ИТ системы в производственной зоне
ИТ-технологии в современном мире развиваются стремительными темпами и все больше проникают во все сферы деятельности человеческой цивилизации. Применяемые технологии и оборудование становятся все более сложными и непонятными для человека без специализированной подготовки. Не обошла эта тенденция и промышленные предприятия. Среди основных ИТ систем находящихся непосредственно на производстве следует выделить следующие:
• Внутриконтроллерные сети, применяемые на высокоавтоматизированных производствах для связи внутри и между участками, для получения данных с полевых устройств и элементов автоматики;
• АСУ ТП — группа решений технических и программных средств, предназначенных для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях. Одним из ключевых компонентов данной системы является SCADA;
• WMS — система управления, обеспечивающая автоматизацию и оптимизацию всех процессов складской работы профильного предприятия;
• MES — специализированное прикладное программное-аппаратное обеспечение, предназначенное для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции в рамках какого-либо производства;
• Оконечное оборудование ERP — системы планирования ресурсов предприятия, позволяющей посредством целого комплекса интегрированных приложений создать единую информационную среду с целью автоматизации всех сфер деятельности предприятия от планирования бизнес-процессов до контроля над их реализацией и последующего анализа достигнутых результатов.
Критичность каждой из систем от предприятия к предприятию может разниться, но, в общем и целом, порядок их приведения выше соответствует снижению критичности для выпуска продукции (в краткосрочной перспективе). И если для последних двух существует множество запасных бизнес процессов, например, использование листа бумаги и ручки, то запасной линии по выпуску продукции или схемы размещения всех товаров на складе мы в большинстве случаев не имеем. Рассмотрим системы, поддерживаемые исключительно персоналом производственной зоны (внутриконтроллерные сети и АСУ ТП).
Текущие схемы поддержки ИТ систем производства
Текущие требования к высокоэффективному производству без простоев и с минимальным производством брака, а также модные «зеленые» технологии требуют все большего проникновения ИТ в производственные линии, но в то же время надежность в производственной среде должна быть на непременно высоком уровне (1 час простоя может стоить 100k-2kk руб.). И, если в «офисных» организациях обычно присутствует системный администратор, в непосредственные обязанности которого входит обслуживание ИТ систем, то на промышленных (производственных) предприятиях, как правило, эти обязанности разделены между группой лиц, отвечающих за конкретные участки, на которых помимо ИТ функции есть множество других.
Такая ситуация сложилась по причине сравнительно недавнего проникновения ИТ технологий в автоматизированные производственные линии и некой аморфностью менеджмента к выделению новых позиций в поддержке ИТ.
Рассмотрим типичные схемы поддержки производственных ИТ систем для отечественных (российских и иностранных) промышленных предприятий в зависимости от загрузки производственных линий.
1. В производственных планах заложены «маневры» для простоев.
При таком подходе поддержка основного оборудования ведется персоналом, осуществляющим его эксплуатацию. Возможно 2 полюсных варианта:
А. Для производства используется высокотехнологичное оборудование, отлично подготовленный образованный персонал.
Встречается в особо специфичных областях производства, например, научные предприятия и лаборатории.
Б. Менеджмент пытается экономить на специализированном оборудовании и поддержке, и, по факту, отсутствует выделенный отдел восстановления систем, а, следовательно, и поддержка.
При данном подходе ИТ-аутсорсинг используется только для внедрения новых технологий и, реже, кратковременных аудитов/проектов в ИТ системах.
Производство характеризуется использованием локально изолированных ИТ систем с отсутствием межконтроллерных сетей, влияние которых на основное производство мало. Регистрация фактов обслуживания и контроль качества предоставляемых услуг обычно отсутствует.
2. Простои достаточно критичны, но есть запас производственных мощностей.
Поддержка оборудования осуществляется специально выделенным не ИТ персоналом.
Также существуют варианты:
А. Поддержка осуществляется персоналом, ответственным за все производство в целом и осуществляющим ремонт по всем видам поломок связанных с «электроприборами» (техники-электрики).
Б. Поддержка осуществляется персоналом, ответственным за конкретный участок и осуществляющим ремонт «электроприборов» на своей территории (инженеры-электрики).
В. Поддержка осуществляется с помощью комбинирования вариантов А и Б. При таком подходе существует разделение уровней поддержки:
— роль helpdesk выполняют техники-электрики, реагирующие на большинство обращений и решающие типовые задачи, например, перезагрузка устройства;
— роль высокоуровневой поддержки выполняют инженеры-электрики, выполняющие все задачи по поддержке, либо делегирующие их подрядчикам.
При втором подходе поддержки ИТ систем, организации начинают активно использовать ИТ-аутсорсинг при внедрении и поддержке наиболее сложных систем, которая обычно оговаривается на этапе заказа системы.
Практикуется использование выделенного ИТ специалиста на аутстаффинге в подрядной организации. Это связано с тем, что уровень ИТ инфраструктуры предприятия дорос до использования в обслуживании ИТ специалистов, но либо менеджмент осознанно не хочет брать на себя риски и издержки по найму и содержанию ИТ специалиста, либо внутренние процессы организации слишком инертны при утверждении новой позиции.
Подход характеризуется наличием:
— начальных процессов поддержки,
— децентрализацией в стандартизации оборудования, ПО и применяемых подходов к построению систем,
— отсутствием известного времени восстановления сервисов.
— частичного использования хороших практик поддержки, например, наличием хотя бы одной (не обязательно актуальной) резервной копии программы у одного из членов поддержки.
Подход возможен при невысокой степени влияния ИТ на основное производство, использовании локально изолированных систем АСУ ТП и отсутствию в производственных зонах компонентов WMS, MES, ERP.
Для регистрации фактов обслуживания используется либо журнал работ, либо электронная система, например, модуль в системах MES или ERP.
Для контроля качества обслуживания обычно используется система KPI для внутренней ИТ службы.
3. Производство работает на максимуме своих возможностей, а наличие простоя гарантированно означает потерю денег.
Поддержка оборудования осуществляется ИТ персоналом. Существуют следующие варианты:
А. Добавление к варианту 2В (техники-электрики + инженеры электрики) ИТ специалиста (-ов) в качестве третьего уровня поддержки. Основные характеристики:
— централизованный подход к обслуживанию и внедрению систем;
— наличие документации (не обязательно актуальной, достаточной и используемой);
— принципиально известно время восстановления каждой из систем после сбоев;
— обычное использование некоторых хороших практик поддержки (например, централизованное резервное копирование).
Б. Использование ИТ департамента:
— централизованный подход к обслуживанию и внедрению систем;
— наличие документации (в основной мере актуальной и достаточной);
— известно и оговорено с производством время восстановления каждой из систем после сбоев;
— широко используются хорошие практики поддержки (например, тестирование восстановления систем от сбоев согласно документации и текущим процессам);
— по возможности используется современное ПО и оборудование;
— точно известен используемый на ИТ бюджет.
При третьем подходе ИТ аутсорсинг, в большинстве случаев, используется достаточно широко в во всех своих видах, кроме аутсорсинга ИТ оборудования (ресурсного аутсорсинга).
Для регистрации фактов обслуживания ИТ систем могут использоваться как модуль в системах MES или ERP, так и выделенная система учета заявок.
Для контроля качества услуг ИТ внутренней и внешней поддержки обычно используется SLA и KPI.
Перспективы развития производственных ИТ систем
На текущий момент происходит постепенная интеграция ИТ инфраструктур производства и офиса в глобальные системы уровня организации или холдингов с проникновением технологий офиса на уровень фабрики:
— внутриконтроллерные сети с использованием Ethernet становятся все более популярными, постепенно вытесняя сети с технологиями ModBus, Profibus, DeviceNet и пр (если речь не идет о высоко критичных системах, например, пожаротушении). Например, в типовой схеме построения систем управления Rockwell происходит постепенный переход от трех уровней сетей Ethernet/IP-ControlNet-DeviceNet к использованию только Ethernet/IP:
Применение оптоволокна в качестве среды передачи в производственной зоне тоже становится не редкостью, ввиду стойкости к EMI, возрастающим расстояниям и объемам передачи данных.
— SCADA системы взяли курс на клиент-серверную архитектуру уровня линии с резервированием и поддержанием систем виртуализации вместо локальных решений: Wonderware System Platform (~2MB pdf), FactoryTalk (~5MB pdf).
Например, если ранее архитектура локально изолированной SCADA Rockwell выглядела так:
То текущие передовые практики в построении SCADA на технологиях этой компании выглядят примерно так:
— в сфере производства высокоинтеллектуального и промышленно-защищенного сетевого оборудования производители сетевых устройств линии, например, Hirschmann, используют в своих устройствах операционную систему схожую с Cisco IOS, Rockwell Automation вообще заключило с Cisco партнерское соглашение и собираются строить «Converged Plantwide Ethernet». А сетевые топологии в производстве уходят от шинной/древовидной топологии к кольцу или даже двойной звезде.
Выводы
Производственные ИТ системы развиваются в сторону объединения с сетями уровня предприятии, повышения отказоустойчивости, внедрения лучших практик мировых производителей оборудования, а также более частого применения сложных для поддержки электриками систем. Их поддержка постепенно будет передавать профессионалам различных ИТ областей и, наиболее вероятно, специализирующимся аутсорсинговым компаниям, ввиду их преимущества в технической подготовке.
P.S. Если, кому интересны темы SCADA-PLC-Factory Networks-MES, то готов составить ряд статей. Спасибо за внимание!
Автор: Saranmak
