Основные механизмы обработки информации в SCADA-системах: протоколирование (архивирование) и обработка процессных переменных.

Протоколирование (архивирование, на техническом жаргоне «история», history) и обработка процессных переменных позволяет оператору-технологу:

1. оценить динамику изменения технологических переменных за длительный период времени, что полезно для понимания поведения процесса в различных (в том числе аварийных) ситуациях, а, следовательно, и пополнения знаний о конкретной технологии;

2. оценить качество и эффективность управления на основе ретроспективного анализа ключевых технологических (процессных) переменных, что позволяет судить о том, в какой мере  достигнута поставленная цель управления;

3. установить причины возникновения различных аварийных и нештатных ситуаций. Так, изучив журнал аварийных ситуаций, можно определить, какое именно действие привело к отклонению от регламента или аварии.

Процессные переменные – это численные значения переменных (обычно, сигналы ввода/вывода), определяющие текущее состояние технологического процесса. Они делятся на дискретные и аналоговые:

• дискретная переменная принимает конечное число значений из узкого диапазона. На практике под дискретной переменной чаще всего подразумевают величину булевского типа (двоичную), указывающую на одно их двух возможных состояний объекта (или управляющего сигнала), т. е. включено/выключено); 

• аналоговая переменная принимает любую величину из ограниченного непрерывного диапазона значений.

Существуют две техники регистрации значений процессных переменных в архиве SCADA-систем:

1. Циклическая запись (cyclic archiving) – запись текущего значения процессной переменной через заданные пользователем интервалы времени вне зависимости от величины и скорости изменения данной переменной (рис. 1). Интервал циклической записи для каждой переменной настраивается индивидуально и, как правило, лежит в диапазоне от 0.5 с до 10 мин. Хотя эта техника не очень экономична, она довольно часто используется для архивации аналоговых переменных.

2. Архивация по изменению переменной (дельта-архивированиe, delta-archiving) – запись переменной в архив только тогда, когда изменение ее значения по сравнению с предыдущим записанным значением (абсолютная разность) достигает определенной величины – дельты (рис. 2). Дельта настраивается пользователем и может быть выражена как в абсолютных  единицах измерения, так и в процентах от шкалы. Эта техника более экономична, чем циклическая запись, так как адаптируется к скорости изменения архивируемой величины.

Для дискретных величин – этот подход незаменим. Допустим, у нас есть дискретная  переменная, которая изменяется, скажем, раз в час. Зачем же ее архивировать каждую секунду или минуту? Ведь гораздо логичнее записывать значение переменной в архив только в те моменты, когда это значение переходит из 1 в 0 или наоборот.  

Хранить архив в одном большом файле – это не очень хорошо с точки зрения скорости доступа к данным. Поэтому он состоит из множества последовательно создаваемых файлов (система генерирует новый файл архива каждую рабочую смену или сутки).

Существует три варианта записи процессных переменных в архив:

1. в обычный текстовый файл в формате CSV (comma separated values). Преимущество хранения –просмотр любым текстовым редактором, экспорт в MS Excel и просмотр в виде таблицы, применяя необходимые сортировки и фильтры. Недостаток – неэкономичность хранения, т. к. архив занимает много места на жестком диске. Для уменьшения объема архива применяют сжатие по алгоритму ZIP или RAR.

2. в двоичный файл, формат которого зависит от используемого программного обеспечения визуализации технологического процесса (SCADA). Это более экономичное представление архива, однако формат архива у разных производителей SCADA-систем может сильно различаться. 

3. в реляционную базу данных с поддержкой СУБД SQL, что позволяет достичь большой скорости работы с архивом (добавление записей, чтение и обработка данных). При этом сервер SQL может обеспечить доступ к архиву сразу нескольким десяткам удаленных клиентов. Поскольку доступ осуществляется  по открытому интерфейсу SQL, разработчики имеют возможность создавать клиентские приложения под свои нужды. Но главное преимущество заключается в том, что архив на базе SQL – это отличная возможность для интеграции с информационными системами более высокого уровня (например, уровня MES-систем).

Архив отображают в виде специального динамического (обновляемого автоматически) графика, называемого трендом (trend). Тренд помещается на мнемосхемы операторского интерфейса в тех места, где это необходимо и удобно оператору. 

9-3. ERP-система: планирование производства и составление графика выпуска продукции.

Графики производства — это краткосрочные планы производства товаров или конечной продукции.

Планирование производства включает следующие шаги:

1. Прогноз продаж и фиксация фактического спроса для каждого вида продукции. Он показывает количества, которые должны быть проданы в каждый временной период (неделю, месяц, квартал) планового горизонта (обычно от 6 до 18 месяцев).

2. Сведение воедино в общий прогноз данных по всем отдельным видам продукции и услуг.

3. Преобразование суммарного спроса в каждом периоде в численность рабочих, оборудования и других составляющих производственных мощностей, требуемых для его удовлетворения.

4. Разработка альтернативных схем использования ресурсов, позволяющих обеспечить производственные возможности, удовлетворяющие суммарный спрос.

5. Отбор из альтернатив такого плана использования мощностей, который позволяет удовлетворить спрос и наилучшим образом отвечает целям организации.

Основными источниками для определения возможностей предприятия при разработке среднесрочных планов являются: основное и сверхурочное рабочее время; запасы продукции, образованные в предшествующие периоды; субконтракты на поставку продукции или выполнение услуг внешними партнерами.

Различают следующие виды среднесрочных планов: сбалансированный и план с фиксированным уровнем мощности.

Сбалансированный план. В каждый момент времени располагаемые мощности равны потребностям, вытекающим из прогнозируемого спроса.

План с фиксированным уровнем мощностей. Мощности являются постоянными на всем горизонте планирования. Отклонение меняющегося спроса от возможностей постоянных производственных мощностей компенсируется с помощью запасов, отложенного спроса, сверхурочных работ и субконтрактов.

На практике целесообразно рассматривать несколько вариантов планов с различными подходами к компенсации колебания спроса.

График выпуска продукции создается на основе информации о заказах, прогнозах спроса, состоянии запасов и производственных мощностях. В ходе построения графика выполняется проверка вариантов графика на недогрузку или перегрузку производственных мощностей.

График является динамичным и периодически обновляется. При этом решается задача учета хода производства, начало и окончание горизонта планирования сдвигаются вправо на одну неделю, заново пересматривается оценка спроса. В связи с тем, что спросы, расположенные в дальних периодах, вероятнее всего, изменяются по мере приближения временного интервала к фиксированному виду, требования к точности оценки спроса для начальных периодов выше, чем для отдаленных. Планирование производства на уровне графика выпуска продукции имеет ряд отличительных особенностей в зависимости от того, работает предприятие на склад или по заказам. В наибольшей степени изменениям подвержены управление спросом, размер партий запуска и количество выпускаемой продукции. В производстве, выполняющем заказы, при оценке спроса доминируют поступившие изданный момент заказы. График составляется обычно на основе портфеля заказов. Размер партии и количество выпускаемой продукции обычно совпадают и определяются заказом. Процесс составления графика для таких предприятий наиболее сложен и трудоемок, особенно для многономенклатурного производства.

10