Концептуальные проектные решения интеграции автоматизированных систем

Применительно к иерархически организованной системе управления производством нефтегазовой отрасли различают горизонтальную и вертикальную интеграции АС (рис. 1.1).

В общем случае горизонтальная интеграция предполагает объединение АС одного уровня иерархии производственного менеджмента (например, АС управления технологическим процессом, ПАЗ, АС управления ТОиР и др.), а вертикальная – разных уровней (например, автономных систем автоматизации проектных работ, технологических процессов и бизнес-процессов).

Целью межуровневой и внутриуровневой интеграции АС является установление способов (правил) организации взаимосвязи и взаимодействия отдельных подразделений и систем менеджмента предприятии, позволяющее получить синергетический эффект управления производственными процессами.

Атрибутами вертикальной интеграции обычно выбираются два показателя: дискретность оси времени, в единицах которой функционируют информационные системы и объемы данных, обрабатываемые на каждом уровне модели.

В общем виде можно сказать, что системы верхнего уровня оперируют агрегированными данными на относительно больших временных промежутках, а системы нижнего уровня имеют дело с большим потоком данных реального времени. В связи с этим в рамках концепции ИСПУ часто используют понятие пирамиды информационных систем [2]. Каждое сечение такой пирамиды имеет площадь, пропорциональную объему обрабатываемых данных. На вершине этот объем минимален, в основании — максимален (рис.1.1).

Для связи верхней части пирамиды (уровень принятия решений высшим руководством предприятия) с событиями реального времени в ее основании применяются промежуточные системы производственного уровня (в частности, системы MES), специальные протоколы и стандартные интерфейсы. В таком развернутом виде модель ИКСУ имеет много общего с моделями взаимодействия открытых систем OSI, с использованием которых строятся современные протоколы обмена данными в Интернете. Один из вариантов модели ИКСУ в упрощенном виде приведен на рис. 1.1 (см. также табл. 1.1) [16].

Таблица 1.1

Характеристики уровней модели ИКСУ

Уровни	Основные функции	Информационные системы	Обрабатываемые данные	Диапазон времени
	ERP: планирование, составление расписаний, логистика	СУБ приложения, средства интеграции	Планирование и распределение ресурсов для достижения поставленных целей	Дни, недели, месяцы
	MES: интеграция внутрицеховых приложений	Хранилища исторической информации, СУБД, middleware	Контроль хода выполнения производственных процессов	Минуты, часы
	SCADA: системы промышленной автоматиза- ции контроля процессов	АСУ ТП	Управление единицей обору- дования или одним процессом	Секунды, минуты
	Базовые системы контроля	Контроллеры, “программные датчики”	Способность поддерживать значение измеряемой пере- менной в заданных рамках	Миллисекунды, секунды
	Сбор информации, дат- чики, сенсоры	Сенсоры	Текущее состояние измеряе- мой переменной	Непрерывная шкала времени

Вертикальная интеграция направлена на комплексное объединение информации систем автоматизированного проектирования, систем автоматизации технологических и производственных процессов, а также корпоративных систем (планово экономических, логистических, финансовых, управлением персоналом) в единую интегрированную информационную сеть. Это обеспечивает необходимый обмен данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями управленческого уровня, основного и вспомогательного производства.

Рис.1.1. Иерархическая структура системной интеграции автоматизированной системы

Вертикальная интеграция АС формируется путем организации потоков информации от нижнего уровня (датчиков и контроллеров технологического оборудования, АСУ ТП), от автоматизированных систем управления проектирования и производственной деятельностью в вычислительные сети предприятия в целом и информационные системы (КИС, ERP, MRP).

Горизонтальная интеграция объединяет данные, поставляемые отдельными подсистемами, на диспетчерском уровне управления. Это позволяет более эффективно управлять решением технологических задач производств нефтегазовой отрасли.

Результатом проектирования ИКСУ является разработка аппаратного, программного, математического, информационного и лингвистического обеспечений компьютерного управления технологического и производственного процессов.

При этом, как и при создании любой технической системы, перед разработчиками стоят две основные проблемы. Первая – точно и детально определить, что требуется от системы, каково назначение ее подсистем, т. е. сформулировать внешние требования к проектируемой системе, непосредственно вытекающие из целей ее создания. Вторая проблема связана с выбором оптимального варианта в смысле заданного множества критериев качества ее реализации, удовлетворяющего определенным внешним требованиям (ограничениям). Сложность процесса проектирования ИКСУ приводит к выполнению проекта как многоэтапной процедуры с несколькими уровнями описания исходной системы.

Снизить сложность процесса проектирования позволяет последовательно-параллельная, итерационная процедура, основывающаяся на разбиении системы на подсистемы с пошаговым проектным уточнением ее характеристик.

Практически все процедуры такого проектирования осуществляются с использованием компьютерных технологий, в частности, CAD CAE и CASE-систем, обеспечивающих многостороннюю помощь разработчикам при выполнении проекта.

Началом проектирования ИКСУ, как и любой сложной системы, является:

· системный анализ, заключающийся в формировании целей построения ИКСУ ее концептуальной архитектуры и структуры, выявление возможности повышения эффективности управления производством;

· выявление объемов контроля и управления;

· выявление состава пользователей и их обобщенных функций;

· выявление требований к интерфейсам пользователей;

· выявление потоков данных в системе управления;

· разработка иерархической структуры функций компонентов процесса в объекте деятельности.

Для выбора концептуального решения интеграции АС необходимо выявить и описать межфункциональный процесс производственной деятельности, который подлежит интегрированному управлению.

В пособии под межфункциональным понимается такой процесс, который направлен на решение некоторой особенно важной задачи производства, в выполнении которой участвуют несколько функционально-независимых подразделений цеха. Такую деятельность рассматривают как сквозной бизнес-процесс, т.к. для предприятия в целом важна не эффективность деятельности отдельных служб, а общий результат – эффективное производство продукции.

Примером межфункционального процесса является объединительный проектно-технологический производственный процесс (цепочка связанных меду собой процессов планирования и проектирования, бизнес-учета, планово-предупредительных ремонтов оборудования).

Синергетический эффект интегрированного управления этими процессами получается за счет расширения совместной функциональности автоматизированных систем управления путем более эффективного использования информации, поставляемой отдельными подсистемами ИСПУ.

Синергетический эффект – это понятие многогранное и неоднозначное. Достичь его посредством ИСПУ получается не всегда. Основные причины неудач и провалов индивидуальны для каждого производства. Часто, внутренними факторами неудачи являются ошибки выбора ИКСУ-архитектуры или системные недоработки отдельных проектов АС.

Одним из ключевых элементов правильного проектирования ИКСУ является выявление (идентификация) межфункциональных сквозных процессов, создающих синергетический эффект (высокую результативность) деятельности предприятия [3].

Критериями выбора межфункциональных процессов для получения синергетического эффекта являются:

1) важность процесса с точки зрения предприятия и его производственной культуры;

2) повторяемость процесса (много раз в сутки, несколько раз в месяц и т.п.);

3) технологическая доступность информации для управления деятельностью предприятия.

В данном методическом пособии при выполнении проекта ИКСУ предлагается идентифицировать только те межфункциональные процессы, информация о которых технологически доступна в автоматизированных системах АСУТП, АСУПД, АСТОиР, ПАЗ, АСПС, АСКУЗ и АСКУЭ и которые важны для достижения, в частности, целей безопасности предприятия, целей обеспечения эффективности его деятельности и удовлетворенности клиентов.

Межфункциональной процесс, не удовлетворяющий этой рекомендации, скорее всего, будет второстепенным и незначительным. Время и ресурсы, которое можно потратить на интеграцию АС, управляющих им, не оправдаются экономически.

Последовательность шагов по выделению межфункциональных процессов представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Выделение межфункциональных процессов

На этом рисунке в качестве входа показан "Проект процессной модели производства". Определять межфункциональные процессы целесообразно тогда, когда у разработчика проекта уже есть достаточно полное представление о системе процессов предприятия. Автоматизация таких процессов создает максимальную эффективность производств. В противном случае, обычно реализуется "лоскутная" неинтегрированая автоматизация производства [4].

На шаге 1 необходимо выбрать выход межфункционального процесса (или группу выходов) по следующим критериям (одновременное соответствие всем критерием НЕ обязательно):
1. Выход процесса поставляется внешнему потребителю и:
а) существует активное взаимодействие АС, управляющей этим процессом, с другими АС;

b) для получения выхода с заданной результативностью процессу необходимы информация и ресурсы по управлению, которые полностью не могут быть произведены средствами отдельной АС, отвечающей за управление этим процессом, и, следовательно, они должны поставляться из других АС;

2. Выход процесса поставляется внутреннему потребителю и:
а) существует активное взаимодействие АС, управляющей процессом, с другими автоматизированными системами;

b) для получения выхода с заданной результативностью процессу необходимы информация и ресурсы по управлению, которые полностью не могут быть произведены средствами отдельной АС, отвечающей за управление этим процессом, и, следовательно, они должны поставляться из других АС;

3. АС, управляющая процессом, не может обеспечить требуемые показатели выхода (результативность, качество, безопасность) и удовлетворенность клиента, и:

а) существенная (большая) часть поставляемой потребителю услуги автоматизированного управления формируется в других АС на предыдущих стадиях;

b) выход процесса является важным для нескольких АС одновременно.

На шаге 2 и 3 необходимо выявить АС и их связь в рамках управления межфункциональным процессом.

На шаге 4 необходимо определить синергетический эффект использования АС для управления межфункциональным процессом.

Здесь под внешним потребителем понимается предприятие одного из промежуточных выходов продукции НГО в цепочке «Добыча - Подготовка- Переработка - Распределение по терминалам – Коммерческий потребитель».

В процессе проектирования ИКСУ в данном пособии рассматриваются две цели интегрированного автоматизированного управления деятельностью предприятия:

1.Разработка ИКСУ, обеспечивающую синергетический эффект за счет повышения эффективности управления цехом нефтегазового предприятия посредством комплексного использования автоматизации технологического и производственного процессов. Как правило, под эффективностью такого управления подразумевается достижение повышенных показателей деятельности с одновременным соблюдением всех нормативов и сроков и непрерывное повышение качества.

2. Разработка ИКСУ, обеспечивающую синергетический эффект повышения безопасности технологического процесса за счет комплексного использования информации систем противоаварийной защиты, пожарной сигнализации и диагностики состояния технологического оборудования.

Для достижения целей оперативного информирования производственных служб предприятия, для оперативного учета продукции цеха предприятия и затрат предлагается использовать ИСПУ. Вариантом решения задачи интеграции является объединение систем АСУПД, (CAD,CAE,CASE), АС ТОиР и АСКУЭ. Формирование единой межфункциональной связи этих систем повышает информированность исполнительных служб, что в свою очередь ведет к повышению эффективности их работы. Критерием выбора межфункционального процесса оперативного учета продукции цеха как объекта автоматизации является то, что:

«Выход процесса поставляется внутреннему потребителю» и:

а) существует активное взаимодействие ключевой АС – АСУПД, управляющей процессом, с другими АС (АСТОиР, АСКУЭ);

b) для получения выхода с заданной результативностью ключевому процессу необходимы информация и ресурсы по управлению, которые полностью не могут быть произведены средствами АС (АСУПД), отвечающей за управление этим процессом, и, следовательно, они должны поставляться из других АС».

Синергетическим эффектом в результате внедрения ИКСУ является повышение результативности и эффективности производственного процесса.

Наличие общих проектных решений (CAD,CAE,CASE), АСУПД, АСТОиР и АСКУЭ позволяет считать, что объективные возможности для их интеграции имеются. Благодаря существующим единым сетевым протоколам и современным информационным технологиям есть все необходимые предпосылки для успешного решения задачи их интеграции.

Для достижения цели усиления безопасности технологического процесса предлагается использовать в SCADA-системе (на пульте диспетчерского управления) информацию ПАЗ, АСПС, АСКУЗ и АС ТОиР. Связь между этими АС повышает информированность работников предприятия и общую безопасность технологических процессов. Критерием выбора межфункционального процесса обеспечения технологической безопасности как объекта автоматизации является то, что:

«Выход процесса поставляется внутреннему потребителю» и:
а) существует активное взаимодействие АС (АС диспетчерского управления), управляющей процессом, с другими АС;

b) для получения выхода с заданной результативностью «процессу необходимы информация и ресурсы по управлению, которые полностью не могут быть произведены средствами АС, отвечающей за управление этим процессом (АСУТП), и, следовательно, они должны поставляться из других АС».

Синергетическим эффектом в результате внедрения ИКСУ является повышение безопасности технологического процесса.

Повышение безопасности достигается не простым установлением физической связи АС между собой, а их объединение с учетом выполнения нормативов защиты отдельных систем безопасности от негативного влияния такой связи на их системную функциональность. Существует несколько концептуальных путей решения этой задачи:

1. Формирование специальной физической связи систем безопасности с АСУТП. Это решение приемлемо для объектов всех категорий пожаро- и взрыво-опасности, поскольку оно не затрагивает снижение функций защиты. Однако использование этого метода носит скорее исключительный, чем регулярный характер.

2. Формирование системной организации автоматизированной защиты, работающей по принципу «только чтение» данных из различных систем безопасности. Это гарантирует, что функции защиты не будут нарушены, нет риска модификации или разрушения данных систем защиты.

3. Формирование специальной внешней связи типа «чтение-запись» с защитой от несанкционированного воздействия на функции защиты. Это достигается, но не ограничивается следующими действиями:

1. Ограничением временного окна для доступа к записи.

2. Использованием программного ключа идентификации доступа для записи.

3. Обеспечением независимости логических контуров защиты от воздействия данных АСУТП.

Контрольные вопросы

1. За счет чего возникает синергетический эффект в интегрированных системах автоматизированного управления?

2. Что представляет собой интегрированная компьютерная система управления?

3. Чем отличаются вертикальная интеграция АС от горизонтальной?

4. С какими постоянных времени оперируют системы управленияобъектов автоматизации уровней АСУ ТП, MES и ERP?

5. Что такое сквозной (межфункциональный) процесс в интегрированной системе управления деятельностью предприятия?

Выбор архитектуры ИКСУ

Концептуальное проектирование ИКСУ связано с анализом позитивности эффекта интеграции информации о производственно технологической деятельности предприятия и выбором соответствующей архитектуры.

Анализ развития информационных технологий в производственных задачах показывает, что основной тенденцией автоматизации производства является все более полный охват ими всех стадий жизненного цикла (ЖЦ) производства и это требует создания интегрированной информационной среды, интегрированной системы автоматизированного управления производственными процессами.

Данный подход характеризуется следующими принципиальными особенностями:

· в отличие от компьютерной автоматизации отдельных процессов в ИСПУ решаются задачи информационной интеграции всех процессов ЖЦ;

· решаемые задачи могут выходить за границы отдельного предприятия, участники информационного взаимодействия могут быть территориально удалены друг от друга, располагаться в разных городах и даже странах;

· основной средой передачи данных является внутренняя сеть предприятия Интранет и глобальная сеть Интернет.

Впервые работы по созданию интегрированных компьютерных систем управления, поддерживающих логистику предприятия, были начаты в 80-х годах. Доказав свою эффективность, концепция последовательно совершенствовалась, дополнялась и, сохранив начальную аббревиатуру (CALS), получила более широкую трактовку: Continuous Acqusition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукции [19].

Первая часть аббревиатуры CALS – Continuous Acqusition [Support] (непрерывный сбор данных) означает непрерывность сбора информации о продукции в ходе удовлетворения потребностей клиента, формирования заказа, процесса проектирования и изготовления и т.д. Вторая часть – Life Сycle Support (поддержка ЖЦ изделия) – означает системность подхода к информационному управлению всеми процессами ЖЦ продукции, и в нефтегазовой отрасли в первую очередь, процессов аварийной защиты, эксплуатации, обслуживания, ремонта и утилизации. Более подробно развитие концепции CALS рассмотрено в [19]. Основой построения таких систем могут служить рекомендации стандарта ИСО 15288 и руководства по его применению ИСО 19760-2003.

Стандарт ISO/IEC 15288:2002 «Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем» (ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288) задает единую структуру для установления и развития связей и кооперации между сторонами, создающими и использующими современные информационные системы и управляющими ими в целях совместной согласованной работы. Такая структура обеспечивает основы для моделирования и реализации общих процессов, составляющих ЖЦ систем, предоставляя возможность для их оценки и совершенствования, и охватывает все концепции и идеи, имеющие отношение к системам автоматизации, начиная от замысла и вплоть до момента снятия их с эксплуатации. Процессы ЖЦ, задаваемые стандартом, могут использоваться однократно, многократно или рекурсивно, как по отношению к системе ИСПУ в целом, так и к любым ее элементам, применяться для систем единичного и массового производства, адаптируемых к требованиям заказчика.

В стандарте, по существу, сформирован новый взгляд на системы и их проектирование, который отличается тем, что:

– – понятие системы обобщено практически на любой объект, созданный человеком. Системы рассматриваются как результат воплощения человеческого замысла, связанного с необходимостью получения продукции и/или услуг;

– – для противодействия растущей сложности систем предлагается использовать единый комплексный подход к их созданию и формированию процессов ЖЦ любого масштаба, сложности и уровня;

– – область действий и процессов, относящихся к ЖЦ систем, существенно расширена, в нее включены как бизнес-процессы, так технические процессы, рассматриваемые в неразрывной связи друг с другом;

– – система рассматривается как объект, который может меняться в ходе реализации процессов ЖЦ.

В последнее время все большее распространение в мире приобретает разработанная фирмой IBM стратегия управления жизненным циклом продукцией (деятельностью предприятия) PLM (Product Lifecycle Management).

Концепция PLM предполагает, что создается единая информационная (цифровая) база, описывающая три краеугольных компонента: продукция-процессы-ресурсы и взаимосвязи между ними. Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро, эффективно увязывать управление этими компонентами, оптимизируя решение в соответствии с установленными требованиями бизнеса.

Технология PLM позволяет за счет комплексных внедрений и реформирования производства непрерывно «CALS-сопровождать» продукцию, в частности, производство энергоносителей нефтегазовой отрасли. Эта система делает доступной информацию о продукции на любой ее стадии для всех подразделений, как отдельного предприятия, так и компании в целом, поставщиков, партнеров, а также заказчиков и клиентов. В результате возрастает эффективность процесса добычи, транспортирования и хранения энергоносителей, существенно упрощается использование информации о продукции, соответственно повышается скорость и качество принимаемых на всех этапах производства решений, уровень работы с поставщиками и обслуживания клиентов.

Чтобы получить все выше перечисленные преимущества на каждом предприятии НГО, необходима разработка интегрированной компьютерной системы управления его бизнес-деятельностью. И в этом смысле проектирование ИСПУ становится частью современной архитектуры предприятия, общего системно-технического проекта эффективного управления производственной деятельностью [1].

Архитектура ИСПУ — это наиболее абстрактное представление системы автоматизированного управления предприятия. Это эталонная модель, которая включает в себя идеализированные модели интерфейсного взаимодействия компонентов интегрированной системы, а также модели их функционального взаимодействий, которые обеспечивают решение задачи интегрированной автоматизации на концептуальном уровне описания программно-технических средств. Установленная требованиями архитектура описывает концепцию интеграции автоматизированных систем и предоставляет достаточно свободы для выбора конкретных структурных решений ИСПУ.

Правильно спроектированная архитектура допускает множество проектных реализаций ИСПУ путем выбора различных компонентов архитектуры и методов взаимодействия между ними.

Элементами архитектуры являются структура и модели (абстракции) полевого и диспетчерского уровней ИКСУ, ПЛК, средств проектировани, баз данных, процессного управления и человеко-машинных интерфейсов.

Архитектуру ИСПУ создает системный разработчик проекта (архитектор). Основным требованием к архитектору является знание предметной области (принципов функционирования предприятия, возможностей современных ИТ-технологий) и знание технических характеристик аппаратных и программных средств, используемых для построения системы.

При построении архитектуры должны быть заложены следующие свойства будущей ИСПУ:

· слабая связанность элементов архитектуры между собой (т.е. декомпозицию системы на части следует производить так, чтобы поток информации через связи был минимален и через них не замыкались жесткие контуры автоматического регулирования);

· тестируемость (возможность установления факта правильного функционирования);

· ремонтопригодность (возможность восстановления работоспособности за минимальное время при экономически оправданной стоимости ремонта);

· надежность (например, путем резервирования компонентов системы);

· простота обслуживания и эксплуатации (минимальные требования к квалификации и дополнительному обучению эксплуатирующего персонала);

· безопасность (соответствие требованиям промышленной безопасности и технике безопасности);

· защищенность системы от вандалов и неквалифицированных пользователей;

· экономичность (экономическая эффективность в процессе функционирования);

· модифицируемость (возможность перенастройки для работы с другими технологическими процессами);

· функциональная расширяемость (возможность ввода в систему дополнительных функциональных возможностей, не предусмотренных в техническом задании);

· наращиваемость (возможность увеличения размера автоматизированной системы при увеличении размера объекта автоматизации);

· открытость;

· максимальная длительность жизненного цикла системы без существенного морального старения, достигаемая путем пери­одического обновления аппаратных и программных компонентов, а также путем выбора долгоживущих промышленных стандартов.

Архитектура системы может быть различной в зависимости от решаемой задачи автоматизации. Такими задачами могут быть:

· непрерывный мониторинг (продолжительные измерение и контроль с архивированием по­лученной информации);

· автоматическое управление (в системе с обратной связью или без нее);

· автоматизированное диспетчерское управление (управление с помощью человека-диспетчера, который взаимодействует с системой через человеко-машинный интер­фейс);

· интегрированное управление деятельностью предприятия;

· обеспечение технологической безопасности.

Стандарт ГОСТ Р ИСО 15704-2008, устанавливающий требования к архитектуре ИКСУ, был разработан рабочей группой по архитектуре, связям на предприятии и его интеграции, и нацелен на решение трех задач: обеспечение условий рутинного функционирование предприятия, возможность его реструктуризации и непрерывной самоорганизации и эволюции. В основе этого ГОСТ лежит подход, отличающийся от «обычных» стандартов и методик ИТ-специалистов, так как в центре его внимания постоянно находится именно предприятие как комплексный объект управления. Стандарт ориентирован как на людей, так и на технологии (базовые и вспомогательные) и фиксирует необходимость комплексного подхода при проектировании интегрированной информационной системы.

Фундаментальным принципом любой самоорганизации и эволюции служит возникновение нового порядка и усложнение благодаря притоку энергии (в частности, в случае ИСПУ информационной энергии) извне (например, из международного рынка компьютерных систем). Непрерывная самоорганизация и эволюция, имеющая своим исходом образование нового порядка, в частности, в деятельности предприятия, может произойти лишь при использовании систем управления достаточного уровня сложности, обладающих определённым количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические параметры связи и относительно высокие возможности для собственной изменчивости. В противном случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведения элементов системы и тем самым для возникновения самоорганизации. ИКСУ должна быть сложной, состоящей из множества АС и связей между ними. Недостаточно структурно-сложные системы не способны ни к самоорганизации, ни, тем более, к развитию и при получении извне чрезмерного количества информационной энергии (например, новых информационных технологий) теряют свою структуру и необратимо разрушаются. Следует отметить, что структурная сложность систем автоматизации как производственных, так и технологических процессов в нефтегазовой отрасли быстро растет.

Еще одним системным требованием синергетики является открытость системы управления деятельностью предприятия (в частности, для непрерывного ее совершенствования). Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить свою эволюцию.

С другой стороны, системная реализация возможности изменчивости в такой архитектуре не должна приводить к хаосу, вызванному внутренней неуправляемостью. Поэтому необходимо сформировать для архитектуры ИСПУ ограничения в виде набора стандартов.

Основным приемом построения открытой архитектуры ИКСУ служит построение функционального стандарта автоматизированного предприятия, его ИТ-профиля.

Профиль стандартов - это «совокупность нескольких базовых стандартов (и других нормативных документов) с четко определенными и гармонизированными подмножествами обязательных и факультативных возможностей, предназначенная для реализации заданной функции или группы функций».

ИТ-профиль – это согласованный набор базовых стандартов, предназначенный для решения задачи информационного управления предприятием. Его построение позволяет проектировать и развивать ИСПУ на всем его жизненном цикле наиболее экономичным образом. Если все программно-аппаратные средства, поставляемые различными производителями, будут соответствовать профилю, то они будут работать в единой среде, где будет обеспечена переносимость приложений, взаимодействие и функциональная расширяемость.

Для корректного применения описание профилей стандартов должно содержать:

· определение целей, которых хотелось бы достичь, применяя данный профиль;

· перечисление функций продукта или процесса стандартизации, определяемого данным профилем;

· формализованные сценарии применения базовых стандартов и спецификаций, включенных в данный профиль;

· перечень требований к системе или к её компонентам, которые определяют соответствие профиля требованиям к тестированию соответствия;

· перечисление набора стандартов и других документов, которые составляют профиль, с точным указанием используемых положений, редакций и ограничений, способных оказать влияние на достижение корректного взаимодействия объектов стандартизации при использовании данного профиля;

· информационные ссылки на спецификации тестов проверки соответствия профилю».

Международные требования ИКСУ описаны в стандартах: S-88, MES, S 95, ОРС, ODBC, SQL, CALS, PLM, PlantWeb,BACtalk и др.

Выбор профиля стандартов на подготовительной стадии проекта обеспечивает четкое понимание того, как они могут уменьшить риск и помочь в принятии решений. Это может быть представлено в форме семинара, проводимого профессионалом в области данных и программного обеспечения. Проектная группа должна определить, какие требуются данные, кем и в какой форме. Подробные обсуждения последствий потери установленного обмена данными приведет к определению ценности ПО для бизнеса.

Стандарт S88 (IEC 61512) направлен на увеличение гибкости и прозрачности оборудования и программного обеспечения при периодической смене вида выпускаемой продукции. Он «обслуживает» так называемые batch-процессы (партионные, рецептурные, например, нефтехимические много-продукционные процессы переработки, многонасосные станции перекачки нефти) и устанавливает рекомендации по решению задач, связанных с управлением оборудованием, безопасностью, производственными рисками и контролем производственных операций.

Pиc. 1.3. Иерархическая модель управления согласно ISA 95

Batch- процесс определяется как «процесс выпуска конечного количества продукции на основе обработки конечного количества входных материалов в соответствии с указанной рецептурой на одной или более единицах оборудования». В отличие от непрерывного производства, batch-процессы основаны на использовании ограниченного количества материала для выпуска партий продукции.

Стандарт S-95, ANSI/ISA-95.00.01-2000, Enterprise-Control System Integration, IEC 62264-1:2003 (ГОСТ Р МЭК 62264-1-2010, Интеграция системы управления предприятием. Часть 1. Модели и терминология) отвечает за решение задач операционного менеджмента средствами информационных систем. Он определяет интерфейсы между бизнес-функциями и производственными операциями и служит для интегрирования традиционных систем управления ERP, MES и DCS (АСУТП). Стандарт описывает современную модель производственных операций, получившую развитие в системах для исполнения производственной деятельности (рис. 1.3), и содержит примеры документов отчетности и аналитических зависимостей, используемых для оценки эффективности производства. Особенностями стандарта являются детальное описание предметной области цеховых информационных систем в виде диаграмм UML (их можно заменить IDEF- диаграммами), описание операционной модели, а также спецификаций основных трансфертных объектов, используемых в интерфейсах интеграции внутрицеховых приложений.

В первой части ISA-95.00.01 рассматривается многоуровневая модель обмена информацией в ИКСУ и связи между функциями бизнес-планирования и логистики (уровень 4) и производственными подразделениями (уровень 3).

Вторая часть стандарта (ГОСТ Р МЭК 62264-2-2010 Интеграция систем управления предприятием. Часть 2. Атрибуты объектных моделей) определяет форматы обмена данными через эти связи в соответствии со схемой взаимодействия (Business to Manufacturing Markup Language). В этой части стандарта определены форматы документов для обмена информацией по оборудованию, материалам, персоналу, материалоемкости продукции, технологии изготовления, производственным заданиям и эффективности техпроцессов.

Третья часть ISA-95 (ГОСТ Р МЭК 62264-3-2012 Интеграция систем управления предприятием. Часть 3. Рабочая модель управления технологическими операциями) описывает модели и действия, характерные для уровня управления производством (уровень 3), которые обычно поддерживаются системами:

· исполнения производственной деятельности — MES;

· лабораторного контроля качества — LIMS (Laboratory Information Management System);

· автоматизированного управления активами предприятия EAM (Enterprise Asset Management), поддерживающими весь жизненный цикл оборудования.

ISA-95.00.03 также расширяет дополнительными функциями термин MES до современного уровня его понимания ассоциацией MESA (Manufacturing Execution Enterprise Solutions Association), добавляя новые модели движения производственных запасов, управления техобслуживанием, лабораторных анализов качества и др.

Эта модель управления не определяет приложения, поддерживающие рассматриваемые функции, а описывает различные задачи и их взаимосвязи. Такой подход считается общепринятым для позиционирования архитектурных решений ИКСУ.

Модель производства приводится в действие планами производства (составляемыми на уровне бизнес-систем при взаимодействии с клиентами и поставщиками), которые затем спускаются на производство, где по этим планам составляются детальные графики производства, содержащие рабочие производственные задания, определяющие по времени действия и события, возникающие при их выполнении. Часть информации, поступающей ниже на уровень 2, определяется стандартами ISA-88, OMAC, OPC, Fieldbus и др.

Модели деятельности при управлении производственными процессами рассматриваются в ISA-95.00.04.

Пятая часть стандарта (ГОСТ Р МЭК 62264-5-2012 "Интеграция систем управления предприятием. Часть 5. Операции "бизнес-производство&q