Комплекс систем оперативного диспетчерского управления (АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК) и проект по разработке и внедрению интеграционной шины PIMS для Быстринского ГОК

Рис.1 – Быстринский ГОК

Где реализовано

ООО «ГРК «Быстринское», с. Газимурский завод, Забайкальский край, Россия.

https://www.nornickel.ru/business/assets/zabaykalsky/

Компания-интегратор

ООО «ЭкзеПлэнт»

http://www.exeplant.ru

Отрасль промышленности

Добыча и обогащение руд цветных и черных металлов

Цели и задачи проекта

В рамках проекта решались следующие группы задач:

• задачи базовых функций диспетчеризации производства;
• задачи расширенных функций диспетчиреризации производства (MES функциональность),
• задачи функций интеграционной шины PIMS.

Решение

•       Wonderware System Platform 2017;

•       Wonderware Historian Server 2017 Enterprise;

•       Wonderware MES Software 2017, Operations;

•       Wonderware MES Software 2017, Performance;

•       Wonderware Skelta BPM 2017 Professional;

•       Wonderware Supervisory Client;

•       Wonderware Enterprise Integrator.

•       Advanced Development Studio 2017.

Результаты:

•       Повышение безопасности ведения технологических работ.

•       Снижение трудоемкости ведения отчетной документации

•       Обеспечение выполнения производственных планов.

•       Сокращение трудозатрат на сбор данных производственных систем для составления аналитической отчетности.

О проекте

 Быстринский ГОК – предприятие Норникеля на базе медно-железо-золотого месторождения и входит в десятку крупнейших месторождений меди в мире.Проектная мощность комбината составляет 10 млн. тонн руды в год.

Быстринский ГОК – новое предприятие, на котором требовалось создать систему диспетчерского управления «с нуля», с применением лучших корпоративных практик и стандартов. На Быстринском ГОК было необходимо разработать и внедрить комплекс систем, который одновременно решал бы как задачи АСУТП, так и задачи MES систем, а также позволил обеспечить данными о ходе технологических и производственных процессов системы уровня ERP. Таким образом было принято решение о необходимости инициации 3-х проектов:

1. Проект по разработке и внедрению системы диспетчеризации АСОДУ ОФ для контроля за технологическими процессами ОФ, непрерывности и экономичности выполнения всех процессов основного производственного цикла, бесперебойности работы вспомогательных и обслуживающих участков.

2. Проект по разработке и внедрению системы диспетчеризации верхнего уровня АСОДУ ГОК, как интегрированной информационно-вычислительной MES системы, объединяющей инструменты и методы управления производством.

3. Проект по разработке и внедрению интеграционной шины PIMS нацелен на обеспечение интеграции данных для оперативного управления и контроля производства, разработку и реализацию корпоративного  стандарта доступа и обмена данными для систем уровня MES и ERP.

Почему выбор остановился на продукции Wonderware?

Продукция Wonderware была выбрана по следующим причинам:

•       удовлетворение требованиям технического задания (наличие продуктов для решения задач диспетчеризации, контроля и распределения ресурсов, управления бизнес-процессами и т.д.);

•       наличия успешного опыта использования ПО Wonderware в других проектах Норникеля;

•       по принципу общераспространённости (срок присутствия на рынке – более 30 лет, география внедрений – более 40 стран мира);

•       возможности интеграции всех рабочих данных независимо от типа их источника и широких возможностей коммуникации;

•       наличия встроенного инструментария для реализации интерфейса с использованием методологии situational awareness;

•       низкая стоимость владения системой, поддержки и развития, за счет открытой архитектуры системы.

Рис. 2 – Компонентная архитектура решения

Область применения / процесс

Диспетчеризация основных и вспомогательных производств ГОК (Обогатительная фабрика, узлы отгрузки готовой продукции, объекты водоснабжения, электроснабжения и теплоснабжения ГОК). Управление и мониторинг производственными процессами предприятия: распределение материальных и энергетических ресурсов, движение сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, отгрузка и транспортировка готовой продукции в транспортно-грузовой системе Быстринского ГОК.

Задачи новой системы

В рамках проектов необходимо было решить комплекс задач от базовых функций диспетчеризации производства до задач обеспечения данными систем уровня ERP.

Задачи базовых функций диспетчеризации производства:

• дистанционное управление объектами электроснабжения и водоснабжения ГОК из единого диспетчерского пункта;
• обеспечение непрерывного сбора и обработки данных систем нижестоящего уровня (уровня ЛАСУ/АСУТП);
• мониторинг хода технологических процессов ГОК, своевременное оповещение диспетчера о возникновении нештатных   ситуаций и выходе контролируемых величин за границу оптимального диапазона;
• ведение исторических архивов, протоколирование событий, а также действий пользователей для ретроспективного анализа и расследования возможных инцидентов;
• диагностика состояния системы и ее компонентов.

Задачи расширенных функций диспетчеризации производства (MES функциональность)

• автоматизированное ведение отчетной документации, формирование диспетчерских журналов и сводок с возможностью ручного ввода и корректировки данных;
• контроль ведения и своевременного предоставления данных для формирования диспетчерских сводок и отчетов;
• учет и мониторинг ключевых показателей эффективности;
• учет простоев, наработки и производительности основного оборудования.

Задачи функций интеграционной шины PIMS:

• настройка и запуск корпоративной интеграционной платформы для реализации интеграционных сценариев;
•  реализация интеграционных сценариев с помощью инструментов, предоставляемых специализированной интеграционной платформой.

Концепция системы

Системы диспетчеризации АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК построены на базе единого программно-аппаратного ядра на базе ПО Wonderware, что позволяет оптимизировать затраты:

•       на закупке лицензий ПО

•       на закупке аппаратного обеспечения

•       на затратах по интеграции АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК

•       на дальнейшем обслуживании АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК.

Источниками данных для АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК выступают ЛАСУ и АСУТП нижестоящего уровня, сбор данных осуществляется по различным протоколам передачи данных: OPCDA, OPCUA, ModbusTCP, Profinet.

Данные систем нижестоящего уровня консолидируются в едином хранилище данных АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК, обрабатываются и используются для построения аналитической отчетности и реализации функций MES по учету простоев, наработки, производительности оборудования, расчете ключевых показателей эффективности и т.д.

Доступ смежных систем уровня MES/ERP к данным АСОДУ осуществляется через интеграционную шину PIMS, которая тесно интегрирована с АСОДУ за счет использования базового ПО Wonderware для реализации обоих систем.

 

Серверная часть реализуется на базе виртуальных серверов и представлена:

•       Резервируемые серверы приложений АСОДУ ГОК (AOS) – 2 шт.;

•       Резервируемые серверы приложений АСОДУ ОФ (AOS) – 2 шт.;

•       Резервируемые серверы ввода вывода (OI Server), совмещенные с сервером приложений – 2 шт.;

•       Резервируемые серверы архивных данных (Historian Server) – 2 шт.;

•       Сервер MES совмещенный с сервером подсистемы управления железнодорожной деятельностью;

•       Сервер BPM;

•       Web-сервер;

•       Репозитарий Galaxy;

•       Сервер разработки;

•       Терминальная ферма в составе Remote Desktop Broker и 2 терминальных сервера;

•       Коммуникационный сервер PIMS.

Клиентские места АСОДУ подразделяются на 2 типа: удаленные клиенты и АРМ системы. АРМ реализованы в формате «толстого» клиента, удаленные клиенты подключаются к системе с использованием терминальных серверов.

 

Рис. 3 – Структурная схема

Операционная технология и практическое применение в проекте

Спецификация проекта была составлена совместно с системным интегратором, компанией ООО «ЭкзеПлэнт». Все участники проекта прошли курсы обучения, проводимые специалистами отдела технической поддержки компании Klinkmann. 

Система нацелена на решение широкого спектра задач, но в ее основе лежит мониторинг хода технологических и производственных процессов предприятия на основании данных, получаемых от АСУТП и ЛАСУ, консолидации данных и дополнение их данными ручного ввода (в процессе закрытия смены диспетчера заполняют диспетчерские сводки, в которых фиксируется как информация полученная из АСУТП и ЛАСУ автоматически, так и данные, которые диспетчеры вносят вручную). На основании полученных данных предоставляется аналитическая отчетность для анализа выполнения производственных планов, учета времени простоя и наработки оборудования, производительности и т.д..

Технические преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

1. Масштабируемость – при проектировании и разработке использовались максимально гибкие подходы: прототипирование, виртуализация серверной части и открытая архитектура компонентов системы, которые позволяют легко расширять и модернизировать систему в будущем.
2. Производительность – работа с большими объемами данных в режиме реального времени.
3. Безопасность – система полностью удовлетворяет требованиям информационной безопасности, согласно внутренним регламентам компании. Архитектура системы предусматривает использование двухфакторной аутентификации пользователей, что дополнительно повышает надежность защиты данных, содержащих коммерческую тайну заказчика.
4. Полнота данных – консолидация данных из различных источником, дополнение недостающих данных данными ручного ввода, получение данных смежных систем уровня MES и систем уровня ERP.
5. Контроль исполнения производственных процессов - автоматизированное ведение отчетной документации, управление процессами ведения производственной отчетности и контроль выполнения позиций планов ликвидации аварий.
6. Отказоустойчивость – основные компоненты системы, отвечающие за критичные процессы (серверы приложений, серверы исторических данных) резервируемые. Виртуальная среда, на которой функционируют серверные компоненты системы резервируются средствами гипервизора виртуальных машин.
7. Доступность - удаленный доступ к системе с использованием терминальной фермы с балансированием нагрузки на терминальные серверы.
8. Наглядность и простота восприятия – интерфейс системы интуитивно понятен и выполнен с использованием современных методологий и подходов: situationawareness, applehumaninterfacedesign и googlematerialdesign.

Коммерческие преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

1. Повышение безопасности ведения технологических работ, снижение количества нештатных и аварийных ситуаций и сроков их устранения за счет постоянного автоматического мониторинга технологических процессов предприятия
2.  Снижение трудоемкости ведения отчетной документации (диспетчерские сводки, рапорты, отчеты) за счет автоматизированного ведения отчетной документации на основании данных приборов учета и систем АСУТП
3.  Обеспечение выполнения производственных планов за счет постоянного контроля производственных показателей
4.  Обеспечение данных в диспетчерских сводках, корректности и непротиворечивости данных аналитической отчетности за счет автоматического контроля целостности и достоверности данных ручного ввода для формирования диспетчерских сводок

Сокращение трудозатрат на сбор данных производственных систем для составления аналитической отчетности по балансу металлов и материальному балансу за счет использования единой модели данных производственных систем и унифицированного корпоративного стандарта доступа к данным

Рис. 4 – Примеры интерфейсов

 

Виктория Беляева, Менеджер проекта,ООО «ЭкзеПлэнт»
Для АО «Клинкманн СПб»,
официального дистрибьютора WonderwarebyAveva в России
Контактный телефон (812) 327-37-52
www.klinkmann.ru
www.wonderware.ru

Рис.1 – Быстринский ГОК

Где реализовано

ООО «ГРК «Быстринское», с. Газимурский завод, Забайкальский край, Россия.

https://www.nornickel.ru/business/assets/zabaykalsky/

Компания-интегратор

ООО «ЭкзеПлэнт»

http://www.exeplant.ru

Отрасль промышленности

Добыча и обогащение руд цветных и черных металлов

Цели и задачи проекта

В рамках проекта решались следующие группы задач:

• задачи базовых функций диспетчеризации производства;
• задачи расширенных функций диспетчиреризации производства (MES функциональность),
• задачи функций интеграционной шины PIMS.

Решение

•       Wonderware System Platform 2017;

•       Wonderware Historian Server 2017 Enterprise;

•       Wonderware MES Software 2017, Operations;

•       Wonderware MES Software 2017, Performance;

•       Wonderware Skelta BPM 2017 Professional;

•       Wonderware Supervisory Client;

•       Wonderware Enterprise Integrator.

•       Advanced Development Studio 2017.

Результаты:

•       Повышение безопасности ведения технологических работ.

•       Снижение трудоемкости ведения отчетной документации

•       Обеспечение выполнения производственных планов.

•       Сокращение трудозатрат на сбор данных производственных систем для составления аналитической отчетности.

О проекте

 Быстринский ГОК – предприятие Норникеля на базе медно-железо-золотого месторождения и входит в десятку крупнейших месторождений меди в мире.Проектная мощность комбината составляет 10 млн. тонн руды в год.

Быстринский ГОК – новое предприятие, на котором требовалось создать систему диспетчерского управления «с нуля», с применением лучших корпоративных практик и стандартов. На Быстринском ГОК было необходимо разработать и внедрить комплекс систем, который одновременно решал бы как задачи АСУТП, так и задачи MES систем, а также позволил обеспечить данными о ходе технологических и производственных процессов системы уровня ERP. Таким образом было принято решение о необходимости инициации 3-х проектов:

1. Проект по разработке и внедрению системы диспетчеризации АСОДУ ОФ для контроля за технологическими процессами ОФ, непрерывности и экономичности выполнения всех процессов основного производственного цикла, бесперебойности работы вспомогательных и обслуживающих участков.

2. Проект по разработке и внедрению системы диспетчеризации верхнего уровня АСОДУ ГОК, как интегрированной информационно-вычислительной MES системы, объединяющей инструменты и методы управления производством.

3. Проект по разработке и внедрению интеграционной шины PIMS нацелен на обеспечение интеграции данных для оперативного управления и контроля производства, разработку и реализацию корпоративного  стандарта доступа и обмена данными для систем уровня MES и ERP.

Почему выбор остановился на продукции Wonderware?

Продукция Wonderware была выбрана по следующим причинам:

•       удовлетворение требованиям технического задания (наличие продуктов для решения задач диспетчеризации, контроля и распределения ресурсов, управления бизнес-процессами и т.д.);

•       наличия успешного опыта использования ПО Wonderware в других проектах Норникеля;

•       по принципу общераспространённости (срок присутствия на рынке – более 30 лет, география внедрений – более 40 стран мира);

•       возможности интеграции всех рабочих данных независимо от типа их источника и широких возможностей коммуникации;

•       наличия встроенного инструментария для реализации интерфейса с использованием методологии situational awareness;

•       низкая стоимость владения системой, поддержки и развития, за счет открытой архитектуры системы.

Рис. 2 – Компонентная архитектура решения

Область применения / процесс

Диспетчеризация основных и вспомогательных производств ГОК (Обогатительная фабрика, узлы отгрузки готовой продукции, объекты водоснабжения, электроснабжения и теплоснабжения ГОК). Управление и мониторинг производственными процессами предприятия: распределение материальных и энергетических ресурсов, движение сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, отгрузка и транспортировка готовой продукции в транспортно-грузовой системе Быстринского ГОК.

Задачи новой системы

В рамках проектов необходимо было решить комплекс задач от базовых функций диспетчеризации производства до задач обеспечения данными систем уровня ERP.

Задачи базовых функций диспетчеризации производства:

• дистанционное управление объектами электроснабжения и водоснабжения ГОК из единого диспетчерского пункта;
• обеспечение непрерывного сбора и обработки данных систем нижестоящего уровня (уровня ЛАСУ/АСУТП);
• мониторинг хода технологических процессов ГОК, своевременное оповещение диспетчера о возникновении нештатных   ситуаций и выходе контролируемых величин за границу оптимального диапазона;
• ведение исторических архивов, протоколирование событий, а также действий пользователей для ретроспективного анализа и расследования возможных инцидентов;
• диагностика состояния системы и ее компонентов.

Задачи расширенных функций диспетчеризации производства (MES функциональность)

• автоматизированное ведение отчетной документации, формирование диспетчерских журналов и сводок с возможностью ручного ввода и корректировки данных;
• контроль ведения и своевременного предоставления данных для формирования диспетчерских сводок и отчетов;
• учет и мониторинг ключевых показателей эффективности;
• учет простоев, наработки и производительности основного оборудования.

Задачи функций интеграционной шины PIMS:

• настройка и запуск корпоративной интеграционной платформы для реализации интеграционных сценариев;
•  реализация интеграционных сценариев с помощью инструментов, предоставляемых специализированной интеграционной платформой.

Концепция системы

Системы диспетчеризации АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК построены на базе единого программно-аппаратного ядра на базе ПО Wonderware, что позволяет оптимизировать затраты:

•       на закупке лицензий ПО

•       на закупке аппаратного обеспечения

•       на затратах по интеграции АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК

•       на дальнейшем обслуживании АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК.

Источниками данных для АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК выступают ЛАСУ и АСУТП нижестоящего уровня, сбор данных осуществляется по различным протоколам передачи данных: OPCDA, OPCUA, ModbusTCP, Profinet.

Данные систем нижестоящего уровня консолидируются в едином хранилище данных АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК, обрабатываются и используются для построения аналитической отчетности и реализации функций MES по учету простоев, наработки, производительности оборудования, расчете ключевых показателей эффективности и т.д.

Доступ смежных систем уровня MES/ERP к данным АСОДУ осуществляется через интеграционную шину PIMS, которая тесно интегрирована с АСОДУ за счет использования базового ПО Wonderware для реализации обоих систем.

 

Серверная часть реализуется на базе виртуальных серверов и представлена:

•       Резервируемые серверы приложений АСОДУ ГОК (AOS) – 2 шт.;

•       Резервируемые серверы приложений АСОДУ ОФ (AOS) – 2 шт.;

•       Резервируемые серверы ввода вывода (OI Server), совмещенные с сервером приложений – 2 шт.;

•       Резервируемые серверы архивных данных (Historian Server) – 2 шт.;

•       Сервер MES совмещенный с сервером подсистемы управления железнодорожной деятельностью;

•       Сервер BPM;

•       Web-сервер;

•       Репозитарий Galaxy;

•       Сервер разработки;

•       Терминальная ферма в составе Remote Desktop Broker и 2 терминальных сервера;

•       Коммуникационный сервер PIMS.

Клиентские места АСОДУ подразделяются на 2 типа: удаленные клиенты и АРМ системы. АРМ реализованы в формате «толстого» клиента, удаленные клиенты подключаются к системе с использованием терминальных серверов.

 

Рис. 3 – Структурная схема

Операционная технология и практическое применение в проекте

Спецификация проекта была составлена совместно с системным интегратором, компанией ООО «ЭкзеПлэнт». Все участники проекта прошли курсы обучения, проводимые специалистами отдела технической поддержки компании Klinkmann. 

Система нацелена на решение широкого спектра задач, но в ее основе лежит мониторинг хода технологических и производственных процессов предприятия на основании данных, получаемых от АСУТП и ЛАСУ, консолидации данных и дополнение их данными ручного ввода (в процессе закрытия смены диспетчера заполняют диспетчерские сводки, в которых фиксируется как информация полученная из АСУТП и ЛАСУ автоматически, так и данные, которые диспетчеры вносят вручную). На основании полученных данных предоставляется аналитическая отчетность для анализа выполнения производственных планов, учета времени простоя и наработки оборудования, производительности и т.д..

Технические преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

1. Масштабируемость – при проектировании и разработке использовались максимально гибкие подходы: прототипирование, виртуализация серверной части и открытая архитектура компонентов системы, которые позволяют легко расширять и модернизировать систему в будущем.
2. Производительность – работа с большими объемами данных в режиме реального времени.
3. Безопасность – система полностью удовлетворяет требованиям информационной безопасности, согласно внутренним регламентам компании. Архитектура системы предусматривает использование двухфакторной аутентификации пользователей, что дополнительно повышает надежность защиты данных, содержащих коммерческую тайну заказчика.
4. Полнота данных – консолидация данных из различных источником, дополнение недостающих данных данными ручного ввода, получение данных смежных систем уровня MES и систем уровня ERP.
5. Контроль исполнения производственных процессов - автоматизированное ведение отчетной документации, управление процессами ведения производственной отчетности и контроль выполнения позиций планов ликвидации аварий.
6. Отказоустойчивость – основные компоненты системы, отвечающие за критичные процессы (серверы приложений, серверы исторических данных) резервируемые. Виртуальная среда, на которой функционируют серверные компоненты системы резервируются средствами гипервизора виртуальных машин.
7. Доступность - удаленный доступ к системе с использованием терминальной фермы с балансированием нагрузки на терминальные серверы.
8. Наглядность и простота восприятия – интерфейс системы интуитивно понятен и выполнен с использованием современных методологий и подходов: situationawareness, applehumaninterfacedesign и googlematerialdesign.

Коммерческие преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

1. Повышение безопасности ведения технологических работ, снижение количества нештатных и аварийных ситуаций и сроков их устранения за счет постоянного автоматического мониторинга технологических процессов предприятия
2.  Снижение трудоемкости ведения отчетной документации (диспетчерские сводки, рапорты, отчеты) за счет автоматизированного ведения отчетной документации на основании данных приборов учета и систем АСУТП
3.  Обеспечение выполнения производственных планов за счет постоянного контроля производственных показателей
4.  Обеспечение данных в диспетчерских сводках, корректности и непротиворечивости данных аналитической отчетности за счет автоматического контроля целостности и достоверности данных ручного ввода для формирования диспетчерских сводок

Сокращение трудозатрат на сбор данных производственных систем для составления аналитической отчетности по балансу металлов и материальному балансу за счет использования единой модели данных производственных систем и унифицированного корпоративного стандарта доступа к данным

Рис. 4 – Примеры интерфейсов

 

Виктория Беляева, Менеджер проекта,ООО «ЭкзеПлэнт»
Для АО «Клинкманн СПб»,
официального дистрибьютора WonderwarebyAveva в России
Контактный телефон (812) 327-37-52
www.klinkmann.ru
www.wonderware.ru