Автоматизация

Комплексная интегрированная АСУ компанией как средство повышения эффективности

Журнал «Автоматизация в промышленности» №10/2012
   

Авторы:          Гурьянов Л.В., к.т.н., ведущий специалист НПФ «КРУГ»,
Ключников А.Б., начальник отдела маркетинга «КРУГ-Софт»

В статье рассматриваются вопросы построения интегрированной автоматизированной системы управления компанией на основе программной платформы, состоящей из информационных слоев, обеспечивающих агрегирование данных и отвечающих за взаимодействие всех уровней системы.

Проблема разобщенности в управлении компанией

Анализируя причины нынешнего экономического кризиса, можно говорить о многих его факторах, например, о чрезмерном раздутии финансового сектора или нехватке ликвидности и кризисе долгов. Однако есть еще одна значимая проблема, которая практически не афишируется. Имя этой проблемы – разобщенность. Разобщенность проявляется в руководстве частями системы без видения общей картины, в управлении на основе неполных данных, в планировании без учета быстро меняющихся факторов.

Принимаемые решения могут стимулировать один сектор экономики, но при этом часто не учитываются скрытые долгосрочные последствия для других сфер. Необходимость стратегического планирования с учетом постоянно меняющихся исходных данных и тактических целей была очевидна уже давно. Теоретические основы такого подхода были заложены еще в СССР и нашли отражение в трудах Н. И. Ведуты (впоследствии признанных Международным Биографическим Центром Кембриджа одним из выдающихся достижений XX века).

Если опуститься на уровень предприятий, то мы увидим, что ситуация в отдельно стоящих компаниях точно такая же. Разделение труда и переход к управлению по процессам когда-то существенно подняли производительность труда, но сейчас такой подход уже исчерпал себя. Многие компании сегодня сталкиваются с проблемой, когда основные технико-экономические данные рассредоточены по системам и не могут использоваться в масштабах всего предприятия. Более того, зачастую даже одна система может состоять из множества подсистем, практически не взаимосвязанных друг с другом. Операторы технологических процессов управляют только своим участком, экономисты видят обобщенные итоги за месяц, но всей картины в целом не видит никто.

Невозможность точных расчетов и прогнозирования без обобщенных данных – это проблема, лежащая на поверхности, но у нее есть и еще один слой. Каждый пытается максимально оптимизировать свой участок и достичь максимума прибыли в своем секторе, при этом часто не учитывается, как предлагаемые изменения повлияют на всю систему в целом. Например, оптимизируя скорость работы, мы приходим к увеличению энергопотребления, уменьшая энергопотребление – к увеличению износа оборудования и т.д. При этом, в лучшем случае, экономист сравнивает результаты производства при разных техпроцессах, оценивает их эффективность, в итоге рассчитывается и выбирается наиболее доходный вариант.

Для реальной оптимизации процессов производства и уменьшения издержек с учетом меняющихся стратегических и тактических целей компании, перехода на качественно новый уровень управления требуются иные методы. Так, спрос на товар, себестоимость комплектующих или энергоресурсов могут меняться не только по заранее запланированному графику, но и испытывать скачкообразные изменения в связи с факторами, не поддающимися прогнозированию (например, наводнение в Таиланде в 2011 году, которое привело к резкому росту цен на дисковые накопители). В такие моменты зачастую является оптимальным не только изменение цены, но и перестройка процессов производства под новые условия. Если такое решение принимается, то меняются параметры производства, при этом реальная себестоимость нового цикла обычно неизвестна еще длительное время, и говорить об его оптимальности не приходится. Более того, часто даже в давно отлаженных процессах при получении более детальной информации можно найти моменты, которые могут существенно влиять на их себестоимость. Часто оказывается, что процесс, кажущийся оптимальным, таковым на самом деле не является, и небольшое изменение производственного цикла способно кардинально улучшить показатели эффективности.

Только реальное видение всех взаимосвязей и управление всей системой как единым целым в режиме реального времени способно вывести компанию на качественно новый этап развития. 

В настоящее время уже существуют инструменты, позволяющие консолидировать данные и обеспечивать их полное представление в рамках всей компании (например, системы категорий ETL, MDM). Распространение автоматизированных систем, развитие методов моделирования и прогнозирования, появление соответствующих методов проектирования создало базу для качественного скачка производительности. Осталось совершить последний шаг – объединить все инструменты и создать на их основе производство нового поколения.

Основные подходы к созданию интегрированной АСУ компании

Существует два основных подхода к созданию интегрированной автоматизированной системы управления компанией:

  • На основе комплекса аппаратно-программных средств от одного или нескольких строго определенных производителей. В этом случае жестко регламентируется состав компонентов на каждом уровне системы и связи между ними.
  • На основе программной платформы, состоящей из информационных слоев, обеспечивающих агрегирование данных и отвечающих за взаимодействие всех уровней системы. В данном случае становится возможным применение ПО и аппаратных средств различных производителей.

У обоих методов есть свои плюсы и минусы. Так, выбор первого пути дает возможность гарантировать полную совместимость, облегчается обслуживание системы. Интеграция осуществляется естественным образом, а затраты на пусконаладку такой системы минимальны. Но в тоже время такой подход имеет и очевидные минусы. Невозможность выбора оптимальных средств автоматизации, необходимость замены уже существующих и отлаженных систем АСУ на новые (от одного производителя) и глубокая привязка к одному производителю (позволяющая в дальнейшем поставщику диктовать свои условия).
Второй подход использует средства интеграции с системами разных уровней на основе консолидации данных. Это позволяет, с одной стороны, строить интегрированную систему на основе уже работающих систем предприятия, а с другой – обеспечивает эффективное развитие автоматизированной системы с появлением новых подсистем и информационных технологий.

За 20 лет работы на рынке промышленной автоматизации компании «КРУГ» и «КРУГ-Софт» четко осознали все перспективы, открываемые внедрением автоматизированных консолидированных систем масштаба компании. Еще несколько лет назад были разработаны и апробированы основные программные компоненты, алгоритмы прогнозирования и предупреждающего реагирования, накоплен опыт проектирования подобных систем.
Анализ текущей ситуации на предприятиях России, а также понимание важности сохранения свободы выбора программно-технических решений предопределили подход к созданию информационных систем компаний.

Программная платформа для создания интегрированной АСУ

Сегодня компании «КРУГ» и «КРУГ-Софт» предлагают программную платформу для создания интегрированной автоматизированной системы управления (ИАСУ) компании, подразумевая под термином ИАСУ не частное решение, охватывающее только верхний уровень (AEM, MRP, ERP), а полностью интегрированную систему, охватывающую всю корпорацию, от управления первичным технологическим оборудованием (датчиками, задвижками, приборами учета и т.д.) и до систем прогнозирования и принятия управленческих решений. При этом любое изменение в системе отражается в реальном времени на всех затрагиваемых им уровнях, вся организация начинает работать как единый живой организм. Системы данного класса в силу специфики производства не могут быть одинаковыми для всех – каждая компания требует индивидуальных решений. Однако принципы создания, гибкость и богатство функционала программной платформы, уникальные базовые алгоритмы, методы прогнозирования позволяют создавать интегрированные системы автоматизированного управления для предприятий и организаций, принадлежащих к различным отраслям народного хозяйства (рисунок 1).

Рисунок 1 – Структура ИАСУ крупной компании с применением интеграционных слоев

Такая система обеспечивает следующие ключевые характеристики:

  • Создание единой высоко интегрированной и полностью прозрачной информационной среды, когда любой показатель эффективности (отображаемый на верхнем уровне) может быть расшифрован вплоть до первичных данных (информации с датчиков). При этом обеспечивается легкость доступа как к текущим данным, так и к их архивным значениям за произвольный промежуток времени (в любом разрезе и объеме).
  • Взаимосвязь всех уровней системы с разграничением доступа к информации. При изменении стратегических и тактических задач система изменяет технологический процесс на каждом задействованном участке таким образом, чтобы наиболее оптимально соответствовать новым требованиям. В то же время участники процесса на нижних уровнях не должны получать излишний объем данных. То есть все изменения стратегии верхнего уровня автоматически разделены на отдельные подзадачи.
  • Нахождение как явных, так и косвенных взаимосвязей.  Далеко не все компоненты и процессы, участвующие в производстве, имеют явные соответствия. Тем не менее роль таких скрытых взаимодействий очень часто недооценивается. Например, выход параметров температуры в цехе за пределы оптимальных может увеличивать потребление электроэнергии теми или иными технологическими установками. Различные расходные материалы могут влиять на износ оборудования. И это только относительно явные взаимосвязи! Использование специализированных алгоритмов анализа позволяет выявить такие взаимосвязи, о которых просто никто никогда не догадывался, и тем самым существенно повысить эффективность производства.

Следует отметить, что, получая решение на основе программной платформы, пользователь сохраняет и преимущества решения на основе одного производителя. При этом группа компаний «КРУГ» хотя и предлагает использовать для новых или замены сильно устаревших систем программное обеспечение своей разработки, но не привязывает пользователя к нему. Любая подсистема и любой компонент могут быть поставлены наиболее подходящим производителем.

Решение на основе программной платформы
Примером успешного решения на основе программно-аппаратной платформы от группы компаний «КРУГ» может служить опыт внедрения ИАСУ в Башкирской Генерирующей Компании.

Башкирская генерирующая компания – один из крупнейших отечественных производителей электрической и тепловой энергии. Ее установленная электрическая мощность 4572 мегаватт, тепловая – 10478 гигакалорий в час. Эти объемы обеспечивают самодостаточность, более того, – избыточность энергосистемы Башкортостана.

Создание ИАСУ происходило на протяжении нескольких лет, на данный момент в едином информационном пространстве функционируют все основные системы на большинстве объектов. В ближайшие годы планируется также подключение многих вспомогательных подсистем.

Создание ИАСУ Башкирской Генерирующей Компании в связи с большим разнообразием систем и обширной территориальной распределенностью потребовало использования большого спектра программного обеспечения и технических решений.
Грамотный выбор программных и аппаратных средств, наиболее полно отвечающих потребностям предприятия, обеспечивается соответствующей архитектурой системы (рисунок 2).

Основой консолидации технологических данных компании является сервер WideTrack™. WideTrack – это сервер хранения и обработки данных, обеспечивающий единую точку доступа к технологической информации и позволяющий интегрировать эту информацию с бухгалтерской, финансовой, экономической и кадровой для повышения эффективности работы компании. Обеспечивая прием и передачу данных с подсистем нижнего уровня, WideTrack абстрагирует уровни MES и ERP от вопросов обмена, хранения, обработки и консолидации данных с разнородных источников (SCADA,  OPC, XML, реляционных баз данных и других), позволяя сосредоточиться на решении высокоуровневых проблем управления предприятием, делая архитектуру системы простой и наглядной. WideTrack обеспечивает информационный обмен между различными подсистемами, использующими данные разного формата, а также выборку данных для систем прогнозирования и анализа.

SCADA КРУГ-2000 обеспечивает создание АСУ с заданной функциональностью и архитектурой:

  • Локальная система на одном компьютере
  • Система, построенная по технологии клиент-сервер
  • Иерархическая Распределенная Система Управления (РСУ, или DCS – Distributed Control System).

При этом высокая степень надежности, гарантируемая целым спектром технических решений и подтвержденная не только сертификатами, но и многочисленными внедрениями на множестве опасных объектов (энергетической, нефтяной, газовой и химической промышленности), дает возможность применения SCADA КРУГ-2000 на всех больших АСУ производственного уровня.

Рисунок 2 – Программные и аппаратные средства в архитектуре системы

SCADA/HMI DataRate обеспечивает визуализацию данных и формирование отчетов общего пользования, а также функционирование вспомогательных систем. За счет крайне привлекательной стоимости в сочетании с мощными средствами визуализации и отчетными формами DataRate является одним из главных компонент ИАСУ.

Для автоматизации удаленных объектов были выбраны контроллеры DevLink-C1000 .Эти контроллеры обладают вычислительной мощностью, достаточной для автономной обработки сложных алгоритмов, оптимизации передаваемого трафика, надежной доставки данных по медленным и ненадежным каналам связи, хранением архивов внутри контроллера и низким энергопотреблением. Таким образом, DevLink-C1000 идеально подходит для контроля и управления удаленными объектами. При этом стоимость данного контроллера в разы ниже стоимости зарубежных аналогов. Данные с контроллеров могут поступать как в SCADA КРУГ-2000, так и напрямую в WideTrack (для этого разработан специализированный OPC-сервер). 

Заключение

В процессе автоматизации управления компанией первоначально были автоматизированы основные системы нижнего уровня, параллельно внедрялись системы планирования, бухгалтерские системы и другие офисные системы. На втором этапе были созданы ИАСУП – интегрированные системы уровня предприятий (генерирующих станций). Затем был создан интегрирующий слой уровня компании, завершивший создание ИАСУ. Таким образом, решения от НПФ «КРУГ» позволили создать ИАСУ Башкирской Генерирующей Компании с минимальными затратами на каждом из этапов внедрения, без единовременного вложения значительных денежных сумм.

В итоге – БГК получила современную автоматизированную систему, позволившую значительно повысить эффективность работы генерирующих мощностей и значительно сократить издержки. При этом эффект от внедрения наблюдался на каждом из этапов.