Новые направления в разработке АСУ ТП
Часто говорят о повышении эффективности производства в целом, о технологиях, способствующих повышению этой эффективности, но из этих предельно обобщенных формулировок трудно вычленить конкретные цели и методы их достижения. Не в последнюю очередь касается это и автоматизации производства. Не бывает автоматизации ради автоматизации, сам факт наличия АСУ не сделает ваше производство эффективнее. Автоматизация является инструментом для решения конкретных задач, и любой руководитель, принимающий решение о внедрении АСУ на своем предприятии, должен иметь в виду конкретную цель – улучшить коммерческий учет, сэкономить электроэнергию и воду, сделать технологический процесс непрерывным и безопасным. Многие из таких задач стали уже обыденной практикой, но совершенствование автоматизированных систем продолжается. Специалисты выделяют три основных направления, по которым идет развитие АСУ:
Чем сложнее производство, чем больше протекает технологических процессов одновременно, тем важнее для принятия рационального решения представление общей картины, взаимосвязи и взаимозависимости компонентов. Вот почему с самого начала разработки автоматических систем управления была очевидна необходимость объединения разрозненных данных в единое целое, и, далее, увязка производственных процессов со всеми другими бизнес процессами, расходом энергии, безопасностью, финансовой деятельностью. До сих пор автоматизированные системы разделяются на автоматизацию технологических процессов (АСУТП), и автоматизацию коммерческой деятельности (АСУП). Технологические процессы объединяются в систему SCADA, коммерческие в ERP. Разработки ведутся в области объединения и технологических, и коммерческих процессов, по принципу системы PLM – жизненного цикла изделия. А если рассматривать само крупное предприятие, например, нефтяное месторождение, как объект жизненного цикла? Интегрированная АСУ могла бы сопровождать развитие такого объекта, накапливая информацию и развиваясь вместе с ним. Вот в каком направлении двигается сегодня интеграция АСУ.
Важнейшая функция управления – прогнозирование – сегодня непредставима без систематизации и моделирования процессов на предприятии. Любое нововведение может быть апробировано на модели, что убережет от напрасных затрат и неожиданностей. Моделирование процессов дает возможность проанализировать все «слабые места» работы предприятия и найти причины сбоев. И здесь аналитические возможности интегрированных систем крайне необходимы.
Для того чтобы сделать объединение возможным, нужны прежде всего унификация и стандартизация систем, преодоление физической громоздкости используемого оборудование, совершенствование систем связи. Все эти задачи решаются у нас на глазах. Надежности, безопасности становится больше, оборудование уменьшается в размерах.
Взаимодействие человек – машина
Во взаимодействии АСУ и оператора продолжают развиваться тенденции, возникшие с самого начала внедрения автоматизации:
• Персонала становится меньше
• Требования к его квалификации растут
• При возрастающем объеме информации способы ее подачи становятся удобнее и проще для восприятия.
Для того, чтобы принять своевременное и верное решение, диспетчер должен воспринять, осознать весь объем информации, предоставляемый ему АСУ, и спрогнозировать возможное развитие ситуации. Работы в этой области принято называть совершенствованием HMI (человеко-машинный интерфейс). Всю совокупность сигналов на диспетчерском пульте или операторской панели (мнемосхему) нужно организовать таким образом, чтобы оператор вовремя и с достаточной долей уверенности мог распознать нарушения работы оборудования, возможные аварийные ситуации. До сих пор ничего лучше принципа светофора не изобретено: сигнальные устройства отображают нормальное протекание процессов, или предупреждают о сбое в работе системы, или показывают наступление критической (аварийной) ситуации.
Мнемосхема, перегруженная яркими, отвлекающими знаками, перенасыщенная визуально затрудняет работу оператора. Здесь большое значение имеет психологический фактор.
Чтобы диспетчер мог реагировать на нештатные реакции эффективно, эргономичной мнемосхемы недостаточно. Разрабатываются списки аварийных событий и алгоритмы действий, моделирование таких событий помогает отрабатывать быстроту и надежность принятия решений диспетчером. В подготовке квалифицированного персонала все чаще используются виртуальные тренажеры. Наконец, HMI может применять контроль доступа и дублирование команд – чтобы свести к минимуму негативные стороны «человеческого фактора».
Автоматизированные системы сегодня не только предлагают человеку алгоритм действий в критической ситуации, подстраховывают от ошибок, обучают и помогают прогнозировать. Все чаще целые технологические цепочки могут обойтись без участия человека.
«Безлюдные технологии» уже стали реальностью. С тех пор, как устройства научились взаимодействовать не только с человеком, но и друг с другом – посредством доступа в сеть – широкое применение безлюдных технологий стало лишь вопросом времени. Преимущества таких технологий очевидны – возможность контроля над процессами в труднодоступных и опасных для человека местах, выполнение
однообразных работ, связанных с риском.
Две проблемы возникают с развитием так называемого «интернета вещей»:
Сокращение рабочих мест с развитием «безлюдных технологий» очевидно. С другой стороны, уже сегодня ощутим дефицит в квалифицированных специалистах, которые могли бы успешно решать задачи управления интегрированными сложными автоматическими системами.
Удаленный доступ позволяет одному оператору контролировать сразу несколько технологических процессов, протекающих в разных местах, но объединенных АСУ.
Но как только речь заходит об удаленном доступе и вообще выходе в сеть, тут же возникает новая проблема: кибер безопасность.
АСУ ТП в Казахстане не настолько развиты, еще меньше АСУТП с удаленным доступом, вот почему на сегодня возможные кибер атаки на АСУ предприятия не воспринимаются как угроза бизнесу №1. Но это временная ситуация, к сожалению. По статистике, в Соединенных Штатах и Европе более половины компаний рассматривают кибер угрозу в числе трех серьезных угроз для своего бизнеса. Любое несанкционированное вторжение в информационную систему предприятия чревато потерями, но особую опасность представляют собой умышленные атаки на систему связи АСУ ТП, особенно в сложных непрерывных производствах, таких, как нефтегазовая, химическая промышленность. И это не говоря о проблеме интернет терроризма.
Прежде всего, систему аудита информационной безопасности. Такой аудит не является новинкой, но поскольку программное обеспечение подготавливается самим разработчиком АСУ ТП, это позволяет провести более качественный и детальный аудит, потому что разработчик учитывает все структурные особенности им же созданной системы.
Еще одним нововведением стал проактивный антивирус. АСУ ТП по большей части локальные, замкнутые системы. В них используется ограниченное число кодов. То есть, можно составить «белый список», и задачей антивируса станет сопоставление любой запускаемой программы с этим списком. Если код не знаком, программа останавливается.
В конечном счете спасением производственных сетей от вторжения является их закрытость – применение протокола Ethernet позволяет успешно фильтровать трафик, создавать многоуровневые системы аутентификации пользователей.
Технологии предусматривают и контроль за попытками изменения программного обеспечения на удаленных объектах, контроллерах, возможности, часто дублированные, резервации данных, каналов связи.
Все эти меры особенно действенны в комплексе, централизованно. В таком случае предусматриваются и алгоритмы на случай несанкционированного вторжения, и система резервного хранения и восстановления.
Трудно сказать, как далеко шагнут «безлюдные технологии», системы жизненного цикла и «интернет вещей» в ближайшее десятилетия, но очевидно, спрос на развитие и внедрение АСУ будет только расти.
- интеграция компонентов в единые автоматизированные системы высшего уровня;
- принятие решений во взаимодействии АСУ и оператора;
- решение задач безопасности и особенно кибербезопасности.
Интеграция АСУ
Чем сложнее производство, чем больше протекает технологических процессов одновременно, тем важнее для принятия рационального решения представление общей картины, взаимосвязи и взаимозависимости компонентов. Вот почему с самого начала разработки автоматических систем управления была очевидна необходимость объединения разрозненных данных в единое целое, и, далее, увязка производственных процессов со всеми другими бизнес процессами, расходом энергии, безопасностью, финансовой деятельностью. До сих пор автоматизированные системы разделяются на автоматизацию технологических процессов (АСУТП), и автоматизацию коммерческой деятельности (АСУП). Технологические процессы объединяются в систему SCADA, коммерческие в ERP. Разработки ведутся в области объединения и технологических, и коммерческих процессов, по принципу системы PLM – жизненного цикла изделия. А если рассматривать само крупное предприятие, например, нефтяное месторождение, как объект жизненного цикла? Интегрированная АСУ могла бы сопровождать развитие такого объекта, накапливая информацию и развиваясь вместе с ним. Вот в каком направлении двигается сегодня интеграция АСУ.
Важнейшая функция управления – прогнозирование – сегодня непредставима без систематизации и моделирования процессов на предприятии. Любое нововведение может быть апробировано на модели, что убережет от напрасных затрат и неожиданностей. Моделирование процессов дает возможность проанализировать все «слабые места» работы предприятия и найти причины сбоев. И здесь аналитические возможности интегрированных систем крайне необходимы.
Для того чтобы сделать объединение возможным, нужны прежде всего унификация и стандартизация систем, преодоление физической громоздкости используемого оборудование, совершенствование систем связи. Все эти задачи решаются у нас на глазах. Надежности, безопасности становится больше, оборудование уменьшается в размерах.
Взаимодействие человек – машина
Во взаимодействии АСУ и оператора продолжают развиваться тенденции, возникшие с самого начала внедрения автоматизации:
• Персонала становится меньше
• Требования к его квалификации растут
• При возрастающем объеме информации способы ее подачи становятся удобнее и проще для восприятия.
Для того, чтобы принять своевременное и верное решение, диспетчер должен воспринять, осознать весь объем информации, предоставляемый ему АСУ, и спрогнозировать возможное развитие ситуации. Работы в этой области принято называть совершенствованием HMI (человеко-машинный интерфейс). Всю совокупность сигналов на диспетчерском пульте или операторской панели (мнемосхему) нужно организовать таким образом, чтобы оператор вовремя и с достаточной долей уверенности мог распознать нарушения работы оборудования, возможные аварийные ситуации. До сих пор ничего лучше принципа светофора не изобретено: сигнальные устройства отображают нормальное протекание процессов, или предупреждают о сбое в работе системы, или показывают наступление критической (аварийной) ситуации.
Мнемосхема, перегруженная яркими, отвлекающими знаками, перенасыщенная визуально затрудняет работу оператора. Здесь большое значение имеет психологический фактор.
Чтобы диспетчер мог реагировать на нештатные реакции эффективно, эргономичной мнемосхемы недостаточно. Разрабатываются списки аварийных событий и алгоритмы действий, моделирование таких событий помогает отрабатывать быстроту и надежность принятия решений диспетчером. В подготовке квалифицированного персонала все чаще используются виртуальные тренажеры. Наконец, HMI может применять контроль доступа и дублирование команд – чтобы свести к минимуму негативные стороны «человеческого фактора».
Автоматизированные системы сегодня не только предлагают человеку алгоритм действий в критической ситуации, подстраховывают от ошибок, обучают и помогают прогнозировать. Все чаще целые технологические цепочки могут обойтись без участия человека.
«Безлюдные технологии» уже стали реальностью. С тех пор, как устройства научились взаимодействовать не только с человеком, но и друг с другом – посредством доступа в сеть – широкое применение безлюдных технологий стало лишь вопросом времени. Преимущества таких технологий очевидны – возможность контроля над процессами в труднодоступных и опасных для человека местах, выполнение
однообразных работ, связанных с риском.
Две проблемы возникают с развитием так называемого «интернета вещей»:
- Снижение потребности в неквалифицированной рабочей силе
- Повышение требований к профессионализму оператора.
Сокращение рабочих мест с развитием «безлюдных технологий» очевидно. С другой стороны, уже сегодня ощутим дефицит в квалифицированных специалистах, которые могли бы успешно решать задачи управления интегрированными сложными автоматическими системами.
Удаленный доступ позволяет одному оператору контролировать сразу несколько технологических процессов, протекающих в разных местах, но объединенных АСУ.
Но как только речь заходит об удаленном доступе и вообще выходе в сеть, тут же возникает новая проблема: кибер безопасность.
Проблемы кибербезопасности
АСУ ТП в Казахстане не настолько развиты, еще меньше АСУТП с удаленным доступом, вот почему на сегодня возможные кибер атаки на АСУ предприятия не воспринимаются как угроза бизнесу №1. Но это временная ситуация, к сожалению. По статистике, в Соединенных Штатах и Европе более половины компаний рассматривают кибер угрозу в числе трех серьезных угроз для своего бизнеса. Любое несанкционированное вторжение в информационную систему предприятия чревато потерями, но особую опасность представляют собой умышленные атаки на систему связи АСУ ТП, особенно в сложных непрерывных производствах, таких, как нефтегазовая, химическая промышленность. И это не говоря о проблеме интернет терроризма.
Что в этих условиях может предложить клиенту производитель АСУ?
Прежде всего, систему аудита информационной безопасности. Такой аудит не является новинкой, но поскольку программное обеспечение подготавливается самим разработчиком АСУ ТП, это позволяет провести более качественный и детальный аудит, потому что разработчик учитывает все структурные особенности им же созданной системы.
Еще одним нововведением стал проактивный антивирус. АСУ ТП по большей части локальные, замкнутые системы. В них используется ограниченное число кодов. То есть, можно составить «белый список», и задачей антивируса станет сопоставление любой запускаемой программы с этим списком. Если код не знаком, программа останавливается.
В конечном счете спасением производственных сетей от вторжения является их закрытость – применение протокола Ethernet позволяет успешно фильтровать трафик, создавать многоуровневые системы аутентификации пользователей.
Технологии предусматривают и контроль за попытками изменения программного обеспечения на удаленных объектах, контроллерах, возможности, часто дублированные, резервации данных, каналов связи.
Все эти меры особенно действенны в комплексе, централизованно. В таком случае предусматриваются и алгоритмы на случай несанкционированного вторжения, и система резервного хранения и восстановления.
Трудно сказать, как далеко шагнут «безлюдные технологии», системы жизненного цикла и «интернет вещей» в ближайшее десятилетия, но очевидно, спрос на развитие и внедрение АСУ будет только расти.
