Софт и Веб

Марина Аншина, руководитель сектора программирования и системной поддержки фирмы ТопС

Несколько лет назад я написала статью, которая называлась "Предприятие как единый объект автоматизации" и представляла попытку нарисовать современную на тот момент картину автоматизации отдельного абстрактного предприятия. К счастью или к сожалению, время летит стремительно, и кое что из описанного в той статье уходит в прошлое, а некоторые, казавшиеся мне тогда смелыми предположения, стали свершившейся реальностью. Поэтому давайте вновь посмотрим на современное автоматизируемое промышленное предприятие.

А нужна ли предприятию автоматизация? Этот вопрос, конечно, уже давно не звучит. Но, если в глобальном смысле он и устарел, то его местные или более конкретные нюансы вполне актуальны. Вы можете мне возразить, что уж для Вас нет никакого сомнения в необходимости новых передовых решений, и что Вам нет никакой нужды разжевывать такие банальные истины. Но я много раз убеждалась в том, что именно разжевывание, рассчитанное на абсолютно невежественного в данном вопросе оппонента, позволяет повернуть предмет под новым, неожиданным углом зрения и разложить все по полочкам.

Итак, представим, что, приехав к одному из руководителей среднего по масштабам промышленного предприятия, мы убеждаем его использовать для конкретных задач систему. Лучшая в мире , в которой по счастливой случайности заложены все самые современные технологии. При этом наша система столь хороша, что позволяет покупателю получить абсолютно масштабируемые решения с полным сохранением инвестиций. Руководитель - человек обстоятельный, подготовил к нашему приезду список вопросов для обсуждения. Далее приведен примерный перечень его вопросов и некоторые варианты наших ответов.

Насколько Ваша система позволяет решить мои функциональные задачи?

Для серьезного ответа на этот вопрос следует провести дополнительные работы, выбрав один или одновременно несколько ниже перечисленных вариантов:

Лучший и, соответственно, самый дорогой путь - провести исследование вопроса несколькими методами.

Во сколько мне обойдется внедрение системы? Отдельно по статьям расходов: приобретение железа, приобретение лицензированного софта, оплата сторонних специалистов, оплата собственным сотрудникам, стоимость совокупного владения системой?

Вопрос цены, а, конкретно, соотношения цена качество, конечно, является центральным вопросом при выборе системы. Частично ответ на этот вопрос можно найти с помощью описанных в предыдущем ответе методов. Необходимо отметить, что при расчете суммарной стоимости проекта следует учитывать все составляющие. Особенное внимание надо уделять тем затратам, которые труднее всего поддаются оценке. К таким относятся затраты на ПО (сюда входит не только сама система, но и сопутствующие продукты, например, базы данных, промежуточное ПО, драйверы и т. д.), услуги консультантов и внедренцев (которые из несущественной детали становятся все более серьезной статьей расходов), оплату собственным специалистам. Пресловутая совокупная цена владения, которую еще недавно никто не принимал в расчет, также должна быть внимательно изучена. Очень важно учесть современность технических решений, заложенных в системе, рассчитать период, за который она устареет, предусмотреть возможность ее интеграции с другими системами.

Каков срок окупаемости системы или возврат инвестиций (Return of Investment)?

Иными словами, каков экономический эффект от внедрения системы?

Срок окупаемости связан с ростом прибыли, которую труднее всего оценить, поскольку достаточно редко сегодня внедрение автоматизированной системы напрямую приводит к увеличению объема продаж выпускаемой продукции. Гораздо чаще этот эффект непрямой и заключен в повышении качества (качества технологии производства, качества управления, качества маркетинговой деятельности, качества взаимодействия подразделений, качества планирования, качества отчетности, качества аналитической информации и т. д.). Поэтому и оценка получается весьма приблизительная. К сожалению, зачастую эта цифра служит той морковкой, размахивая которой перед руководством предприятия удается убедить его в необходимости приобретения системы. Гораздо разумнее делать качественные прикидки: что конкретно получит предприятие от автоматизации.

Есть ли гарантии успешного внедрения или хотя бы реальные цифры соотношений успешных и неуспешных внедрений по типам предприятий и отраслям промышленности?

Большинство производителей крупных продуктов автоматизации обязательно предоставляют более или менее реальное соотношение завершившихся внедрений к общему числу начатых. Но цифры остаются цифрами, и можно только прогнозировать, куда попадет данное конкретное предприятие. Возможно, в недалеком будущем появится новая область страхования промышленных предприятий - от неудачной попытки внедрения системы автоматизации. Список руководителя занял несколько десятков страниц. Поэтому не будем далее утомлять читателя.

По крайней мере, наметился основной спектр вопросов, которые возникают на самой ранней стадии выбора программной системы. Ответы на эти вопросы, естественно, связаны с тем, какую систему собирается внедрять предприятие. И здесь самое время попытаться разобраться с многообразием систем и их типов.

Прежде всего следует отметить, что любая классификация остается условной и предвзятой и, предложив одну, можно рядом построить совершенно другую.

Задача такого процесса - создать некие удобные образы, позволяющие, например, при выборе систем ограничиться определенным классом или типом.

Приводимый ниже пример классификации для систем автоматизации предприятия наиболее популярен в настоящее время и присутствует в различных источниках.

Все системы автоматизации принято делить на 3 уровня, а именно:

• Измерительные и управляющие устройства.
• Системы управления технологическим процессом.
• Системы управления финансовой, хозяйственной и административной деятельностью предприятия.

К первому типу относятся различные датчики, от расходомеров до сложнейших анализаторов, представляющих собой целую лабораторию, и аналоговые, и дискретные устройства управления (от простых реле до сложных регуляторов). Сюда же принято относить PLC (Programmable Logic Controllers - программируемые логические контроллеры), которые представляют собой интеллектуальные системы управления.

В разделении систем 2-го типа царит некоторая анархия. Здесь фигурируют 5 пересекающихся понятий, 4 из которых спрятаны за аббревиатурами:

• DCS - Distributed Control Systems, Распределенные Системы Управления;
• SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition, Диспетчерское (оперативное) Управление и Сбор Данных;
• MMI - Man Machine Interface или HMI - Human Machine Interface, Человеко Машинный интерфейс;
• Batch Control - Последовательное управление;
• MES - Manufacturing Execution Systems, Исполнительные системы производства.

Задача всех этих систем заключается в управлении производственным процессом и его оптимизации. Попробуем разобраться, в чем же отличие этих понятий.

DCS когда-то представляли собой новаторское решение в области автоматизации производственных процессов. Именно с них началась новая эра автоматизации, построение распределенных систем, позволяющих единой системе управлять распределенной производственной средой в масштабах установки или цеха. Стандартная DCS состоит их отдельных узлов, объединенных в сеть по интерфейсам. Программируемые логические контроллеры представляют отдельные узлы таких систем. Таким образом, системы DCS объединяют в некотором смысле первый и второй уровни нашей классификации. Каждый узел выполняет одну или несколько производственных задач, а именно:

• Сбор и обработка информации от набора устройств (с помощью предыдущего уровня).
• Управление участком производственного процесса (с помощью предыдущего уровня).
• Архивирование данных.
• Управление пользовательскими интерфейсами и отображение данных.
• Расчетные задачи по оптимизации производственного процесса.
• Связь с другими системами.

Обычно производители систем подобного типа шли от производства логических контроллеров, поэтому системы изначально были привязаны к контроллерам этого родного производителя. Чтобы не пропасть в острой конкурентной борьбе, фирмы разработчики в дальнейшем расширяли возможности своих систем, добавляя интерфейсы к посторонним контроллерам.

В отличие от DCS, системы SCADA изначально создавались как системы второго уровня. В основе идеологии таких систем уже заключена возможность работы с контроллерами различных производителей. Так как это более молодые системы, в них была заложена клиент серверная технология. Одновременно, исторически эти системы были в большей степени нацелены на пользователя, на обеспечение его всей необходимой информацией с максимальными удобствами и приятностью. С помощью таких систем оператор, сидящий перед экраном компьютера, на своем клиентском месте практически полностью абстрагировался от 1 го уровня датчиков и других первичных устройств. Сейчас наиболее прогрессивные производители (например, Intellution, Wonderware) успешно перешли к многозвенной архитектуре, что позволяет равномерно распределять нагрузку между различными серверами, разделяя хранение блоков информации и выполнение отдельных приложений. MMI системы в какой то степени являются обобщением систем типа SCADA и DCS, предлагая удобный пользовательский интерфейс к системам первого уровня. Такой тип включает в себя широкий спектр систем - от программного интерфейса к отдельному интеллектуальному устройству до полномасштабных систем управления.

Системы Batch Control долгое время являлись частью DCS и SCADA систем и только в последнее время стали приобретать самостоятельное отдельное значение. Достаточно сказать, что только в 1995 г. комитетом ISA был реализован стандарт S88.01, Models and Terminology, в котором были определены концепции и понятия последовательного управления. Системы последовательного управления позволяют оптимизировать производственный цикл (необязательно замкнутый) в таких последовательно непрерывных отраслях промышленности как, например, нефтеперерабатывающая, химическая и фармацевтическая. В основу этих систем заложены достаточно сложные математические алгоритмы, а их применение на предприятиях, оснащенных системами автоматизации 1 го уровня и системами SCADA или DCS, позволяет получить прекрасные результаты по экономии временных и человеческих ресурсов, стабилизации нагрузки на производственные мощности и улучшению качества выпускаемой продукции.

Исполнительные системы производства (MES) занимают промежуточное положение между системами 2 го и 3 го уровней, но исторически чаще относятся ко второму уровню. Сюда относятся задачи, обеспечивающие организационную сторону технологического процесса: планирование операций, обеспечение требуемого качества продукции, управление персоналом и другие задачи. В некотором смысле к таким системам принято относить те, которые находятся на уровне технологического процесса, но с технологией напрямую не связаны. Поэтому сюда попали столь разные задачи, как связь с системами следующего, третьего уровня и сервисное обслуживание технологического оборудования.

Перейдем к следующему уровню. Здесь тоже все не так просто. Системы MRP - Manufacturing Requirement Planning (Планирование Ресурсов Производства), решающие задачи организации производства на отдельном участке (цехе, установке), через системы MRP II - Material Requirement Planning (Планирование Потребностей в Материалах) выросли в ERP - Enterprise Resource Planning (Планирование Ресурсов Предприятия), которые, в свою очередь, заменяются системами IRP - Intelligent Resource Planning (системами интеллектуального планирования). С одной стороны, такие системы являются развитием и обобщением систем типа MES на масштаб предприятия в целом. С другой - на таком уровне возникают новые задачи, связанные с взаимодействием подразделений друг с другом и с выходом предприятия во внешний мир, например, финансовое управление, маркетинговая деятельность и многое другое. Новое поколение систем этого уровня - IRP системы - характеризуются двумя признаками:

• Динамической адаптацией к изменяющимся задачам предприятия.
• Онлайновым взаимодействием с поставщиками и потребителями.

Мы отметили только 3 крупных, основных уровня систем автоматизации. За рамками нашего рассмотрения остались, например, системы программирования логических контроллеров, системы автоматического проектирования типа CAD/CAM/CAE/PDM, системы описания бизнес процессов предприятия и многие другие. Каждая конкретная система описанного типа решает некоторую совокупность конкретных задач предприятия, но ни одна (даже R3, BAAN Oracle Applications) не в силах решить все задачи. Поэтому автоматизация современного предприятия представляет собой некий винегрет. Я и сама вслед за другими авторами употребляла это слово исключительно в отрицательном контексте, а сейчас задумалась: А что плохого в винегрете? Я лично его очень даже люблю. Единственное замечание: просто порезанные овощи требуют специального соуса. Вот этот соус и является весьма важной составной частью блюда. Соусом в автоматизации являются системы middleware , промежуточное программное обеспечение или клей (glue), как их любят именовать в зарубежной прессе. Решения middleware можно разделить на 3 группы: основанные на стандарте DCOM+ (распределенный СОМ + транзакционный сервис), EJB (Enterprise Java Beans) и технологию CORBA - архитектуру и стандарты международного консорциума Object Management Group.

Первая технология основана целиком на Microsoft решениях, что является одновременно ее сильной и слабой сторонами. Сильной - потому что она прекрасно интегрирована в Windows. Кстати, следует отметить, что Microsoft Windows приобретает все большее значение как операционная платформа систем автоматизации. Кроме Windows CE отметим, что такие лидеры SCADA систем, как Intellution и Wonderware, активно продвигают свои решения на платформе Windows NT. Необходимо обратить внимание на нынешний флаг Microsoft, ориентированный, прежде всего, на второй уровень в иерархии систем автоматизации и основанный на COM и OLE технологиях - это OPC (OLE for Process Control), т.е. использование встраиваемых компонент для управления технологическими процессами. Девиз технологии, сформулированный одним из ее основателей, звучит гордо - Мы делаем это, чтобы облегчить Вашу жизнь, не сделав ее менее наполненной . OPC, первая спецификация которой появилась в 1996 г., повторяет идею технологии CORBA, стандартизуя интерфейсы и оставляя реализацию этих интерфейсов за поставщиками программных систем. OPC призвано обеспечить взаимодействие различных устройств и программных пакетов  единой системе, основанной на Windows платформе.

Из всех вышеперечисленных технологий CORBA - самая заслуженная. Первый итоговый документ, описывающий стандарты и архитектуру, появился в 1991 г. Достоинства технологии CORBA заключаются, прежде всего, в 2 х моментах: полной и абсолютной свободе и независимости от операционных платформ, языков и сред программирования, производителей и поставщиков программных реализаций (брокеров объектных запросов) и в самом богатом наборе сервисов.В соревнованиях по сервисам остальные технологии находятся в положении догоняющих. Среди важнейших сервисов отметим 3:

EJB, не завися от операционных платформ, естественно привязана к конкретному языку. Пожалуй к недостаткам EJB можно отнести то, что из всех перечисленных технологий EJB является реализацией, а не стандартом. Это неизбежно сужает не только круг поставщиков решений, но и толпу ее апологетов.

Все 3 технологии, отвергнув изоляцию, сосуществуют друг с другом. EJB и CORBA энергично сближаются и взаимно обогащают друг друга. Созданы двусторонние мосты CORBA - COM. Все это позволяет надеяться, что в недалеком будущем - нас будет богатый выбор прекрасно сочетающихся соусов к нашим винегретам.

Как и в любой области человеческой деятельности, в области автоматизации существует понятие моды на системы (имеется в виду русское слово, означающее совокупность привычек и вкусов, господствующих в определенной области в определенное время , а не английское слово mode, означающее способ ). Если избавиться от покровительственного и несколько презрительного отношения к вопросам моды, можно заметить, что та или иная мода появляется не случайно, и ее приход всегда можно объяснить. Системы автоматизации развиваются вовсе не изолированно от остальных программных систем, поэтому и тут модные словечки все те же: XML и Интернет.

Нет ничего удивительного, что наряду с другими компьютерными областями XML становится или, по крайней мере, претендует стать форматом 1 в области автоматизации. Мы убедились в разнообразии систем автоматизации и в широте поставленных перед ними задач. Не вызывает никакого сомнения необходимость взаимодействия систем друг с другом с помощью промежуточного ПО. Естественно, необходим общепонятный язык, эсперанто программного обеспечения, который позволит избавиться от утомительного преобразования форматов и перекодирования. Поставщики данных (data providers) - новое понятие в компьютерной области - смогут поставлять данные не одной какой то системе для конкретной задачи, а всем заинтересованным приложениям.

Следует ли петь очередную оду Интернету в данном случае на мотив автоматизации? Очевидно, все же необходимо сказать несколько слов. С точки зрения автоматизации, с помощью Интернета можно получить свежайшую информацию в любом месте земного шара. Интернет активно используется на всех 3 х уровнях, на первом и на втором - для удаленного отслеживания важнейших показателей технологического процесса, а в будущем - и управления ими, для анализа технологической информации и принятия решений; на третьем - для взаимодействия бизнес-бизнес (отношения с поставщиками - Supply Chain и потребителями - e-business) и бизнес-потребитель (e-сommerce).

Предприятие и его отдельные составляющие теперь не привязаны к определенному месту, и возникает понятие всемирного предприятия, разбросанного по разным странам и континентам и организующего свою работу через Интернет. Если несколько лет назад в автоматизации центром стремлений была поэтическая идея Билла Гейтса о Цифровой нервной системе предприятия (Digital Nervous System), пронизывающей все области его существования, то теперь можно говорить о всемирной цифровой системе, объединяющей различные предприятия всего мира, о всеобщем поле автоматизации. Дело за малым - какие законы должны поддерживать такую систему, чтобы основная задача отдельных предприятий - получение прибыли, не привела к массовым противоречиям и беспорядкам. Но это - предмет отдельной статьи.

Источник: http://www.industrialauto.ru/