Procesi u modernim industrijskim kompanijama postaju sve kompleksniji, sistemi se proširuju i dograđuju te, »proizvode« sve veće količine podataka koji zahtevaju adekvatnu obradu. Kvalitetan prikaz i analiza podataka korisnicima omogućavaju da brže otkriju greške i nedostatke u procesima. Na osnovu tih analiza mogu uvesti poboljšanja preko kojih optimiziraju procese i povećavaju njihovu produktivnost i efikasnost. Pojedini proizvođači obično već imaju izrađene alate koji omogućavaju pregled i analizu podataka na nivou individualnog sistema, međutim sve više se pojavljuje potreba za sveobuhvatnim uvidom i analizom procesa u smislu povezivanja informacija iz različitih izvora na jednostavan način, koji je primeren za različite profile korisnika. Iz tog razloga u zadnjih 15 godina procesni historian (Proficy Historian) pokazao se kao odličan dodatak postojećim SCADA-RDB sistemima i kao odlično rešenje u različitim tipovima aplikacija – u sistemima automatizacije kao i informatizacije procesa. Proficy Historian, naime, sposoban je efektno prikupljati ogromne količine podataka iz različitih izvora i sa druge strane preneti te podatke mnogim različitim tipovima klijenata. Korisnost upotrebe Proficy Historian sistema potvrđuje i činjenica da danas u Sloveniji Proficy Historan koristi preko 70 kompanija, koje arhiviraju preko 200.000 signala. U svetu Proficy Historian ima preko 6.000 korisnika.

U ovom članku ćemo objasniti zašto kompanije u Sloveniji i svetu koriste procesni historian i koja su najčešća područja upotrebe. Predstavljen je i konkretan projekat (Dravske elektrane Maribor), koji je na osnovu alata Proficy Historian 2014. godine izvela kompanija Metronik.

1.1         Organizacija arhiva

Kompanije su često primorane organizovati svoje procesne arhive podataka na sistematičan način uz pomoć standardnih tehnologija i interfejsa. Organizacija arhiva je potrebna radi povećanja količine procesnih podataka iz različitih izvora ili sve strožijih regulatornih zahteva. Osim toga, povećana je i potreba za povezivanjemprocesnog arhiva sa eksternim aplikacijama koje znaju ekstrahovati ključne informacije (napredna procesna analiza, upravljanje efikasnosti, energetski menadžment).

Procesni historian mora, pored efikasnog prikupljanja ogromne količine podataka i distribucije tih podataka drugim aplikacijama, osiguravati i integritet podataka. Osiguravanje integriteta podrazumeva sledeće:

  • Čuvanje podataka – podaci se očuvaju u slučaju prekida mrežnih konekcija, održavanja sistema, promene konfiguracije Historian servera ili bilo kakvih drugih poteškoća.
  • Kontrola promena u mnogim slučajevima regulatorni organi zahtevaju da se beleže sve promene na arhivu (menjanje konfiguracije, dodavanje, brisanje, popravljanje podataka itd.). Administrator sistema mora dobiti informaciju ko je načinio promenu, kada i gde. Proficy Historian je skladan sa preporukama 21 CFR Part 11 i EU Annex11, koji su jako bitni za industrije u kojima regulativa ima visok značaj.
  • Sigurnost pristupa – pojedini korisnici ili grupe korisnika mogu imati ograničen pristup do određenih podataka i podešavanja.

 

Za uspešnu organizaciju procesnog arhiva ključni su otvorenost i mogućnost povezivanja. Jako je bitno da je arhiv sposoban da prikupi informacije iz različitih sistema. Određeni podaci se mogu nalaziti na nivou PLC-a, senzora, SCADA sistema, relacionih baza, a neki podaci mogu biti i u obliku tekstualnih fajlova. Procesni arhiv mora imati sposobnost izvođenja napredne kompresije podataka čime optimiziramo veličinu samih arhiva i potrebnih kapaciteta diskova, a korisnicima je time omogućena i veća brzina pristupa starijim arhivama podataka (npr. pregled procesnih podataka za 10 godina unazad ).

1.2         Arhiviranje podataka sa internom/eksternom vremenskom oznakom

Svaki podatak, koji ulazi u procesni historian mora biti opremljen vremenskom oznakom. Pored toga, značajno je ko i kada dodeli vremensku oznaku. U većini slučajeva prikupljanje podataka se izvodi na »klasičan« način, gde se podatku, koji u procesni historian ulazi preko drajvera, dodaje vremenska oznaka lokalnoga PC vremena. U sistemima gde se promene dešavaju veoma brzo i kada je u trenutku potrebno prikupiti i identifikovati više hiljada merenja/događaja, klasični koncept je postavljen na velika iskušenja. Iz toga razloga je neophodno da i procesni historian ima mogućnost arhiviranja podatakaa eksternom vremenskom oznakom (npr. OPC server ili kontroler podatku dodeli »pravu« vremensku oznaku). Važno je da procesni historian može pohraniti »lavinu« više hiljada događaja u sekundu. Tako je moguće korisnicima plasirati pravilni redosled događaja, što omogućava brzu i pravilnu reakciju.

U određenim situacijama potrebno je upisati događaje/podatke koji su se desili u prošlosti, ali zbog određenih razloga to nismo uspeli (npr. vremenski zahtevna off-line analiza podataka ili prekid komunikacije). Ta karakteristika procesnog historiana može biti veoma korisna i u telemetrijskim sistemima.

1.3         Osnova kod transformacije procesnih podataka za potrebe upravljanja efikasnosti (OEE) i energetskog menadžmenta

Proizvodni informacioni sistem možemo izgraditi na više različitih načina i sa različitim alatima. U svim mogućim solucijama ključnu ulogu igra prikupljanje i transformacija procesnih podataka. Praćenje efikasnosti proizvodnog procesa tesko je izvodljivo ukoliko nema organizovanog prikupljanja »realnih« podataka i ako nisu adekvatno obrađeni. Ispostavlja se da postoji raskorak između donjeg (PLC i SCADA) i gornjeg nivoa (informacioni sistemi). Na donjem su nivou samo sirovi podaci (tu mislimo pre svega na tipičan vremenski niz podataka, npr. podaci o delovanju/nedelovanju mašine). U proizvodnom informacionom sistemu, gde kao osnova nastupa relaciona baza podataka, nalazi se »sadržaj« (npr. potrošnja energenta za dano troškovno mesto za određeni period). Zato je jasno da je sirove podatke sa procesnog nivoa potrebno obraditi i dodati im sadržaj. Realni primeri upotrebe pokazuju da u tome procesni historian igra ključnu ulogu, jer je sposoban da adekvatno obradi podatke i dostavi relacionim bazama.

Postoji mogućnost da u informacioni sistem (RDB) upisujemo sva merenja i izbegnemo procesni historian. To je teoretski moguće, ali praktično iskustvo iskazuje da je Historian sa svojim karakteristikama u uporedbi sa relacionim bazama mnogo primereniji za zapisivanje »sirovih« procesnih podataka. Zapisivanje velikih količina podataka (sa jakom kompresijom podataka), brzina prikupljanja iz različitih izvora, jednostavan pristup podacima iz različitih aplikacija i vremenske oznake često predstavljaju prevelike praktične prepreke za relacione baze.

1.4         Osnova za pregled, analizu podataka i sisteme izveštaja

Proficy Historian predstavlja odličnu osnovu za pregled i analizu podataka te generisanje izveštaja. Pri tome imamo više opcija koje zavise od konkretnog primera i željene kompleksnosti sistema izveštaja:

  • Do podataka u Historianu možemo pristupati direktno iz SCADA sistema. Za kompleksne analize i preglede podataka možemo koristiti i druge produkte proizvođača GE-IP, npr. Proficy Troubleshooter ili Proficy Portal.
  • Podatke možemo gledati i analizirati sa Excel Add-in alatom. Taj alat omogućava korisnicima izradu izveštaja direktno u Microsoft Excel-u. Možemo pristupati sirovim, filtriranim ili izračunatim procesnim podacima za izradu različitih izveštaja (slika dole) u svrhe, npr. onlajn praćenja KPI-jeva (efikasnost, produktivnost, OEE) ili praćenje potrošnje materijala, delovanja opreme, itd.

image1

  • U svrhe jednostavne analize podataka možemo koristiti i Web klijenta (Proficy Historian Analysis).
  • Kompleksniji izveštajni sistem može se bazirati na kombinaciji Proficy Historian – RDB. Kao što je naznačeno u prošlom poglavlju, Historian predstavlja idealnu dopunu relacionoj bazi podataka. Proficy Historian služi kao arhiv vremenski uzorkovanih signala, gde se mehanizmi obrade podataka mogu izvoditi delimično na nivou Historian arhiva, a delimično u RDB, gde se i pohranjuju rezultati obrade. Izveštaji se zatim generišu na podacima iz relacione baze.
  • Do podataka možemo pristupati i iz namenskih aplikacija i programa (VB, C++, VS.Net).

 

Raspoloživost i prihvatljiva cena Proficy Historian alata cena, ukazuju da je informacione kao i sisteme za izveštavanje više nego smisleno graditi na osnovu alata Proficy Historian. Pored toga Proficy Historian korisnicima omogućava da na profesionalan način izrade procesni arhiv podataka u skladu sa svojim željama i potrebama, gde integritet podataka igra ključnu ulogu.

2      Primer savremenog sistema integracije procesnih podataka – Dravske elektrane Maribor

Kompanija Dravske elektrane Maribor d.o.o. (DEM) najveći je proizvođač električne energije iz obnovljivih izvora u Sloveniji. Sa osam hidroelektrana na reci Dravi, tri male hidroelektrane i četiri solarne elektrane, proizvede čak 23% električne energije u Sloveniji. To predstavlja 80 procenata slovenačke električne energije, koja odgovara kriterijumima obnovljivih izvora i standardima međunarodno priznanog certifikata RECS (Renewable Energy Certificates System). Kvalitetnu energiju obezbeđuju na ekološki način, poštujući principe održivog razvoja.

Kompanija DEM se kao korisnik različitih sistema (Siemens PCS7, ABB ADVANT/VISPRO, Proficy iFIX SCADA, SQL i Bruel & Kjaer Vibro) suočavala sa većinom problema koje smo opisali (povezivanje i analiza podataka iz različitih sistema, sveobuhvatan uvid u sistem, osiguravanje integriteta podataka, povezivanje procesnog sistema sa informacionim sistemom …). Iz tog razloga 2013. godine odlučili su da uspostave napredni sistem za prikupljanje, vrednovanje, analizu, prezentaciju i arhiviranje procesnih podataka (ZVAPS).

2.1         Arhitektura rešenja

Sistem ZVAPS temelji se na upotrebi triju blokova (programskih alata) proizvođača GE-IP:

  • Specijalizovana centralna baza za arhiviranje procesnih podataka (Proficy Historian).
  • Programski alat za izradu procesnih slika i pristup preko internet pretraživača (Proficy iFIX WebSpace).
  • Programski alat za grafičku analizu procesnih podataka preko internet pretraživača (Proficy Historian Analysis).

image2

Slika 1: Primer sistema na „Dravskim elektranama Maribor“

image3

Slika 2: Prikaz informacija preko internetnog pretraživača koristeći Proficy WebSpace

Pored aplikacija Proficy WebSpace i Proficy Historian Analysis do procesne baze Proficy Historian pristupaju i druge raširene aplikacije i alati kao sto su: relacione baze (npr. sistem za podršku održavanju – IBM Maximo), Microsoft Excel – alat za jednostavnu izradu opsežnih i korisnih izveštaja i ostali OPC klijenti na procesnom nivou.

image4

Slika 3: Prikaz informacija preko internet pretraživača koristeći Proficy WebSpace

image5

Slika 4: Grafički prikaz podataka preko internet pretraživača koristeći Proficy Historian Analysis

2.2         Rezultati

Koristeći Metronikovo rešenje, Dravske elektrane Maribor dobile su savremen, pouzdan i koristan sistem za prikupljanje, vrednovanje, prezentaciju i arhiviranje procesnih podataka. Sistem Dravskim elektranama Maribor donosi:

  • Sistematsku organizaciju arhiva procesnih podataka. Naručilac je dobio pouzdan, siguran i lako dostupan arhiv procesnih podataka, koji omogućava naprednije analize merenja i drugih procesnih veličina.
  • Omogućen jednostavan pristup i razmenu procesnih podataka sa drugim sistemima i time olakšanu saradnju među različitim službama sa ciljem poboljšanja efektnosti i sigurnosti.
  • Zajednički uvid u kontrolne sisteme sa istaknutim odvajanjem od funkcija upravljanja.
  • Mogućnost izrade kompleksnih grafičkih prikaza i izrade proizvoljnih procesnih slika i elemenata.
  • Niže troškove izrade opsežnih i korisniku prilagođenih izveštaja. Izveštaji se kreiraju unutar Microsoft Excel alata, bez potrebe za specijalnim razvojem izveštaja i zahvata na nivou SCADA-e ili sekundarne opreme.
  • U potpunosti otvoren sistem, koji korisniku nudi mogućnost da održava, nadgrađuje ili širi sistem u sopstvenoj režiji ili koristeći vanjske partnere.

3      Epilog

Korisnici koji prikupljaju i analiziraju procesne podatke iz različitih izvora suočavaju se sa mnogim problemima kao posledicom raspršenosti i tehnološke raznovrsnosti procesnih sistema. Savremen pristup centralizacije arhiva, koristeći programsku opremu Proficy Historian, rešava mnoštvo takvih problema i korisnicima donosi kvalitetnu i sistematičnu organizaciju arhiva sa pouzdanim skladištenjem, jednostavnom administracijom i raznim mogućnostima za analizu i prikaz prikupljenih podataka.

Iskustva mnogobrojnih kompanija, koje su odlučile da centralizuju arhiv procesnih podataka programskom opremom Proficy Historian, pokazuju da je investicija bila opravdana i da integracija procesnih podataka u centralan arhiv donosi brojne prednosti.

Više informacija: Metronik Inženjering d.o.o., Banatska 68, 11080 Zemun, Tel: +381 11 3166 721, www.metronik.rs

Aleksandar Dakić
Follow me
Latest posts by Aleksandar Dakić (see all)