рецептуру) и управлять ими, а также автоматически выполнять их;

· снизить затраты времени на проверку и ввод в эксплуатацию ИКСУ;

· конфигурировать физические и процедурные модели;

· интегрироваться с широким спектром дополнительных программных приложений;

· интегрироваться и обмениваться информацией о партиях продукции и рецептах с корпоративными информационными системами;

· моделировать весь технологический процесс.

В состав, в частности, RSBizWare Batch, входят шесть приложений, а именно:

· редактор Batch Equipment Editor, который позволяет графически описывать реальное оборудование;

· редактор Batch Recipe Editor, который позволяет графически описывать процедуры, необходимые для создания главных рецептов (ТУ);

· оболочка Batch View, которая представляет собой интерфейс оператора, взаимодействующий с сервером Batch Server;

· сервер Batch Server, который выполняет рецепты и координирует коммуникации между компонентами системы управления;

· среда моделирования Batch Simulator, которая позволяет моделировать и проверять рецепты (ТУ) применительно к конкретному оборудованию без связи с физическим процессом;

· архиватор Batch Archiver (по выбору), который передает электронные данные по процессу групповой обработки в любую SQL совместимую базу данных.

Batch-технология фирм поставщиков ПО Rockwell Software и Siemens:

· поддерживает модульность систем автоматизации процессов обработки партий продукции в соответствии со стандартом S88.01;

· создает физическую модель при помощи графического интерфейса редактора Equipment Editor;

· создает рецепты и иерархию процедурной модели при помощи редактора Batch Recipe Editor;

· управляет партионностью и отслеживает технологический процесс при помощи Batch View;

· собирает и размещает производственную информацию в журнале связанных с партиями событий Batch Event Journal;

· тестирует рецепты (ТУ) для различных производственных конфигураций при помощи Batch Simulator.

В соответствии с методологией, изложенной в стандарте S-88, программное обеспечение этого типа позволяет унифицировать используемые технологические процедуры, ускоряет разработку и внедрение производственных процессов.

В соответствии с рекомендованным профилем ИСПУдля решения задач интеграции (стандарты ISA-95 и MES) можно использовать ПО SIMATIC IT и MES Plant Intelligence (Factelligence) соответственно фирм SIEMENS, A&D и Wonderware. MES-система Wonderware Factelligence на сегодня является востребованной системой управления производством на российском рынке. С помощью Wonderware Factelligence на предприятии организуется прослеживаемость продукции, ведется ее партионный учет и электронный документооборот, визуализируются технологические маршруты, реализуется управление качеством продукции, анализируется работа оборудования и персонала, что обеспечивает прозрачность и управляемость производственного процесса.

MES-система Wonderware Factelligence может быть внедрена на предприятии и как отдельная информационная система, и как часть существующей IT-инфраструктуры. Мощные механизмы интеграции позволяют объединить Wonderware Factelligence с одной стороны с АСУ ТП, а с другой стороны – с системами управления ресурсами предприятия (ERP), а также с системами ведения конструкторской документации (CAD).

SIMATIC IT – это продукт для построения систем управления производством от SIEMENS, позволяющий выполнять его комплексное моделирование, точно определять технологические возможности и получать данные с ERP уровня и уровня производства в масштабе реального времени. Это позволяет выполнять более эффективное управление производством и повышать гибкость автоматизированного управления производством.

Применение SIMATIC IT обеспечивает возможность получения целого ряда преимуществ:

· моделированию могут быть подвергнуты даже сложные деловые процессы и структуры производства, которые впоследствии могут быть объединены наиболее эффективным способом;

· процессы моделирования остаются полностью прозрачными и понятными и, самое главное, независимыми от функционирования реальных систем управления;

· моделирование может выполняться в любой точке предприятия: все процессы могут быть стандартизованы и наиболее удачные методы управления могут использоваться в масштабах всего предприятия.

· обеспечивается плавный переход от результатов моделирования к выполнению принятых решений. Это снижает время выполнения проектных работ, предотвращает возможность возникновения ошибок, позволяет документировать все шаги и обеспечивает защиту имеющихся ноу-хау.

Таким образом, SIMATIC IT обеспечивает снижение затрат на построение ИКСУ и защиту сделанных инвестиций.

Российский вариант подобной системы – это программный пакет Фобос, который решает задачи оперативного управления производством дискретного типа, преимущественно позаказного, мелкосерийного или даже единичного.

Для системотехнической интеграции задач, решаемых АС ТОиР, можно использовать ПО корпорации Emerson PlantWeb и Smart Remote Automation.

Архитектура цифровых предприятий PlantWeb создает значительные преимущества для заказчиков: делает предприятия нефтегазовой отрасли безопасней, повышает качество продукции, увеличивает продолжительность работы, уменьшает себестоимость, упрощает соблюдение норм.

Он-лайн мониторинг, диагностика и оповещение о возможных проблемах, осуществляемые ПО PlantWeb, позволяют обнаружить и исправить ситуации, которые могут привести к выходу из строя оборудования или нарушению технологического процесса — до того, как они приведут к аварийным остановам. Эти средства помогают улучшить управление и техническое обслуживание для того, чтобы сократить периоды плановых остановов, сделать их более редкими и ускорить пуск после останова.

Логика PlantWeb, обладающая возможностями прогнозирования, может помочь снизить и предотвратить простои автоматизированной системы управления и технологического оборудования (насосов, двигателей, компрессоров, клапанов и др.).

Ключевыми компонентами цифровой архитектуры предприятия PlantWeb и расширение Smart Remote Automation являются следующие компоненты:

· Smart Digital Control – это система SCADA, которая контролирует сигналы ввода/вывода и выдает соответствующие команды. Система может также получать архивные данные по любым каналам связи.

· Smart Asset Optimization – программный пакет управления активами предприятия (ТОиР). Встроенное в него семейство программ AMS Suite является сердцем прогностического интеллекта. Оно обеспечивает возможность конфигурирования и интерфейс расширенной диагностики измерительных приборов, использующих протокол HART. Пакет содержит все данные о сигналах, такие как теги, имена, месторасположение, калибровочные и конфигурационные данные;

· AMS Suite включает в себя программное обеспечение AMS Device Manager и AMS Asset Portal для управления HART-устройствами;

· ROC Polling Service – это ПО, которое входит в комплект AMS Device Manager и обеспечивает интерфейс между AMS Suite и интеллектуальным контроллером ROC800. Это ПО обладает возможностью конфигурирования ROC800 и ROC Field Server, а также поддерживает обмен данными между ROC800 и AMS Suite Intelligent Device Manager. Благодаря возможности ROC800 извлекать диагностическую информацию и передавать ее на диспетчерский уровень, удается непрерывно контролировать состояние КИПиА на удаленных площадках нефтегазовых предприятий;

· ROC Field Server используется там, где необходим интерфейс между узкополосной полевой коммуникационной сетью с широкополосной сетью Ethernet.

Существует большой выбор BACnet программно-технических средств, обеспечивающих системную интеграцию управления безопасностью предприятия, например BACtalk for Windows, VisualLogic, WEBtalk и др. BACtalk для Windows осуществляет связь с полевыми устройствами, а также с BACnet-совместимыми устройствами любых производителей через сеть Ethernet, через последовательное соединение точка-точка (через модем или нуль-модемный кабель). Характерной особенностью BACtalk для Windows является расширенная графическая библиотека, предназначенная для создания интуитивно ясных мнемосхем на рабочем месте оператора. Живая трехмерная анимация и полноцветная графика предоставляют оператору возможности очень простого управления (показ-щелчок) данными в реальном времени. Встроенные изображения, инфраструктурные схемы, технологические схемы специфического оборудования систем – все это можно адаптировать для любой технологической площадки нефтегазовой отрасли.

BACtalk для Windows поддерживает полный диапазон функций, включая определенные в BACnet расписания, регистраторы трендов (в текстовом и графическом форматах), регистраторы потребления энергии, ограничители потребления энергии, элементы Active X, регистраторы действий работников и операторов, управляющих системой. Поддерживается механизм защиты от несанкционированного доступа пользователей к ресурсам системы управления.

С помощью пакета VisualLogic фирмы "Alerton" разрабатывается алгоритм управления системы BACtalk. Данное программное обеспечение имеет полноценную графическую среду на базе MS Visio при выполнении проекта ИКСУ простым перемещением функций из универсальной библиотеки. Одновременно с разработкой программ создается и документация.

В соответствии с рекомендованным для ИКСУ профилемдля автоматизации проектирования ИКСУ используются CASE-системы. В их основе лежит визуальное моделирование (visual modeling), способ восприятия проблем с помощью зримых абстракций, воспроизводящих понятия и объекты реального мира. Модели служат инструментом анализа проблем, обмена информацией между всеми заинтересованными сторонами (пользователями, специалистами в предметной области, аналитиками, дизайнерами и т.д.), проектирования программных приложений и баз данных, а также подготовки документации. Моделирование способствует более полному усвоению требований, улучшению качества дизайна системы и повышению степени ее управляемости. Стоимость таких систем проектирования, например, ARIS может достигать более 100 000 $. Однако можно использовать более бюджето-доступные средства, например, MS Visio или Business Studio.

Одним из широко распространенных программных пакетов PLM-решений является пакет, базирующийся на программных продуктах фирмы Dassault Systems. Этот пакет включает систему проектирования CATIA, подсистемы ENOVIA SmarTeam и DELMIA, реализующие технологию коллективного управления данными PDM (Product Data Management).

Вариантов технической реализации и конкретных средств PLM, предлагаемых различными производителями в рамках системной интеграции, достаточно много. Однако в целом облик программно-технической структуры системной интеграции практически приближается к некоторой унифицированной форме в виде продуктов ведущих мировых системных интеграторов для промышленных предприятий: PLM (Dassault Systems), PI System (OSI Software), Total Plant Solution (Honeywell), FactorySuite (Wonderware), Enterprise Technology Solution (Yokogawa), Mizushima Plant (Mitsubishi Chemical Co), Plant Information Management System (JGC Corporation)).

При использовании этих средств интеграции удается сформировать единое информационное пространство автоматизированных систем.

Контрольные вопросы

1. Какие требования закладывают при выборе ПО ИКСУ?

2. Какие методы интеграции программных средств используются в ИКСУ?

3. В чем особенность выбора программных средств интеграции автоматизированных систем batch- процессов в НГО?

4. В чем особенность выбора программных средств интеграции автоматизированных систем технологического и производственного управления в НГО?

5. В чем особенность выбора программных средств интеграции автоматизированных систем управления проектными процессами в НГО?