SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Автоматизированная система сбора производственной информации на базе Wonderware. Опыт фармацевтической компании «Герофарм»

Cистемная платформа Wonderware, поставляемая компанией Klinkmann, позволяет свести воедино локально автоматизированное оборудование на производстве, создав глобальную информационную систему. В качестве примера приведен проект, осуществленный в российской компании «Герофарм», где с помощью программного обеспечения Wonderware удалось, объединив разрозненные системы управления, создать систему, охватывающую все этапы производства.

Rklinkman.gif

Термин «лоскутная автоматизация» знаком любому специалисту-интегратору, и часто не понаслышке. Раньше глобальной комплексной автоматизации должного внимания не уделялось, компании старались находить продукты для каждой конкретной задачи, выбирая «лучшие в классе». В результате сегодня случается, что в одном цехе на панели управления язык интерфейса английский, а в другом – немецкий. С подобной ситуацией сталкиваются даже крупнейшие современные предприятия, чья продукция разрабатывается на основе самых передовых технологий. Российская фармацевтическая компания «Герофарм» (рис. 1) входит в ТОП‑30 самых высокотехнологичных и быстроразвивающихся предприятий России, и разноплановые программные продукты на производстве в какой-то момент стали ее тормозить. Поэтому было принято решение собрать их в единую систему управления, применив известную системную платформу Wonderware (Wonderware System Platform), поставляемую компанией Klinkmann.

Ris.1.png

Рис. 1. «Герофарм» – высокотехнологичная и быстроразвивающаяся компания, 
производитель фармацевтической продукции



Какие проблемы привели к решению о внедрении новой системы

Основная проблема заключалась в том, что существующая производственная цепочка, состоящая из локально автоматизированного технологического оборудования различных производителей (Stilmas, Olsa, Groninger, Seidenader и др.), не была собрана в единую информационную систему. Каждая из этих систем имела свой индивидуальный интерфейс взаимодействия с пользователем, например мнемосхемы, выполненные на различных иностранных языках, в том числе немецком и китайском. Столь же специфическими были отчеты с различной степенью наполнения информацией и ее детализацией – от отчетов на одной-двух страницах до 200-страничных. Таким образом, у заказчика не было возможности оперативно сводить данные с различных участков производства, из-за чего был затруднен поиск причин простоя оборудования, мест возникновения брака и т. д.


Почему выбор остановился именно на продукции Wonderware

Существующее производственное оборудование имело локальные системы автоматизации, выполненные на базе решений Siemens и Rockwell Automation, однако часть систем была построена на оборудовании и SCADA-системах, мало представленных (Zenon) или совсем не представленных на рынке России (Elau PacDrive, MFarm MCGS).

Wonderware была выбрана в качестве основной информационной платформы в первую очередь благодаря:
- широкому набору стандартных драйверов к устройствам нижнего уровня;
- возможности создания единой информационной платформы (общее пространство имен, шаблонов и пр.);
- надежному и отказоустойчивому серверу Historian с развитым инструментарием построения SQL-запросов;
- современному веб-порталу, позволяющему отображать данные на мнемосхемах и отчетах в режиме реального времени;
- возможности развертывания всех компонентов системы в виртуальной среде (как Hyper-V, так и VMware);
- возможности дальнейшего развития системы за счет добавления в перспективе функциональности MES и Intelligence;
- поддержке стандартов GMP и соответствия требованиям 21 CFR Part 11.


Продукция Wonderware, используемая в проекте

В проекте было использовано следующее инструментальное программное обеспечение Wonderware:
1) Wonderware System Platform 5K IO/5K History;
2) Wonderware Historian 5000 Tag;


Область применения

Система предназначена для контроля хода технологического процесса фармацевтического производства в режиме реального времени, проведения ретроспективного анализа с возможностью выявления причин сбоев и простоев технологического оборудования, создания условий для обеспечения качественных показателей продукции и исключения ошибочных действий оперативного персонала.

Система охватывает все этапы производства:
- водоподготовку;
- систему приготовления растворов;
- лиофильную сушку;
- мойку, стерилизацию, розлив, закатку;
- инспекцию;
- этикетирование;
- блистеровку;
- картонаж;
- обандероливание и упаковку в коробку.


Задачи новой системы

Перед разработкой новой системы заказчиком были поставлены следующие задачи:
- повысить уровень информационного обеспечения технологического и эксплуатационного персонала за счет наглядного предоставления необходимой производственной информации пользователям в режиме реального времени (на мнемосхе­мах) и в режиме ретроспективного анализа (в отчетных и графических формах);
- снизить трудоемкость подготовки, проверки и корректировки отчетных данных;
- создать единое информационное пространство за счет сбора и интеграции данных, поступающих с локальных систем управления, созданных различными производителями (Stilmas, Olsa, Groninger и др.), в общем прикладном решении Wonderware System Platform;
- создать условия для достижения оптимальных режимов работы оборудования и ведения технологических процессов фармацевтического производства за счет внедрения инструментов анализа;
- организовать единую базу данных для дальнейшей передачи информации в систему управления предприятием Microsoft Dynamics ERP;
- создать предпосылки к переходу на безбумажный документооборот.


Концепция системы

Общая структурная схема системы представлена на рис. 2.

Ris.2.png

Рис. 2. Структурная схема системы

Нижний уровень (уровень локальных САУ) включает в себя системы автоматического управления отдельных участков производства. Нижний уровень является источником данных для всей системы.

Средний уровень (уровень серверов системы) включает в себя аппаратные и виртуальные серверы: веб-сервер WIS (Wonderware Information Server), сервер хранения Historian, сервер приложений WAS (Wonderware Application Server). В рамках представленной структуры сервер WAS обеспечивает сбор и обработку данных, поступающих от локальных САУ через соответствующие драйверы устройств (Siemens, OPC и пр.), сохранение исторической информации на сервере хранения Historian, предоставление данных для WIS. Веб-сервер WIS обеспечивает предоставление данных пользователям по веб-интерфейсу.

Верхний уровень (уровень пользовательских приложений) включает в себя необходимые инструменты представления и анализа данных посредством веб-интерфейса. Всего в системе предусмотрено 5 рабочих мест пользователей («тонкий клиент»). 

Взаимодействие между всеми уровнями осуществляется по сетево­му протоколу Ethernet 100 Мбит/с. Веб-сервер обеспечивает доступ пользователей к системе посредством стандартного веб-браузера с соответствующими надстройками, что позволяет применять существующие ПК без установки дополнительного программного обеспечения.


Операционная технология и практическое применение в проекте

В начале 2014 года появилась информация от компании Klinkmann о потенциальном заказчике. После чего совместно с компанией Klinkmann была согласована архитектура системы и различные варианты реализации. Далее компанией ООО «Сумма технологий» было подготовлено технико-коммерческое предложение с указанием преимуществ использования продуктов Wonderware, защищенных в сравнительном анализе с другими платформами.

После согласования архитектуры и функциональности будущей системы компания ООО «Сумма технологий» приступила к ее реализации.


Технические преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

Wonderware System Platform позволила собрать данные с различных информационных источников и свести их в едином информационном пространстве. Сбор данных реализован с использованием штатного набора драйверов System Platform и Device Integration, а именно: для САУ на базе оборудования Siemens были использованы драйверы S7C_S7 Object и S7C_S7_200 Object, для других случаев – Suitelink, OPC DA и ODBC. Таким образом, в систему было выведено около 5000 параметров.

В прикладном плане все технологические параметры доступны пользователям через веб-портал (в зависимости от прав доступа) в виде мнемосхем (~55 шт.) или через Historian Client c возможностью просмотра истории изменения параметра за произвольный период времени. Кроме того, пользователям доступна информация в виде аналитических и отчетных форм (~20 шт.), реализованных за счет агрегации информации с базы данных Historian.

Таким образом, внедрение WIS позволило создать единый производственный веб-портал с мнемосхемами и отчетными формами различного наполнения, а Historian обеспечил высокоскоростное накопление и архивацию данных с возможностью предоставления этих данных для подготовки отчетных форм.


Коммерческие преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

В настоящий момент система собирает и архивирует все существенные производственные данные с локальных САУ технологических установок. На базе собранной информации пользователям доступны отчетные формы, позволяющие анализировать работу всего производства: как создание партий фармацевтической продукции, так и функционирование отдельных установок.

В системе реализован расчет времени простоя оборудования с разнесением по причинам, сравнение с лучшими мировыми практиками аналогичных производств, вычисление ключевых показателей эффективности (KPI) в целом по производству, по отдельным участкам, в разрезе партий и смен, в соответствии с алгоритмами заказчика.

В результате внедрения системы существенно сократилось время подготовки различных производственных отчетов (не менее чем на 70 %) и время выявления причин простоев и брака (не менее чем на 50 %).

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 5(59)_2015

тел.: (812) 327-3752,