Спирин Н.А., Лавров В.В. Информационные системы в металлургии

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-51

позволяет встраивать в мнемосхемы компоненты ActiveХ/OLE, разра-

ботанные пользователем. В итоге пакет позволяет создавать графиче-

ские объекты, обладающие самыми разнообразными функциями, а

также организовывать связь между WinCC и другими Windows-

приложениями.

Для облегчения задач выполнения WinCC постоянно пополняется новы-

ми модулями. Так, программа Life beat Monitoring позволяет следить за состоя-

нием соединением всех PLC, подключенных к системе, а

также выдавать ин-

формацию об ОС компьютера, к которому подключен PLC, и отображать ин-

формацию с выбранного соединения.

Пакет WinCC широко используется в отечественной металлургии. Так, в

настоящее время на базе WinCC реализованы и успешно функционируют совре-

менные информационные системы управления производством окатышей на Ле-

бединском горно-обогатительном комбинате, выплавкой чугуна в доменных

пе-

чах ОАО Западно-Сибирский металлургический комбинат(ЗСМК), стали в кон-

вертерах на ОАО ММК и ОАО ЗСМК, на ряде предприятий цветной металлур-

гии и др. На рис. 2.12 представлен пример изображения мнемосхемы обжига

окатышей на конвейерной машине Лебединского ГОКа. Экран монитора разде-

лен на обзорное (вверху), рабочее (в середине) и

клавиатурное поле (внизу). В

поле обзора расположена строка сообщений, отображающая важнейшие сооб-

щения, такие, например, как аварийные сигналы оповещения. Поле обзора слу-

жит также для быстрой ориентации в текущем состоянии управляемого процес-

са. Клавиатурное поле содержит функциональные клавиши, которые использу-

ются для перемещения по иерархии мнемосхем и активизации других функций

(

например, вызов окна «Расчет по математической модели процесса»). Рабочее

поле служит для представления информации технологического процесса в соот-

ветствующих графических формах.

2.5.4. BASEstar – комплект программного обеспечения

для АСУ ТП в реальном времени фирмы DIGITAL (США)

Фирма DIGITAL предлагает концепцию комплексной автоматизации, но,

в отличие от описанной ранее (см. рис.1.2) пирамиды, предлагается не 5, а 4

уровня управления, где 3-й уровень по существу является совокупностью 3-го и

4-го уровней предыдущем модели (рис. 2.13). Именно с этой целью и был создан

пакет BASEstar. Основная его функция – реализация уровня MES для интегра-

ции

АСУП и АСУТП. Кроме того, BASEstar может успешно выполнять и функ-

ции SCADA, предоставляя удобные средства для разработчика.

Комплект программного обеспечения BASEstar состоит из средств

управления и сбора информации с УСО, средств разработки новых пакетов при-

кладных программ и средств интеграции уже существующих программ.

BASEstar является по своей сути каркасом для автоматизации промышленных

объектов

, обеспечивает интеграцию АСУ ТП и АСУП с целью создания общей

гетерогенной управляющей среды, а именно:

• получения достоверной информации в любой точке управления в ре-

альном масштабе времени;

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-52

Рис. 2.12. Пример изображения мнемосхемы на экране монитора

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-53

• возможности подключения программных продуктов и оборудования

различных производителей.

Основу этого комплекта составляет пакет BASEstar Open (Server и

Client), который является средством управления технологическими процессами

и разработки приложений АСУ ТП, а также доступ к информации АСУ ТП с ра-

бочих мест. Он поддерживает открытую сетевую архитектуру распределенного

типа и может устанавливаться на операционные

системы различного типа: Unix,

Windows NT и др. Аппаратные средства могут быть реализованы на Intel-

платформах различных производителей, а также на базе DEC (Alpha, VAX), HP

(HP-UX).

Основные функции пакета BASEstar Open (Server и Client):

• сбор и обработка данных о технологических процессах и их передача

различным узлам сети;

• автоматическая обработка аварийных сигналов и оповещение о них

обслуживающего персонала;

• прямой обмен

пакетами информации между различными узлами сети;

• моделирование производственного процесса и создание наиболее оп-

тимальных конфигураций технологических цепочек, включая опера-

тивное изменение процедур технологических процессов и схем

управления при переходе на другой вид продукции.

Средства

управления

роботами

Средства

управления

PLC

Управление рас-

пределенными

процессами

Система считыва-

ния и нанесения

штрих-кода

Финансовый учет

Управление снабжением и сбытом

Управление разработками

Технический контроль

Управление производством

Планирование ресурсов

Средства

отображения

Цеховые системы

управления

Средства статического

и динамического

регулирования

Контроль качества

Уровень 1

Уровень 3

Уровень 2

Уровень 4

Рис. 2.13. АСУ ТП BASEstar и ее место в автоматизации предприятия

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-54

Пакет BASEstar Graphics Enabler (BGE) – обеспечивает широкие воз-

можности разработки мнемосхем и различных моделей технологических про-

цессов, что позволяет производить полномасштабное управление технологиче-

ским процессом в режиме реального времени (SCADA-система). BGE обеспечи-

вает легкую возможность создания графического (и/или табличного) отображе-

ния технологического процесса и его редактирования, используя обширную

библиотеку элементов, объектов, исполнительных механизмов, а

также фраг-

ментов управления из различных отраслей промышленного производства. Нали-

чие в библиотеке BGE большого количества компонентов управления (кнопок

управления, измерительных приборов и т.п.) и уже готовых фрагментов позво-

ляет пользователю создать структуру управления технологическим процессом

путем компоновки из имеющихся объектов. При этом основным механизмом по-

строения является процедура «drag and drop» (извлек из

библиотеки и поместил

в нужное место). Затем, используя простой язык команд, указывается, какие

графические атрибуты объекта будут динамически управляться с помощью дан-

ных и событий в реальном времени, поступающих из приложений, работающих

в системе BASEstar.

Пакет BASEstar Device Connect (DEComni) обеспечивает «прозрачный»

доступ к любому объекту распределенной сети УСО, поддерживающих стандарт

ISO/IEC 9506 (MMS – Manufacturing Message Specification), а пакет

Device

Access Software (DAS) – к всевозможным контролерам Allen Bradley, Siemens,

Modicon, Telemecaniqe, April и многих других.

Кроме того, на базе BASEstar фирмой Digital разработан пакет PDAS

(Process Data Acquisition System), предназначенный для интеграции АСУ ТП

BASEstar с широко распространенной в мире автоматизированной системой

управления производством SAP R/3 фирмы SAP-AG .

Как видно из этого перечня, пакет BASEstar содержит программное

обеспечение для построения SCADA. Однако, помимо этого, в BASEstar имеют-

ся средства сопряжения

с системами SCADA известных производителей, в част-

ности InTouch, Genesis и др.

Комплект программного обеспечения BASEstar успешно используется на

Оскольском электрометаллургическом комбинате при создании АСУ ТП машин

непрерывного литья заготовок.

В заключение отметим, что определенным сдерживающим фактором к

применению западных SCADA-систем являются большой объем работ по освое-

нию, апробации, адаптации, опасения остаться с дорогостоящим пакетом

один

на один ввиду невозможности получения оперативной технологической под-

держки на этапе освоения и внедрения, а также высокая стоимость, не гаранти-

рующая немедленного получения положительного результата.

2.6. Пакеты прикладных программ управления производством

2.6.1. Общая характеристика пакетов

Чем крупнее современное металлургическое предприятие, тем дороже

обходится неэффективное управление. Практика показывает, что в большинстве

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-55

предприятий при устаревшей информационной технологии или же при полном

отсутствии таковой на любого руководителя буквально обрушивается поток ин-

формации, неструктурированной, несвязанной и зачастую неактуальной.

Перед руководством различных служб современного металлургического

предприятия постоянно встает целый ряд неотложных вопросов, требующих

прямого участия или координации. Времени на принятие решений становится

все меньше, а цена

ошибки возрастает. Выход – в современных подходах к

управлению предприятием, основанных на использовании надежного и перспек-

тивного программного обеспечения – корпоративных информационных систем.

В настоящее время на крупных металлургических предприятиях создано боль-

шое количество АРМов, автоматизирующих работу разных служб и отделов,

внедряются современные информационные системы отдельных технологических

объектов. Эти АРМы и информационные

системы технологических объектов

связаны между собой разного рода «перекачками» данных, однако они не со-

ставляют единую технологическую систему, реализующую современные прин-

ципы управления предприятием в условиях рыночных отношений в целом.

Только при увязке решаемых задач с реальными потребностями и ориентацией

на конечный результат возможно создание информационного пространства для

управления предприятием.

Ядром

каждой производственной системы являются воплощенные в ней

рекомендации по управлению производством. Они представляют собой описа-

ние наиболее общих правил, по которым должно производиться планирование и

контроль различных стадий производственного процесса: потребностей в сырье,

закупок, загрузки мощностей, распределения ресурсов и пр. Исходным стандар-

том, появившимся в 70-х годах, был стандарт MRP (Material Requirements

Planning), включивший

только планирование материалов для производства. Этот

стандарт был расширен до MRP-II (Manufacturing Resource Planning). MRP-II по-

зволяет планировать все производственные ресурсы предприятия (сырье, мате-

риалы, оборудование и т.д.) Дальнейшим развитием стал стандарт ERP

(Enterprise Resource Planning – Управление ресурсами предприятий), который

позволил объединить все ресурсы предприятия; таким образом, добавилось

управление заказами, финансами и т.д.

ERP-системы – это базовые

технологические достижения экономики. В

XXI веке они станут такими же обязательными элементами внутренней инфра-

структуры предприятий, как компьютерные сети, телефонная связь или электро-

снабжение.

Современные ERP-системы, как правило, обладают следующими свойст-

вами:

• интегрированность;

• гибкость и настраиваемость на особенности работы конкретного

предприятия;

• наличие технологий внедрения.

Интегированность. Все современные ERP-

системы состоят из несколь-

ких самостоятельных подсистем, которые охватывают все основные сферы дея-

тельности предприятий: производство, сбыт, снабжение, финансы, склад, ин-

формационная система руководителя и другие. В целом различие между не-

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-56

сколькими крупнейшими системами по набору функций и алгоритмической реа-

лизации не слишком велика.

Гибкость и настраиваемость на особенности работы конкретного

предприятия. Речь идет не только об инструментальных средствах, встроенных

средствах программирования ERP-системы. Они имеются во всех ERP-системах,

однако роль этих средств вспомогательная. Главное в этом свойстве – это на-

стройка бизнес-процессов

на сложившуюся на предприятии организационную

структуру и должностные инструкции. Средства настройки нужны не только для

того, чтобы привязать ERP-систему к условиям заказчика. Приходится считать-

ся, что мы живем в крайне динамичном мире. Представления руководства пред-

приятия об оптимальной структуре и существе бизнес-процессов изменяется.

Если автоматизированная система управления не имеет

средств для быстрой пе-

рестройки модели предприятия, то внедрение системы рискует никогда не за-

кончиться. Средства настройки, входящие в состав ERP-систем, позволяют ре-

шить эту проблему.

Наличие технологий внедрения. Чтобы внедрение закончилось успехом и

уложилось в отведенные для него сроки, требуется грамотное планирование и

скоординированная работа всех участников процесса. Поставщики ERP-систем

которые специализируются на внедрении, должны иметь спланированный про-

цесс и выдержать процедуру внедрения в соответствии с разработанными для

этого стандартами. Компании рассматривают проект по внедрению как опреде-

ленную последовательность этапов. Для каждого этапа прописано его содержа-

ние, набор документов, которые должны быть разработаны, решения, которые

должны быть приняты.

В последнее

время начинает получать распространение интегрированное

программное обеспечение, основной задачей которого является оптимизация

управления производством в целом, включая планирование запасов комплек-

тующих, расписание технологических процессов и т.д. Системы, с одной сторо-

ны, взаимодействуют с системами SCADA, образуя единую систему управления

производством, с другой стороны, они часто интегрируются в систему планиро-

вания и

управления предприятием в целом и обеспечивают функционирование

всех уровней автоматизации предприятия: Control, SCADA, MES, MRP, (ERP)

(см. рис.1.2). Решение этой задачи на металлургическом предприятии можно

осуществить либо разработкой собственного интегрированного пакета, либо за-

купкой уже готового интегрированного пакета. На мировом рынке управленче-

ских информационных систем имеется относительно большой выбор таких па-

кетов: система SAP R/3, Oracle Applications, TRITON, Factory Suite, MTMS, M2,

Галактика и другие. По состоянию на 2000 год две системы – SAP R/3 и TRITON

(BAAN) – являются мировыми лидерами в данной области. За ERP-системой

должны стоять тысячи человеко-лет и опыт тысяч внедрений на передовых

предприятиях, независимость от отрасли внедрения, от компьютерных платформ

и масса других ценных для заказчика свойств.

Рассмотрим лишь краткую характеристику некоторых из

существующих

ERP-систем.

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-57

2.6.2. MANUFACTURING TOTAL MANAGEMENT ASYSTEMS (MTMS)

MTMS – комплексная система управления всеми аспектами производст-

венной и финансовой деятельности предприятий, которая может использоваться

в самых различных отраслях промышленности.

MTMS включает свыше 2000 стандартных прикладных программ, каж-

дая из которых рассчитана на работу в качестве самостоятельной программы или

совместно с другими стандартными системами MTMS.

MTMS включает две основные части: общесистемное программное

обеспечение и прикладное программное обеспечение, охватывающее все при-

кладные области управления производственного предприятия; обе части, обще-

системная и прикладная, образуют единую интегрированную информационную

систему.

Общесистемное программное обеспечение включает:

• общесистемную часть;

• интерфейс с другими прикладными системами;

• средства для адаптации системы к специфике пользователя;

• техническое программное обеспечение;

• базы

данных.

Предусмотрена стандартная и расширенная конфигурации прикладного

программного обеспечения.

Стандартное прикладное программное обеспечение включает:

• базовую часть (административный модуль);

• производственную часть (производственные данные, управление про-

изводством);

• управление запасами;

• финансовую деятельность и бухгалтерский учет;

• коммерческую часть;

• планирование производства;

• планирование ресурсов.

В расширенной конфигурации прикладного программного

обеспечения в

дополнение к стандартной конфигурации имеются блоки:

• контроля качества;

• контроля распределения;

• управления инженерными разработками;

• контроля присутствия персонала и т.д.

MTMS – это открытая система, работающая на различных платформах

(ALPHA, IBM RS6000, IBM AS/400, SUN и др.), с различными операционными

системами (Unix, SOLARIS и др.).

2.6.3. Программный комплекс Oracle Applications

Приложения Oracle Applications ориентированы в первую очередь на

крупные промышленные предприятия со сложной организационной структурой,

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-58

территориально удаленными подразделениями и большой номенклатурой про-

изводства

Пакет бизнес-приложений Oracle Applications – это 55 интегрированных

программных модулей, каждый из которых представляет полнофункциональное

решение в областях:

• управления персоналом (приложения – заработная плата, персонал и

др.);

• управления финансами (приложения – главная книга, основные сред-

ства, кредиторы и т.д.);

• управления материально-техническим снабжением и

материальными

потоками (приложения – планирование производства, материальных

потоков, управления материальными запасами и т.д.);

• управления маркетингом (сбыт и маркетинг, банк данных Oracle

Applications и т.д.);

Модульный подход Oracle Applications позволяет заказчику начать с ми-

нимального набора модулей и постепенно расширять его, дополняя базовую

функциональность системы и избавляя от необходимости приобретения излиш-

них в

данный момент функциональных блоков. Корпорация Oracle является по

сути дела единственным поставщиком, предлагающим не только прикладные

решения управления предприятием, но и всю совокупность базовых программ-

ных продуктов и технологических решений, начиная с систем управления база-

ми данных и средств их разработки и заканчивая специализированными продук-

тами для руководителей высшего звена – системами

поддержки принятия управ-

ленческих решений (DSS, Decision Support Systems).

Приложения Oracle Applications – первая в мире полнофункциональная

ERP система, целиком основанная на Internet-технологиях. Как мы увидим в

дальнейшем, по своей природе Internet-архитектура представляет собой наибо-

лее гибкую и перспективную среду для создания информационных систем мас-

штаба крупного предприятия.

Пакет Oracle Applications соответствует принципам открытых информа-

ционных систем, что создает предпосылки

того, что заказчик не окажется за-

ложником технологической политики только этого поставщика, когда любое

расширение базовых возможностей системы чревато финансовыми затратами и

непредсказуемыми результатами.

Пакет Oracle Applications работает на платформах Sun Solaris, Intel So-

laris, Intel NT, IBM AIX, Dec Unix и др.

2.6.4. Программный комплекс управления предприятием

IFS Applications

Комплекс IFS Applications (разработчик – шведская компания IFS,

Industrial & Financial Systems) охватывает основные сферы деятельности пред-

приятия вне зависимости от его профиля. IFS Applications адаптирован для рос-

сийских условий. Комплекс представляет из себя набор модулей, при этом

функционально некоторая совокупность модулей рассматривается как система.

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-59

Состав модулей каждой системы дает первичное представление о ее функциях.

Перечислим назначение основных модулей этой системы.

Модуль IFS Финансы – управление финансовыми потоками и бухгал-

терский учет. Основные пользователи – работники бухгалтерий и плановых под-

разделений.

Модуль IFS Поставки – управление закупками, продажами, движением

товарных потоков. Основные пользователи – работники подразделений снабже-

ния и сбыта, складов,

плановики

Модуль IFS Производство – управление производственными запасами.

Координация работ с системой IFS Поставки. Основные пользователи – управ-

ленческий, инженерный, технический персонал производственных участков.

Модуль IFS Технолог – регистрация, учет и контроль конструкторско-

технологической спецификации на продукцию. Тесная координация с системой

IFS Производство. Основные пользователи – персонал технологических служб.

Модуль IFS ППР – планово-предупредительные и текущие ремонты

Учет

ресурсов, материалов, времени при планировании и проведении ППР. Тес-

ная связь практически со всеми IFS-системами.

Модуль IFS Маркетинг – мощный инструмент совершенствования дея-

тельности маркетинговых служб. Основные пользователи – персонал маркетин-

говых служб.

Модуль IFS Персонал – решает разнообразные функции планирования и

учета деятельности персонала фирм. Максимальная автоматизация табельного

учета. Связь с системой IFS Финансы по

учету затрат на проект.

2.6.5. Интегрированное семейство прикладных программ

TRITON (ТРАЙТОН)

Интегрированное семейство прикладных программных и программно-

инструментальных средств – TRITON (ТРАЙТОН) фирмы BAAN (США, Нидер-

ланды) – обеспечивает комплексное решение задач производственных, плано-

вых, финансовых, снабженческих, сбытовых подразделений промышленных

предприятий, холдингов, транснациональных корпораций.

Технически TRITON/BAAN реализована в соответствии со стандартами

открытых систем, функционирует в среде Unix, Windows NT/2000, может быть

портирована на любую распространенную аппаратную платформу (в частности –

IBM, SUN и др.) и СУБД (в частности – ORACLE, Informix, Sybase и др.). Струк-

тура семейства TRITON/BAAN представлена на рис. 2.14, включает ряд подсис-

тем по планированию ресурсов производства – Производство, Сбыт и матери-

ально-техническое снабжение, Сервис, Финансы и т.п.

Заметим, что подсистема «Предприятие» берет основные данные из всех

пакетов TRITON и использует эти данные для оценки

деловой активности пред-

приятия или компании. При этом руководители и лица, принимающие решения,

имеют легкий и быстрый доступ к этой информации. И, что наиболее важно,

информация поступает в доступной форме, что делает возможным быстро и точ-

но принимать оперативные решения.

Глава 2. Архитектура современных программных средств

2-60

Инструментарий

Предприятие

Сбыт. Снабжение. Скла

Финансы

Перевозка

Организатор

Сервис

Проект

Производство

Рис. 2.14. Структура комплекса TRITON/BAAN

2.6.6. Интегрированный программный пакет Factory Suite 2000

Интегрированный программный пакет Factory Suite 2000 (заводской на-

бор Wonderware) фирмы Wonderware (США) олицетворяет смелую идею интег-

рированной системы промышленной информационной системы. Это первый на-

бор программ, создающий постоянный источник поступающих в реальном вре-

мени данных, которыми могут пользоваться все работники предприятия: опера-

торы, инженеры и руководители среднего и высшего звена. Компоненты Factory

Suite2000 «покрывают» три

уровня автоматизации предприятия: Control,

SCADA, MES (ERP). Большое значение имеет то, что набор программ Factory

Suite2000 тесно связан с системой Microsoft. Это означает, что его программы

интегрируются с серверами Microsoft SQL Server, Windows NT Server. Factory

Suite 2000 работает под Windows NT/2000, а программа операторского интер-

фейса и клиентские модули работают также и под Windows 95/98.

In Control – система программирования контроллеров. Поддерживает

широкий набор устройств ввода-вывода информации

различных датчиков через

устоявшиеся интерфейсы и открытые промышленные локальные сети. Обеспе-

чивает режим реального времени (время реакции до 1 мс).

InTouch – наиболее известный пока компонент Factory Suite – является

одной из самых популярных в мире программ МMI/SCADA (только в 1995 году

установлено около 20 тыс. пакетов). Это набор мощных и гибких средств разра-

ботки операторских интерфейсов

для создания АСУ ТП дискретных и непре-

рывных производств, распределенных систем управления – полнофункциональ-

ная SCADA-система. InTouch позволяет следить за работой предприятия, на-

блюдая за процессами, графически отображенными на экранах в реальном мас-

штабе времени, допускает неограниченное количество динамических элементов

отображения в каждом окне. Можно создавать собственные сценарные функции

на языке С

и т.п. InTouch является источником информации о ходе технологиче-