Объединение IIoT и PI System как основа информационной прозрачности и интеллектуального управления предприятием

За последние несколько десятилетий промышленность перешла от аналогового управления к цифровому, и теперь данные, получаемые от сенсоров и датчиков играют огромную роль в снижении производственных затрат, уменьшении рисков и управлении жизненными циклами оборудования. Сенсорные технологии промышленного интернета вещей (Industrial IoT), широко распространенные в современных операционных средах, наряду с повышением качества связи и аналитикой в реальном времени, обещают расширить влияние операционных данных, создавая новые бизнес-модели. IIoT дополняет существующие экосистемы данными для усиления поддержки принятия  решений в сфере контроля, проектирования и обслуживания промышленных операций. Рассмотрим технологию, которая организует сбор данных из распределенных источников и объединяет их с существующими системами управления предприятия. Создание таких гибридных инфраструктур повысит информационную прозрачность предприятия. 

Проблемы, возникающие при подключении IIoT

Поскольку новые промышленные сенсоры и устройства будут генерировать все больший объем данных, задача управления этими данными в будущем станет еще более актуальной. В то же время, сбор данных для обеспечения функционирования удаленных или мобильных объектов возможен только при соблюдении следующих условий: 

Масштаб

Для возросшего объема данных IIoT потребуется большая масштабируемость системы для сбора, хранения, аналитики и визуализации данных. 

Массивы данных

Специализированные системы создают массивы данных, ограничивающие их использование для нескольких целей и несколькими посредниками. Без стратегии работы в области IIoT некоторые «решения» в рамках концепции можно принять за новые виды массивов данных, но это впоследствии способно подорвать намерение использовать IIoT для создания интегрированного представления о производительности предприятия. 

Контекст

В отличие от датчиков традиционных систем  PLC, DCS и SCADA, сенсоры IIoT могут быть рассредоточены по большой территории. Чтобы получить весь обширный объем информации, собираемой сенсорами, потребуется множество технологий для согласования данных сенсоров с операционным контекстом в реальном времени. 

Подключение

Из-за увеличения количества протоколов сбора данных возникает необходимость в новых интерфейсах для сетей устройств и интеграции с существующими экосистемами данных. 

Переходные сети

Поскольку данные от мобильных активов проходят через WAN, поддержка надежной передачи данных может означать подключение по нескольким сетевым типам: спутниковым, сотовым и Wi-Fi. На выбор режимов сетевого подключения также влияют оптимизация затрат и обеспечение безопасной передачи. 

Управление конечными устройствами

Широко распространенные конечные устройства и сенсоры могут расширяться или менять местоположение. Для управления жизненным циклом сенсора и поддержания постоянного объема данных могут потребоваться концентраторы, агрегаторы, шлюзы. 

Управление сетью

С ростом количества IIoT- устройств средства управления и оптимизации конечных точек сети будут включать в себя возможности конфигурирования, отчетности и диагностики.  

Безопасность

Стратегии безопасности IIoT должны учитывать как конечную, так и центральную уязвимость. При построении архитектуры системы необходимо будет учитывать критичность источника данных, буферизацию обновления программного обеспечения и требования к пропускной способности сети. 

Какие выгоды получает предприятие от IIoT в рамках PI System? 

Компания OSIsoft более 35 лет выпускает программное обеспечение для сбора, хранения и обеспечения высокой точности операционных и сенсорных данных для широкого круга людей и систем. PI System разработана для масштабных и независимых от конкретного промышленного сектора или поставщиков задач предприятия - как по объему, так и по количеству источников данных. В качестве фактического стандарта для операционных систем управления данными PI System была развернута в 125 странах на более чем 19 000 производственных объектах. В совокупности заказчики OSIsoft, пользователи PI System, визуализируют, анализируют и хранят более 1,5 млрд. потоков данных, поступающих от различных источников. Клиентская база компании OSIsoft включает компании, входящие в списки рейтингов Fortune 100 и Fortune 500 и ведущие деятельность в сфере энергетики, нефтегазовой отрасли, металлургии и горной добычи, а также поставщики коммунальных услуг и предприятия других отраслей. По мере того, как IIoT продолжает расти, интеграция огромного количества наборов данных обеспечивает внедрение инноваций и преобразование бизнеса. В среде, насыщенной данными, современная PI System позволяет предприятиям получить следующие преимущества:

Читайте также: Газпромнефть-Омский НПЗ: Опыт применения PI System 

Унификация фрагментированных информационных сред

Фундаментальное значение PI System всегда заключалось в интеграции разрозненных источников информации для создания единого уровня данных, доступного для нескольких участников производственного процесса. Таким образом, инфраструктура PI System обеспечивает согласованную работу инженерных подразделений, общую шкалу

времени и базу информации с поддержкой общего доступа, которые могут быть реализованы на основе распределенных активов и процессов. Данные от IIoT-устройств становятся доступными для большей части персонала предприятия и для более широкого круга целей. 

Улучшение управления данными

Без всеобъемлющей семантической структуры, облегчающей доступ к данным и их использование, операционные данные часто используются в недостаточном объеме.

PI System включает в себя уровень метаданных, который позволяет сотрудникам создавать общую номенклатуру и базу информации путем структурирования данных через привычный контекст. По мере расширения IIoT  в процессе интеллектуального оперативного управления, барьеры между платформами подключения и анализа становятся все ниже. PI System может улучшить управление для обеспечения возможность интеграции, визуализации и хранения данных IIoT в контексте с существующими операционными данными. 

Усовершенствованная интеграция

По своей природе данные на основе сенсоров (включая IIoT) имеют пропуски, всплески или сдвиги в исходных условиях, что создает значительные проблемы при попытке объединить их со структурированными данными, используемыми для генерации бизнес-аналитики. PI System имеет готовые инструменты для формирования и перевода данных IIoT с контекстом в IT-системы. 

Безопасность

PI System всегда обеспечивала безопасное взаимодействие между сетями сенсоров и сетями управления для корпоративных бизнес-систем. Каждый компонент PI System имеет встроенные возможности, обеспечивающие надежный сбор данных с конечных устройств и доставку их в системы управления предприятием. Обеспечение общих требований безопасности учитывается еще на этапе разработки общей архитектуры системы. Для расширения киберзащитных архитектур PI System может работать с другими инструментами безопасности, такими как VPN, методы шифрования и т.д.   

Подключение удаленных, мобильных и геораспределенных источников данных

IIoT играет большую роль в обеспечении прозрачности рабочих процессов в подразделениях и за пределами территории предприятия.  Беспроводная передача данных и обмен данными также создают общие экосистемы, позволяя владельцам предприятия и его промышленным партнерам (например, OEM-производителям, консультантам, сервис-провайдерам) взаимодействовать на основе общего массива данных. PI System предлагает одну из 4 стратегий подключения, которые учитывают такие факторы, как комплексность оборудования, доступность сети, пропускная способность, способ связи или операционные требования, связанные с задержкой или обменом данными.

Читайте также: Ангарская нефтехимическая компания: Системы производственного контроля и учета на базе PI System

Четыре способа подключения IIoT к PI System 

Передача на основе файлов

Со временем отрасли промышленности стали использовать регистраторы данных (даталоггеры) в ценных или жизненно важных источниках данных. Передача на основе файлов осуществляется с использованием даталоггеров и является надежным способом безопасной передачи данных из удаленных активов на центральные серверы.

После передачи данных на файловый сервер интерфейсы и коннекторы OSIsoft определяют структуры данных любого файла и анализируют их для интеграции с PI System. Файлы данных из мобильных или удаленных источников попадают в PI System в режиме пакетной обработки с использованием интерфейса Universal File Loader (UFL) или коннектора.  Даже если файлы будут повреждены, PI System может переориентировать  и восстановить данные, чтобы они оставались индексируемыми и соответствовали корпоративным нормам. Передача на основе файлов - это простое, готовое решение для передачи данных, для которого не нужны дополнительные инвестиции. Все, что необходимо для запуска передачи на основе файлов, - это IP-соединение, поэтому его можно реализовать очень быстро. Несмотря на проблемы с масштабируемостью, этот метод довольно гибкий и может работать с унаследованными системами, включая Digital Voyage Recorders (DVR), а также шлюзами IIoT и другими регистраторами данных. Поскольку данные передаются пакетами, передача на основе файлов подходит в случае, когда могут быть допущены временные задержки, например, для ретроспективного анализа. Передача на основе файлов может использоваться для передачи данных из любого источника с регистратором данных, включая внедорожные грузовые автомобили, поезда, научное оборудование и самолеты. В некоторых случаях данные IIoT могут быть агрегированы и переданы обратно на шлюзы через механизм UFL. Защита обеспечивается через безопасное соединение и предотвращение отказа в обслуживании посредством анализа файлов. 

Поставщики телематических услуг (Telematics Service Providers – TSP)

Сегодня в отраслях производства развернуты сотни коммерческих TSP, в основном,  для традиционного управлении парком транспортных средств. TSP предлагают приложения, которые эффективно используют  данные мобильных объектов (местоположение, направление и скорость), поэтому отрасли могут оценивать экономию топлива, логистику маршрутов и местоположение  всей группы мобильных устройств. Системы TSP в конечном счете оптимизируют расходы на страхование, своевременное прибытие и соответствие нормам безопасности вождения. Поскольку управление автопарком включает в себя множество процессов, управляемых данными, требования к данным расширяются за счет специализированных приложений.

В PI System TSP часто поддерживают проприетарные выходные файлы, которые могут быть проанализированы для восстановления истории или режима пакетной обработки файлов, как это делается с передачей на основе файлов. В дополнение TSP с помощью PI System позволяет владельцам компаний использовать данные для более широкого круга приложений, включая мониторинг состояния, мониторинг эффективности и своевременное прибытие. Подключение TSP к инфраструктуре PI System может помочь владельцам компаний снизить совокупную стоимость владения (TCO - Total Cost of Ownership) за счет графиков обслуживания и управления жизненным циклом активов на основе исторических данных. TSP также предоставляет возможности управления устройствами и сетью, которые необходимы для Connected Services и крупномасштабных развертываний. 

Встроенные коннекторы

Раньше передача данных из удаленных источников часто требовала VPN или локальных систем, а для них необходим отдельный уровень интеграции данных в масштабах всего предприятия. Поддержание нескольких виртуальных частных сетей VPN и точек интеграции ограничивало возможность масштабирования компании.

Встроенные коннекторы OSIsoft на удаленных устройствах и шлюзах IoT не требуют VPN и обеспечивают как сбор данных, так и централизованное управление ими. Встроенные коннекторы поддерживают как стандартные протоколы, так и содержат метаданные и карты ввода-вывода, чтобы оборудование могло идентифицироваться и настраиваться в более широком рабочем контексте. В настоящее время несколько ведущих поставщиков внедряют разъемы на проприетарные устройства и платформы. Эта стратегия подходит для владельцев предприятий, которые ориентированы на сбор данных или интеграцию данных с другими устройствами и инструментами управления в зависимости от их бизнес-модели. Встроенные коннекторы поддерживают широкий спектр решений и обеспечивают сопоставление стандартных и нестандартных кодов и диагностических кодов неисправностей (Diagnostic Trouble Codes - DTC)  для разработки показателей прогнозирования. Для поставщиков услуг и OEM-производителей встроенные коннекторы могут облегчить передачу данных обратно в главные центры мониторинга и диагностики и обеспечить непрерывную защиту, которая изолирует и источник данных  с помощью режима «только для чтения».

Читайте также: Сибур-Химпром: Автоматизированный производственный учет на базе PI System

Встроенная PI System

В течение многих лет PI System предоставляла инфраструктуру промышленных данных, чтобы различные участники бизнес-процесса могли  управлять операционными средами, а также понимать взаимодействие между процессами и объектами. Иногда операционная сложность самих объектов, таких как крупные морские суда или морские платформы, очень похожа на то, что обычно наблюдается на промышленном предприятии. Зачастую здесь есть местный персонал, который проживает на борту и требует данных в режиме реального времени из разрозненных систем для ситуационной осведомленности. Данные от этих объектов также передаются и контролируются в централизованных операционных центрах. Ограниченная возможность подключения и низкая пропускная способность могут ограничивать надежную передачу данных профильным экспертам, а также поставщикам и сервис-провайдерам.

Как и в производственной среде, PI System объединяет данные из различных систем управления, поэтому как местные, так и удаленные пользователи смогут получать доступ к данным универсальным способом. PI System компрессирует данные для уменьшения их объема при сохранении значения информации. Наконец, внедрение полной PI System для объектов, обладающих локальной вычислительной мощностью, позволяет пользователям развертывать различные инструменты обмена данными, которые накапливают данные и сохраняют операционный контекст. Такой подход необходим, когда операторы и приложения нуждаются в локальных данных, доступных в реальном времени и хранящихся для ретроспективного анализа. Зачастую эти объекты имеют периоды отсутствия соединения и очень высокие затраты на связь. Внедрение полномасштабной PI System на удаленных активах также может стать хорошим вариантом, если системы объектов не согласованы со всей группой мобильных устройств. 

Выводы

Чтобы эффективно использовать промышленные данные, руководители предприятий столкнулись с поиском путей объединения двух расходящихся истин. С одной стороны,  данные на основе сенсоров растут как по объему, так и по разнообразию, а его источники становятся более мобильными и геораспределенными. С другой стороны, разработка интеллектуальных систем управления предприятием все больше опирается на способность интегрировать разнообразные наборы данных и инструменты, включая данные на основе сенсоров, транзакционные данные, традиционные инструменты BI и системы хранения.

Количество устройств и датчиков, развернутых в промышленных установках, стремительно увеличивается, создаются «гибридные среды», которые обеспечивают надежность IIoT и интегрируют их с более крупными операционными контекстами для создания эффективного интеллектуального управления.

Схема гибридной промышленной информационной экосистемы на базе PI System (https://www.osisoft./com).

В этих условиях недорогие сенсоры с низким энергопотреблением позволяют задействовать структуры, объекты и среды, где ранее это было невозможно и экономически выгодно.

 Инфраструктура PI System служит ядром, которое интегрирует IIoT с основными информационными системами. Подключение данных IIoT к PI System позволяет промышленным лидерам расширять инфраструктуру данных, увеличивать прозрачность операционных процессов и создавать исторические данные о поведении мобильных и географически распределенных объектов. Этот стратегический подход обеспечивает основу для оптимизации управления корпоративными данными и гарантирует, что данные IIoT могут использоваться для широкого круга целей.

Читайте также: 

1.     Ангарская нефтехимическая компания: Системы производственного контроля и учета на базе PI System 

2.     Газпромнефть-Омский НПЗ: Опыт применения PI System 

3.     Газпром добыча Надым: Система диспетчерского контроля и управления в составе информационно-управляющей системы диспетчерского управления Бованенковского НГКМ 

4.     Сибур-Химпром: Автоматизированный производственный учет на базе PI System 

Посмотреть все материалы OSIsoft: https://iot.ru/theme/osisoft

На правах рекламы