Системы автоматизации прочно вошли в нашу жизнь в качестве средств контроля и управления инженерными системами, а также практически любыми процессами (бизнес, технологическими, промышленными и прочими).

Автоматические системы обеспечивают повышение производительности, снижение удельных эксплуатационных расходов, рациональное расходование ресурсов, снижение негативного влияния человеческого фактора, обеспечивают вторичное использование ресурсов и улучшают экологическую обстановку.

Системы автоматизации при регулярном совершенствовании повышают конкурентоспособность компаний, обеспечивают оперативность управления, безопасность, экономию, минимизируют количество аварий, стимулируют мировой прогресс.

В проектировании, инжиниринге и строительстве основную часть комплексной автоматизации составляют системы автоматизации технологических процессов и инженерных систем, зданий и сооружений, прочих объектов строительства.

В эпоху цифровой экономики все большее внимание уделяется сбору и обработке массивов электронных данных, по сути дела уже сейчас основа всех экономических, а также социальных и производственных процессов, представляет собой совокупность данных в электронном виде.

В связи с этим необходимы системы, которые осуществляют сбор, обработку данных, контроль и управление по результатам обработки – системы автоматизации и цифровизации.

В процессах глобализации, интернета вещей и цифровой экономики автоматизация приобретает особую роль – обеспечивает высокую скорость и точность процессов, контроля и управления, рациональное расходование ресурсов, в условиях все возрастающей глобальной конкуренции.

Комплексная автоматизация промышленных предприятий требует централизованного контроля работы систем, технологических процессов как единой системы, при комплексном охвате автоматизацией всех датчиков, оборудования, машин и технологических агрегатов цеха, участка или предприятия.

«Центральной нервной системой» любых процессов автоматизации является диспетчеризация и автоматизированное рабочее место оператора АРМ.

Диспетчеризация основана на автоматической дистанционной передаче информации от локальных шкафов и пультов в операторскую (центральный диспетчерский пункт) в которой устанавливается АРМ.

Система диспетчеризации в автоматическом режиме контролирует и вносит изменения (управляющие воздействия) в работу всей системы, а в случае нештатной ситуации (неисправность, чрезвычайная ситуация, авария) система предпринимает необходимые меры и выдает оповещение (световое, звуковое или электронное, например в SCADA-системе).

По сути дела, системы диспетчеризации и автоматизации поддерживают требуемые параметры технологических процессов, отслеживает и контролирует состояние всех частей системы.

Все больше компаний из ряда промышленных стран, таких как Китай, Индия, Тайвань и США, выходят на глобальный уровень и усиливают конкуренцию в сферах новых технологий, одной из самых значимых среди которых является автоматизация.

Постоянное стремление к повышению производительности присуще всем успешным игрокам на производственных, торговых рынках.

В этой среде технологии автоматизации, системной интеграции обеспечивают выигрыш в т.ч. в связи с быстрым развитием индустрии информационных технологий (ИТ), роботизации и повышением скорости обработки данных.

В то время как некоторые 15 лет назад технологии автоматизации были в основном запатентованными, сегодня они основаны на технологиях, которые применяются в других областях. Границы, которые были четко определены из-за несовместимости технологий, теперь полностью прозрачны и позволяют интегрировать различные требования по всей цепочке создания стоимости.

Данные на полевом уровне распределяются по различным сетям, которые управляют предприятиями, прочими организациями, как физически, так и экономически, и могут быть использованы для анализа и оптимизации. Чтобы добиться желаемой отдачи, компаниям необходимо использовать все возможности для дальнейшего совершенствования процессов производства или услуг. Это влияет на все уровни автоматизации, начиная с полевых уровней и заканчивая верхним уровнем.

Все более глубокая интеграция автоматизации, информатизации, оборудования для обеспечения безопасности, а также информационных и инженерных процессов в единую модель управления, происходит в интересах владельцев на протяжении всего жизненного цикла производственных фондов.

Массово внедряется оптимизация работы с помощью расширенного удаленного контроля и мониторинга производственных активов для повышения производительности и конкурентоспособности предприятия.

К технологиям системной интеграции относятся: протоколы связи (англ. communication protocols), беспроводная связь (англ. wireless communication), полевые шины (англ. fieldbuses) или управление заводскими данными (англ. plant data management).

Как и во всех других областях промышленности, будущее автоматизации определяется с одной стороны, требованиями рынка, и технологическими возможностями – с другой. Оба этих фактора претерпели значительные изменения в последние годы и продолжают изменяться в сторону усложнения и роста производительности.

Поскольку системы автоматизации практически никогда не продаются в готовом виде, а разрабатываются для конкретного предприятия, организации, затраты на проектирование составляют значительную часть цены системы автоматизации.

Хотя основными преимуществами установленной современной системы автоматизации пользуется владелец завода, предприятия (или оператор), система автоматизации зачастую продается не напрямую этой организации, а подрядчику по проектированию, закупкам и строительству (EPC-контрактор). Для EPC -контрактора цена является одним из главных критериев принятия решения.

Также, несомненно, влияние более эффективного инжиниринга (в т.ч. после установки новой системы автоматизации), на снижение цены предложения продукции конкретного предприятия.

В условиях высокой конкуренции и стремительного развития большинства отраслей, очень часто способность поставлять качественную продукцию в срок так же важна, как и конечная цена.

Эти два фактора являются одними из ключевых моментов, которые принимаются во внимание.

Владелец во многих случаях готов заплатить за предварительное частичное решение вопросов автоматизации (т.е. провести частичную модернизацию, не дожидаясь окончания проектирования и полной модернизации), которое обеспечит быстрый качественный и количественный рост его предприятия, повысит степень управления рисками и обеспечит снижение издержек.

Также немаловажным является фактор растущей сложности систем автоматизации, что приводит к необходимости решения вопросов управления (в т.ч. персоналом), технической эксплуатации, оперативного внесения изменений в программное обеспечение.

К системе автоматизации относятся как физические составляющие (полевые приборы, кабели силовые и слаботочные, локальные шкафы управления, шкафы мониторинга, АРМ, дата-центры и прочее) так и информационные (программное обеспечение ПО, различные приложения управления, массивы эксплуатационных данных и пр.) которые должны сохраняться на протяжении всего жизненного цикла системы.

Поддержание физических и информационных составляющих систем автоматизации как одного из важнейших активов информационных, финансовых, социальных, производственных компаний, предприятий необходимо принимать во внимание при решении вопросов конкурентоспособности, экономичности, экологичности, жизненного цикла производства и пр.

Кроме того, такие вопросы, как совместимость с уже установленными компонентами автоматизации, стратегии развития систем, интеграция старых и новых компонентов, становятся важными для реализации оптимального решения по модернизации систем автоматизации, цифровизации и диспетчеризации развивающихся предприятий.

В то время как платформы автоматизации в прошлом были полностью проприетарными системами, сегодня они используют общие ИТ (IT)-технологии в большинстве случаев. С одной стороны, эти разработки значительно снижают затраты на разработку таких систем и облегчают закупку готовых унифицированных компонентов. С другой стороны, жизненный цикл предприятия (и его основного компонента – системы автоматизации) и ИТ-технологии сильно различаются. В то время как инвестиционные циклы заводов длятся 20-30 лет, ИТ -технологии сегодня, на первый взгляд, достигли жизненного цикла продукта менее 1 года, хотя некоторым базовым технологиям может быть 10 и более лет.

Из-за наличия запасных частей и жизненного цикла программного обеспечения ясно, что срок службы автоматизации в 20 лет недостижим без промежуточных обновлений системы.

Таким образом, будущая система автоматизации должна охватывать этот широкий диапазон ожиданий жизненного цикла и обеспечивать средства для использования технологии безопасным и эффективным для компании, предприятия способом.

Исходя из указанных выше факторов, необходимо достижение правильного баланса между преимуществами стандартизированных продуктов, более дешевых и обеспечивающих преимущества в области качества, удобства использования, стоимости, обучения и пр., а также индивидуальными решениями как более дорогими, но при этом наилучшими для выполнения конкретных задач.

Также необходим баланс между периодичностью обновления систем автоматизации, затратам, выделяемым на эти процессы и объемом ожидаемой прибыли от модернизации автоматизации, внедрения нового ПО и прочих мер.

Примечание: проприета́рное программное обеспечение (несвободное программное обеспечение) (англ. proprietary software; от proprietary «частное, патентованное, в составе собственности» + software «программное обеспечение») — программное обеспечение, являющееся частной собственностью правообладателей, на использование которого предоставляется лицензия.

Правообладатель проприетарного ПО сохраняет за собой исключительное право на его использование, модификацию и копирование, в отличие от свободного программного обеспечения, свободного ПО (от англ. free software), которое можно свободно запускать, копировать, распространять, изучать, изменять и улучшать его.

В мировой практике принята структура систем автоматизации, показанная на рисунке ниже.

• OLAP – УРОВЕНЬ – Высший менеджмент (стратегия и маркетинг)
• ERP -УРОВЕНЬ – Комплексное управление предприятием/ корпорацией
• BPM- СИСТЕМА – Управление бизнес-процессами организации
• MES – СИСТЕМА – Управление производством
• УРОВЕНЬ УПРАВЛЕНИЯ – SCADA – СИСТЕМА
• УРОВЕНЬ КОНТРОЛЯ – ПРОЦЕССОВ. АСУТП
• ПОЛЕВОЙ УРОВЕНЬ (уровень датчиков и исполнительных устройств).

На нижнем полевом уровне происходит сбор информации от датчиков и выдача управляющих воздействий с верхних уровней на исполнительные устройства.

Уровнем выше располагаются автоматизированные системы управления технологическими (и не только) процессами АСУТП, которые включают в себя локальные контуры и шкафы управления со всей нижней инфраструктурой (в т.ч. с использованием человеко-машинного интерфейса, HMI – human machine interface).

Еще выше располагается уровень удаленного интерфейса SCADA -системы и OPС (англ. SCADA – supervisory control and data acquisition, OPC – online process control), который позволяет осуществлять сбор и управление целым рядом производственных процессов, цехов и участков.

SCADA -система – это диспетчерское управление и сбор данных в реальном времени об объекте мониторинга, с архивацией, подготовкой отчетов и анализа.

Основные задачи, которые решает SCADA:

– визуализация технологического процесса (HMI);

– оперативное управление технологическим процессом;

– управление аварийными сообщениями и событиями;

– анализ исторических данных (трендов);

– генерация отчётов.

В отечественной практике архитектура АСУТП состоит из трех уровней: полевого (нижнего), среднего (уровня местных шкафов управления) и верхнего (уровень SCADA -системы, диспетчеризации, АРМ оператора).

Над уровнем управления SCADA располагается MES -уровень, который переводится как «система оперативного управления производством» (англ. MES – Manufacturing Execution System).

Система оперативного управления производством (MES) — это динамическая информационная система, управляющая эффективным исполнением производственных операций.

Система MES применяется для и тактического и оперативного управления производством и решает следующие задачи:

– установление связей между производством, поставщиками, потребителями, инженерным отделом, отделом продаж и менеджментом;

– эффективная загрузка мощностей и оптимизация процессов;

– штатное расписание с учетом загрузки;

– расчет количества выпускаемой продукции с учётом плановых и внеплановых факторов;

– расчет себестоимости продукции по фактическим данным;

– отслеживание и контроль параметров качества.

– корректировка процесса при изменении следующих факторов: – требований по номенклатуре производства; изменение компонентов, сырья и полуфабрикатов, применяемых в процессе производства; изменение спецификации продукции; доступность персонала и производственных мощностей.

Набор функций MES позволяет управлять производственными операциями от момента появления заказа на производстве до доставки готового продукта.

ERP –система (англ. Enterprise Resource Planning System) – система планирования ресурсов предприятия, в т.ч. координация производственных операций и ресурсов, в т.ч. управление трудовыми ресурсами, финансового менеджмента и управления прочими активами, осуществляющая непрерывную балансировку и оптимизацию ресурсов предприятия посредством специализированного интегрированного пакета прикладного программного обеспечения.

Также к этому уровню относятся

Enterprise Asset Management (EAM -система) – система управления основными фондами предприятия.

Supply Chain Management (SCM-решения) – система управления цепями поставок.

Customer Relationship Management System (CRM- система) — система управления взаимодействием с клиентами.

Enterprise content management (ECM – система) — система управления информационными ресурсами предприятия или управление корпоративной информацией.

В зависимости от производителя, наименование и комплектность функциональных модулей может быть различной.

На самом верхнем уровне находится OLAP (англ. online analytical processing, оперативная аналитическая обработка данных) — технология обработки данных, заключающаяся в подготовке суммарной (агрегированной) информации на основе больших массивов данных, структурированных по многомерному принципу.

Компания «АСП ТЕХПРОГРЕСС» осуществляет свою деятельность по разработке и созданию автоматизированных систем с полевых уровней до MES -систем, от нижних до верхних уровней автоматизации. Наши специалисты всегда готовы помочь вам в реализации самых смелых задач.