|
Industrial IT System 800xA překračuje hranice tradičních distribuovaných řídicích systémů
Firma ABB představila na tiskové konferenci 13. února 2004 v Madridu (Španělsko) nový systém pro automatizaci kontinuální a dávkové výroby: Industrial IT System 800xA. Tento systém překračuje hranice běžných distribuovaných řídicích systémů (DCS – Distributed Control System): zahrnuje nejen základní řízení výrobních procesů, ale také management výroby, bezpečnostní systémy, správu inteligentních provozních přístrojů, řízení pohonů a robotů a správu výrobních informací, údržby a dokumentace. Všechny funkce jsou přitom dostupné z jednotného uživatelského rozhraní, které lze snadno konfigurovat podle individuálních potřeb. Výsledkem je, že uživatel má k dispozici právě ty informace a funkce, které potřebuje. Nic mu nechybí ani není zahlcen pro něj zbytečnými daty.
Objekty vytvořené v prostředí Industrial IT System 800xA obsahují vlastní inteligenci a tzv. dědičnost. Díky tomu může uživatel při odladění těchto objektů využít jejich opakování v jiných částech projektu a při změně či úpravě se automaticky provedou změny i v ostatních objektech, bez nutnosti ověřování správnosti všech funkcí (verifikace).
Industrial IT System 800xA v sobě zahrnuje všechny funkce potřebné pro úplný management a řízení výrobních procesů:
- operátorské rozhraní s intuitivním ovládáním,
- technickou podporu projektu (engineering) ve všech fázích jeho životního cyklu,
- správu výrobních informací,
- správu výrobních dávek,
- správu údržby,
- vlastní řízení a systém vstupů a výstupů (I/O),
- integraci provozních sběrnic.
V dalších odstavcích budou blíže představeny některé součásti Industrial IT System 800xA.
Industrial IT System 800xA Control – výkonné a přizpůsobivé řízení
V běžném výrobním nebo zpracovatelském závodě se lze setkat s velkým množstvím různých řídicích systémů – každý z nich je určen pro specifickou část řízení, a té jsou uzpůsobeny jeho technické parametry a vlastnosti. Toto řešení vyhovovalo tehdy, když se v jednou postaveném výrobním závodě mnoho let vyráběl stále stejný sortiment produktů. Dnes se výrobci setkávají s požadavkem často a rychle měnit výrobu, zavádět nové typy výrobků a nové výrobní postupy. Proto jim mnohem lépe vyhovují multifunkční řídicí systémy, které lze snadno adaptovat na nové požadavky; systémy otevřené, snadno programovatelné a s minimálními nároky na údržbu.
Značky ABB, Bailey, Hartmann & Braun, Taylor a Alfa Laval Automation (nyní všechny vlastněné společností ABB) jsou známy snad každému, kdo působí v oboru řízení výrobních procesů. Proto, že Industrial IT System 800xA navazuje na řídicí systémy těchto značek, je také s nimi kompatibilní. Do Industrial IT System 800xA Control lze bez problémů implementovat současný hardware i software AC 800M, Advant Master, Advant MOD 300, Freelance, Melody, Safeguard 400, SATT a SattLine, Symphony DCI a Symphony Harmony.
Industrial IT System 800xA Control je vhodný pro malé aplikace a rovněž rozsáhlá zařízení, pro kontinuální i dávkovou výrobu a pro procesní, sekvenční i hybridní řízení. Umožňuje aplikovat redundantní řídicí prvky i sběrnice pro náročné aplikace s důrazem na bezpečnost.
Uživatel má k dispozici rozsáhlou knihovnu předem definovaných řídicích prvků, které může doplňovat svými vlastními řídicími prvky. To zjednodušuje návrh strategie a struktury řízení.
Industrial IT System 800xA Control podporuje standardní sběrnice a komunikační protokoly. Otevřená architektura systému umožňuje jeho spolupráci s mnoha zařízeními a systémy různých výrobců.
Jednotky I/O lze instalovat jako lokální i jako distribuované. K Industrial IT System 800xA Control je možné připojit širokou škálu digitálních i analogových I/O. Systém podporuje i protokol HART a sběrnice Foundation Fieldbus H1 a HSE, Profibus-PA a Profibus-DP. Samozřejmostí jsou jednotky I/O v jiskrově bezpečném provedení.
Industrial IT System 800xA Operation – jednotné operátorské rozhraní
Industrial IT System 800xA Operation umožňuje kterémukoliv oprávněnému pracovníkovi z provozu nebo kanceláře přistupovat k výrobním datům. Jednotné operátorské rozhraní zvyšuje efektivitu práce, neboť zkracuje dobu potřebnou k přijetí správných rozhodnutí a vykonání potřebných akcí.
Unikátní vlastností Industrial IT System 800xA je jeho schopnost shromažďovat data z mnoha různých zdrojů a přetvářet je na informace potřebné pro různé uživatele: servisní techniky, operátory, dispečery výroby, vedoucí výroby atd. Process Portal, součást Industrial IT System 800xA, dovoluje vytvářet individuálně přizpůsobené pracovní prostředí s cíleným přístupem k důležitým informacím (obr. 2).
Základem přístupu k datům, jejich skladování a správy je patentovaná metoda Aspect Object™. O té jsme již v časopise Automa několikrát psali, proto jen stručná připomínka: softwarové objekty Aspect Object uvádějí do spojitosti specifické výrobní prostředky (object) s příslušnými daty (aspect). To odstraňuje těžkopádné vyhledávání dat příslušných danému zařízení, která často bývají uložena na různých místech a v různých formátech (výkresy, textové dokumenty, fotografie, schémata, historická i aktuální provozní data, kalibrační tabulky, nebo např. integrovaný kamerový systém). Navigátor Aspect Object zobrazuje celé výrobní zařízení v přehledné a konzistentní podobě.
V jiných systémech jsou data často prezentována bez ohledu na uživatele. To znamená, že každý uživatel se musí vyznat v záplavě výrobních dat a z ní pracně „lovit„ informace, které potřebuje ke své práci. Industrial IT System 800xA umožňuje každému uživateli, aby si definoval (nebo mu bylo definováno), které informace ke své práci skutečně potřebuje.
Aby mohl operátor nebo jiný pracovník ve výrobě správně reagovat, potřebuje aktuální informace o tom, co se ve výrobním procesu děje, nebo předpověď, co se bude dít. Vzdálený pracovník je informován o výjimečných situacích mobilním telefonem, pagerem nebo elektronickou poštou. Hlášení lze pomocí GSM nebo e-mailu také potvrzovat.
V Industrial IT System 800xA jsou dispozici všechny nástroje pro tvorbu technologických zobrazení: grafické prvky a jejich knihovny (obsahují i trojrozměrné a animované objekty), standardní šablony, nástroje pro tvorbu grafů časových průběhů (obr. 3), systém alarmů a událostí a nástroje pro tvorbu výkazů o výrobě a pro odesílání zpráv.
Uživatel se k potřebným informacím dostane s využitím nástrojů a funkcí, které jsou mu známy z běžného webového prohlížeče: oblíbené položky, záznam historie, klávesové zkratky a „horké“ klávesy usnadňují uživateli přesnou a rychlou navigaci k potřebným informacím. Po stisknutí pravého tlačítka myši jsou nabídnuty doplňkové informace jako fotografie zařízení, instrukce pro operátora nebo plán údržby (obr. 4).
Pracovní plochu lze nastavit podle přání uživatele. Správce oken se postará o to, aby se okno s kritickou nebo výjimečnou událostí s nejvyšší prioritou vždy zobrazilo jako nejbližší.
Industrial IT System 800xA Engineering zbavuje techniky programátorské rutiny
Inženýrské prostředí Industrial IT System 800xA (obr. 5) podporuje projekt po celou dobu jeho života. Napomáhá rozdílným uživatelům získávat informace o projektu, vytvářet je a měnit. Na tvorbě projektu může simultánně pracovat i několika uživatelů najednou.
Zmíněné prostředí umožňuje technikům navrhujícím automatizované systémy řízení oprostit se od programátorské rutiny a soustředit se na tvůrčí inženýrskou práci. Návrh je funkčně orientován, takže řídicí postupy lze vyvíjet bez znalosti fyzického umístění řídicích jednotek a jednotek I/O. Změny parametrů, rozsahů a jednotek provozních přístrojů a zařízení se pomocí Aspect Exchange Services™ automaticky promítají zpět do funkčních schémat a příslušných technologických zobrazení.
Nástroje pro správu sběrnic (HART, Foundation Fieldbus a Profibus) dávají technikům možnost začleňovat do struktury sběrnice požadované provozní přístroje a zařízení, a to včetně jejich parametrizace, sběru údajů o jejich stavu a činnosti a detailní diagnostiky.
Velký důraz je kladen na možnost opětovného použití již jednou vytvořených řešení. Vytvořené uživatelské objekty – tzv. uživatelské vzory – zahrnují grafické prvky a schémata, grafy časových průběhů, vazby na externí soubory a dokumenty, zobrazení dat pro údržbu, nástroje pro diagnostiku provozních přístrojů a sledování využití výrobních prostředků. Tyto vzory lze vytvářet na libovolné úrovni: pro jednotlivé regulační smyčky a řízené subsystémy, celá zařízení, výrobní linky, závody a podniky.
Industrial IT System 800xA Engineering obsahuje nástroje pro změnové řízení, které automaticky sledují a zaznamenávají všechny změny konfigurace systému do dokumentace projektu. Industrial IT System 800xA umožňuje pořizovat prověřovací záznamy (audit trail) o výrobě a opatřovat je elektronickými podpisy. To je nutné pro splnění požadavků FDA 21 CFR Part 11.
Uživatelé mohou tvořit také dynamické, „živé“ dokumenty. Aktuální hodnoty mohou být zobrazovány např. do dokumentů sestavovaných v programech Microsoft Word, Excel nebo AutoCAD.
Industrial IT System 800xA Batch Management v souladu s mezinárodními normami a směrnicemi
Industrial IT System 800xA Batch Management (obr. 6) zahrnuje správu receptur a řízení dávek a procedur. Pomáhá k dosažení shody s požadavky norem a směrnic pro farmaceutickou a potravinářskou výrobu a přispívá k bezpečnému provozu zařízení. Nástroje Production Management and Optimatization umožňují modelovat a realizovat dávkové výrobní procesy a sledovat řídicí parametry a tok materiálu v celém závodě. To zvyšuje konzistenci výrobních dávek a kvalitu výroby, zkracuje výrobní cykly a eliminuje výrobní prostoje.
Nástroje pro správu výroby od ABB jsou ve shodě s mezinárodními standardy ISA S88, IEC 61512, IEC 61131-3 a ISA S95. Zabezpečení dat, prověřovací záznamy, změnové řízení, elektronické podpisy a automatická tvorba pracovních výkazů a archivů jsou nedílnou součástí všech aplikací vytvořených pomocí Industrial IT System 800xA. Industrial IT System 800xA Batch Management zahrnuje nástroje, které usnadňují validaci výroby podle požadavků směrnic FDA 21 CFR Part 11, cGMP a GAMP.
Industrial IT System 800xA využívá jednotný systémový model. Přidání nové výrobní jednotky nebo „klonování“ již použité jednotky v tomto modelu jsou velmi jednoduché postupy. Industrial IT System 800xA umožňuje použít nově zkopírovanou jednotku bez nutnosti modifikovat dosavadní řídicí recepturu.
Unikátní je možnost přímé editace receptury v průběhu výroby dávky. Uživatel může bez ukončení výroby modifikovat sekvence, měnit určená zařízení nebo parametry dávky. Všechny změny jsou automaticky zapsány do záznamu o výrobě dávky.
Industrial IT System 800xA umožňuje realizovat výjimečné procedury. Díky tomu lze korigovat chyby v logickém řízení v proceduře a proto je i zjednodušena konfigurace logického řízení ve specifických abnormálních výrobních podmínkách.
Pružná správa výrobních zařízení podporuje síťovou, jednocestnou i několikacestnou konfiguraci. Industrial IT System 800xA Batch Management vyhrazuje a alokuje zařízení a další zdroje podle priorit každé dávky.
Plánovač receptur je založen na vzorových recepturách a parametrech specifických pro konkrétní dávku. Podporuje vícenásobnou výrobu dávek v průběhu jediné kampaně.
Rozhraní XML, navržené v souladu s normou S95, dovoluje integrovat Industrial IT System 800xA do systémů ERP (Enterprise Resource Planning) a MES (Manufacturing Execution System).
Industrial IT System 800xA Information Management – efektivní správa dat
Funkce správy výrobních dat jsou neodmyslitelnou součástí Industrial IT System 800xA. Data jsou sbírána z různých zdrojů a bezpečně ukládána. Na obrazovce pracovní stanice jsou informace prezentovány ve zhuštěné podobě ve formátu známém z kancelářských aplikací. Jak je to běžné, jsou zobrazovány aktuální i historické údaje, a to v číselné podobě i v podobě grafů. Navíc jsou zobrazovány události a výstrahy.
Výpočetní operace, které lze v systému vyžít, umožňují zpracovat „surová“ data a přeměnit je v informace, např. v KPI (Key Performance Indicator), nebo zpracovaná data využít pro některou z metod pokročilého řízení.
Vestavěný datový sklad poskytuje možnost zadávat změny parametrů systému pouze z jednoho místa – každá změna se promítne do všech oblastí, kam se promítnout má, a není třeba ji ručně přenášet do různých zařízení. To zjednodušuje správu systému a především omezuje nebezpečí nekonzistentnosti dat. To by nutně vzniklo, kdyby byla data uložena ve více databázích.
Industrial IT System 800xA Asset Optimatization pro prediktivní a proaktivní údržbu
Aby bylo možné snižovat náklady na servis a údržbu výrobního zařízení, je třeba toto zařízení sledovat a co nejdříve detekovat problémy, které v něm vznikají. Systém PAM (Plant Asset Management) sleduje podmínky, v nichž zařízení pracuje, a výkyvy jeho výkonu.
Industrial IT System 800xA Asset Optimatization porovnává aktuální údaje z provozních přístrojů, pohonů, ventilů, řídicích systémů a dalších komponent s hodnotami uloženými v databázi z předchozí doby. Výsledkem je určení nutnosti rekalibrace nebo opravy zařízení.
Provozní technici i pracovníci řízení údržby využijí možnost propojit Industrial IT System 800xA se systémy CMMS (Computerised Maintenance Management System, např. SAP, IFS, Maximo). Tak dostanou v jednotném prostředí informace s velkým počtem doplňujících dokumentů, např. objednávkami údržby (aktuálním formulářem i archivem), plány údržby a stavem náhradních dílů. Analytické nástroje pomáhají odhalit příčinu poruchy. V okně zpráv údržby se objeví údaje o druhu problému, jeho lokalizaci, o možných příčinách a vlivu poruchy na celkový výkon zařízení.
V Industrial IT System 800xA je k dispozici kompletní správa provozních přístrojů a zařízení. Systém DMS (Device Management System) od firmy Meriam Process Technologies je určen pro kalibraci a údržbu zařízení s výstupem HART nebo klasickou proudovou smyčkou. K softwaru patří ještě nástroje pro kalibraci a komunikaci (MFC HART Communicator, MFC HART Calibrator/Communicator). Obdobné možnosti systém poskytuje i pro přístroje připojené pomocí sběrnic Foundation Fieldbus a Profibus.
Závěr
Industrial IT System 800xA je dalším pokračováním ve více než dvacetileté historii vývoje distribuovaných systémů řízení u firmy ABB. Přechod na Industrial IT System 800xA neznamená jednorázové (a nákladné) nahrazení starých technických a programových prostředků novými, naopak umožňuje uživatelům rozšiřovat možnosti již existujícího systému podle jejich potřeb a finančních možností. Funkce, které uživatel potřebuje nyní, také nyní implementuje. Bude-li v budoucnu chtít využít další funkce, nic nebrání dalšímu rozšíření systému. Zatímco jiné řídicí systémy se modernizují metodou „odstraň staré zařízení – nahraď je novým„ (rip and replace), Industrial IT System 800xA poskytuje možnost dosavadní systém postupně rozvíjet přidáváním dalších funkcí. Tento postupný vývoj maximálně chrání investice uživatele.
Petr Bartošík
|