Актуальность интеграции

Интеграция АСУТП и АСУП

Говоря о программном обеспечении систем автоматизации, нельзя оставить без внимания и процессы, связанные с внедрением бурно развивающихся информационных технологий и на вышестоящих уровнях управления промышленным предприятием. Конечно, эффективность функционирования предприятия определяется эффективностью работы его отдельных производственных подразделений, технологических установок (АСУТП). Но невозможно говорить об эффективности отдельной АСУТП в отрыве от системы управления предприятием в целом.

Автоматизация предприятий (в том числе и нефтегазовых) в России на протяжении последних десятилетий строилась по трехуровнему принципу (рис. слева). В любой системе управления, построенной по иерархическому принципу, предполагается движение информации в двух направлениях: «снизу вверх» (восходящий поток) и «сверху вниз» (нисходящий поток).

С нижнего уровня информация от различных датчиков поступает на автоматические регуляторы (контроллеры) и в виде управляющих воздействий возвращается на исполнительные устройства (ИУ). На этом уровне замыкаются контуры автоматического управления (САУ), а информация о параметрах технологического процесса поступает выше - на уровень АСУТП. Здесь (в операторной/диспетчерской) информация отображается на экранах, табло и регистрируется. Оперативный персонал имеет также возможность формировать управляющие воздействия: на регулятор - изменением задания, на объект - в режиме ручного дистанционного управления исполнительными устройствами.

Вверху, на уровне АСУП (в мировой практике этот уровень управления получил название ERP - Enterprise Resources Planning - планирование ресурсов предприятия), имеются структуры, обеспечивающие финансово-хозяйственную деятельность предприятия в целом, планирование и учет производства, в том числе:

- управление финансами;

- бухгалтерcкий учет;

- энергетическое обеспечение;

- материально-техническое обеспечение;

- сбыт готовой продукции;

- ремонтно-техническое обеспечение;

- управление персоналом и т. д.

Результатом их деятельности являются планы, задания, регламенты, которые в качестве управляющих воздействий «спускаются» на уровень АСУТП. Вот здесь и возникает главный вопрос - а на базе какой информации все эти задания и планы вырабатывались? Дело в том, что автоматически «поднять» оперативную информацию до уровня принятия стратегических решений долгое время не удавалось. В результате информация для принятия управленческих решений часто была не только не оперативной (устаревшей), но и недостоверной (человеческий фактор).

В России исторически сложилось так, что автоматизация управления промышленными предприятиями долгое время осуществлялась по двум достаточно обособленным и независимым друг от друга направлениям (АСУТП и АСУП).

Развитие этих направлений обычно осуществлялось различными коллективами специалистов, подчиненных руководителям различных служб, было плохо скоординировано. Оба направления не были связаны между собой ни организационно, ни физически, ни информационно. Кроме того, автоматизация обоих этих направлений строилась на разнородных технических и программных средствах, не предусматривала возможности стандартизации каналов обмена информацией между уровнями.

· В 90-х годах прошлого века в России (особенно в нефтегазовой отрасли) начался бурный процесс модернизации технических средств автоматизации. На смену морально и физически устаревшим средствам пришли современные программно - технические комплексы. Это и контроллеры (PLC) различных производителей, и DCS различных масштабов, на базе которых можно строить интегрированные системы управления не только технологическими установками, а даже цехами и небольшими заводами. SCADA-системы уже стали неотъемлемой частью многих модернизированных и вновь введенных АСУТП.

Особенностью этих систем является то, что они работают с потоками данных, поступающими в реальном масштабе времени, с высокой частотой (периоды опроса – порядка секунд и даже долей секунд) и из большого числа источников (от сотен до десятков тысяч параметров). Эта информация хранится в базах данных не реляционного типа и используется для оперативного управления технологическим процессом. Но информация, успешно используемая в АСУ ТП, неудобна для системы верхнего уровня управления.

Положительные результаты автоматизации технологических процессов очевидны – успешно идет процесс замены морально и физически устаревших средств автоматизации на современные и надежные микропроцессорные системы (DCS или SCADA). На предприятиях появились специалисты, владеющие компьютерными системами и современными методами управления, специалисты по информационным технологиям (ИТ).

· Для решения задач автоматизации управления административно-хозяйственной деятельностью предприятий (АСУП) в последнее время создается и широко внедряется большое количество типовых систем управления. По функциональным возможностям все эти системы неравнозначны. Среди них имеются и так называемые коробочные продукты, реализующие очень небольшое количество функций (бухгалтерские, складские и т. п.), и мощные системы, способные моделировать происходящие на предприятии процессы управления (SAP/R3, Baan, Oracle Applications). Представлены и системы среднего класса (JD Edward’s, MFG – Pro, SyteLine, Renaissance, Concorde XAL, SunSystems, БОСС-Корпорация, Галактика, Парус, Ресурс и др.), способные реализовать достаточно большое количество функций по различным направлениям – финансы, персонал, сбыт.

Особенностью всех этих систем является применение современных реляционных баз данных, таких как, например, Oracle, Informix, Microsoft SQL Server и других, наиболее хорошо приспособленных для решения задач анализа. На этом уровне нужна только предварительно подготовленная, интегрированная информация о технологических процессах, состоянии оборудования, расходных показателях (данные типа средних за определенные промежутки времени, нарастающим итогом, объемы выработанной продукции и т. д.). Такие данные должны поступать в систему гораздо реже, чем данные реального времени, но они должны быть оперативными и достоверными.

Внедрение в процесс управления этих мощных программных комплексов не принесло ожидаемого эффекта. Основной недостаток таких систем заключается в том, что они изначально не могли оперативно и адекватно реагировать на реальные проблемы производства, которые на предприятии обычно непредсказуемы. Системы автоматизированного планирования и управления производством развивались из бухгалтерских систем, которые хорошо выполняют учетную роль, но не показывают пути совершенствования производства. А именно эта задача стоит сейчас перед большинством отечественных предприятий.

Вновь сложилась ситуация, когда и на новом витке автоматизации на предприятиях часто отсутствует обмен оперативной информацией не только между уровнями управления (вертикальные связи), но и между системами одного и того же уровня (горизонтальные связи).

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. Это обеспечит 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 до выдачи готовой продукции.

Вертикальная интеграция базируется на организации потоков информации от нижнего уровня (датчиков и контроллеров) 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.

На предприятиях автоматизированный обмен информацией часто бывает невозможным по следующим причинам:

- далеко не все технологические процессы автоматизированы на базе

современных программно-аппаратных средств;

- имеются устаревшие системы автоматизации, подключение которых

к сети организовать очень трудно;

- некоторые системы сделаны под DOC и отсутствует

коммуникационное обеспечение;

- отсутствуют физические линии связи (ЛВС);

- организационные проблемы.

Современная автоматизация технологических процессов одного цеха часто бывает реализована на разнородных программно-аппаратных средствах. Здесь можно встретить системы управления различных фирм- производителей DCS и SCADA (ABB, Fisher Rosemount, Foxboro, Honeywell, Intellution, Wonderware и др.). Для анализа такой «разношерстной» информации ее потребуется привести к единому формату. В специальной периодической прессе даже появились такие термины, как «острова» или «лоскуты» автоматизации.

Можно констатировать, что на предприятиях часто отсутствует единая информационная среда, которая смогла бы стать основой системы оперативного учета и управления ресурсами производства. Нехватка прежде всего технологической информации становится все более и более актуальной. Сегодня практически все службы предприятий заинтересованы в получении оперативных и объективных технологических данных.

Из всего вышеизложенного следует объективная необходимость интеграции уровней АСУТП и АСУП – сегодня для этого созданы все необходимые предпосылки:

- руководство предприятий становится все более заинтересованным в

получении оперативной и объективной информации о текущих и архивных значениях параметров технологических процессов;

- на многих предприятиях уже создана достаточная сетевая

инфраструктура (сети Ethernet на уровне предприятия, стандартные

промышленные шины на уровне АСУТП);

- на рынке средств автоматизации уже появились специализированные

программные продукты различных типов, в том числе и от разработчиков SCADA-систем.

Основная цель интеграции различных подсистем предприятия - объединение информационных потоков, создание единого информационного пространства для объективной и оперативной оценки текущей ситуации, оперативного принятия оптимальных управленческих решений, ликвидации информационных и организационных барьеров между управленческим и технологическим уровнями.