Разработка и внедрение систем диспетчеризации и интеграционной шины PIMS на Быстринском ГОК

Рис. 1. Быстринский ГОК

Быстринский ГОК (рис. 1) — предприятие «Норникеля», построенное на базе медно-железо-золотого месторождения. Входит в десятку крупнейших месторождений меди в мире. Проектная мощность комбината составляет 10 млн тонн руды в год.

Поскольку предприятие новое, на нем требовалось создать систему диспетчерского управления «с нуля», с применением наиболее оптимальных корпоративных практик и стандартов. Было необходимо разработать и внедрить комплекс систем (рис. 2), который одновременно выполнял бы как задачи АСУ ТП, так и задачи MES, а также позволил бы обеспечить данными о ходе технологических и производственных процессов системы уровня ERP. Таким образом, было принято решение об инициации трех проектов:

• Проект по разработке и внедрению АСОДУ ОФ для обеспечения контроля технологических процессов ОФ, непрерывности и экономичности выполнения всех процессов основного производственного цикла, бесперебойности работы вспомогательных и обслуживающих участков.
• Проект по разработке и внедрению АСОДУ ГОК как интегрированной информационно-вычислительной MES, объединя­ющей инструменты и методы управления производством.
• Проект по разработке и внедрению интеграционной шины PIMS, нацеленный на обеспечение интеграции данных для оперативного управления производством и его контроля, а также на разработку и реализацию корпоративного стандарта доступа и обмена данными для систем уровня MES и ERP.

Рис. 2. Компонентная архитектура решения

Выбор программного обеспечения

Для реализации проекта была выбрана продукция Wonderware. Она удовлетворяла требованиям технического задания (наличие продуктов для решения задач диспетчеризации, контроля и распределения ресурсов, управления бизнес-процессами и т. д.) и ранее успешно использовалась в других проектах «Норникеля». Преимуществом програм­много обеспечения (ПО) Wonderware также является его распространенность: срок его присутствия на рынке составляет более 30 лет, а география внедрений — более 40 стран мира. Кроме того, оно позволяет интегрировать все рабочие данные независимо от типа их источника и предоставляет пользователям широкие возможности коммуникации, включает встроенный инструментарий для реализации интерфейса с использованием методологии situational awareness. Открытая архитектура системы помогает снизить расходы на владение системой, ее поддержку и развитие.

Задачи новой системы

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

Базовые функции включают:

• дистанционное управление объектами электроснабжения и водоснабжения ГОК из единого диспетчерского пункта;
• обеспечение непрерывного сбора и обработки данных систем нижестоящего уровня (уровня ЛАСУ/АСУ ТП);
• 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;
• диагностику состояния системы и ее компонентов.

К расширенным функциям диспетчеризации относятся (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.

Наконец, интеграционная шина PIMS должна выполнять следующие функции:

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

Концепция системы

АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК (рис. 3) построены на базе единого программно-аппаратного ядра на базе ПО Wonderware, что позволяет оптимизировать затраты на закупку лицензий ПО и аппаратного обеспечения, на интеграцию систем диспетчеризации, а также на дальнейшее обслуживание обеих АСОДУ.

Рис. 3. Структурная схема

Источниками данных для АСОДУ ОФ и АСОДУ ГОК выступают ЛАСУ и АСУ ТП нижестоящего уровня, а сбор данных осуществляется по различным протоколам передачи данных: OPC DA, OPC UA, Modbus TCP, 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, при 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 обеих систем.

Серверная часть основана на использовании виртуальных серверов и включает:

• 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;
• веб-сервер;
• репозитарий Galaxy;
• сервер разработки;
• терминальную ферму в составе Remote Desktop Broker и два терминальных сервера;
• коммуникационный сервер PIMS.

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

Операционная технология

Спецификация проекта была составлена совместно с системным интегратором, компанией ООО «ЭкзеПлэнт». Все участники проекта прошли курсы обучения, проведенные 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 АСУ ТП и ЛАСУ, консолидация сведений и дополнение их данными ручного ввода (в процессе закрытия смены диспетчеры заполняют диспетчерские сводки, в которых фиксируются как информация, полученная из АСУ ТП и ЛАСУ автоматически, так и данные, которые диспетчеры вносят вручную). На основании всех данных предоставляется аналитическая отчетность для анализа выполнения производственных планов, учета времени простоя и наработки оборудования, производительности и т. д.

Результаты внедрения

Технические преимущества

Внедрение ПО Wonderware позволило Быстринскому ГОК получить следующие преимущества:

• 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.
• Производительность — возможность работать с большими объемами данных в режиме реального времени.
• Безопасность. Система полностью удовлетворяет требованиям информационной безопасности, согласно внутренним регламентам компании. Архитектура системы предусматривает использование двухфакторной аутентификации пользователей, что еще больше повышает надежность защиты данных, содержащих коммерческую тайну заказчика.
• Полнота данных — консолидация данных из различных источников, дополнение информации данными ручного ввода, получение данных смежных систем уровня MES и ERP.
• Контроль исполнения производственных процессов — автоматизированное ведение отчетной документации, управление процессами ведения производственной отчетности и контроль выполнения планов ликвидации аварий.
• Отказоустойчивость. Основные компоненты системы, отвечающие за критичные процессы (серверы приложений, серверы исторических данных), резервируемые. Виртуальная среда, на основе которой функционируют серверные компоненты системы, резервируется средствами гипервизора виртуальных машин.
• Доступность — предоставление удаленного доступа к системе с использованием терминальной фермы с балансированием нагрузки на терминальные серверы.
• Наглядность и простота восприятия. Интерфейс системы интуитивно понятен и выполнен с использованием современных методологий и подходов: situation awareness, apple human interface design и google material design (рис. 4).

Рис. 4. Примеры интерфейсов

Коммерческие преимущества

Реализация систем диспетчеризации и интеграционной шины PIMS позволила повысить безопасность ведения технологических работ, снизить количество нештатных и аварийных ситуаций и сроки их устранения за счет постоянного автоматического мониторинга технологических процессов предприятия.

В ГОК снизилась трудоемкость ведения отчетной документации (диспетчерские сводки, рапорты, отчеты) — благодаря автоматизированному ведению отчетной документации на основании данных приборов учета и систем АСУ ТП. Постоянный контроль производственных показателей обеспечивает выполнение производственных планов, а автоматический контроль целостности и достоверности данных ручного ввода для формирования диспетчерских сводок — корректность и непротиворечивость данных аналитической отчетности.

Также проект позволил сократить трудозатраты 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.

По материалам АО «Клинкманн СПб»,
официального дистрибьютора
Wonderware by Aveva в России.
Контактный телефон (812) 327-37-52
www.klinkmann.ru
www.wonderware.ru