www.e-Asutp.ru - новости промышленной автоматизации

Понимание возможностей предприятия требует прозрачности всех производственных операций. Но прозрачность требует больше, чем просто доступ к данным. Она требует преобразование данных о производстве в значимую информацию и распространение этой информации вовремя и необходимым специалистам.

Прежде всего, сбор и хранение производственных данных в реальном времени – это основа для создания любых систем, базовым принципом которых является управление на основе изменяемых данных. Такие системы управления должны быть способны к решению задач широкого спектра производственных типов независимо от того, процесс непрерывный или дискретный, так как достаточно много предприятий имеют смешанный тип производственных процессов. В любом случае должны быть гарантии обеспечения высокоскоростного надежного сбора данных с важных участков производства.

Вместе с тем крайне необходимо не просто собрать данные, но и перевести их из цехов и участков – информацию с контекстом, которую пользователи системы смогут получать в реальном времени и анализировать. Таким образом, следующий шаг – задача обеспечения визуализации и анализа информации для возможности решения каждодневных задач управления производственными процессами в рамках отдельной установки, участка, цеха или всего предприятия в целом.

Программные продукты Proficy компании GE Fanuc для управления производством (Production Management Solutions) позволяют решить эти задачи, предоставляя возможности по реализации логики управления производством на любом уровне, для улучшения качества продукции, повышения эффективности, улучшения выполнения производственных заданий, соответствия требованиям к прослеживаемости и т.д.

Для своевременного предоставления специалистам той информации, в которой они действительной нуждаются, в Proficy имеются средства, позволяющие объединить всю информацию в едином производственном портале, причем необходимые данные могут отображаться не только из программных продуктов GE Fanuc, но и из любых других систем, которые уже установлены на предприятии. Кроме того, есть возможность обеспечить обмен информацией с другими системами, будь то корпоративные порталы для отображения данных или ERP системы для мониторинга статуса выполнений заданий, потребления сырья, контроля качества, производительности, себестоимости и т.д.

В данной статье пойдет речь о программных продуктах линейки Proficy (таблица №1) GE Fanuc, официальным дистрибьютором которой в Украине является компания «ИндаСофт-Украина» (www.indusoft.com.ua).

С использованием программного решения Proficy можно создать систему оперативного управления производством, позволяющую максимально эффективно организовать процесс производства.

Таблица №1. Состав компонентов Proficy для управления производством.

Пакет Proficy Plant Application

Компоненты Proficy адаптируются и конфигурируется в соответствии с требованиями каждого конкретного предприятия. С одной стороны, это обеспечивается наличием набора стандартных модулей и подсистем, а с другой - возможностью настройки и расширения с применением встроенных стандартных средств.

Базовым ядром системы и платформы для построения информационной системы предприятия является архив производственных данных — Proficy Historian, решающий задачу сбора, обработки и хранения данных от различных источников: АСУТП, систем сбора данных, учета энергоресурсов, лабораторного и ручного ввода, систем штрих-кодирования и т.д.

Для решения задач оперативного управления производством используются модули Proficy Plant Applications, которые обеспечивают интеграцию и обобщение данных, позволяют выявлять существенные производственные события и проводить экспертный анализ.

При использовании Proficy определяются все важные производственные события в контексте их возникновения, предоставляется возможность узнать, когда они произошли, при этом собираются все производственные и технологические данные, ассоциированные с этим событием. Таким образом, происходит интерпретация производственных данных за счет преобразования непрерывного потока данных с цеховых устройств и оборудования, систем АСУТП в значимую информацию (рис. 1.)


Рис. 1. Принцип построения систем управления производством

Управление и анализ производственных процессов при использовании Proficy Plant Applications предполагает построение единой модели «виртуального предприятия», комплекса моделей производства (при этом есть библиотека готовых моделей) и динамических связей между данными и событиями, которые в свою очередь собираются средствами АСУТП и единого хранилища значимых для производства данных.

С технической точки зрения пакет представляет собой набор клиент-серверных программных приложений. Базовый сервер функционирует на основе реляционной БД Microsoft SQL и через интерфейсы взаимодействует с серверами истории.

Особенностью подхода GE Fanuc является возможность стыковки не только с Proficy Historian, но и с любыми другими производственными архивами (PI System (OSIsoft), IP.21 (Aspen Tech), PHD (Honeywell), InSQL (Wonderware), RSSQL (Rockwell), любой SQL-совместимый сервер), которые уже могут быть установлены и успешно использоваться на предприятии. Кроме этого напрямую поддерживается обмен данными с серверами OPC-HDA.

Пакет Proficy Plant Applications имеет модульную архитектуру (рис. №2) и обеспечивает решение следующих задач:

• Управление производственными процессами (модуль Production) – контроль выполнения операций, отслеживание выполнения графиков заказов по выпуску продукции в режиме реального времени, просмотр «истории» производства продукта по этапам (от сырья до конечного продукта).
• Анализ эффективности производства (модуль Efficiency) – отслеживание и классификация потерь продукции, простоев оборудования, мониторинг производительности, контроль и анализ работоспособности оборудования.
• Контроль качества (модуль Quality) – анализ данных измерений качества продукции в режиме реального времени на основе информации, поступающей с производственного уровня.
• Анализ производства партий продукции (модуль Batch Analysis) – сравнение характеристик выполненных и текущих партий в режиме реального времени.

Рис. 2. Оперативное управление производством на базе Proficy

Управление качеством

Модуль Quality (контроль Качества) используется для улучшения качества продукции и повышения стабильности протекания производственных процессов с помощью:

• выявления возникающих событий нарушения технологических регламентов и спецификаций продуктов и рецептур;
• определения причин отклонения от спецификаций;
• интеграции производственных и лабораторных данных;
• построения графиков и проведения анализа сводных показателей качества продукции, тревог, событий производства по сменам, отдельным установкам и продуктам для выявления наиболее проблемных областей.

Модуль Quality позволяет собрать и обобщить производственные данные и данные качества в контексте событий производства. Получив эти данные, модуль Quality может генерировать предупреждения о любых отклонениях от спецификаций в момент их возникновения. Если партия или операция не со-ответствуют ожидаемым показателям, то Quality позволяет выделить именно те продукты, в которых были отклонения.

Управление эффективностью

Если требуется повысить производительность предприятия без привлечения дополнительных ресурсов (оборудования, людей, материалов), то модуль Efficiency (управление эффективностью) пакета Proficy Plant Applications является идеальным решением и позволяет:

• выявить области производства с низкой эффективностью и повысить ее;
• свести к минимуму плановые и внеплановые простои;
• сократить объемы брака, отходов и повторной обработки;
• повысить эффективность использования оборудования.

Модуль Efficiency позволяет выявить причины отклонений от нормы и, опираясь на эти данные, принимать обоснованные решения (рис.3):

• автоматическое формирование событий простоев, потерь и аварийных состояний оборудования (например, при сбоях номинальных режимов работы);
• локализация отказов и интеграции простоев оборудования с другими данными истории;
• в реальном времени связывать каждое событие (например, простой) с конкретной причиной;
• проводить анализ показателей производства по каждой смене, по участку, типу оборудования и продукта и др.;
• проводить сравнительную оценку операций за любой период времени: от сводок в режиме реального времени до годовых отчетов;

Рис. 3. Мониторинг работы оборудования в модуле Efficiency

Для реализации всех этих функций предварительно конфигурируется модель распознавания событий простоев с указанием списка сигналов для автоматического определения простоев, возможных мест возникновения, причин и действий. Система позволяет прилагать комментарии или документы к любому событию простоев или снижению эффективности.

События потерь могут формироваться автоматически в соответствии с конфигурируемыми моделями, в том числе и по расчету материального баланса. При этом определяются длительность и место возникновения потерь, происходит увязка с возможными причинами и вычисляется объем потерь (рис.4).

Рис. 4. Учет потерь в модуле Efficiency

С помощью модуля Efficiency возможно управлять производственными процессами в режиме реального времени, используя разнообразные формы отчетности, позволяющие:

• фиксировать время работы, простоя и общую эффективность использования оборудования и работы предприятия в целом с помощью ключевых показателей производительности (KPI);
• предоставлять регулярные отчеты всем лицам, ответственным за принятие решений: от операторов до руководства предприятия;
• получать информацию об отклонениях от нормы в производственных процессах, чтобы иметь возможность влиять на ход процесса в реальном времени.

Оценка текущей загруженности производства позволяет в случае необходимости оперативно распределять нагрузку в пределах имеющихся производственных мощностей.

Управление производством

Модуль Production (Управление производством) обеспечивает реализацию функций оперативного диспетчерского управления по отслеживанию в режиме реального времени хода выполнения производственных заказов с возможностью внесения изменений в планирование производства для оптимального расходования материалов и использования других ресурсов.

Все операции по оперативному планированию производства на технологических участках должны соответствовать параметрам бизнес-планов всего предприятия и синхронизироваться с ними в процессе производства. Модуль обеспечивает двунаправленную интеграцию с уровнем ERP, передавая данные о фактическом расходе ресурсов, объемах продукции, ключевых производственных показателях и др.

Использование модуля Production позволяет повысить эффективность производства благодаря возможности управления производственными операциями в режиме реального времени, а также за счет отслеживания продуктов и материалов на протяжении полного цикла производства, оперативного выпуска Сертификатов о проведении анализа (Certificate of Analysis, COA) и возможности быстрой реакции на рекламации заказчика.

Еще один важный аспект применения модуля — отслеживание текущего состояния производственных мощностей. Фактически он позволяет организовать пульт управления установками определенной линии производства. Предоставляется быстрый детализированный просмотр информации по оборудованию, простоям, браку, качеству, заказам, тревогам и сменам. Кроме этого модуль Production позволяет производить анализ истории создания продукции на всех стадиях производства. Пользователь может отыскать партию продукции и просмотреть ее состояние.

Анализ партий выпускаемой продукции

Модуль Batch Analysis обеспечивает интерфейс для систем управления периодическими процессами. Ведется контроль производства партии, отслеживаются качество продукции и эффективность работы производства. Анализ партий предусматривает сравнение времени циклов и других характеристик и параметров для различных партий. Причем это сравнение производится как для уже выполненных, так и для текущих партий в режиме реального времени по отношению к «эталонной партии». Информация для анализа выводится в виде графиков и трендов параметров из разных партий.

Средства мониторинга и анализа работы производства

Одним из самых распространенных вариантов организации АРМ специалистов предприятия для мониторинга и анализа производственных процессов является использование web-технологий. В этом случае создается единый внутрипроизводственный web-портал, где можно отображать необходимую информацию реального времени, архивные данные, аналитические отчеты, тренды, графики и т.д.

Для этих целей может использоваться Proficy Real Time Information Portal (RTIP) — информационный Web-портал для предоставления и анализа производственных данных из различных источников: исторических архивов, реляционных баз данных, SCADA-систем, OPC-серверов и др. При этом источниками информации для RTIP могут быть программные системы других производителей, которые уже установлены и используются на предприятии.

Proficy RTIP обеспечивает персонализированный доступ к производственным данным в виде мнемосхем (включая возможности анимации объектов), трендов и отчетов, просмотр которых осуществляется пользователями в окне стандартного Интернет-браузера. Организованные таким образом рабочие места не требует специального сопровождения и сравнительно просто адаптируется под персональные условия работы, что открывает широкие перспективы для их применения.

Отличительной особенностью линейки Proficy является расширенная библиотека стандартных web-отчетов, которые входят в Proficy Plant Applications Web Report Server (см. рис.5). Эти отчеты не требуют какого-либо программирования, доступны сразу после конфигурации модели производства и различных производственных событий. Благодаря этому набору встроенных и легко настраиваемых шаблонов отчетности происходит экономия времени и ресурсов при создании системы оперативного управления производством на базе Proficy.



Рис. 5. Предоставление данные через web-интерфейс в Proficy Plant Applications

Для создания отчетов любой сложности в состав Proficy входят надстройки Excel Add-In, что позволяет воспользоваться мощной функциональностью Microsoft Excel для анализа и представления информации посредством генерации пользовательских отчетов. При этом такая надстройка есть как для Proficy Historian для создания отчетов о ходе технологических процессов, так и для Proficy Plant Applications, которую можно использовать для создания отчетов по контекстным событиям применительно к различным участкам производства.

Для создания сложных отчетов на основе данных из одного или нескольких серверов Proficy Plant Applications возможно применение нового программного модуля Proficy Data Mart, предоставляющего возможность использование OLAP-кубов при формировании отчетности (рис.6).



Рис. 6. Создания отчетов с применением кубов анализа Proficy Data Mart

В последней версии продукта Proficy Plant Applications были еще больше расширены возможности для создания сложных форм отчетов. На сегодняшний день все больше разработчиков используют SQL Server Reporting services для создания отчетов. Входящие в состав SQL 2005 стандартные средства разработки отчетов значительно упрощают их создание и администрирование. В Proficy Plant Applications, использование SQL Reporting Services стало расширением стандартного Plant Applications Web Server. Это означает, что с этого момента пользователи могут полностью использовать возможности SQL Reporting при создании производственной отчетности, что имеет целый ряд преимуществ по сравнению с использованием Excel или Access для этих целей.

Компания GE Fanuc постоянно расширяет набор программных компонентов Proficy для решения наиболее актуальных задач, связанных с автоматизацией и управлением производственными процессами на предприятии.

К их числу можно отнести новый продукт Proficy Workflow - промышленная система организации выполнения последовательности производственных процедур, построенная на базе сервис-ориентированной архитектуры (SOA) для управления бизнес-процессами на производстве.

Proficy Workflow дает возможность предприятиям реализовать стратегию оперативного управления производством, основанную на фактических данных и событиях, и автоматизировать процесс, в течении которого информация или задача переходят от одного участника к другому для выполнения действий в соответствии с определенным набором правил (рис. 7).



Рис.7. Среда разработки и выполнения Workflow

Осуществив перевод процедур в цифровой формат при помощи Workflow, пользователи получают возможность фиксировать данные, характеризующие ход протекания технологических процессов с отслеживанием всех их этапов и сквозным контролем качества, а также проводить оптимизацию производственных операций на основе реальной информации и контролировать результаты вносимых изменений.

Интеграция с EAM и ERP системами

Двунаправленная интеграция с ERP-системами (Oracle, SAP, Axapta и др) реализуется стандартными серверными компонентами Proficy Enterprise Connector на базе Microsoft BizTalk Server. Proficy Enterprise Connector устанавливает двунаправленное взаимодействие с внешними системами бизнес-уровня и позволяет Proficy Plant Applications реагировать на сообщения и запросы из внешней системы, четко устанавливая соответствие элемента модели Proficy Plant Applications поступившему запросу (рис. 7).



Рис. 8. Конфигурация Proficy Enterprise Connector для интеграции с ERP

Proficy Enterprise Connector отслеживает события (например, окончание процесса изготовления партии) и запросы (например, необходимость подачи сырья) и преобразует их в сообщение для внешней системы.

Для интеграции с ERP системами и предоставления им производственных данных, в Proficy Plant Applications может генерироваться ряд документов (сообщений) о тех или иных производственных событиях, как то изменение статуса заказа, потребление материалов, данных о качестве, простоях оборудования и т.п.

Существуют различные виды подписок на события (т.е. по триггеру, например завершению заказа, изменению его статуса или просто по времени), по которым формируется соответствующий xml документ.

Для стыковки с системами класса EAM в Proficy появился специализированный программный продукт Proficy Maintenance Gateway, который обеспечивает бесшовную взаимосвязь в реальном времени между системами оперативного управления производством и системами управления основными фондами предприятия (например, Maximo).

Использование Proficy Maintenance Gateway позволяет в реальном времени получать доступ к текущим наряд-заказам на обслуживание оборудования в имеющейся EAM-системе с любой установки в масштабах всего предприятия и многое другое (рис. 9).



Рис. 9. Конфигурация Proficy Maintenance Gateway для интеграции с EAM

Таким образом, комплексное программное решение Proficy позволяет создать эффективную систему оперативного управления производством с учетом использования и тесного взаимодействия с уже имеющимися на предприятии системами автоматизации любого уровня (SCADA, производственные архивы, ERP, EAM и т.д.) и в оперативном режиме обеспечить главных специалистов предприятия всей производственной информацией, необходимой для управления, оптимизации и контроля эффективности производства.

Мир автоматизации 12/2008, Онищенко А.

Источник: http://indusoft.ru/articles.php?id=710