Application of modern technologies of data collection and data analysis for integrated control and analysis of technological and economic parameters of production

Abstract

The article considers the advantages of the record of industrial technological information directly in the database. This solves some technical problems such as those which have an economic character.

Full Text

В последние годы стала явной тенденция интеграции всех информационных систем предприятия в единое информационно-технологическое пространство. Существовавшая ранее практика разделения на отдельные блоки – технологической информации нижнего уровня, верхнего уровня, финансового, документооборота и т.д. была обусловлена как информационными сложностями (сопряжения разных программных (ОРС, .... ) и физических интерфейсов, обеспечения прав доступа и т.д.), так и экономическими – стоимость системы АСУТП традиционно зависит от количества тегов и операторских станций и в случае большого числа пользователей стоимость неоправданно возрастала при труднопредсказуемом снижении надёжности. Снижение стоимости и повышение производительности программируемых логических контроллеров (ПЛК) и линий связи (Ethernet) позволило осуществлять запись промышленной технологической информации напрямую в СУБД, что решает как технические проблемы, так и проблемы экономического анализа. Рисунок 1. Примеры визуализации В качестве системы анализа и визуализации могут применяться решения класса Livepoint [1]. Рассмотрим несколько часто встречающихся в Российской Федерации ситуаций. 1. Имеется небольшое производство, оснащённое локальными средствами автоматизации – показывающими механическими манометрами, термометрами, простейшими контроллерами и измерителями-регуляторами. Финансовых средств на капитальные вложения – на полную реконструкцию системы автоматизации у предприятия нет, много средств уходит на оплату труда технологов, качество продукции страдает из-за ошибок персонала. Более того, анализ себестоимости продукции также затруднён вследствие трудностей сбора и временной привязки технологических данных. Livepoint позволяет решить или смягчить упомянутые проблемы: а) Система “лёгкая” – может быть быстро развёрнута на мощностях поставщика Livepoint и быстро настроена на задачи конкретного производства. В этом случае система диспетчерского управления, составления отчётов и анализа данных предоставляется в режиме Software as a Service (SaaS), система легко расширяется. Обслуживающему персоналу и менджменту предприятия не нужно беспокоиться об устаревании серверного компьютерного парка, своевременном обновлении программного обеспечения – эти задачи входят в зону ответственности поставщика услуги. Разумеется, в этом случае необходимо стабильное сетевое соединение с интернетом, но благодаря современным алгоритмам сжатия и передачи данных требования к аппаратной скорости канала передачи данных легко выполняются. б) В систему предельно просто добавляются новые пользователи, контроль за технологическим процессом может осуществляться с широкого класса устройств – планшетов, ноутбуков, смартфонов. в) При необходимости настройки вида существующих или создания новых экранов отображения информации, задачи математической обработки данных (перекалибровка технологических данных, фильтрация, компенсация ошибок измерения, анализ достоверности данных, усреднение и т.д.) могут быть легко выполнены с помощью встроенных скриптов. Примеры визуализации приведены на рисунке 1. г) Если имеющиеся средства автоматизации не имеют доступных унифицированных информационных интерфейсов (информация считывается со средств КИПиА только визуально), то возможно считывание данных с помощью web-камер, как правило, с интерфейсами Wi-Fi или Ethernet. Интерфейс распознавания может работать с различными шкалами и табло, быстро настраивается, позволяет снизить текущие затраты на заработную плату операторов производства и технологов, максимально оперативно вводить данные в информационную систему, постоянно осуществлять контроль качества. д) При необходимости на производство может быть передан промышленный компьютер с готовой к использованию настроенной системой для типового процесса, например для системы мониторинга и управления климатом в здании (см. рисунок 2). Рисунок 2. Пример визуализации системы климат-контроля 2. Другим примером может являться производство, оснащённое локальными средствами КИПиА и частой сменой номенклатуры продукции. Внешние информационные интерфейсы есть, но они разнообразны и малораспространённые. В этом случае Livepoint предпочтительней традиционных SCADA систем, т.к. интерфейсы добавляются легко. Задача моделирования и оптимизации производства также легко может быть решена встроенными скриптами. Более того, при переходе с одной марки продукции (равно как и сырья) на другую контроль и моделирование позволят снизить непроизводительные расходы сырья и времени. 3. Производство со множеством разных поставщиков и трудностью тотального контроля и стандартизации сырья. В этом случае использование технологии Генеалогий позволяет легко проследить, какие партии сырья использовались при производстве той или иной партии продукции. Если по каким-то причинам анализ качества полуфабриката и/или продукта проще анализа сырья, то использование Livepoint позволит выявить источник проблем и, возможно, скорректировать технологический процесс. Аналогичная ситуация может возникнуть в проектном институте или инжиниринговой фирме с экспериментальным производством, на этапе отработки технологии. 4. Старое предприятие, производящее дорогое оборудование, со значительной спецификой для потребителей, малыми тиражами, например газовые анализаторы или системы очистки воды/воздуха/отходов. Срок службы производимого оборудования должен быть долгим, но компоненты оборудования – не надёжные и /или в конструкции имеются заменяемые элементы, поэтому изделия возвращают регулярно (на поверку, техобслуживание) или нерегулярно (в случае гарантийного ремонта). Конструкция узлов оборудования постепенно меняется, используются новые комплектующие от различных производителей и т.д. и упомянутые комплектующие дефицитные и не могут храниться на складе в большом количестве (омертвение материальных фондов), тем более что у них может быть ограниченный срок хранения. Если сложится ситуация, когда на предприятие вернётся по гарантии одновременно много приборов, то придётся затормозить выпуск и поставки, т.к. не будет необходимого количества комплектующих. Использование инструментария Генеалогии позволяет фиксировать процесс производства, источники сырья и условия производства партии, позволяет анализировать потоки рекламаций: поток сообщений от клиентов производства и поток результатов исследований ремонтной службы предприятия. В результате информационная система позволяет делать выводы вида: а) сочетание блока серии X и блока серии Y приводит к выходу из строя через Z месяцев эксплуатации с вероятностью Q; б) с вероятностью P в течении временного периода T выйдут из строя блоки R у N экземпляров выпущенного оборудования и рекомендуется заказ комплектующих S и D. Рисунок 3. Пример топологии сбора данных Технологические и экономические данные могут быть размещены в СУБД на базе технологий Oracle, или на базе MS SQL, или аналогичных подобных решений. Концепция Livepoint заключается в максимально простой и быстрой визуализации необходимых данных по тонкому клиенту, и состоит из трех шагов: 1. Создание бесплатного тестового аккаунта на сайте. 2. Настройка соединения и получения данных из СУБД (или совокупности СУБД). При этом механизм получения данных требует минимальных настроек на стороне СУБД. 3. Выбор нужных средств визуализации данных. В качестве чисто экономического анализа можно рассмотреть визуализацию прохождения денежных средств или товаров между участниками сделки с учетом внешних факторов (таможня, банковские операции, смена курса валют и т.д.). Пример: компания КА, находящаяся в стране СА, намеревается приобрести партию товара Т у компании КБ, находящейся в стране СБ. В силу ряда обстоятельств компания КА не может осуществить закупку напрямую и обращается к посреднику ПА, с представительствами ПАА и ПАБ в странах СА и СБ соответственно. Получается цепочка контрагентов КА – (ПА) – КБ, где ПА может быть представлен как в виде цепочки контрагентов ПАА – ПАБ, так и в виде более сложной цепочки контрагентов ПАА – ПАД – ПАЕ – ПАБ. Состав цепочки внутри посредника ПА может зависеть от множества факторов: суммарная прибыль ПА, распределение финансовых средств между представительствами, время прохождения средств и т.д. Результатом визуализации процесса является облегчение построения оптимальной, с точки зрения компании посредника, цепочки внутренних контрагентов и/или контрагентов партнеров.