Внедрение мультигенерационной системы автоматизации

Создание систем автоматизации, которое включает элементы из других эпох и поставщиков могут закончиться проблемами, но, конкретный метод может быть выбран только вами.Создание систем автоматизации, которое включает элементы из других эпох и поставщиков могут закончиться проблемами, но, конкретный метод может быть выбран только вами.

Автор: Чад Харпер (сайт isa.org)

Об авторе:Чад Харпер в настоящее время выступает в качестве директора по технологиям для MAVERICK Technologies, экспертом в области различных платформ управления. Харпер имеет опыт работы в сложных процессах управления, представляя системы контроля транспортировки и управления операциями.

Процессы производства заводов известны, некоторые скажут, печально известны, за их стремление сохранить системы автоматизации и связанные с ними сети в работе на протяжении десятилетий. Некоторые оценки показывают, что, навскидку, половина систем автоматизации управления предприятиями в Северной Америке имеет части, которым как минимум лет по 20, и 30-ти летние системы не редкость.

Эти системы выглядят не так, как их сделали, когда первоначально устанавливали. Жесткие диски, мониторы и клавиатуры, которые в постоянном использовании, просто не выживают так много десятилетий, а, устаревшее оборудование уже не доступно. Если вы спросите в магазине компьютерной техники материнскую плату для IBM XT или 20 Мб на жестком диске, вы встретите вопросительные взгляды. С другой стороны, если ваши системы автоматизации являются совершенно новыми, они будут разных поколений с устаревшими устройствами и носителями.

В некоторых случаях старые подсистемы и компоненты могут быть заменены новым оборудованием, такие как человеко-машинный интерфейс (HMI), который имеет высокую функциональность. Такого рода обновления, вероятно, будет включать новые компьютеры с операционной системой, способной поддерживать функциональные возможности, которые не были доступны при установке первоначальной HMI.

За долгий период работы многих систем автоматизации, вы можете столкнуться с проблемами из-за системных поставщиков: их выход из бизнеса или поглощение другой компанией. Если вы вспомните 1980-х или даже 1990-х годов, спектр компаний, предоставляющих системы управления, был другой, чем сейчас. Если вы работаете с системой автоматизации от поставщика из тех, кто рано или поздно вымер, вы, вероятно, хорошо знакомы с этой реальностью.

Внедрение компонентов системы автоматизации разных поколений и разных поставщиков могут осложнить работу. Но такой подход может оказаться единственным вариантом в случаях, когда отсутствуют какие-либо практические альтернативы, и конечные пользователи должны быть готовы к реагированию на возникающие при этом проблемы.

За и против такого рода модернизаций

В какой-то момент старая система автоматизации, которая давно не обновлялась станет серьезной угрозой для производства. Печатные платы и сетевые устройства становятся старше, отдельные компоненты начинают давать сбои в работе и неисправности систем учащаются. Это причины внеплановых остановов и простоев, которые являются особенно разрушительными, когда запасные части закончились.

Компании по-прежнему специализируются на производстве запасных деталей для этих старых систем, и всегда есть «eBay», но с течением времени получать поставки становится всё туже и туже. Отдельные компоненты, а особенно чипы, давно сняты с производства и не могут быть заменены. Продавец автоматики может попытаться создать какую-то функциональную замену, но перевод модуля с новыми компонентами на старое управление, дорого, что отразится на цене.

Если вы знаете, что ваш завод будет остановлен или подвергнется серьёзной реконструкции в ближайшем будущем, вы можете потянуть с модернизацией старой системы до этой поры. Однако это не относится к долгосрочной стратегии, и в итоге вам придется обновляться или реформироваться. Цель нашего обсуждения – обновление, добавление новых элементов, но придерживаясь, по большей части, той же системы автоматизации поставщика и платформы. При реорганизации вы свободны делать крупные изменения платформы, может быть, с участием другого поставщика, но, иногда, придерживаюсь первоначальной компании.

Два способа для проектирования

Замена какой-то части системы автоматизации чем-то новым, как правило, следует по одной из двух схем. В одном случае компании используют системы, состоящие из нескольких поколений, которые создают некоторые продавцы автоматизации, проделав хорошую работу. Этот подход, как правило, применим, когда компания строит бизнес, и создаёт стратегии обновления для пользователей так, чтобы можно было добавлять новые детали к старой платформе, постепенно проводя модернизацию всей системы на модульной основе и без каких-либо серьезных сбоев. Это не легко для поставщика: чтобы добиться цельности, требуются сознательные усилия.

Хотя улучшение может быть «свинчено» на старых системах, не буквально, конечно. Когда старое оборудование больше не доступно, зачастую нет другого выбора.

Это действительно хороший способ обновления вашей системы автоматизации, но не в каждом случае. Даже если вы остались с первоначальным продавцом, все-таки важно знать сроки поддержки для каждого участка системы автоматизации. Часто некоторые контроллеры или узлы теряют поддержку, раньше, чем остальное оборудование, так что вы должны планировать сроки обновления.

В других случаях, новые элементы от другого продавца, могут «свинтиться» с существующей системой автоматизации. Это трудно осуществить в реальности. Такая система превращается в самоделку, и не будет иметь большую поддержку у поставщика. На основе опыта работы нашей компании, работу с платформами различных типов автоматизации, эти «свинчивания» редко бывают успешными в долгосрочной перспективе. Мы рассматриваем самоделку как временный пластырь, чтобы добавить несколько лет жизни старой системе, или как часть большого, поэтапного плана реконструкции, который будет менять самоделки на компоненты принципиально новой системы автоматизации.

Конечно, самостоятельные решения могут быть необходимы для снятых с производства устаревших систем, но вместо этого мы часто видим их в виде агрессивной конкурентной атаки поставщиков кросс-платформ. По нашему опыту, поставщик-конкурент часто использует «скрутку», как средство «входа» в структуру, чтобы обеспечить позиции для более глубокого проникновения в систему. К сожалению, мы видели слишком много ситуаций, когда такие решения направлены, больше, на увеличение продаж и уже тяготились к маркетингу.

Так что, если возникнет необходимость сделать «апгрейд», но вы не готовы «снести и построить заново», возможно, придется идти по пути кросс-платформ, состоящих из нескольких поколений обновления или реконструкции системы автоматизации. Так будет сложней, но управляемо при разработке предварительного комплексного проекта.

Оценка проекта модернизации

Почему люди делают обновления или реконструкцию? Сегодня популярны драйвера с большим сроком службы. Добавление функций, как правило, на втором месте, к сожалению. Мы показываем клиентам, где могут быть улучшения, но принятие этих рекомендаций в ходе проекта реконструкции довольно редко. В бизнес-планах редко описывают предлагаемые усовершенствования в убедительной форме, а могут быть и другие корпоративные и финансовые вопросы, что исключает все, кроме контроля затрат.

Несколько лет назад (докризисных) компании, возможно, обратились бы к руководству с просьбой начать реконструкцию, вплоть до полного развала старой системы. Они бы указали, как новые полученные возможности повысят производительность и снизят эксплуатационные расходы. Такого рода вещи почти не происходят сегодня. Компании редко даже обсуждают обновление или реконструкцию до тех пор, пока старая система не начнёт «харкать кровью».

Если у вас есть предприятие, которое вы хотите запустить, надежно и безопасно эксплуатировать в течение долгих лет, следует выбрать какое-то одно решение постоянным и действовать в соответствии ему. Это одна из причин, почему «скрутки» разочаровывают, потому что они часто становятся постоянными.

Как только услышат, что вы заинтересовались улучшением автоматизации, поставщики придут с предложениями поставок, моделирования, и других обещаний. Системщик может помочь отсеять шумиху, и определить, что, на самом деле возможно, с помощью объективной оценки того, какие продукты и пути реконструкции на самом деле работают. Кросс-платформы, состоящие из нескольких поколений проекта – это не так просто, и вам понадобится любая помощь, какую вы можете получить. Все поставщики могут показать вам, хорошие проекты, но каждый из них имеют недостатки, о которых, разумеется, не упоминают. С другой стороны, независимый системный схемотехник может свободно указать на достижения, и неудачи конкретного продавца.

Итак, вы рассматриваете запуск проекта, тут несколько основных вопросов:

• Функциональность - что вы ожидаете от вашей новой системы при успешном переходе? Какие новые возможности вы планируете добавить? Более оперативный input/output (I/O)? Продвинутое управление процессом? Лучшие надёжные соединения?
• Стоимость - ваша компания готова потратить достаточно денег, чтобы достигнуть усовершенствования производства, или это быстрый и ненадёжный проект минимально возможной стоимости?
• Операторы - какие операторы видите? Новый, более современный HMI (I/O), улучшенное управление сигнализацией, или все по-старому?
• График - есть время запланировать, или этот чрезвычайный проект, из-за крупной заводской аварии? Осуществление проекта может быть приурочено к плановым выключениям, или резать все, что нужно?

Некоторые поставщики могут иметь преизбыточные возможности «скруток», поэтому иногда системщик должен прислушаться к голосу разума. Этот демпинг может повлиять, как холодная вода на некоторые шаги продаж, необходимое, хотя часто и неприятное занятие.

Что должно быть в составе проекта?

Не стоит недооценивать значение того оборудования, которое по-прежнему выпускается. Вы, возможно, забыли, насколько замечательно иметь возможность купить запасные части с полки. Имея это в виду, вы должны думать о том, что вы покупаете в перспективе 15-20-летнего срока службы и связанных общей стоимостью последующих версий.

Существует ли гарантированный срок поддержки? Сумеет ли поставщик надёжно поддержать свою платформу, так долго, как планируется? Система автоматизации новейшая или же у продавца есть другая система автоматизации, что уже находится в разработке, и скоро заменит текущее предложение, как и поддержку, так и перспективу?

Новое оборудование принесет новые функциональные возможности. Все будет не так, как было и ожидается. Как правило, появляется много возможностей для улучшения, когда устаревшие компоненты заменяются новыми предложениями.

Мы часто сообщаем операторам на ранних стадиях проекта о том, как новая система может быть использована для улучшения их работы. Это, как правило, включает в себя улучшенную графику, усовершенствованные методы взаимодействия с пультом (HMI), и упрощения сигнализации и управления. Мы объясняем принципы высокой производительности графики, подкрепленные данными от Консорциума Управления Нештатных Ситуаций, и показать, как они выглядят в работе новой системы автоматизации управлением.

Чаще всего, чтобы сохранить основные стратегии управления, ввода/вывода и обязательные устройства, Вы стараетесь не копировать все старые функции в новой системе автоматизации. Пытаясь заставить новую систему, работать, как старая, игнорируя множество полезных улучшений, можно создать обслуживающий кошмар, что, как правило, требует больших стараний, чтобы все работало.

Если же так, то мы должны обучить наших клиентов и убедить их использовать встроенные возможности в новой системе автоматизации. Мы должны найти убедительный аргумент о том, почему каждое преимущество - это лучшее для конкретной ситуации, показать им, где работают технологии, и объяснить, почему путь, отличающихся от предлагаемого поставщиком, может быть очень дорогим.

Первые шаги

Прежде чем вы начнете изучать доступные решения или слушать презентацию первого поставщика, вы должны копать глубже, в процессе планирования, ответив на эти и следующие вопросы:

• В каких условиях работает завод: непрерывно или партиями, в ручном режиме, автоматическом, так далее?
• Какой тип производства? Длительный цикл? Короткий? Другие вариации?
• Сколько денег доступно для проекта?
• В каком состоянии инфраструктуры существующей системы автоматизации?
• Стабилен ли объем потребления и чего ожидать в будущем?
• Если вы поставите новые контроллеры в одной части завода, соотнесутся ли они со старыми контроллерами?
• Существует ли общее управление для обоих поколений контроллеров?

Компании часто страдают от аварий прямо при пуске, потому что они не оценили адекватно свои контроллеры и сети. Новые системы неизменно потребляют больший сетевой трафик и требуют большей вычислительной мощности, но не все существующие системы могут выдерживать дополнительную нагрузку.

Вот пример того, что может произойти, если надлежащее предварительные оценка не были проведены:

• Завод или производство, хочет установить новый блок HMI для работы с контроллерами.
• Завод не просчитал сетевой трафик и контроллер нагрузки, потому что все нормально работало, однако уже на пределе возможностей.
• Абсолютно уверенный, что все будет работать, как привлекательно смоделировал новый поставщик, завод оставляет все старое оборудование и устанавливает новый HMI.
• Система зависает во время включения

Понимая, что может быть возможный результат, еще одна компания принимает решение, что HMI системы будут работать параллельно, так чтобы, что старый служил в качестве временно резервной «подкачки». Однако, обе зависают, потому, что две системы требует даже больше сетевых ресурсов.

Абсолютно безразлично: проводилось ли надлежащее предварительное планирования и тестирования или потрачено на эти задачи относительно небольшое количество времени и денег - можно предотвратить катастрофические результаты в перспективе.

Нет легких ответов

Нет универсально лучшей платформы или решения, поскольку все они имеют свои сильные стороны, для определенных типов применения. Опять же не существует единой, приоритетной системы автоматизации или варианта реконструкции, так как для каждого проекта к наилучшему выбору приводят многие факторы.

Многое поставлено на карту в таких проектах, потому что потеря недели или даже пары дней производства может быть намного дороже, чем стоимость проекта. В самом деле, из-за расходов, связанных с простоем, часто невозможны глобальные замены из-за экономики производственных потерь, что приводит к поэтапному обновлению или реконструкции.

Каждая ситуация своеобразна, и то, что работает в соседнем учреждении может не работать у вас. Успех приходит от сочетания глубокого понимания процесса и стратегии управления, модели ваших контроллеров и существующих сетей, и необходимости дополнительных функций. Вам может потребоваться работа со специалистом или другим беспристрастным консультантом, который может дать прямые ответы для вашей конкретной ситуации. Все это должно быть сделано в самом начале планирования, чтобы проекты могли быть сконфигурированы, запланированы и правильно заложены в бюджет.