KLINKMANN
СТАТЬЯ
Подходы в решении задач диспетчеризации, программные продукты Aveva, Aveva Edge, InTouch HMI, Aveva Reports for Operations, Historian, InTouch Unlimited
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К
ПОСТРОЕНИЮ СИСТЕМ

диспетчеризации и снижению
издержек с помощью нового
решения InTouch Unlimited

Время прочтения: 15 минут

»
Компания Клинкманн на протяжении многих лет является официальным авторизованным дистрибьютором компании Aveva. Фокусом работы Клинкманн являются решения для оперативного управления предприятием (MES/MOM), системы управления эффективностью активов и предиктивной аналитики (APM), решения диспетчеризации от терминальных решений до ситуационных центров.


Aveva. Комбинация технологий и командной работы.
Компания Aveva представлена конкретными цифрами. 6,500 сотрудников, 5,500 партнеров формируют глобальную экосистему. 10 R&D hubs и 20 проектных центров, более 2,000 сотрудников работают в области инноваций и научных исследований. Ежегодно 16% выручки реинвестируется в разработку, помогая поддерживать высокий
инновационный уровень. Порядка 85% проектов внедряют последние инновационные разработки AVEVA R&D. Компания поддерживает стратегические альянсы с 20 мировыми технологическими компаниями: Microsoft, Accenture. Стратегическим партнером и мажоритарным акционером компании является Schneider Electric.
Современные решения поддерживаются широкой клиентской базой. На рисунке ниже видим некоторые цифры касательно сегментов рынка, где реализованы решения. Можно увидеть, сколько решений на базе Aveva внедрено в различных отраслях. Соответственно у компании есть возможность копировать лучшие отраслевые практики.
Решения поддерживают цифровую трансформацию у 20 000 клиентов.

На рисунке ниже мы видим некоторые из 20 000 компаний в различных сегментах промышленности, которые доверяют решениям Aveva.
Диспетчеризация современного промышленного предприятия
Компания предлагает решения диспетчеризации с широкими возможностями по масштабированию и построению решений от локальных диспетчерских до многоуровневых ситуационных центров. Нет необходимости замены существующих систем.
Представлены ряд активов и операций, которые всесторонне охватываются в рамках решений диспетчеризации.
  • Поступление сырья
  • Складирование
  • Подготовка сырья
  • Печная обработка
  • Транспортные потоки
  • Энергоменеджмент
  • Системы безопасности и охраны труда
  • Системы экологического контроля
  • Управление активами
  • Управление данными
  • Вовлеченность персонала
  • Геоинформационные системы
  • Системы видеонаблюдения
  • Системы управления доступом
  • Управление ПЛА
Ряд свойств, обеспечиваемых решениями диспетчеризации:
  • Совместная работа множества систем, прозрачность
  • Операционная эффективность, качество и скорость обоснованно принятых решений
  • Гибкость и управляемость, особенно в аварийных и кризисных ситуациях
  • Предиктивный подход, а не реагирование на случившиеся события
  • Программный агностик – работаем с тем, что есть
  • Исключительные возможности масштабирования (покрытие, глубина и объем реализуемых функций)
  • Современные интерфейсы операторов (видеостены, мобильные устройства, удаленное подключение)
  • Формирование консолидированной отчетности для разных уровней управления предприятием
  • Бизнес прогнозы, сценарии, построение моделей на основании больших данных, советчики диспетчеров
    Функционал решений диспетчеризации
    Базовый функционал решений диспетчеризации:

    • Сбор, обработка, хранение данных
    • Ручной ввод по неавтоматизированным узлам
    • Контроль достоверности данных от датчиков системы
    • Звуковая и визуальная сигнализация
    • Регистрация и хранение информации о контролируемых параметрах
    • Визуализация данных (мнемосхемы, отчеты, графики)
    • АРМы с возможностью удаленного доступа, доступ для мобильных устройств
    • Обмен данными со сторонними организациями и системами
    • Передача информации в системы L4 (ERP, BI)
    • Формирование отчетов и аналитики по участкам

    Для наращивания функционала или как последующие шаги развития систем могут применяться решения:

    • Аналитики и отчетности
    • Управление бизнес-процессами
    • Функционал MES в части простоев, классификации причин
    • ОЕЕ, производительности, готовности
    • Элементы оперативного управления производством
      Решения диспетчеризации. Предоставляемые возможности.
      Уровень программно-технических решений, обеспечивающих решение перечисленных задач для производственно-технологического, эксплуатационного и блока ИТ и ИБ:

      • Обеспечение прозрачности производственно-логистических цепочек
      • Мгновенный доступ к данным
      • Контекстуализация интерфейсов и данных
      • Раннее обнаружение отклонений и информирование ответственных лиц
      • Кибербезопасность
      • Масштабируемость по покрытию и по глубине реализации функций
      • Эффективные интерфейсы пользователей, с предоставлением информации, соответствующей профилю пользователя
      Преимущества для бизнеса: одна версия правды, своевременная и исчерпывающая информация с возможностью построения аналитических отчетов. Для решения этих задач применяются продукты из группы Operations Control. Для оптимизации функционала и стоимости применяется ряд решений для отчетности, планирования, учета простоев, расчета балансов и т.д. Т.е. проводится доработка проекта под потребности предприятия.


        Далее приведены некоторые собранные результаты применения решений диспетчеризации Aveva:
        • Безопасность – время реакции персонала до 5 секунд
        • Оптимизация потребления электрической энергии – до 45%
        • Повышение эффективности эксплуатации – 50%
        • Уменьшение инженерных работ – 80%
        • Улучшение работы в аварийных ситуациях – 37%
        • Повышение продуктивности – 18 %
          Получить демо-версию продукта
          Обзор программных продуктов диспетчеризации в иерархии предприятия.
          Для лучшего понимания возможностей, комплексного подхода к решению проектных задач, пониманию иерархии продуктов и места Aveva Edge в ландшафте управления предприятием сделаем обзор программных продуктов. Рассмотрим различные участки управления предприятием. В модели управления предприятием на рисунке ниже мы видим иерархическое структурирование предприятия на полевой уровень, уровень управления предприятием и корпоративный уровень и программные продукты, соответствующие такой иерархии.
          На полевом уровне находятся:
          • Aveva Edge – рассматриваемый продукт
          • Aveva InTouch HMI - знаменитый ИЧМ
          На уровне управления предприятием находятся:
          • Aveva Plant SCADA
          • Aveva System Platform
          • Aveva MES
          На корпоративном уровне находятся:
          • Aveva UOC - единый центр управления предприятием, который объединяет в себе многие решения и представляет собой единый центр управления предприятием.
          EDGE размещается в непосредственной близости от производственной линии
          или агрегата и является терминальным решением. Не обязательно должна быть производственная линия, может быть процесс, инфраструктура и т.д.
          InTouch HMI, System Platform, Plant SCADA – отвечают за укрупненные участки предприятия, и обладают более широким функционалом. На Intouch HMI возможно строить небольшие системы диспетчеризации. В случае System Platform мы говорим о распределенных предприятиях, группах предприятий – речь идет о крупных диспетчерских центрах, ситуационных центрах.
          Есть также целый ряд инфраструктурных приложений:
          • Communication drivers – драйвера
          • System Monitor - монитор ресурсов и их состояния
          • Integration Studio – облачная среда разработки, для ускорения создания проектов
          • архивирования, масштабирования, одновременной работы с несколькими проектами.
          • Aveva Insight - Облачное решение сбора, хранения и визуализации промышленных данных.
          В рамках данной статьи мы будем фокусироваться на приложениях InTouch, Edge, Historian.
          Обзор портфеля HMI/SCADA.
          Таблица на рисунке ниже отображает возможные уровни автоматизации и соответствующие им уровни управления, архитектуры и программные продукты.
          Уровни управления:
          1. Отсутствие автоматизации
          2. Встроенная автоматизация (в линии)
          3. Отдельные узлы автоматизации, множество узлов
          4. Клиент-серверная архитектура
          5. Клиент-Серверная архитектура с резервированием
          6. Распределенные системы
          7. Многоуровневые системы
          В процессе усложнения и наращивания функционала систем – получаем различные степени автоматизации:
          1. Ручной
          2. Реактивный
          3. Готовый
          4. Усиленный
          5. Адаптивный
          Соответственно видим программные продукты:
          • Aveva Edge
          • InTouch HMI
          • Plant SCADA
          • System Platform
          • Aveva Enterprise SCADA – OASyS – Pipeline Management System - цифровая система для транспорта нефтепродуктов (утечки, аналитика, облачные решения).
          InTouch Unlimited обзор гибкого решения.
          На рисунке ниже мы видим инструменты для построения решений диспетчеризации:
          1. Производственного актива или единицы оборудования
          2. Производственной линии
          3. Подразделения на предприятии с группой линий или единиц оборудования
          4. Объекта
          Далее мы видим 4 различных программных продукта с различным функциональным наполнением, о котором мы поговорим позже.
          По исходному позиционированию различают:
          1. InTouch Unlimited Standard (via perpetual) наиболее подходит для площадок,
          где не установлена продукция Aveva/Wonderware или невозможно реализовать
          подписку. В результате мы получим отдельный ИЧМ сервер с неограниченным количеством Web клиентов.
          2. InTouch Unlimited Professional (via perpetual) -предпочтительное решение для малых и среднего размера распределенных установок. RDS сервер с неограниченным количеством клиентов.
          Оба варианта выше где-то до 5 узлов.
          3. InTouch Unlimited Premier (via AVEVA Flex). Подходит для масштабных стандартизируемых решений. Применение 3-10 узлов.
          4. AVEVA Operations Control (via AVEVA Flex). Уже содержит целый ряд функций для гибридных систем поддерживающих концепции SaaS (Приложение как сервис). 20-50 узлов, от 50К до 1М+ точек ввода вывода.
          Получить PDF версию, прочитать позже
          Обзор возможностей InTouch Edge.
          Для лучшего понимания возможностей, комплексного подхода к решению проектных задач, пониманию иерархии продуктов и места Aveva Edge в ландшафте управления предприятием сделаем обзор программных продуктов.
          Aveva Edge, основные характеристики. Это полнофункциональная система с возможностью создания различных отчетов, с поддержкой большого количества драйверов, шаблонов различных конфигураций программного обеспечения, поставляемых в дистрибутиве. InTouch EDGE не требует серьезных аппаратных ресурсов для своей работы. EDGE также может работать на разных платформах и ОС: Raspberry Pi, Linux, Windows. Нативная интеграция с продуктами SP, Historian. Широкий набор коннекторов к реляционным SQL БД и драйвера для различных полевых устройств.
          Современные подходы построения систем автоматизации показывают нам, что SCADA локального уровня обрабатывает данные, предоставляет информацию оператору, а обработанные данные от процесса либо ручной ввод оператора передают в облачные решения или РСУ.
            Функциональные особенности и основные преимущества EDGE: кроссплатформенность, мобильность и способность к взаимодействию. Все эти свойства делают вклад в большую продуктивность, надежность и безопасность.
              Aveva Edge. Взаимодействие. 200+ встроенных драйверов, не только для ПЛК, но и для датчиков температуры, движения, оптических, RFID, 1D/2D codes, взаимодействие с роботами. Наличие OPC DA и UA клиентов и серверов. Связь с БД, сетевыми устройствами, облачными архитектурами.
              Может подключаться практически к любому контроллеру или полевому устройству. Может аккумулировать информацию в любой реляционной базе данных. Edge может являться сервером передачи данных от поля по OPC или TCP/IP для маршрутизации данных на ВУ автоматизации – эффективное решение. Поддержка MQTT для использования в промышленном интернете вещей и связи с облачными сервисами, например Aveva Insight. Пример коммуникации - считывание данных из датчика температуры, отправка в БД, считывание из облака и отправка в ПЛК.
                Aveva Edge и промышленный интернет вещей (IIoT).
                EDGE располагается на границе полевых устройств и облачных решений.
                EDGE (размещенный на ПК, встроенные устройства передачи данных) получает данные с поля, обрабатывает их, предоставляет оператору и передает информацию в облако (Aveva Insight, Aveva connect) или локализованное решение SP. EDGE может работать как локальный пульт диспетчера.
                  Обзор возможностей InTouch HMI.
                  Для лучшего понимания возможностей, комплексного подхода к решению проектных задач, пониманию иерархии продуктов и места Aveva Edge в ландшафте управления предприятием сделаем обзор программных продуктов.
                  Aveva Edge InTouch HMI, ключевой функционал. Intouch – это классическая SCADA система, решение «всё в одном», решение, где не требуется клиент-серверная архитектура. InTouch состоит из нескольких подсистем, функциональных модулей, которые существует в едином приложении и не подразумевают распределения (как это позволяет выполнять более крупные продукты Aveva Plant SCADA/Citect и System Platform).
                  Для полноценного контроля и управления технологическими процессами
                  InTouch включает в себя функции-подсистемы, отвечающие за:
                  • Графику
                  • Аварии и события
                  • Ввод/вывод
                  • Распространение приложения
                  • Пользователи и права доступа
                  • Web –клиенты
                  • Скрипты
                  • Архивация
                  • Тренды
                    Aveva InTouch HMI одна из самых широко-распространённых SCADA систем во всем мире. Применяется более чем на ста тысячах предприятий о всему миру. Помогает достичь высокой производительности, оптимизации затрат, прозрачности процессов и качества продукции. Ключевыми особенностями продукта являются:
                    1. Простота для разработчиков и операторов
                    2. Графика и большая библиотека «в коробке». Возможность разработки своих графических объектов.
                    3. Поддержка ситуационного восприятия для любых технологических процессов.
                    4. 30-летняя история разработки
                      Aveva InTouch HMI, архивирование данных. Встроенная система архивирования и возможность построения трендов. Есть возможность отправлять и извлекать данные из SQL.
                        Aveva InTouch HMI+Historian. При работе со значительными объемами данных рекомендуется использовать Historian, c которым у InTouch есть бесшовная интеграция. WW Historian может напрямую читать данные из InTouch. InTouch может показывать архивные данные в Trend Wizard.
                          На рисунке ниже вы можете увидеть сервера обмена данными – связи с внешними устройствами и системами. Поддерживается целый ряд протоколов обмена данными. 1 лицензия на 1 сервер, под 1 лицензию можно запустить любые типы драйверов, мы не лицензируем драйвера отдельно.
                            Обзор возможностей Aveva Reports for Operations
                            Для лучшего понимания возможностей, комплексного подхода к решению проектных задач, пониманию иерархии продуктов и места Aveva Edge в ландшафте управления предприятием сделаем обзор программных продуктов.

                            Aveva Reports for operations:

                            • Без программирования и работы с SQL-запросами
                            • Безопасный доступ через WEB, в т.ч. с мобильных устройств
                            • Собственные драйверы для сбора информации с большинства решений HMI, SCADA, PLCs, баз данных и БДРВ
                            • Возможности публикации отчетов в Web Портале, PDF, Excel
                            • Встроенные статистические функции и графические объекты
                            • Модуль расчета стоимости (для тарифов и энергоменеджмента)
                            • Контрольный журнал действий
                            • Возможность формировать отчеты в XML формате
                            • Продвинутый ODBC драйвер для работы с аварийными сообщениями
                            • MQTT драйвер для работы в рамках IIo
                            Различные варианты лицензирования (бессрочные и подписка)


                              Архитектура решения.
                              Мы видим широкие возможности подключения к источникам данных. Возможности по объединению данных из нескольких источников в одном отчете. Также впечатляющие возможности по разработке отчетов, в том числе и использование библиотеки отчетов. Различные варианты по генерации отчетов (автоматический и ручной режимы). Публикация отчетов возможна в различных форматах, а также автоматическая публикация и рассылка. Возможности по доступу к отчетам через Web-server отчетов.

                                Далее более подробно остановимся на обзоре Aveva Historian. Архив Historian – это высокопроизводительный архив промышленных данных, History Block, MS SQL сервер для хранения конфигурации архива, 2 Млн. тэгов, исключительное быстродействие и способность работы с огромными потоками данных 300К / сек. store-forward (локальное кэширование данных на узле AS) перед отправкой в Historian для защиты от потери данных. Циклическое хранилище или до заполнения жесткого диска. Репликация данных, построение многоуровневых систем: локальные архивы на площадках и корпоративное хранилище сводных данных. Алгоритмы сжатия данных .
                                  Wonderware Historian Trend Client – мощный инструмент для отображения графической информации. Query Client - это удобный и легкий в использовании настольный инструмент для разработки запросов базы данных, не требующий специальных знаний в области SQL. Query можно использовать совместно с инструментами Wonderware Historian Trend, Workbook или Report Clients. Также данный инструмент может функционировать как отдельное средство генерации запросов и отчётов для Wonderware Historian или любой другой SQL-совместимой базы данных. Оба компонента могут запускаться как независимые программы, так и быть встроенными напрямую в интерфейс оператора при помощи Net Control'ов.


                                    Aveva Historian дополнение к MS Office. Есть ряд надстроек для получения доступа к данным в Excel, Word. Report - дополнение к Microsoft Word, позволяющее создавать производственные отчеты на основе данных Historian и сохранять/публиковать их в стандартном формате. Workbook - дополнение к Microsoft Excel, позволяющее упростить получение данных в табличные документы для последующего их анализа и обработки.

                                      Aveva Historian InSight – это веб-клиент для извлечения данных из архива. Основой интерфейса является строка поиска, где вы можете ввести любую известную

                                      вам информацию об искомых переменных. Система имеет дополнительные срезы данных для ускорения выборок за большие промежутки времени. Доступно отображение информации об авариях и их подтверждении непосредственно на графике для лучшего понимания процесса. Информация может быть предоставлена либо в виде графиков, диаграмм или таблиц. Пользователи могут формировать свои дашборды – информационные панели с необходимым набором данных, также эти дашборды могут быть встроены в другие веб-порталы при помощи технологии Iframe. Также при необходимости возможно выгружать отображаемые значения в виде CSV файла.
                                        Обзор решения InTouch Unlimited. На рисунке ниже перечислен функционал и его присутствие в каждом из решений. Первые две опции доступны в модели Flex – подписка с гибкой корзиной программных продуктов, которая может корректироваться в зависимости от потребностей . Вторые две опции (новые) доступны по модели постоянных лицензий.

                                        Давайте рассмотрим функции решения:

                                        1. Alarms/Scripts/Graphics/Styles/SituationalAwareness/Web Widgets - присутствует у всех – базовый функционал тревоги, Alarm client, работы с алармами и событиями, скрипты со всеми возможностями. Библиотека графических элементов, которую можно дорабатывать и создавать свои стандарты. Ситуационная осведомленность.

                                        Web Widget .

                                        2. Неограниченное количество тэгов – практически говоря, проводилось тестирование для размеров системы до 300 тыс. точек и это работало, но нужно предусматривать ресурсы под Web Server, RDS Server - ядра процессора.

                                        3. Web Clients – подключение к Web Server. Практически говоря, проводились тесты до 50 клиентов.

                                        4. Запись исторических данных. Как мы знаем данные могут храниться в встроенном

                                        инструментарии InTouch – .idx .lgh файлы или в Historian. Разница в производительности (скорость записи и чтения) и объем тэгов. У нас нет конкретных пороговых значений, но в зависимости от масштаба предприятия мы выбираем решение.

                                        5. Remote Desktop Services - RDP подключения к RDS серверу с поднятием InTouch сессий (до 40)

                                        6. Communications Drivers Professional Standard (объем драйверов одинаковый только в Professional возможно создание MultI instance для увеличения пропускной способности и возможности работы с различными сетевыми картами)

                                        7. Development Environment – среда разработки окон, словаря тэгов, скриптов, работа с библиотеками, Application Manager для создания и управления проектами

                                        8. Workspaces - новая возможность для пользователей InTouch разрабатывать новые экранные формы без скриптов или существенной инженерной разработки получая быстрый доступ к данным.

                                        9. MQTT publish/subscribe - функция для работы в среде интернета вещей. Современный протокол, поддерживающий JSON формат и позволяющий либо публиковать топики, либо подписываться.

                                        10. OPC UA Server для выдачи данных. Получаем через коммуникационные драйвера,

                                        выдаем через OPC UA или MQTT Publish

                                        11. ARO – функционал продвинутой отчетности, возможно построить даже функционал небольшой MES системы.

                                        12. Historian Client – .net control для работы с историческими данными

                                        13. Historian Trend, Query, Web Client возможен естественно только для вариантов с Historian Server

                                        14. Cloud sync – работа с облачными ресурсами Aveva – хранение данных, использование функционала облачных приложений

                                        15. Возможность построения неограниченных архитектурных решений - c неограниченным количеством Edge, InTouch HMI, Historian, ARO

                                        16. Edge только в 1-й опции

                                        17. Teamwork – облачная среда для улучшения сотрудничества

                                        18. Insight – среда облачной аналитики

                                        19. Development Studio + Integration Studio – среда разработки проектов

                                          InTouch Unlimited обзор резервирования.


                                          Рассмотрим реализацию резервирования функций для разных версий продукта

                                          InTouch Unlimited по информации от производителя. InTouch Unlimited Premier - наиболее полный набор функций как мы видим для построения полноценной широкомасштабной системы диспетчеризации. InTouch Unlimited Professional и Standard обладают более легковесным функционалом. Резервирование организовано таким образом, чтобы при выходе функции на одной из ВМ этот функционал подхватывался резервирующей функцией на второй ВМ. Однако нужно понимать, что все решения InTouch Unlimited – это одно-серверные решения и масштабирование достигается только за счет Web-клиентов, RDS-клиентов.
                                            Подробнее о продукте Aveva InTouch HMI
                                            КОНТАКТЫ
                                            Казахстан, г. Алматы, проспект Аль-Фараби д.77/2, Еsentai Apartments, офис №11 (1i)