Создать завод будущего уже сегодня

Промышленным предприятиям сегодня приходится работать в быстро меняющихся экономических и технологических условиях. Компании сталкиваются с такими проблемами, как нехватка квалифицированных кадров и старение имеющегося оборудования; всё большую опасность начинают представлять киберугрозы.

Чтобы достичь успеха на высококонкурентных рынках, производства должны быть гибкими и постоянно минимизировать свои издержки.

Многие из существующих проблем можно решить благодаря использованию современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Грамотно спроектированные и реализованные системы управления являются незаменимым инструментом для решения актуальных задач не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня. По сути, внедрение эффективной АСУ ТП способно превратить предприятие в завод будущего уже сейчас.

Успеть за растущей скоростью

Буквально за последние десять лет радикально изменились представления о том, что является приемлемым темпом производства: теперь этот темп гораздо выше. А следовательно, сегодня факторы, определяющие коммерческий эффект производственной деятельности, подвержены быстрым колебаниям во времени. К примеру, стоимость приобретаемой электроэнергии может неоднократно меняться в течение суток, а вместе с ней — и затраты на выполнение тех или иных операций. В некоторых отраслях производственный процесс должен реагировать на изменения рынка в режиме реального времени уже сейчас, в других — такое требование возникнет в ближайшем будущем.

Ряд промышленных предприятий работает над повышением гибкости технологий и их способностью быстро адаптироваться к изменяющимся условиям. Соответственно и разработка систем автоматизации должна с самого начала строиться таким образом, чтобы обеспечивать максимальную маневренность. Важный шаг в этом направлении — использование сервис-ориентированной архитектуры (SOA). Такая архитектура предполагает модульный подход к разработке АСУ ТП, основанный на использовании распределённых, заменяемых, слабо связанных друг с другом компонентов (сервисов), которые, однако, имеют стандартные интерфейсы и взаимодействуют по стандартизированным протоколам. Системы, основанные на SOA, не зависят от технологий разработки, и приложения, работающие на одних платформах, могут вызывать сервисы, работающие на других платформах.


Очевидно, что скорость коммерческой деятельности продолжает увеличиваться, и системам автоматизации теперь необходимо выполнять многие традиционные функции в режиме реального времени. Современная АСУ ТП должна предоставлять информацию о показателях производительности, обеспечивать учет затрат по центрам ответственности и рентабельное управление безопасностью и эффективностью основных фондов в режиме онлайн.

Сроки проектирования

Не менее жесткие требования возникают и относительно скорости проектирования автоматизированных систем. Длительное ожидание момента внедрения АСУ ТП уже не устраивает современный бизнес: вложив деньги в проект, каждый хочет получить максимально быструю отдачу. Таким образом, сроки проектирования системы становятся немаловажным фактором ее рентабельности.

Есть несколько способов ускорить процесс проектирования АСУ ТП. Один из них — виртуализация, которая позволяет избавиться от соблюдения строгой последовательности действий: покупка сервера, разработка системы управления, покупка рабочих станций, их конфигурирование, и, наконец, запуск системы. При таком традиционном подходе часть оборудования к моменту поставки системы может просто устареть.

Передовая практика заключается во внедрении технологии, отделяющей проектирование шкафов от выбора типа полевых устройств. Это значительно уплотняет график поставки за счет заблаговременного создания стандартных шкафов. Их программирование выполняется позднее, в зависимости от выбранного типа полевых устройств. Если устройства ввода/вывода конфигурируются программным путем, то определить их характеристики можно даже дистанционно.

Кроме того, виртуализация снижает риски на стадии реализации, упрощая взаимодействие между проектировщиками. Сегодня инженеры, в том числе представляющие разные подрядные организации, могут совместно работать над проектом в режиме реального времени, в какой точке мира они бы ни находились. И даже испытания системы можно проводить дистанционно.

Защита от старения оборудования

Каждой производственной компании хочется иметь систему автоматизации, соответствующую современным требованиям, а еще лучше — требованиям завтрашнего дня, однако при нынешних темпах развития технологий успевать за последними трендами становится все сложнее. К тому же, не всегда есть возможность найти достаточно средств, чтобы заменить «всё и сразу». Причем инвестируя в создание АСУ ТП, собственники предприятий надеются получить максимально долгосрочный эффект. Чтобы решить проблему быстрого устаревания, в современных системах управления, предусмотрена возможность модернизации без ущерба удобству и функциональности.

Известно, что некоторые элементы диспетчерской, к примеру, пульт оператора, имеют значительно более короткие сроки службы, чем технологические элементы — передатчики и программные средства управления. В связи с этим должна быть предусмотрена эксплуатационная гибкость для обновления отдельных элементов, без необходимости замены всего оборудования целиком. Наиболее эффективные системы автоматизации проектируются таким образом, что могут оставаться «постоянно современными», позволяя заводу развиваться до передовых технологий, сохраняя имеющееся оборудование, программное обеспечение и приложения. Благодаря этому подходу промышленные предприятия могут защитить свои инвестиции, а также во многих случаях применять новейшие технологии для получения большей отдачи от своих решений по автоматизации. Для реализации такого подхода также используются сервис-ориентированные архитектуры.

Еще один способ предотвратить устаревание — сделать его контролируемым. В этом случае замена отдельных компонентов происходит прямо перед окончанием их срока службы, но до того момента, как они выйдут из строя. Здесь можно провести такую аналогию. Известно, что на крупных объектах групповая замена лампочек в соответствии с их предполагаемым сроком службы экономически более эффективна, чем замена лампочек по одной по мере их перегорания. Примерно то же самое справедливо и для компонентов АСУ ТП. Возможно, какой-то из них и мог бы проработать чуть дольше, зато плановая замена может быть выполнена в нерабочее время. Как правило, обеспечение бесперебойности производства значительно перевешивает понесенные затраты.

Кадровый дефицит

Нехватка квалифицированных кадров, связанная со старением имеющихся специалистов и нежеланием молодежи идти на производство, — проблема не только общероссийского, но и международного масштаба. В Европе и США так же, как и в нашей стране, зафиксирован крайне низкий процент людей среднего возраста среди работников, задействованных на различных производствах. Высококлассные специалисты постепенно выходят на пенсию, и зачастую им некому передать накопленные знания и опыт; возникает разрыв поколений, который чреват частичной утратой компетенций. Но сегодня широкий спектр проблем, связанных с нехваткой персонала, во многом можно решить благодаря техническим средствам автоматизации.

Должным образом разработанное программное обеспечение помогает сохранить интеллектуальную собственность — то есть, знания инженеров и операторов, перед тем как они уйдут с занимаемых ими должностей. С технической точки зрения не составляет сложности перенести накопленный интеллектуальный капитал на новые технологические платформы, тем самым сохраняя его для будущего. Вновь приходящие сотрудники смогут по запросу получать информацию, переданную в свое время системе опытными коллегами. Такая возможность особенно значима, когда мы говорим не о регулярно повторяющихся операциях, которым операторы и так быстро учатся, а о сложных, редко встречающихся сценариях, таких как останов оборудования или его пуск после капитального ремонта, неожиданные ситуации или аварии.

Быстрее войти в профессию новичкам помогает не только систематизированный интеллектуальный капитал, сохраненный в базах АСУ ТП, но и возможность современных систем моделировать те или иные ситуации. Так, тренажеры для подготовки операторов, используемые совместно с контекстными тренировочными системами виртуальной реальности, могут помочь молодым специалистам достичь требуемого уровня квалификации за вдвое меньшее время, чем традиционные методы обучения.

Неожиданные события могут быть смоделированы с помощью программных средств, позволяя операторам многократно практиковаться в способе реагирования на них. В автоматизированную систему также могут быть встроены механизмы обратной связи и функция прогнозирования эксплуатационных характеристик. Такие возможности позволяют операторам достичь еще более высокого уровня производительности, чем был у их предшественников.

Наконец, разработчики современных АСУ ТП все чаще задумываются над тем, как сделать профессию инженера и оператора более привлекательной для талантливой молодежи и нынешних школьников. Не удивительно, что молодым людям, растущим в эпоху компьютерных технологий, работа в промышленности может показаться чем-то неинтересным. В корне изменить этот негативный образ можно за счет использования современных технических средств, к примеру, средств визуализации, работающих на видеостене или смартфоне, высокотехнологичного дизайна диспетчерских, сенсорных экранов устройств ввода — вывода и других новых технологий взаимодействия АСУ ТП с человеком.