Применение Системной Платформы Wonderware для решения задач управления производством и производительностью

Информационная среда предприятия – сложная ступенчатая экосистема. Любое из управляющих воздействий в рамках производства должно проходить в том числе и через эту среду, имея в ней свое четкое место. При этом важна информация со всех уровней управления – от данных о выпущенных единицах продукции, стоимости и наличию материалов на складе до значений технологических параметров, таких как температура или давление. При этом, для того, чтобы каждый из показателей имел смысл, вся эта информация должна быть связана между собой, то есть другими словами для слаженной и эффективной работы в информационной структуре предприятия не должно быть белых пятен!

Возможны различные пути достижения этой цели, и один из них – поэтапное безрисковое внедрение решений, позволяющих как легкое наращивание функциональности, так и внесение изменений в уже работающие части. Фактически этот путь и является на сегодняшний день стратегией компании Wonderware, которую она использует при разработке своих программных продуктов. Начав свою историю в 1987 году с выпуска на рынок первого программного продукта для реализации человеко-машинного интерфейса под управлением операционной системы Microsoft Windows,Wonderware представляет сегодня свою Системную Платформу (System Platform), как основу для реализации решений по управлению производством и производительностью.

В основе идеологии Системной Платформы лежит симбиоз двух основополагающих идей:

– предоставление единого набора сервисов для всех составных частей решения;

– объектный подход к реализации решений.

Почему именно так. Во-первых, в сегменте приложений для автоматизации производства сложился определенный набор функциональных элементов, сервисов, без которых в общем случае невозможно постороить ни одно решение. Это службы по сбору данных, средства их предварительной обработки (выполнение вычислений, приведений и т.п.), средства генерации сообщений (событий, аварий), архивирование данных в реальном времени, визуальные свойства объекты (графика), настройки безопасности и т.п. Если каждое из приложений в той или иной степени использует перечисленные сервисы, зачем ему иметь для этого дублирующиеся функциональные компоненты?

Однако недостаточно просто предоставить общие сервисы для приложений, необходимо обеспечить возможность группировать свойства отдельных физических единиц, будь то клапан, насос или датчик, внутри Системной Платформы. Таким образом, в рамках Платформы любое приложение представляет собой иерархически структурированный набор объектов (для которых присущи все правила и свойства, применяемые в ООП – об этом немного ниже), функционирующих в единой среде и обладающих необходимым для каждого из объектов функционалом. Если попытаться кратко сформулировать основные свойства приложений, исполняемых под управлением Системной Платформы, то может получиться следующий список:

• Приложения строятся на базе объектов – элементарных единиц, обладающих теми или иными свойствами в зависимости от требуемой функциональности. В свою очередь объекты создаются от так называемых шаблонов, прародителей объектов, несущих в себе все базовые свойства и методы. С использованием объектного подхода, появилась возможность существенно сократить время разработки приложений (большинство из которых состоит из типовых объектов, которые просто тиражируются), а также получить возможность немедленного и «безкровного» применения изменений для каждого из используемых типов объектов – стоит изменить одно из базовых свойств в шаблоне и изменения распространяются на каждый из его экземпляров, то есть непосредственно объектов;
• Объекты легко распределяются в рамках приложения. Не существует жестких требований по архитектуре решения – она может быть как клиент-серверная (на одном сервере сосредотачиваются все объекты и все пользователи обращаются за данными именно к нему), так и полностью распределенная (одноранговая), когда на каждом рабочем месте функционируют только те объекты, которые на нем задействованы для отображения, реагирования и т.п. Возможны и комбинированные варианты – в одной части приложения (например для одного из цехов) решение клиент-серверное (хорошие каналы связи), для другой части приложения объекты полностью распределенные по узлам (хорошо применимо при плохих каналах связи);
• Ну, и наконец, централизованная среда разработки и администрирования. Что бы вы ни создавали, куда бы вы не распределяли объекты для исполнения, делать это можно с одного рабочего места. Причем, для работы могут быть применены и очень узкие каналы связи, например спутниковые, что очень сильно облегчает жизнь для географически распределенных объектов, объединяемых в рамках приложения.

Базируясь на технологиях Microsoft, в основе Системной Платформы Wonderware находятся 3 кита, 3 базовых программных продукта:

Wonderware Application Server – ядро решений, «интеллектуальная шина», сервер приложений, осуществляющий функции обработки информации, централизованного администрирования, распределения данных по функциональным узлам;

Wonderware Historian – архив, хранилище для данных реального и производственного времени;

Wonderware Information Server – компонент для генерации отчетов различных видов и форм.

Быть пионером для Wonderware – роль не новая и в этот раз компания стала первой компанией, применившей объектный подход в купе с трехуровневой моделью реализации приложений (сервер приложений – сервер БД – клиент) в области промышленной автоматизации.

Итак, каковы же возможности использования Системной Платформы? Сначала в виде объектов могут быть описаны основные производственные единицы, для которых осуществляется прямое управление уровня АСУТП. То есть для самого базового уровня, уровня управления процессом, будут предоставлены все необходимые инструменты – получение данных, вычисления, архивирование, генерация сообщений, а также единая объектная модель приложения.

Фундаментальное же управление производством находится выше уровня АСУТП. Для того, чтобы трансформировать, например, значение температуры и давления в точке А в параметры качества или количества выпускаемой продукции, необходимо решать уже задачи следующего уровня. Получив эти данные можно лучше понимать то, каким образом работает та или иная производственная линия, принимать оптимизационные решения.

На этом уровне управления находятся, в частности, инженеры по качеству, производственно-технические отделы цехов и заводоуправления. Для того, чтобы решать такие задачи с использованием Системной Платформы, просто добавьте в существующую модель необходимый функционал. Физически этот процесс выглядит как вставка дополнительных объектов в структуру приложения, которые осуществляют привязку к данным более низкого уровня и выполнение вычислений для более высокого уровня.

Аналогично выглядит и решение задач следующих уровней. Имея информацию о качестве и количестве выпущенной продукции, с учетом времени простоев и данных об использованном сырье, можно вычислять фактическую производительность работы установок. Добавьте объекты, выполняющие эти вычисления, расширьте существующее приложение.

На следующем этапе решаются задачи управления производственными маршрутами, здесь необходимо учитывать все, что было рассчитано до этого – аналогично, как кубики Lego, добавляем новые объекты в приложение на базе Системной Платформы и получаем новую функциональность.

Идея этой идеологии в использовании в рамках Системной Платформы вертикальных Функциональных Модулей (Modules), решающих отдельные задачи. На сегодняшний день компанией Wonderware уже выпущенно несколько таких модулей, и в самых ближайших планах — расширить их линейку.

Использование объектно-ориентированной структуры приложений предоставляет партнерам компанииWonderware – системным интеграторам, которых в России насчитывается более сотни – все средства для того, чтобы реализовать отдельную функциональность в виде модуля, набора объектов. Для этого есть базовые средства на уровне Wonderware Application Server (внутренний скриптинг, дополнительные свойства и т.п.), а для более серьезной функциональности можно использовать предоставляемые Wonderware внешние библиотеки (Toolkits) для разработки объектов на языках высокого уровня, таких, как Visual C# или Visual Basic.

Завершающим звеном архитектуры «Системная Платформа – Функциональные Модули» являются клиентские рабочие места. У пользователей есть возможность выбора клиентского места как по уровню доступа к данным – «толстый» или «тонкий» (терминальный доступ, веб-доступ) клиент, так и по форме их представления – мнемосхемы, табличные формы, графики и т.п.

В итоге,возвращаясь к требованию отсутствия вакуума в информационной структуре производственного предприятия, появляется необходимость передачи данных от уровня управления производством и производительностью на уровень ERP. Дополнительный функциональный модуль позволяет осуществить такую интеграцию, опять же не требуя никаких воздействий на приложение, созданное до этого. Wonderware, являясь лидером в разработке программных средств для промышленной автоматизации, на протяжении долгого времени тесно сотрудничает с лидерами рынка ERP-систем, такими, как компания SAP AG. Понимая важность задачи, компании Wonderware и SAP AG участвуют в разработке совместных решений по интеграции.

Таким образом, решения на базе Системной Платформы Wonderware, позволяют осуществлять безболезненное, пошаговое внедрение систем управления производством и производительностью, решая задачи от уровня диспетчерского управления (SCADA) до так называемых MES-систем.

Одним из основных общемировых сдерживающих факторов для внедрения MES-систем являлась «тяжеловесность» этих решений,которые в отличии от своего «старшего брата», ERP-систем, не были модульными. Внедрение MES звучало как нечто фундаментальное, требующее кардинального изменения, подстройки существующей ИТ-инфраструктуры под внедрение. Применение Системной Платформы Wonderware позволяет сохранить инвестиции и не требует перестройки или замены существующих на многих предприятиях «островов автоматизации». Решение на базе Wonderware позволяет информационно объединить эти «острова», а наращивание функциональности при этом возможно поэтапно.

Выбрав для решения своих задач программное обеспечение Wonderware, более 100 тысяч предприятий в мире (из около 300 тысяч предприятий с количеством сотрудников более 20 человек) сделали свой выбор в пользу гибкости управления производством и быстроты реакции на изменяющиеся рыночные тенденции, необходимые для успешной работы в сегодняшних условиях.