Библиографическое описание:

Остроух А. В., Тянь Ю. Интеграция компонентов системы мониторинга, контроля и управления производством // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 182-185.

В статье предложен подход к интеграции компонентов системы мониторинга, контроля и управления производством на предприятия автомобильной промышленности. Сформулированы ее назначение, цели проектирования и функции, которые она должна выполнять для достижения поставленных целей. Исследование проведено с целью разработки методов и алгоритмов поддержки принятия управленческих решений, обеспечивающих повышение эффективности автоматизированных аналитических систем обработки данных и систем мониторинга промышленных предприятий.

Ключевые слова: мониторинг, управление, аналитическая обработка данных, технологические процессы и производства, промышленные предприятия.

Система мониторинга, контроля и управления производством (Production Monitoring and Control Systems, PMC) играют центральную роль традиционного поля автоматизации. Основной функцией этих систем является сбор производственных сигналов завода и PLC-систем и их объединения для контроля в соответствующих контекстах, визуализации и предоставления возможности управлять ими. Хотя визуализации и управление сигналами процессом и контексты считаются «классическими» функциями системы SCADA, основные работы по обработке сигнала в режиме реального времени и сопряжения их с производством завода выполняется PMC-системами.В настоящее время эти PMC-системы, как правило, реализованы в объектно-ориентированной среде (object-oriented — СУБД или приложение, поддерживающие использование объектов) на основе стандартизированных протоколов, например, OPC (OLE for Process Control) OLE для управления процессами (производством) спецификация комитета OPC Foundation; OLE (Object Linking and Embedding) связывание и встраивание объектов стандарты 1.0 и 2.0, набор протоколов Microsoft.

PMCs обычно работают в сильно распределенной программной среде, в которой не может быть гарантировано постоянное соединение всех участвующих компонентов, поэтому осуществление потребностей каждой подсистемы должно предусматривать возможность действовать автономно, по крайней мере, в течение определённого промежутка времени. В соответствии с конкретными потребностями отдельного автозавода PMC должна иметь возможность следовать вариантов централизованного, децентрализованного или смешанного подхода. С учётом этого, например, на автозаводе DaimlerChrysler в Бремене используют один центральный диспетчерский пункт для каждого участка сборки кузовов, цеха покраски и окончательной сборки. Другие автомобильные заводы применяют децентрализованные структуры, при которых визуализации и оперативное управление выполняются непосредственно от операционных станций, расположенных в цехе [1–7].

Помимо этого, интеграция (обычно на MES-платформе) «соседних» IT- систем,таких как управление качеством, обслуживание и ремонт, идентификация кузова автомобиля и т. д., должна быть как можно проще. Обеспечение связи между этими приложениями должно привести к более полной информации, отражающей неожиданные изменения в цехе, а также повышению прозрачности состояния производства соответствующей информацией. Затруднения могут возникнуть, если эти системы MES от разных поставщиков. Отсутствие стандартизированного способа связи для таких систем приводит к недоразумениям и проблемам общения.

Для мониторинга и контроля производства системы управления должны быть в состоянии визуализировать и управлять состоянием автозавода в режиме реального времени, что связано с необходимостью высокоскоростной передачи сигналов и оперативных действий. Вместе с тем необходимо обеспечить использование несколько различных протоколов на основной линии производства, которые реализуют различные возможности, различные форматы, различные частоты связи и различные структуры данных. Имея общую модель состояния процессов, PMC должна интегрировать всю эту информацию в режиме реального времени.

Разработчики IT-платформ предлагают различные решения проблемы интеграции компонентов MES при этом, на мой взгляд, для автоматизации получения данных в режиме реального времени в автомобильной промышленности большой интерес представляет использование т. н. программных агентов (software agents). Платформы агента обычно предлагают стандартный путь коммуникации среди агентов, принятых на платформе [1,6].

Примером такого решения может служить разработанная Институтом информации и обработки данных Фраунгофера (Fraunhofer IITB) для автозавода DaimlerChrysler в Бремене на платформе программных агентов система мониторинга производства, объединённая с вспомогательной системой, краткосрочно имитирующей результаты автомобильного цеха на последующие три смены [1–7]. С помощью этой вспомогательной системы персонал цеха может предвидеть воздействие различных нарушений, вызванных неожиданными изменениями в системах производственного оборудования, накопителях и материальных потоках, например, конвейеров, передвижных платформ, и т. д. Это помогает производственному персоналу принимать обоснованные краткосрочные решения, касающиеся производительности смены, в какой-то мере сотрудников в следующей смене, назначение работников на линии и т. д.

Функциональные возможности имеющейся системы PMC ProVis.NT, по сравнению с системой программных агентов, практически остались те же, но через стандартную платформу агента были объединены различные системы модулей.

На рисунке 1 представлена схема использования программных агентов в формате существующей системной архитектуры ProVis.Agen. [1]

Рис. 1. Агенты платформы ProVis.Agent для мониторинга, контроля и управления производственными процессами автозавода в режиме реального времени

Центральный сервер мониторинга и управления состоит из группы взаимосвязанных программных агентов. Каждый из этих агентов охватывает одну часть функциональных возможностей, уже содержавшихся в прежнем системном ProVis.NT. Они обеспечивают функциональную обработку различных типов сигналов (например, выключатели, аналоговые значения, расстояния, и т. д.), а также модели рабочего времени, звуковые предупреждения и статистические данные.

«Агент ввода-вывода» (Input-Output, I/O-agent) включает различные типы каналов ввода-вывода I/O (OPC), передачи мультимедиа-сообщений (Multimedia Message Service, MMS), межсетевого протокола управления передачей (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP) и позволяет диспетчерскому серверу вести унифицированный мониторинг поступающих сигналов всех распределительных устройств основных систем. Агент визуализации используется для согласования с помощью интерфейса с разнообразными обычно используемыми системами SCADA, а также с новым инструментом визуализации в реальном времениProVis.Visu.

Операционный агент всегда обеспечивает операционный контекст для отдельных сигналов или сложных действий. Этот контекст может составлять только наименованием и режимом работы отдельного основного цеха, но это может также быть комбинация нескольких сигналов различных типов, поступающих от нескольких установок. Главная цель операционного агента состоит в том, чтобы предоставить оператору всю информацию, выполнить сложные операции, такие как изменение модели рабочего времени для различных установок. В любое время оператор должен иметь возможность правильно оценивать последствия своих действий.

Разнообразие специальных агентов используется для связи с помощью интерфейса с существующим подсистемам, агент Web-сервера связывает с помощью интерфейса PLC к системой статистического анализа, которая может или быть внутренним продуктомProvis.Paula или ПО третьего лица. Агент Archive-Server поставляет отчёты о производстве и релевантную информацию в архив базы данных, где она сохраняется для проверки качества и будущего планирования.

Информационный агент в заключении обеспечивает подключение информационного сервера (Media Server), сервера звукового предупреждения (Alarm Server) и специальных компонентов интерактивного моделирования (Real time simulation).

На рисунке 2 приведён пример архитектуры такой системы мониторинга и управления производством, являющейся открытой для подключения к IT-системам, связанным с логистикой, управлением качеством или сборкой сервисных программ.

Рис. 2. Архитектура системы мониторинга, контроля и управления производством на основе технологии программного агента

Таким образом, система мониторинга, контроля и управления производством на основе технологии программного агента позволяет персоналу цеха и топ-менеджерам автозавода оперативно и адекватно реагировать на возникающие в цехе аварийные ситуации.

Автоматизация получения данных для принятия решений в режиме реального времени на основании программного агента позволяет своевременно корректировать скорость производственной линии, использование рабочей силы и другие организационно-технологические показатели при возникновении отклонений в рабочих процессах и принимать эффективные меры для сохранения выхода продукции на заданном уровне.

Литература:

1.      Нгуен Дык Тхань, Остроух А. В., Чернов Э. А. Автоматизация управления производством. Повышение эффективности автоматизированных аналитических систем предприятий автомобильной промышленности: Монография // LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbrucken, Germany. — 2013. — 285 p. — ISBN 978–3-659–34762–7.

2.      Остроух А. В., Тянь Юань. Современные методы и подходы к построению систем управления производственно-технологической деятельностью промышленных предприятий // Автоматизация и управление в технических системах. — 2013. — № 1(3); URL: auts.esrae.ru/3–53 (дата обращения: 13.09.2013).

3.      Тянь Юань. Анализ современных методов и подходов к построению систем управления производственно-технологической деятельностью промышленных предприятий Китая // Автоматизация и управление в технических системах. — 2012. — № 1; URL: auts.esrae.ru/1–32 (дата обращения: 13.09.2013).

4.      Тянь Юань. Оперативный мониторинг внутренней среды промышленных предприятий // Автоматизация и управление в технических системах. — 2012. — № 1; URL: auts.esrae.ru/1–33 (дата обращения: 13.09.2013).

5.      Остроух А. В., Данчук К. А., Львова А. Б., Порфирьева С. А., Якунин П. С. Автоматизированные информационные системы на автотранспортном предприятии // В мире научных открытий. Серия «Проблемы науки и образования». — 2012. — № 2.6 (26). — С.34–38.

6.      Нгуен Дык Тхань, Чернов Э. А., Максимычев О. И., Снеткова О. Л. Метод и алгоритм поиска последовательных шаблонов в гарантийных данных автомобильной промышленности // В мире научных открытий. Серия «Проблемы науки и образования». — 2012. — № 2.6 (26). — С.45–51.

7.      Остроух А. В., Васьковский А. М., Ветлугин М. М., Тянь Юань. Автоматизированная система контроля состояния промышленных газоочистных сооружений // Промышленные АСУ и контроллеры. — 2013. — № 9. — С. 15–20.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle