Наведение мостов на предприятии

ОБЗОР

• Сближение ИТ и инженерных служб

• Интеграция систем

• Интеграция данных

• Программное обеспечение MES

Давление бизнеса создает такую ситуацию, при которой возникает реальная необходимость изменения роли и функций техники автоматического управления на предприятии. Исторически сложившаяся техника автоматического управления, целью которой была безопасная и эффективная работа производственного участка, привела к тому, что сама эта техника многие годы была замкнута на себе. Оборудование и системы автоматизации, а также данные, которые они предоставляли, предназначались, прежде всего, для использования специалистами по автоматизации. Руководству предприятия для получения этих данных необходимо было обращаться к специалистам или самостоятельно извлекать их из отчетов.

"Информация — это самое главное, что отличает вашу организацию от других", — утверждает Эрик Рогг, вице-президент и руководитель исследовательских работ в компании Ventana Research. Информация о том, как идет процесспроизводства на вашем предприятии, является ключевым фактором в достижении конкурентоспособности, так как конкуренция нивелирует дифференциацию продукции. В связи с постоянным ростом количества регулирующих документов и обострением глобальной конкуренции, постепенно снижающей величину прибыли и сокращающей продолжительность рабочих циклов, руководству предприятия для принятия стратегических решений необходим доступ к данным систем автоматизации в режиме реального времени. Основными факторами здесь выступают необходимость сохранения предельной величины доходности, сокращение периода от заказа до оплаты, максимизация возможностей удовлетворения спроса и рентабельности фондов предприятия.

48-53_integracja.indd-1.jpg

Неспособность систем планирования ресурсов предприятия (ERP) продемонстрировать ожидаемое глубокое понимание производственного процесса явилась причиной усиления интереса к путям решения проблемы ликвидации разрыва между уровнями автоматизации предприятия. Это подтолкнуло долгое время спадавший рынок систем управления производством (MES) к увеличению объема продаж на 1 млрд. долл. в 2005 г. Другие варианты комплексных путей решения проблемы также постепенно внедряются в сферу производства, что приводит к новым противоречиям, проблемам и возможностям.

Согласно данным недавнего опроса, посвященного проблемам интеграции, который проводился Control Engineering, [1] большая часть интеграции уровней автоматизации предприятия (52%) проводится через ПЛК, связанные с системами более высокого уровня. Респонденты также отмечали, что в целях интеграции используются MES (18,4%) и порталы для визуального представления производственных данных (20,4%), а также смешанные системы (9%).

Аналитики и поставщики решений со своей стороны заинтересованы в обсуждении путей ликвидации разрыва в передаче данных на автоматизированном предприятии. Интересно, однако, что производственники не стремятся обсуждать эту проблему. Только один из восьми опрошенных поставщиков назвал клиента, который был готов к разговору на эту тему.

"Многие не желают делиться положительным опытом работы. Если мне известен способ решения проблемы, действительно ли я заинтересован в том, чтобы поделиться им с другими?", — говорит Джон Мор, руководитель программы eQuality в KLA-Tencor (Сан-Хосе), производитель систем оценки качества для полупроводниковой промышленности.

Практический результат опроса связан с выводом о том, что оптимизация использования данных автоматизированных производственных участков жизненно важна в стратегии руководства предприятием. И, поскольку ликвидация разрыва при передаче данных — задача далеко не простая, в настоящее время идет работа над ее решением.

В результате недавнего исследования AberdeenGroup под названием "Прозрачность производства" ("Manufacturing Transparency") выяснилось, что на предприятиях с лучшими показателями данные с производственных участков в режиме реального времени используются для принятия решений на уровне совета директоров. В этом исследовании также отмечалось существование разрыва между управлением и производством. "Шестьдесят процентов респондентов отмечали, что разрыв между ERP и производственными участками является главным препятствием на пути достижения требуемых показателей" — отмечает Марк О’Херн, вице-президент Aberdeen.

Согласно данным опроса Control Engineering, среди целей разработки проектов интеграции автоматизированных предприятий респонденты указывали: решение проблем конкурентоспособности (44,6%), интеграцию канала поставок/требования клиента (36,6%) и соответствие предписаниям (11,6%).

Классический руководитель хочет исполнить обязательства перед клиентами, установить практические ожидаемые результаты и достичь их. Это невозможно без способности видеть все производство. Колин Мэссон, руководитель исследований в AMR Research

48-53_integracja.indd-3.jpg

xCoupler быстро подключается к задней панели программируемого контроллера автоматизации и отсылает данные на серверы баз данных предприятия, Это не MES, а конвейер данных. Рон Мандей, исполнительный директор Online Development

Вся суть — в деталях

Трудно сделать какие-то обобщения по вопросам интеграции автоматизированного предприятия. Причиной этого является большое количество важных факторов, влияющих на результат. Необходимо учесть также огромное количество переменных, включая дискретный и процессный подходы, динамику единичного производства и, в особенности, динамику отдельных компаний. На уровне производственного участка эти факторы включают:

• многообразие типов и поколений автоматизации;

• масштаб требуемой интеграции;

• важность вопросов реального исполнения;

• ресурсы, и еще раз ресурсы.

Объем данных автоматизированного участка в обрабатывающей промышленности, например, больше, чем в серийном или дискретном производстве. Помимо этого, их сбор в большей степени связан с производительностью и безопасностью оборудования. В дискретном производстве больше опираются на сбор данных со штрих-кодовых меток и, в некоторой степени, с RFID (радиочастотных меток).

Руководители предприятий обрабатывающей промышленности все в большей степени начинают интересоваться данными, отражающими:

• размер выработки;

• производительность;

• техническое состояние оборудования, особенно работы по техническому обслуживанию и текущему ремонту.

"Они интересуются общей эффективностью, и, в особенности, достижением более высокой отдачи и снижением товарно-материальных запасов”,- говорит Крис Бутройд, менеджер по продукту компании Honeywell. "При выходе на товарную биржу, например, химикатов, где важно решить — можно ли принять заказ и где его разместить, руководители заинтересованы в том, чтобы иметь более полное представление о производственных мощностях предприятия. Поскольку плановый простой очень дорог, важна координация периодов работы оборудования и периодов его остановки для технического обслуживания", — также отмечает Бутройд.

Руководители предприятий дискретного и серийного производства все больше интересуются:

• качеством;

• прослеживанием и регистрацией материалов для документирования "в заводском исполнении" для обеспечения гарантий и в регулятивных целях;

• загрузкой производственных мощностей для календарного планирования, особенно в условиях работы с большими объемами или в разнообразных условиях.

"В дискретном и серийном производстве системы прослеживания и регистрации более обособлены от систем качества", — отмечает Джулия Фрейзер, главный аналитик исследовательских работ в Industry Directions. По ее словам, во всех отраслях заинтересованы в том, чтобы текущее функционирование оборудования оценивалось с помощью его общей производительности (OEE) и обеспечивалась лучшая доступность данных предприятия для повышения способности реагировать на запросы.

Повсюду "классический руководитель хочет исполнить обязательства перед клиентами, установить практические ожидаемые результаты и достичь их. Это невозможно без способности видеть все производство", — считает Ко-лин Мэссон, руководитель исследований сетей канала поставок в AMR Research.

Управление данными

Основные вопросы управления данными связаны с проблемами доступа, очистки и объединения, контекста, коммуникации, безопасности, хранения и архивирования. В работе с данными центральное место занимают стандарты, которые упрощают горизонтальное и вертикальное совместное использование данных. Эти стандарты, частью официальные, частью вводимые de facto, имеют широкий диапазон: от таких новых стандартов, как ISA-95 в соединении с B2MML (язык разметки для форматирования текстовых сообщений между бизнесом и производством) от WBF, которые больше адаптированы к технологическому процессу, до сравнительно твердо установившихся "стандартов", таких как XML в качестве общепринятой среды текстовых сообщений и OPC для обеспечения возможности вертикального и горизонтального взаимодействия с помощью нефирменных драйверов.

Совместная работа групп стандартов открывает перспективы упрощения несогласованных инфраструктур, особенно между группой ISA, ориентированной на процесс, и OAG, нацеленной на дискретные операции.

MES все больше фигурирует в многих схемах производителей. MES обычно сконфигурирована для работы между уровнем автоматизации производственного участка и уровнем ERP. Она собирает и группирует данные системы автоматизации исходя из контекста на основе подробной модели производства с целью их передачи на более высокий уровень бизнес-системы. Большой спрос на MES вызвал острый интерес у поставщиков средств автоматизации, многие из которых приобрели технологию MES, включая ABB (Base Ten/Consilium), Honeywell (POMS), Rockwell Automation (ProPack) и Brooks (FASTech). Поставщики ERP также заинтересованы в разработке связующего ПО для усиления интеграции с MES.

"Интерфейсы между PCS7 от компании Siemens (решение DCS) и приобретенной ею ORSI были разработаны вскоре после этого приобретения. По мере того, как будет происходить развитие продукта, согласованная разработка интерфейсов между двумя продуктами объединит мир автоматизации процессов с более высоким уровнем автоматизации так, что интеграция станет более прозрачной”,- говорит Тодд Стауффер, менеджер по маркетингу PCS7.

За включением в 2004 г. SAP стандарта ISA95 в свою схему связи ERP с MES последовали Microsoft, Oracle и другие, что дало стандарту мощный импульс. Позднее SAP тесно сотрудничала с Siemens в вопросах разработки комплексного решения автоматизации предприятия, центром этого сотрудничества являлся ISA95.

48-53_integracja.indd-5.jpg

Все, что мы сделали — это поместили сервер в небольшой корпус со встроенной базой данных SQL, Web-сервером и клиентом электронной почты и обеспечили его всеми видами соединений. Скотт Бирмингем, менеджер по маркетингу продукта Plantnode в Shoplogix

Архитектуры интеграции

Поставщики средств автоматиза-1 ции также занимаются конструированием и инженерной разработкой комплексных всеобъемлющих архитектур и платформ интеграции. Такая широкая область охвата упрощает использование специальных соединений интерфейса прикладного программирования (API), которым обычно требуются расширенные службы. Перечень поставщиков и их платформ включает Invensys с его платформой ArchestrA и Wonderware Enterprise Integration Application, GE Fanuc, использующий Proficy, и Rockwell Automation с его Integrated Architecture и переконфигурированными FactoryTalk Integrator Editions.

"Когда мы впервые выпустили ArchestrA, то основное внимание сосредоточили на вопросах интеграции систем управления. За последние два года она стала ближе к ИТ", — говорит Кевин Ток, вице-президент компании Wonderware.

Характеристики платформ обеспечивают их широту, они все больше поддерживают крупномасштабные проекты со сложной реализацией. Для согласования потока данных и сообщений от систем нижнего к системам верхнего уровня с использованием общих служб платформы включают в себя самые разные протоколы, стандарты и технологию сторонних поставщиков, такие, например, как связующие компоненты BizTalk от Microsoft, NetWeaver от SAP и WebSphere от IBM. С целью упрощения использования некоторые поставщики стараются точнее совместить свои продукты с компонентами связующего ПО, как, например, при использовании BizTalk компанией Wonderware или при использовании WebSphere компанией Rockwell Automation. Фактически все поставщики оборудования и систем предоставляют также набор инструментальных средств и заранее сконфигурированные адаптеры API для создания однородной системы производственного участка.

Будущая интеграция станет проще с помощью сервис-ориентированной архитектуры (SOA), где специфические функции ПО Сomponent Services сконфигурированы и укомплектованы для связи и доступа с помощью Web-служб. В настоящее время SOA — это больше образ, чем реальность, однако члены консорциума производителей совместно работают над тем, чтобы с помощью определения стандарта архитектуры компонентов сервисов (SCA) облегчить ее разработку и принятие.

Решения с ориентацией на управление

Подходы к решению проблем заполнения промежутка на основе поиска ниши также привлекают внимание. Два из наиболее интересных — это xCoupler от Online Development и Plantnode от Shoplogix.

"Мы называем xCoupler "устройством”. Это продукт комплектуется в зависимости от назначения. Он быстро подключается к задней панели программируемого контроллера автоматизации и отсылает данные на серверы баз данных предприятия, — поясняет Рон Мандей, исполнительный директор компании. — Это не MES, а конвейер данных. Он представляет собой надежное, простое в конфигурации двухуровневое решение, с помощью которого функции управления данными и система управления передается назад на производственный участок".

Разработанный первоначально как OEM-компонент для Rockwell Automation, сейчас он имеет свою собственную торговую марку и реализуется отдельно. Мандей отмечает, что он может выполнять сохраняемые процедуры, такие, как запрос на информацию о следующем задании, или загружать набор команд. xCoupler отвечает интересам крупных производителей с большим объемом установленного оборудования. Его стоимость не превышает 10 тыс. долл. США.

Plantnode от Shoplogix также является стандартным продуктом, по размеру не больше кубика Рубика, игрушки 80-х годов. Он соединяется кабелем с отдельным блоком. "Все, что мы сделали — это поместили сервер в небольшой корпус со встроенной базой данных SQL, Web-сервером и клиентом электронной почты и обеспечили его всеми видами соединений", — рассказывает Скотт Бирмингем, менеджер по маркетингу продукта.

Он продолжает: "Мы продаем его вместе с накладным дисплеем оператора и считывателем штрих-кода. Если руководитель предприятия хочет видеть информацию, он включает свой портативный компьютер и получает к ней доступ через Web-браузер".

Только с 2002 г. Shoplogix установила на предприятиях более 400 блоков Plantnode. В прошлом году компания удвоила объем продаж, ожидается, что в этом году объем увеличится втрое. По словам Бирмингема, срок окупаемости не превышает двух месяцев.

Предприятие-производитель медицинского оборудования Benlan Inc., расположенное в Оуквилле, Онтарио, недалеко от Торонто, производит, главным образом, литые и штампованные одноразовые изделия, такие, как эластичные капельницы и трубки катетеров. "Мы искали способ сбора данных о процессе производства в режиме реального времени для того, чтобы добиться лучшего понимания степени эффективности использования оборудования на производственном участке", — рассказывает Том Эннс, директор компании Benlan.

В Benlan ожидали сложной настройки от устройств, найденных на рынке. "Оказалось, что Shoplogix — это именно то, что нам нужно, — продолжает Эннс.-Они начали с установки одного блока на упаковочной машине для подачи предупредительного сигнала о необходимости пополнения запасов материала. К настоящему моменту они уже установили 10 блоков на различные агрегаты".

Эннс поясняет: "Устройство связи оказалось очень полезным. У нас есть участок, оборудование которого работает круглосуточно семь дней в неделю в течение года. И действительно, каждый имеет доступ к информации о его работе. Я могу, оставаясь здесь, рассказать вам, как работает любой станок на этом производственном участке".

Сейчас в компании Benlan используют Shoplogix для оказания помощи в планировании производства. "Он может предоставить нам информацию о реальной производительности нашего предприятия. Мы увеличили объемы производства, что позволило нам повысить уверенность в нашем бизнесе" — говорит Эннс.

Ликвидация разрыва в передаче данных на автоматизированном предприятии связана с использованием систем, превращающих данные производственных участков в информацию о работе предприятия. Этот процесс представляет собой резкое изменение роли техники автоматического управления и связан с появлением новых проблем и новых возможностей. И чем большими способностями к адаптации и восприимчивостью ко всему новому будут обладать те, кто работает в сфере техники автоматического управления, тем большие возможности перед ними откроются.

1. Дэвид Гринфилд "Бизнес-технологии поддерживают инженерную деятельность”. "Control Engineering Россия" 2006, № 5, с. 10 — 16.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *