ПРЕДПРИЯТИЕ КАК ЦЕЛОСТНЫЙ ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ
В условиях жесткой конкуренции, динамичного рынка даже самые консервативные или небогатые предприятия не могут позволить себе отказаться от столь мощного средства эволюции, как автоматизация. Выгода от использования современных информационных компьютерных технологий в промышленности очевидна. Эпоха агитации за автоматизацию давно прошла. И теперь решается вопрос: "Как?".
Традиционно выделяют два уровня (рис. 3.1) автоматизации промышленных предприятий: АСУП (системы автоматизации производством – управленческой и финансово-хозяйственной деятельности) и АСУТП (системы автоматизации технологических процессов). Несколько обособленной, но обязательной областью автоматизации выступают САПР (системы автоматизированного проектирования), выполняя роль сервисного обслуживания и облегчения создания двух указанных уровней. Все они развивались хотя и параллельно, но обособленно и независимо друг от друга. Они проектировались и создавались, исходя из требований разных подразделений, автономно обслуживая разные службы единого предприятия. Изначально они не были подчинены единым целям и задачам, оставались слабо связанными физически и информационно, а чаще не связанными вовсе.
Р и с. 3.1. Уровни АСУ предприятия
АСУП были изначально ориентированы на поддержку бизнес-процессов и не могли оперативно реагировать на реальные внутризаводские проблемы производства. Системы автоматизированного управления и планирования производством развивались из бухгалтерских систем, они хорошо выполняют учетную роль, регистрируя издержки, но не показывают пути совершенствования процесса производства.
Развитие АСУ ТП шло от создания простейших блоков управления отдельными агрегатами и хотя сфера их применения расширялась она никогда не выходила за рамки собственно производственного процесса.
Каждая из этих систем традиционно строилась по своим внутренним законам. Поэтому они практически не могли общаться между собой. Каждая из систем часто реализовывалась на основе различных аппаратных, программных и информационных стандартов.
Только в АСУТП насчитывается несколько десятков наиболее часто используемых стандартов на техническое, программное обеспечение и промышленные сети. Кроме того, не все решения полностью открыты, т.е. допускающие использование в рамках одной системы разнотипного оборудования, выпущенного в разное время разными производителями (как отечественными, так и зарубежными). Поэтому потребитель часто попадает в долгосрочную зависимость от одного изготовителя и не имеет возможности самостоятельного развивать и модернизировать созданную на его предприятии АСУТП. Аналогичная ситуация создается и при внедрении систем других уровней.
Создававшиеся без комплексного плана, как правило, под требования различных подразделений, участков и процессов, не связанные между собой системы автоматизации очень напоминали лоскутное одеяло. Но всё же думается, что этап лоскутной автоматизации это объективная и необходимая ступень развития. Это лишь означает, что к комплексной автоматизации по настоящему не были готовы ни разработчики, ни поставщики, ни потребители.
Положительными итогами прошедшего этапа стали накопленный опыт, осознание серьезности задач автоматизации, необходимости их коррекции и дальнейшего развития самого процесса автоматизации на новом качественном уровне. Важно теперь не задержаться на этом этапе, вовремя перейти к следующему, тем более что сейчас для такого перехода появляются все возможности – идет интенсивное сближение стандартов и технологий сопряжения (интерфейсов) различных аппаратных и программных средств автоматизации, используемых как в рамках одного уровня автоматизации, так и при связи одного уровня с другими.
Благодаря этому на классический вопрос «с чего начинать автоматизацию?» отныне можно отвечать однозначно: с разработки комплексного плана развития информационных технологий предприятия и этот план должен являться частью стратегии развития бизнеса в целом с учетом рыночных реалий и перспектив.
С точки зрения ориентированного на производство предприятия, выгодность или убыточность бизнеса определяется величиной добавочной стоимости, вносимой в продукт при его производстве. Данные, хранящиеся во внутрицеховых системах, по своей природе уже содержат все закономерности и взаимосвязи, которые можно использовать для оптимизации процесса повышения добавочной стоимости. Доступ к этим данным жизненно необходим всем структурам предприятия, ответственным за эффективное преобразование этой добавочной стоимости в прибыль.
Дальновидные руководители всегда осознавали, что информации, существующей на уровне АСУП, явно недостаточно для принятия оптимальных управленческих решений. Серьезный анализ работы предприятия вырождается, когда в него не включен учет данных об основных технологических процессах, нет информации по надежности, качеству, реальной себестоимости производства единицы продукции. Слой технологических параметров должен обязательно учитываться при выработке управляющих решений, иначе управленцы по-прежнему будут опираться лишь на собственную интуицию и индивидуальный опыт. Этого мало в условиях глобализации рынка и растущего уровня конкуренции. Сегодня нужно уметь очень оперативно просчитывать цену и последствия принимаемых решений.
Таким образом, должно создаваться единое информационное пространство предприятия. Создание в рамках предприятия единого хранилища сведений о продукции, процессах и прочих производственных данных снижает степень дублирования информации и обеспечивает стандартизацию всей деятельности предприятия. Вследствие чего снижается уровень издержек производства, повышается качество продукции и, как правило, ускоряется оборот капитала. Кроме того, достигнутая стандартизация обеспечивает возможность оперативного внедрения на предприятии всех современных технологических достижений.
Интеграция будет приобретать все большее значение как одно из средств объединения управляющих приложений с цеховыми системами. Она предоставляет верхнему звену управления предприятием возможности по обработке данных в таких задачах, как моделирование и проигрывание производственных процессов, а также выступая в роли средства планирования, контроля и оптимизации внутрицеховых операций.
Объединение офисных функций с внутрицеховыми операциями далеко не тривиальная задача, учитывая разнородность используемых систем на нижнем уровне. Офисные функции более ориентированы на обработку документов и исполняются с такими временными интервалами, как часы, дни, недели и даже месяцы, в то время как технологическое управление производством характеризуется большим числом параметров, получаемых от уникальных процессов, оборудования и систем, время реакции которых порой измеряется миллисекундами. Различие в типах данных и скорости их передачи у различных систем предприятия требует постоянного накопления, обработки и анализа этой информации. Приводит к необходимости создания между офисными приложениями и системами управления технологическими процессами промежуточных накопителей и преобразователей информации. Причем с ростом уровня интеллекта устройств цеховой автоматики степень сложности задач интеграции будет только возрастать.
С другой стороны, на тех предприятиях, где системы автоматизации изначально создавались с учетом особенностей технологии процессов и представляли собой продуманный подход к выбору решений, базовая информационная инфраструктура для интеграции уже создана. И хотя эта база пока не оптимальна и не достаточно полна, для реализации открытого и упрощенного доступа к технологической информации она уже пригодна. В нее входят такие компоненты, как имеющиеся на предприятии сети Ethernet, технологии открытого доступа к информации, стандартные промышленные шины на уровне цеховой автоматики. Это те необходимые стартовые условия, с которых можно начинать горизонтальную и вертикальную интеграцию предприятия.
С технической точки зрения, горизонтальная интеграция предполагает объединение между собой всех автономных систем автоматизации технологических и производственных процессов, а также административных отделений цехового уровня в единую информационную сеть. Что обеспечивает необходимый обмен данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства. С производственной точки зрения, это означает учет каждого шага производственного процесса от прибытия сырья до отправки готовой продукции.
Предположим, что непрерывные и дискретные процессы завода охвачены раздельными сетями передачи информации, которые управляются не связанными друг с другом контроллерами. В этой широко распространенной ситуации различные подразделения страдают от последующей несогласованности действий. Горизонтальная интеграция позволяет устранять подобные изолированные действия путем объединения всего производственного цикла в единую согласованно действующую систему. Все устройства автоматики имеют между собой информационную связь и могут регулироваться и настраиваться без особых усилий. Однако это совсем не означает, что в каждый момент времени вся производственная система функционирует с максимальной эффективностью. Это задача вертикальной интеграции.
Вертикальная интеграция базируется на организации потоков информации от нижнего уровня (датчиков и контроллеров технологического оборудования) во внутренние и внешние компьютерные сети предприятия и через них в административные системы управления. Данная задача решается путем объединения промышленных и административных сетей. Основная цель вертикальной интеграции устранение препятствий на пути информационных потоков между уровнями АСУП и АСУТП с целью оперативного обмена данными.
Преимущества горизонтальной и вертикальной интеграции очевидны:
· Повышение производительности. Благодаря объединению производственного оборудования и возможности получать любую интересующую информацию в любой момент времени, специалисты гораздо быстрее могут устранять узкие места, препятствующие эффективному производству. Во-вторых, появляется возможность производить больший объем готовой продукции, т. к. все оборудование работает более эффективно.
· Снижение себестоимости. За счет постоянного контроля ключевых технологических и производственных параметров, определяющих себестоимость продукции, могут быть обнаружены и устранены источники непроизводственных потерь энергетических и трудовых ресурсов, простои оборудования, перерасход сырья, завышение нормативов трудозатрат и т. п.
· Повышение качества продукции. Обеспечение текущего контроля качества на всем цикле производства продукции позволит избежать таких ситуаций, когда брак выявляется только на завершающей стадии производства или еще хуже на складе готовой продукции. И чем раньше лица, принимающие решения, будут знать о нарушении качественных показателей, тем меньше будут возможные издержки от потери качества. Кроме того, наличие такого оперативного контроля позволяет в течение длительного времени поддерживать стабильно заданное качество, т.е. обеспечивать регулируемый выпуск однородной продукции.
· Оперативный переход на новый вид продукции. В ряде случаев важно в соответствии с текущей конъюнктурой рынка обеспечить оперативный переход от одного вида продукции к другому. Ключевым моментом здесь становится время перенастройки оборудования на другие технологические циклы и режимы. Здесь поможет электронный доступ к базам данных, где хранятся технологические карты и рецепты для каждого вида выпускаемой продукции, а также алгоритмы их адаптации на конкретный тип имеющегося технологического оборудования.
· Предупреждение аварийных ситуаций. Эту задачу можно решить с помощью создания средств диагностики и мониторинга основного технологического оборудования как наиболее подверженного аварийным ситуациям и горизонтальной интеграции этих средств в единую информационную систему предприятия. Экономический эффект от прогнозирования и предупреждения или даже снижения последствий серьезных поломок оборудования и аварий невозможно оценить в деньгах. К сожалению, прямые убытки можно подсчитать только после того, как эта авария произойдет. Важная составляющая эффекта, достигаемого внедрением диагностических систем, это экономия средств на ремонт и эксплуатацию технологического парка за счет перехода от системы планово-предупредительного ремонта оборудования к обслуживанию по его фактическому состоянию.