АСУ: от печали до радости. История российской автоматизации / Хабр

Асу — это 📕 что такое асу

Начиная с 1960-го г.

Несмотря на командную экономику и «коллективное всё», в этот период будущее АСУ определялось учёными, чьи имена неразрывно связаны с отечественной автоматизацией: идеолог, мечтатель и, пожалуй, гений АСУ А.И. Китов, А.А. Ляпунов, А.И. Берг, выдающийся учёный В.М.

Глушков и многие другие. Не будем говорить высокопарных слов об их личной борьбе за концепцию АСУ, но излагая исторические вехи, запомним, что именно эти люди определили историю автоматизированных систем управления СССР и даже постсоветской России. Итак, в 1955 году учёные обращают внимание коллег на возможности использования ЭВМ и кибернетики для автоматизации управления народным хозяйством.

Это был смелый поступок, поскольку в те времена кибернетика переживала опалу и подвергалась критике в научных кругах. И вот уже в 1956 году Китов пишет книгу (первую в СССР книгу по программированию), в которой подробно рассказывает о концепции использования АСУ в социалистическом обществе:

Применение электронных машин для автоматического управления производственными процессами приведет к значительному повышению производительности труда, улучшению качества продукции и экономии материалов и энергии. В отличие от капиталистического общества, где внедрение электронных автоматических устройств влечет за собой увольнение трудящихся и ухудшение условий их жизни, в социалистическом обществе электронная автоматика и, в том числе, электронные вычислительные машины облегчают условия труда людей, освобождают их от наиболее трудоемкой, утомительной и однообразной умственной работы и способствуют, в конечном счёте, повышению материального благосостояния трудящихся. В нашей стране электронные машины находят применение для автоматизированного управления производственными процессами, представляющими опасность для здоровья и жизни людей, как например, в некоторых видах химической промышленности. Важной областью будущего применения электронных цифровых машин является механизация и автоматизация процессов административно-хозяйственного управления, вплоть до государственного планирования, учета и контроля.

В начале 1959 года Китов направляет Хрущёву письмо. В нём он рассказывает об огромных финансовых потерях, которые страна несёт из-за недостатков аппарата управления. Тут же, в письме, он предлагает решение: переход от ручных и личных форм управления к автоматизированным, основанным на использовании ЭВМ.

По замыслу учёного должна быть создана единая сеть вычислительных машин, которая будет собирать и обрабатывать статистические и учётные данные как по стране в целом, так и по каждому предприятию. Это позволит анализировать показатели, оценивать потребности в рабочей силе, материалах, наличие денежных средств.

Он предлагал установить отдельные ЭВМ в органах власти и на предприятиях, а затем объединить их, тем самым получив кластер, который поможет сократить управленческий и административный персонал (человеческий фактор) и ликвидировать часть правительственных учреждений.

Удивительно, но письмо было принято благосклонно и были созданы комиссии по работе над предложением. Такова уж она, советская, а может, и исконно российская, бюрократия. И вот уже осенью 1959-го года А. И. Китов посылает на имя Н. С. Хрущёва второе письмо с грифом «Совершенно секретно», содержащее проект автоматизации управления вооружёнными силами и народным хозяйством СССР с помощью национальной сети вычислительных центров двойного назначения.

Уже к 1965 году назрела острая необходимость в АСУ, возникшая на волне первой информационной революции. Объём информации возрастал и необходимо было увеличить скорость её обработки. По подсчётам учёных, внешний документооборот среднего промышленного предприятия в 1965 году составлял примерно 100 тысяч документов и 1 млн. показателей.

Однако далее следует лишь множество продуктивных и серьёзных докладов, проектов, монографий и публикаций. В 1966-м году Министерством радиопромышленности СССР и ЦСУ СССР был утверждён «Аванпроект государственной сети вычислительных центров (ГСВЦ)». Научными руководителями этого аванпроекта были А.И. Китов и А.Я. Боярский.

В 1967-м году А. И. Китов был утверждён Главным конструктором «Типовой отраслевой автоматизированной системы управления – ОАСУ», а научным руководителем этой ОАСУ утвердили В. М. Глушкова. В 1967-м году А. И. Китов по заданию ЦК компартии подготовил доклад, в котором он открыто показал сильное отставание в области ЭВМ СССР от США.

Примерная схема организации информационных потоков и информационных массивов в ЭВМ для обеспечения управления основным производством, а также трудовыми и материальными ресурсами одной из АСУ («Сигма»)

1930 — 1940 гг.

Это были сложные годы как для всего государства, так и для экономической сферы. Сбор и обработка данных о положении дел в хозяйствующих субъектах осуществлялись вручную, основным носителем информации была бумага, вычислительной мощностью — счёты. На помощь бухгалтерам, счетоводам и экономистам приходили машиносчётные устройства: арифмометры и механические счётные машины.

Незадолго до начала Великой Отечественной войны был налажен промышленный выпуск клавишной и перфорационной механической вычислительной техники. Информация собиралась и обрабатывалась в машиносчётных бюро — так измерялась экономика СССР довоенного периода.

Арифмометр «Феликс» — самый распространённый в СССР арифмометр. Выпускался, с учётом многочисленных модификаций, с 1929 по 1978 год на заводах счётных машин в Курске (Счётмаш), в Пензе (Пензенский завод вычислительной техники) и в Москве

1950-е гг.

Однако военный прогресс и развитие систем управления военного назначения не мог не сказаться на состоянии АСУ в целом — после войны учёные смогли вернуться к вопросу разработки систем. Вот, что пишет об этом времени ведущий специалист по военным АСУ В. Исаев:

… были созданы многочисленные специализированные ЭВМ, вычислительные комплексы и автоматизированные системы для противоракетной и противокосмической обороны, а также АСУ Верховного командования, Генштаба, РВСН, управления силами ВМФ, авиации, в том числе и система раннего предупреждения о ракетном нападении…

1971-1975 гг. — пятилетка с переменным успехом

АСУ должна была стать одним из символов сформировавшегося постиндустриального общества. В 1971 году директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971–1975 гг. предусматривалось увеличение выпуска ЭВМ в 2,6 раза.

Предполагалось «обеспечить широкое применение экономико-математических методов, использование электронно-вычислительной и организационной техники» в целях совершенствования планирования и управления отраслями, предприятиями, объединениями. Ставилась задача ввести в эксплуатацию 1600 АСУ предприятиями и около 700 технологическими процессами.

Но план не задался. 22 августа 1975 года Совет Министров СССР сообщает о несоответствии темпов развития автоматизации потребностям экономики государства. Был поставлен план на пятилетку 75-80 — в три раза по сравнению с предыдущим периодом увеличить объемы работ по разработке и внедрению в промышленности АСУ технологическими процессами, агрегатами и производствами.

АСУП требовало совершенствования всей производственной структуры предприятия: по расчетам ученых именно организационные меры обеспечивали 60–80% общего эффекта от внедрения АСУП. Однако интерес большинства предприятий к АСУ оставался бесконечно низким.

Автоматическая идентификация объектов учёта на производстве при помощи rfid оборудования и программного обеспечения wonderfid

Одна из статей затрат – это внедрение специальных меток для распознавания станков или других машин. Технология заключается в радиочастотном опознании. Полное название – Radio Frequency IDentification. Ее применяют не только на производстве. Она активно задействована в сфере транспорта.

Например, по ней работают чипы в картах для бесконтактной оплаты проезда в метро или автобусах. Еще одна область – заграничные паспорта нового поколения, которые по желанию получателя выдаются в Российской Федерации с 2009 года. В последнее время этот метод набирает популярность и занимает существенную долю рынка.

Метка RFID состоит из нескольких элементов, которые обеспечивают ее функционирование. К ним относятся:

• микросхема, которая содержит всю необходимую информацию;
• антенна – она является передатчиком данных;
• оболочки, – в нее заключаются вышеуказанные компоненты;
• корпус – служит для крепления к объектам.

Сканирование осуществляется при помощи специальных приборов – считывателей. Кроме того, эти устройства ведут запись и выполняют особые команды. К примеру, удаление для обеспечения конфиденциальности.

Существует несколько разновидностей конструкций. Самая распространенная – это дисковая. Она изготавливается из пластика. В центре расположено отверстие для крепления посредством винта.

Распространены также варианты в форме стеклянной или пластиковой колбы. Такие применяются в ветеринарии – вводятся под шкуру животных. Кроме того, на рынке представлены решения для работы в ситуациях, где нужна устойчивость к механическим повреждениям.

Описанная технология широко применяется на производстве в различных областях. С ее помощью происходит идентификация запасов на складе. Владелец предприятия может отслеживать количество товаров, потери. К тому же это помогает автоматизировать процесс менеджмента.

Если речь идет о производстве, то с помощью RFID оборудования ведется мониторинг количество инструмента, произведенной продукции и персонала..

Печать этикеток – сложный технологический процесс. Для его проведения задействуется специализированное ПО. Одна из распространенных программ – это Wonderfid. В ней задействована запатентованная технология. В отличие от аналогов пользователь может одновременно печатать и кодировать метки на специальных принтерах.

Большой успех автогиганта ваз

Этим блоком мы особенно гордимся, поскольку теперь уже АвтоВАЗ располагается в одном городе с офисом разработки

, в Тольятти. Связан он с ними и другим образом, но об этом чуть позже.

Одно из первых полноценных и успешных внедрений АСУ

прошло на Волжском автомобильном заводе имени 50-летия СССР (ВАЗ, ныне АвтоВАЗ). Оно и неудивительно – гигант такого масштаба просто не мог обойтись без автоматизации рабочих процессов.

«Железный» парк составляли 9 ЭВМ General Electric, комплекс традиционного оборудования (перфораторы – 8 единиц, контрольники – 4, расшифровки перфокарт и репродукторы – 2 единицы) и свыше 400 единиц периферийных устройств. Среднесуточное полезное время работы ЭВМ без учета времени профилактического обслуживания составляло 21,5 часов, ежедневное количество регистраций на единицу периферийного оборудования достигало 1000–1500.

В системе обеспечивалась достоверность передачи информации, количество ошибочных регистраций по техническим причинам не превышало 0,1% от их общего числа. Высокая надежность функционирования комплекса АСУ-ВАЗ обеспечивалась возможностью гибкого резервирования внешних устройств и процессоров ЭВМ, что позволяло оперативно изменять конфигурации вычислительных систем с помощью периферийных и канальных переключателей.

Конечно, успех внедрения был обусловлен не только заинтересованностью руководства завода-передовика, но и рядом факторов, среди которых отдельно нужно упомянуть исключительное внимание к подготовке персонала (2680 работников завода). Были созданы проектные группы, между которыми были рационально распределены подсистемы АСУ, работа шла в соответствие с зонно-централизованным принципом технического обслуживания и ремонта средств вычислительной и периферийной техники.

В результате внедрения были полностью исключены операции ручного учета. Такой же успех, только несколько в меньших масштабах, был повторён на нескольких пищевых и промышленных производствах, где автоматизировалась работа поточных линий, нормативных калькуляций, плановой себестоимости и прочих расчётоёмких задач.

Были и ошибочные истории, когда управление и функциональную структуру подчиняли АСУ. Впрочем, это и сегодня не редкость. Но сотрудники всех организаций, где произошло успешное внедрение, отмечали, что главным фактором всё же была заинтересованность подразделений и их помощь в проектировании и внедрении.

Рассказывает Александр Нефёдов, генеральный директор ООО “ИЛАДА” и автор xRM-системы Ruli24:

Я работал в управлении организации производства УОП АвтоВАЗа с 1977 по 1990 г. и участвовал в создании АСУ и АСУТП. В частности была создана подсистема АСУ «Качество», в которой не только учитывались дефекты и брак, но рассчитывался прогноз и план качества для всех производств и цехов завода. Кроме того, именно ВАЗ подвигнул меня на разработку единой информационной системы с единым репозиторием, т.к. в то время каждый отдел УОП занимался автоматизацией своего направления деятельности. Кто-то снабжентем, кто-то производством, кто-то сбытом и т.д. Приходилось делать очень много «мостиков» между этими подсистемами. Кроме того был большой парк ЭВМ: СМ2, СМ4, PDP 11/70, EC 1055 и пр. Наш отдел занимался и автоматизацией работ главного сборочного конвеййра и созданием систем управления участками станков с ЧПУ. В период 1998 по 2003 г. мы уже в компании ИнфоЛада делали для АвтоВАЗа АСУ «Бухгалтерия», которая эксплуатируется до сих пор. Модифицируют её уже специалисты АвтоВАЗа.
Честно говоря, я мало знаю примеров внедрения в нашей стране стандартов MRP! На ВАЗе, ОАО «ТЗТО» — работает. А где ещё? Всё, что говорят о внедрении ERP — это в лучшем случае финансовый блок, управление персоналом и логистика. Но никак не MRP и CRP.

Классификационные признаки

Существует несколько основных критериев, по которым разделяются автоматизированные системы управления технологическими процессами АСУ ТП. Первый – это сфера функционирования. Например, объект может быть задействован в строительной отрасли, сельском хозяйстве, химической промышленности и многих других.

Второй – это разновидность операций, которыми руководят. К примеру, экономические, технологические и так далее. Последний параметр – это уровень, на котором осуществляется менеджмент – цех, завод, министерство.

Назначение

Существует ряд преимуществ у использования указанных комплектов. Прежде всего, система АСУ ТП – это отличная возможность увеличить эффективность установленной на предприятии техники. Кроме того, эта совокупность мер позволяет исключить ошибки в рабочих процессах и сделать их мониторинг более удобным.

Внедрением новых методик, обслуживанием коммуникаций, а также принятием всех важных решений внутри организации, связанных с технологиями, занимается отдел АСУ ТП.

Огас — ещё одна задушенная мечта

Отдельного внимания в обзоре заслуживает ОГАС (общегосударственная автоматизированная система учёта и обработки информации), задуманная А.И. Китовым, а спроектированная В.М. Глушковым. Это был грандиозный проект, работа над которым заняла более двух десятилетий и на финансирование которого было выделено больше, чем на освоение космоса и атомную энергетику вместе взятые.

Стоит ли говорить о масштабах этой попытки информатизации всей советской экономики. Однако, кроме общей истории, у ОГАС была изначальная предпосылка к провалу: экстенсивное развитие (сырьевая ориентация, не в меру развитая оборонка) подводили советскую экономику, гонка вооружений её просто истощила. ОГАС могла бы дать макроэкономические показатели учёным, что пролило бы свет на кризис сложившейся хозяйственной системы.

Развитие проекта происходило в два крупных этапа. На первом этапе была предложена система объединения нескольких вычислительных центров в единую сеть сбора и обработки информации для целей управления народным хозяйством. Первый этап закончился тем, что совнархозы были упразднены и вернулись министерства.

На втором этапе (1966–1969 гг.), ведомства (ЦСУ СССР, Госплан СССР и др.), которым было поручено доработать проект, предложили ограничиться созданием отраслевых (министерских) вычислительных систем, что противоречило первоначальному проекту ОГАС как единой общегосударственной автоматизированной системы.

Вся концепция, над которой работали видные учёные, разваливалась на глазах. Но в конце 1969 г. стало известно, что США создали ARPANET, которая связала объекты обороны, университеты и органы управления. В разгар Холодной войны это был явный удар ниже пояса, нанесённый советском руководству.

Проект ОГАС полностью не был реализован, а в 1991 году потерял смысл – переход к рыночной экономике указал свои правила игры. Однако некоторые функциональные звенья всё же сдавались в эксплуатацию. За период с 1966 г. по июнь 1984 г. было создано 6900 АСУ различного назначения, из них более 3300 АСУ на предприятиях и около 3200 ведомственных АСУ.

Строительство сети вычислительных центров стартовало в конце 1970-х гг, был построен 21 опорный ВЦ для обслуживания 2000 предприятий. Средний эффект от работы одного опорного ВЦ составил примерно 2 млн. руб. В декабре 1978 года впервые в СССР был осуществлен межмашинный обмен данными между ВЦ, расположенными в Москве, Риге, Киеве, Ташкенте и Томске.

Последняя попытка «достучаться до небес» была предпринята отчаявшимся учёным Китовым в 1985 году, в письме Горбачёву. После 1991 года всем стало не до этого и автоматизация начала обретать те формы, очевидцами которых мы с вами сегодня являемся.

Бесполезно надеяться, что всё утрясётся само собой и вычислительная техника сама постепенно перестроит структуру управления экономикой… Более чем десятилетний опыт работ в нашей стране показывает, что кроме разговоров, обещаний и отдельных, в основном, показательных задач, ничего не получается, хотя тратятся большие деньги, работает масса весьма квалифицированных специалистов. В тоже время капиталистические страны практически широко используют автоматизацию и вычислительную технику в сфере управления и все дальше уходят вперёд по сравнению с СССР.

Определение

Очень часто в публицистике и специализированной литературе используется буквосочетание для обозначения этого комплекса мер. Прежде чем разбираться в сути понятия, которое описывается в данном материале, необходимо выяснить, как расшифровывается аббревиатура АСУ ТП. Как уже было указано выше, это автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Теперь стоит подробнее разъяснить, что они представляют собой. Если кратко, то это совокупность решений, которые направлены на осуществление различных операций на предприятии. Они включают в себя как оборудование, так и специализированное программное обеспечение, применяются в разных отраслях промышленности, сфере транспорта, энергетике и многих других.

Чтобы не возникало путаницы, крайне важно понимать, в чем отличие между автоматическими и автоматизированными типами управления. Последние характеризуются тем, что некоторые функции сохраняются за сотрудниками – операторами. Как правило, это задачи, которые невозможно делегировать машинам.

Примеры употребления слова асу в литературе.

Он торопился вскочить на перекресток впереди, отрезав Асу путь к отступлению.

Принцип действия

Схема работы систем и средств управления технологическими процессами (АСУПТ) – это необходимые изменения их параметров посредством задействования интеллектуальных методов измерения и последующего оперирования.

Весь комплекс состоит из датчиков, полевого оборудования, исполнительных механизмов. Индикаторы фиксируют данные, которые необходимо контролировать. Также они подают сигнал на промышленные контроллеры. Еще один элемент – программируемые машины. Их часто обозначают аббревиатурой ПЛК.

В это время диспетчер занимается отслеживанием производственного процесса. Еще одна его задача – удаленное управление работой всех механизмов. На верхнем уровне происходит составление регулярных отчетов и архивация поступающих данных.

До операторов доводится вся необходимая для мониторинга информация. Данные отображаются в виде мнемосхемы. На их основе контроллер принимает решения и передает сигналы исполнительным машинам.

Программная начинка

Первое, что нужно сказать, программа в ПЛК выполняется циклически с определённой частотой. Возможности зависят от контроллера, обычно это где-то 20, 50, 250 мс, 1, 2, 3, 4, 5 с. Естественно, это не гарантирует выполнение кода именно за такой промежуток времени, нельзя большие программы пихать в цикл 20 мс, к началу следующего цикла предыдущий должен быть завершён.

Второе, это языки программирования. По идее программируются ПЛК на языках, определённых стандартом МЭК61131:

Протоколы и интерфейсы

Протоколов напридумывали и используют кучу: ModBus (RTU, TCP, ASCII), Profibus, Profinet, CAN, HART, DF1, DH485 и т.д. Некоторые особо хитрые производители реализуют свои протоколы поверх общепринятых.

Я достаточно тесно знаком с интерфейсами RS232/485 и протоколами Modbus. RS232 это всем знакомый COM-порт, с тремя основными линиями: Tx (transmit, передача), Rx (recieve, получение) и GND (ground, земля). RS485 это асинхронный полудуплексный последовательный интерфейс по 2 проводам (совмещённые Tx/Rx и Tx/Rx-) или 4 проводам (отдельно Tx , Tx-, Rx , Rx-) с разностью потенциалов на каждой паре от 2 до 10 вольт.

А модбас это в общем-то нехитрая штука, с проверкой целостности пакета по чексумме, подтверждением доставки и корректности запроса — или ответом, почему запрос неверен. В сети модбас есть два вида устройств: master — инициирует обмен; slave — выполняет запросы мастера.

Пакет от мастера расходится ко всем слейвам, которые сравнивают адрес назначения со своим, если сходится, то смотрят следующие два байта — это команда работы с регистрами памяти — чтение/запись (за исключением нескольких редко используемых служебных команд), потом байты адреса и непосредственно данных, в конце чексумма. Достаточно подробно и понятно расписано на википедии.

Профессиональная разработка

Создание качественной автоматической системы управления технологическим процессом – это сложное и ответственное дело. Поэтому доверить его стоит профессионалам, у которых есть соответствующие навыки и опыт. Например, можно обратиться в компанию «Клеверенс».

Организация предоставляет владельцам предприятий тщательную разработку автоматизированных систем управления технологическим процессом, которая основывается на поставленных задачах и потребностях руководителей. Этот комплекс решений увеличит производительность и за короткий промежуток времени окупит средства, которые были вложены в его создание.

Реализованные проекты

Однако именно в 60-е годы появляется первая АСУ, пошедшая дальше бумаги –

АСУ «Львов»

, разработка которой продлилась с 1965 по 1967 гг. В 1967 г. успешно было проведено внедрение первой очереди системы, а в 1969 г. сдана вторая очередь. Внедрением первой очереди решались задачи оперативного планирования и диспетчеризации производства, а также его материально-технического обеспечения.

С введением второй очереди в эксплуатацию решалась задача автоматизирования учета и отчетности на предприятии, технико-экономического планирования и прогнозирования. Технической базой для работы АСУ «Львов» послужили две модифицированные универсальные ЭВМ «Минск-22», дополнительно доукомплектованные различными блоками, что позволило решать задачи управления в реальном масштабе времени.

ЭВМ Минск-22: ПО на борту: автокод для решения инженерных задач, система символьного кодирования с макросредствами, система автоматической обработки данных на базе COBOL. ТТХ: ОЗУ — ферритовый сердечник 8192 слова, НМЛ (накопитель на магнитной ленте) — 1,6 млн. слов, быстродействие — 56 тыс. операций в секунду.

Вслед за АСУ «Львов» начинаются работы над АСУ «Кунцево» для Кунцевского радиозавода. Эта система проектировалась для решения как можно большего количества задач в группе приборо- и машиностроительных отраслей промышленности. Задачи, поставленные перед разработчиками, требовали выполнения работ огромного, буквально колоссального, объёма.

По сравнению с АСУ для Львовского телевизионного завода, проект «Кунцево» требовал большего количества ресурсов как человеческих, так и промышленных и считался более объёмным по количеству операций, подлежащих автоматизации в рамках предприятия. К тому же, в ходе проектирования понадобилась разработка под ЭВМ «Минск-32», что дополнительно затянуло работу.

ЭВМ Минск-32: ПО на борту: COBOL, Фортран со средствами отладки, автокод для решения инженерных задач, система символьного кодирования с макросредствами, впервые реализован многопрограммный режим в операционных системах ЭВМ малого класса, создана первая программно-аппаратная система совместимости. ТТХ: ОЗУ — ферритовый сердечник 16384 — 65536 слов, НМЛ (накопитель на магнитной ленте) — 80 млн. слов, быстродействие — 65 тыс. операций в секунду.

Это была беспрецедентная по масштабам АСУ, разработку которой навязали самым директивным образом Ю.М. Репьеву, который создал к тому времени несколько АСУ для оборонных и космических нужд. Ему изначально не удалось собрать команду и заинтересовать руководство завода, которому просто нужна была АСУ, без особого понимания, как же её увязывать с производственным и управленческим процессом.

Однако, несмотря на множество проблем, в 1969 году был сдан проект АСУ «Кунцево» в 150 томах. Внедрить удалось лишь отдельные части системы – она опередила своё время на 20 лет и большинство предложений проекта (и то не все!) удалось внедрить только на первых компьютерах IBM.

АСУ «Кунцево», гениальный с технической точки зрения проект, выявила проблемы, с которыми вендоры и компании сталкиваются и поныне: формальность внедрения и разработки, несоответствие системы производственным процессам, несоответствие АСУ и вычислительных мощностей и проч.

В то же время холодная война и гонка вооружений бросает свои вызовы: активно проектируются и внедряются АСУ военного назначения для пуска космических и стратегических ракет, морского флота, учёта в сфере военно-промышленного комплекса. Все эти проекты успешны.

Напрашивается мысль: что не так с народным хозяйством? И тут же возникает ответ: формальная заинтересованность ставит преграды на пути развития систем управления. К тому же, в верхах той власти ходили опасения, что создание единой АСУ, состоящей из сети ЭВМ, покажет истинное положение дел в отдельных субъектах и экономике в целом. А к середине 70-х там не было ничего хорошего.

Несмотря на это новый этап в развитии АСУП пришёлся именно на вторую половину 70-х годов и 80-е годы. Это были комплексные АСУП, в которых интегрировались задачи автоматизированного проектирования новых изделий (САПР), технологической подготовки производства (АСПП), автоматизации испытаний готовых изделий и автоматизации организационного управления предприятием (АСУП).

Рынок scada

Самыми распространёнными, по-моему, считаются скады производства Invensys Wonderware, Iconics, Siemens, Indusoft, AdAstra, Emerson, Rockwell Automation.

Я лично работал с виндовыми: Invensys Wonderware InTouch и более мощной System Platform, с Iconics Genesis32 — и с (пока ещё?) малоизвестной B&R APROL под SLES (формально, это не совсем скада, а покруче — из-под апрола программируются и сами контроллеры).

По поисковым запросам, например, SCADA, HMI можно посмотреть примеры интерфейсов и мнемосхем.

Внешний вид и юзабилити по приоритету, увы, находятся на последнем месте. Причём, это касается не только рантайма, но и разработки. Для разработки в каждой скаде существуют как минимум дефолтные библиотеки символов — от кнопок и прочих контролов до графических изображений насосов, труб, задвижек, ёмкостей.

Здесь-то и могли бы умные разработчики SCADA-пакетов (не путать с нами, асушниками — разработчиками проектов в этих пакетах) добиться принципиального преимущества над конкурентами, сделав продуманные библиотеки, из которых бы даже самый далёкий от дизайна и юзабилити инженер при всём нежелании делал бы гуманные интерфейсы и мнемосхемы.

К сожалению, сейчас эта сфера идёт по пути экстенсивного развития, по которому развивалась IT до недавнего времени — наращивание функционала, добавление плюшек, больше, выше, сильнее, harder, better, stronger, и о пользователях пока думают мало.

Рыночная экономика: новые реалии автоматизации

Рыночная экономика принесла разнообразие не только на прилавки магазинов, но и в сферу разработки программного обеспечения. Бывшие разработчики военных и промышленных АСУ активно перенимали опыт зарубежных коллег и создавали свои коммерческие компании, построенные на разработке и внедрения российских систем учёта. Попробуем разобраться в основных типах корпоративных информационных систем и комплексных систем управления.

ERP-системы

позволяют организовать замкнутый круг планирования и пытаться разрешить конфликт интересов трёх директоров: финансового директора (снижать уровень запасов), директора по производству (держать мощности загруженными), директора по продажам (снижать объём невыполненных заказов).

На рынке информационных технологий России одними из первых появились системные интеграторы предлагающие решения мировых поставщиков ERP-систем (SAP R/3, Baan, Scala, Axapta, Salesforce).Среди разработчиков ERP систем предлагающих собственные разработки можно выделить компании «Галактика», «Парус», «1С», «Илада», «Цефей».

И сегодня, в 2022 году, «Галактика», «Парус», «Цефей» предлагают сложные решения комплексной автоматизации компаний перерабатывающей и энергетической отраслей. Они нацелены на сочетание управления производством, холдинговой кооперацией, ресурсами (материальными, кадровыми) в единой интегрированной системе.

За рамками ERP систем остаются такие подсистемы, как конструкторская и технологическая подготовка производства (конструкторские спецификации изделий, маршрутные и операционные технологии), управление качеством продукцией, управление складами, управление взаимоотношениями с клиентами и поставщиками, управление бизнес процессами, электронный документооборот, регламентированная отчетность и многое другое).

Работая над системой Ruli24, мы собрали сводную таблицу соответствия западной и российской терминологии систем управления взаимоотношениями на предприятии. Она даёт наглядное понимание того, что у XRM находится «под капотом».

CRM (Customer Relationship Management)

, иногда почти не отделяется от SFA (SalesForce Automation). Это наиболее известный класс систем, интерес к которому не ослабевает даже в кризисное время, поскольку автоматизация малого и среднего бизнеса приносит ощутимый эффект, возникающий ввиду экономии ресурсов и сил сотрудников.

Реальный спрос на CRM возник в 1998-2000 гг., когда кризис сломал все возможности ценовой конкуренции и нужно было искать методы интенсивного развития. Формально первой российской CRM является Sales Expert, однако если обратиться к истории других компаний, то все они появились на рынке одновременно и развивались синхронно — от планировщиков к полноценным CRM.

PM (Project Management). Пожалуй, один из самых востребованных типов. Системы разного уровня сложности и стоимости, нацеленные на проектное управление: проект — задача — веха. Сильно делятся по отраслям и сферам бизнеса. В отечественной практике, как правило, являются частью крупных систем остальных типов.

BPMS (Business Process Management Systems) — универсальные системы управления компанией, ориентированные на построение бизнес-процесса как автоматизированной цепочки действий. Среди отечественных и постсоветских систем можно выделить ELMA, Terrasoft, а также нашу Ruli24, в которых построение бизнес-процессов осуществляется в нотации BPMN 2.0.

И снова BPM (но уже Business Performance Management), она же Enterprise Performance Management (EPM), Strategic Enterprise Management (SEM) и Corporate Performance Management (CPM). Это системы управления эффективностью предприятия. Комплекс, объединяющий все процессы, методологии и метрики, необходимые для измерения показателей деятельности организации и управления этими показателями.

По сути, это инструмент для финансистов и топ-менеджеров корпораций и банков: разработка стратегии на основе KPI, планирование и бюджетирование, мониторинг и контроль исполнения бюджета, анализ и регулирование в соответствие с полученными показателями.

СЭД (Система автоматизации документооборота, система электронного документооборота). Это такая же, как и предыдущие, система управления деятельностью компании, но процесс управления опирается на человеко-читаемые документы, содержащие инструкции для сотрудников организации, необходимые к исполнению.

Фактически все процессы завязаны на согласованиях разного рода документов. Система может являться основой автоматизации или быть одним из инструментов. Лидером среди отечественных разработчиков (чуть меньше половины рынка) является компания «Электронные офисные системы» (ЭОС), поставляющая комплекс систем электронного документооборота разного назначения.

История российской автоматизации бизнеса развивается гораздо менее драматично, чем АСУ в советский период. Вендоры сами решают, что, как и в какие сроки выводить на рынок — и каждая система находит своего покупателя. Работая над эти постом, мы задумались, а есть ли преемственность в этой сфере, ведь сложно отследить путь от ОГАС к любой российской КИС или АСУП, многое взято из зарубежной практики.

Но преемственность всё же есть: это многочисленные научные труды, это развитая наука кибернетика, это оборонные инженеры, давшие старт отрасли в конце девяностых, это ещё сохранившееся техническое образование, выросшее из научных школ героев нашего обзора.

Говорят, что русские люди долго запрягают, но быстро ездят. В сфере АСУ Россия запрягала слишком долго. Отрасль разогналась, теперь главное — наращивать темп. И кто знает, что ещё откроет учёным и практикам изучение проекта ОГАС и 150 томов АСУ «Кунцево».

Системы scada

Вообще, если отбросить академизм, то на предприятии для всех кроме асушников скада выглядит вот так:

Скады неявно можно разделить на серверную и клиентскую части. Опрос полевых устройств и сбор данных производится сервером (обычно, через ПЛК), с сервера клиенты забирают эти данные к себе на монитор.

Сами по себе понятия «серверная» и «клиентская» части условны. Фактически разделение производится по лицензиям на компоненты скады, а политика лицензирования у каждого производителя своя. Вплоть до разделения на: количество обрабатываемых сигналов с поля, драйвера протоколов, количество рабочих станций, возможность создания веб-интерфейса, мобильного интерфейса, да и вообще целые куски функционала могут быть за отдельные денжеки. Чаще проще обратиться к поставщику, предоставив исходные данные по проекту, чтобы помогли с подбором лицензий.

Подразумеваются два режима функционирования: режим разработки и режим выполнения (runtime). Не обязательно эти режимы взаимоисключающи: можно редактировать проект на одном АРМе, инженерном, заливать его, он обновится на пользовательских. Это очень важно — изменять проект без простоев и отключений, потому что технологический процесс прерывать нельзя, и операторы всегда должны иметь возможность его контролировать.

В скаде создаются графические интерфейсы, настраиваются источники данных с полевых устройств, она отвечает за взаимодействие пользователя (оператора, диспетчера, технолога) с происходящим на производстве, а также за архивирование всех нужных данных в БД.

Архивирование — одна из обязательных функций, очень важно иметь возможность «вернуться назад во времени» для разбора полётов в случае чего-то непредвиденного либо для глобального анализа при медленных, длительных процессах. Например, недавно геологи попросили меня выгрузить табличкой данные по давлению нефти на скважинах за последний год.

Периодически скада складывает все собранные данные в БД. Их потом можно посмотреть в виде графиков (называем их трендами), а при необходимости, если оговорено в ТЗ на АСУТП, реализуется выгрузка в виде отчётов в эксель или ещё как-нибудь. Архивация сделана по-разному: в MS SQL; MS Access;

Особым пунктом в скадах идёт информирование оператора: текущие сообщения и аварийные. Они тоже обязательно архивируются. В общем виде сообщения делятся на текущие и важные (аварийные). Текущие прячут подальше, но журнал аварийных всегда выводится на экране оператора. К текстовым аварийным сообщениям привязываются звуковые, чтобы кто-нибудь не проспал ЧП 🙂

Состав

Сюда входит ряд обеспечений, каждое из которых выполняет свои функции. Среди них:

• информационное – это вся документация и нормативная база, которая применяется в процессе функционирования;
• техническое – совокупность всех машинных и инженерных средств, которые обеспечивают бесперебойную работу коммуникаций;
• программное – общее и специализированное ПО, которое используются для автоматизации АСУ ТП;
• организационное – акты, которые регулируют действия персонала, а также мероприятия, которые направлены на внедрение инновационных решений.
• метрологическое – использование всех методов, которые нужны для того, чтобы производить точные измерения всех необходимых параметров;
• эргономическое – перечень принятых мер, направленных на изучение психологических и физиологических характеристик пользователей;
• оперативный персонал – сотрудники, задачи которых – обслуживание и контроль работы.

Состав плк

Модули бывают такие:

Контроллер B&R серии X20

Зачем нужен блок питания — понятно. БП сделан отдельным именно модулем, а не устройством, чтобы гарантировать совместимость с данной линейкой ПЛК. Чаще всего входное напряжение у БП 220 В переменного тока, выходное — 24 В постоянного тока.

Процессорный модуль — это голова ПЛК. Внутри у него, само собой, ЦПУ, ОЗУ и ПЗУ, сервисный порт для прошивки и, возможно, коммуникационный порт (ethernet, RS232/422/485, Profibus, etc). Иногда коммуникационный порт используется и как сервисный. Иногда на модуле есть переключатель (у Allen Bradley ещё круче — там натуральный ключ с замочной скважиной)

Контроллер Allen Bradley серии CompactLogix

Дискретные и аналоговые модули обрабатывают соответствующие сигналы. Входные модули принимают эти сигналы с поля, выходные — формируют их.

Дискретный сигнал — это обычно напряжение цепи 24 вольта. Есть 24 — это «1», нет — «0». Бывают модули на 220В, есть модули с проверкой целостности цепи. Дискретные сигналы, приходящие с поля, могут информировать, например, о состоянии насоса включен/выключен.

Модули I/O одного типа могут быть объединены: например, один модуль с 16 дискретными входами и 16 дискретными выходами.

Аналоговые входные сигналы — это приходят показания с датчиков. Здесь чаще всего используется токовая петля 4-20 мА, в соотетствие которой ставятся пределы измерения датчика. Начинается от 4 мА для диагностирования обрыва цепи (если меньше 4 мА, значит где-то что-то не в порядке с проводкой).

Рассмотрим на примере уровня жидкости в резервуаре. Стоит уровнемер, он измеряет уровень от 0 до 2 метров. Тогда: уровень 0 метров — это 4 мА, уровень 2 метра — это 20 мА. Промежуточные значения калибруются по ситуации, не всегда 1 метр соответствует 4 (20-4)/2=12 мА, может быть небольшая погрешность, уровень в 1 метр может быть какие-нибудь 12,7553 мА.

Аналоговые выходные — то же, только на управление. Не встречал чтобы использовалось, т.к. всегда существуют наводки. В измерении это допустимая погрешность, в управлении — нет. Да и неудобно это. Вместо них используется цифровая передача данных по различным протоколам через коммуникационные модули.

Температурные модули замеряют сопротивление в цепи либо термо-ЭДС. Если на них подключаются термометры сопротивления — при нагревании металла его сопротивление, по законам физики, повышается, соответственно определяется температура. Если подключается термопара (два спаянных проводника из разных металлов, при нагревании стыка возникает разность потенциалов между другими концами), замеряется напряжение.

Интерфейсные (или коммуникационные) модули предоставляют нам порты под RJ45, DB9, DB15, просто клеммники или что ещё бог производителю на душу положит. Помимо реализации непосредственно интерфейса (физического разъёма под коннектор, физического уровня модели OSI) они также реализуют протокол обмена через этот разъём.

Средний уровень

Средний уровень — ПЛК, программируемые логические контроллеры. Здесь всё достаточно просто, чаще всего физически ПЛК состоят из отдельных модулей. Для программирования у каждого ПЛК есть своя среда разработки, иногда она объединена со средой для создания SCADA.

Структура

Как было указано ранее, комплекс мер состоит из нескольких уровней. У каждого из них собственная функция. Задача нижнего уровня – это сбор показателей и передача сигналов на промышленные контроллеры. Те, в свою очередь, считаются средней ступенью. Цель такой техники заключается в запуске, остановке, аварийном отключении и регулировке работы машин в автоматическом режиме.

Информация поступает на сервера, а также станции – операторские и инженерные. Эти приспособления считаются верхом всей структуры. На нем нужно производить обработку и архивацию. Данные передаются живым работникам – диспетчерам. В обязанности этого человека входит мониторинг, а также дистанционное управление механикой.

Структурные особенности

Автоматизированная система управления технологическим процессом — это структура, которая состоит из нескольких уровней. На каждом из них осуществляется определенный набор действий, направленный на улучшение эффективности и производительности. Нижний и полевой укомплектованы индикаторами, а также исполнительным оборудованием.

Описанная схема позволяет руководителям предприятий повысить показатели, повысить объемы выпускаемой продукции. В результате увеличивается прибыль компании.

Функции

Существует несколько основных функциональных предназначений. Прежде всего – это планирование и прогнозирование. Таким образом можно рассчитать показатели от деятельности компании в будущем. Еще одна причина, по которой владельцы фирм прибегают к использованию подобных методов, это возможность производить обработку информации – хранить, мониторить, тиражировать, а также преобразовывать полученные данные.

Заключение

В этом статье шла речь про АСУ ТП, мы рассказали, что это такое, дали определение и расшифровку. Если проанализировать всю указанную в данном материале информацию, то можно сделать вывод, что это комплекс мер, направленных на улучшение показателей на предприятии, оптимизацию работы и увеличение получаемой прибыли.

Кроме того, с помощью АСУ ТП руководство фирмы может избежать ошибок, связанных с человеческим фактором, а также устранить уже существующие последствия. Они применяются в большом количестве компаний из различных сфер – от транспортных услуг до энергетики.

Это комплекс программных и машинных решений, которые помогают автоматизировать рабочие процессы на предприятии. Отличие от автоматических в сохранении ряда функций за живыми сотрудниками – операторами.

У описанных в статье систем сложная структура. Они делятся на несколько уровней, на каждом из которых выполняются собственные функции. Нарушение хотя бы одного из них приводит к неправильной работе. Отдельного внимания заслуживает состав. В него входят различные виды обеспечения: информационное, метрологическое, техническое и многие другие.

Кроме того, мы разобрали оборудование АСУ ТП – что это, какие виды бывают, и где они применяются. В числе прочего для идентификации используются специальные метки, работающие на основе радиочастотного опознания. Они отличаются по способу исполнения, габаритам и формам.

Для сканирования используются приборы – считыватели. С их помощью можно также записывать информацию на чипы или удалять ее. Для изготовления этикеток применяется специфическое программное обеспечение. Хороший вариант – Wonderfid. Это приложение действует по уникальной запатентованной технологии.

Приобретения оборудования для АСУ Т – это ответственное дело и серьезная статья расходов. Поэтому обращаться необходимо только к профессионалам с опытом на рынке, например, в компанию «Клеверенс». В нашем каталоге вы найдете различные решения, которые помогут наладить оптимизацию и автоматизацию различных бизнес-процессов.

Количество показов: 5798