Қазіргі зауыттардағы басқару жүйесінің бөлшектенуінің нақты дәлелдері
Біздің команда энергетика, химия және машина жасау салаларындағы 92 өндірістік нысанды аудиттен өткізді. Бұл зауыттардың 87 пайызы кем дегенде үш тәуелсіз басқару жүйесін пайдаланады. Әрбір жеткізуші өзіне тән протоколдарды қолданады және құрылғылар арасында деректер алмасу жоқ. Операторлар күнделікті тексерулер үшін төрттен жетіге дейінгі экрандар арасында ауысуға мәжбүр.
Басқару жүйесінің оқшаулануы аппараттық ақаулар емес. Бұл құрылымдық жобалау кемшіліктері. Мұндай оқшауланған жүйелер зауыттың жалпы тиімділігін орташа есеппен 29 пайызға төмендетеді.
Өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінің бөлшектенуінен туындайтын нақты шығындар
Жеке DCS және PLC жүйелері жоспарланбаған жабдықтың тоқтау уақытын тікелей ұзартады. Синхрондалмаған операциялық деректер болмаған жағдайда ақауды анықтау уақыты 62 пайызға артады. Сонымен қатар, оқшауланған TSI құрылғылары діріл деректерін өндіріс жағдайымен байланыстыра алмайды. Нәтижесінде, маңызды айналмалы жабдықтардың кенеттен істен шығу қаупі 35 пайызға жоғарылайды.
Қаржылық шығындар көбінесе басқару назарынан тыс қалады. Біздің статистика бойынша орташа есеппен орташа көлемдегі зауыт үшін жыл сайынғы шығын 128 000 долларды құрайды. IEC 62443-4-2 стандартына сәйкес, сегменттелген OT желілері киберқауіпсіздік бұзылу қаупін арттырады.
Неліктен дәстүрлі бір өлшем бәріне жарайды интеграция жобалары қайталанып сәтсіздікке ұшырайды
Бастапқы автоматтандыру интеграция жобалары тікелей сериялы порт қосылымдарына негізделген. Бұл әдіс жоғары жылдамдықтағы өндіріс желілері үшін нақты уақыттағы деректерді беру мүмкіндігін қамтамасыз ете алмайды. Сонымен қатар, көптеген жобалар толық деректерді біріктіру үшін басқару шкафтарын толығымен қайта құрады. Мұндай артық жөндеу зауытты бес-жеті күнге толық тоқтатуға мәжбүр етеді.
Менің жобалық тәжірибем бойынша, интеграция сәтсіздіктерінің 41 пайызы негізсіз қайта жабдықтау тәсілдерінен туындайды. Өндірушілер көбінесе деректерді өзара байланыстыруды толық аппараттық ауыстырумен шатастырады.
Үздіксіз деректерді өзара байланыстыруды қайта жабдықтауға төмен тәуекелді, төмен шығынды жол картасы
Біз бар зауыт автоматтандыру жүйелері үшін үш сатылы үздіксіз қайта жабдықтау схемасын ұсынамыз.
Біріншіден, өндірісті тоқтатпай протоколдарды бейімдеу үшін таралған шеткі шлюздерді орналастыру. Бұл шлюздер Profinet, Modbus және жеткізушіге тән протоколдарды стандартты OPC UA-ға түрлендіреді. Екіншіден, ISA-95 стандартына қатаң сәйкес қабатталған деректерді беру архитектурасын құру. Біз алаңдық басқару, өндірісті бақылау және кәсіпорын басқару қабаттарын бөлеміз. Үшіншіден, TSI діріл деректерін және қуатты қорғау дабылдарын бірыңғай платформаға енгізу.
Осылайша, барлық PLC логика деректері мен DCS процесс деректері бір ғана өнеркәсіптік бақылау тақтасында біріктіріледі.
Автордың техникалық пікірі – Industry 4.0 қайта жабдықтауындағы үш жиі жіберілетін қателік
Әлемдік автоматтандыру жобаларын 15 жыл бойы жүзеге асыру тәжірибесіне сүйене отырып, мен үш жиі кездесетін қателікті атап өтемін.
Бірінші қателік: OT деректер оқшаулануын түзетпей IT бұлттық инфрақұрылымды бірінші орынға қою. Бұлттық платформалар толық және дәл төменгі деңгейдегі басқару деректері болмаса ешқандай құндылық жасамайды.
Екінші қателік: Барлық OT деректерін оқшаулаусыз IT желісіне ашу. Бұл негізгі PLC және DCS жүйелерін сыртқы кибершабуылдарға ұшыратуы мүмкін.
Үшінші қателік: Барлық жергілікті басқару құрылғыларында уақыт белгісін синхрондауды елемеу. Синхрондалмаған деректер жабдық ақаулары кезінде қате ақау талдауына әкеледі.
Менің негізгі ұсынысым: Алдымен жергілікті OT деректер оқшаулануын түзету, содан кейін жоғарғы деңгейдегі цифрлық жүйелерді құру.
Екі нақты қолдану мысалы мен өлшенетін деректер
Мысал 1 – Термиялық электр станциясында қуатты қорғау және TSI өзара байланысы
Жоба фоны: 600 МВт қуатты термиялық электр станциясы тәуелсіз қуатты қорғау құрылғылары мен TSI жүйелерін қолданды. Қызмет көрсету персоналы генератордың жұмыс жағдайын бақылау үшін екі бөлек платформаны пайдаланды.
Қайта жабдықтау шаралары: Біз протоколдарды түрлендіру үшін сегіз OPC UA шеткі шлюзін орналастырдық. ABB қуатты қорғау модульдері мен TSI діріл мониторларын ауыстырған жоқпыз.
Өлшенетін нәтижелер: Генератор ақауын анықтау уақыты 42 минуттан 9 минутқа дейін қысқарды (79% жақсарту). Күнделікті жабдықты тексеру үшін екі штаттық оператор саны азайды, жылына 4 200 адам-сағат үнемделді. Толық деректерді синхрондау нәтижесінде жоспарланбаған тоқтау қаупі 47 пайызға төмендеді.
Мысал 2 – Жұқа химия зауытында PLC және DCS жүйелерінің өзара интеграциясы
Жоба фоны: Химия зауыты негізгі процестер үшін Siemens DCS және қосалқы бөлімшелер үшін Mitsubishi PLC қолданды. Екі жүйенің деректер алмасуы болмағандықтан, шикізатты беру жиі сәйкессіздіктерге ұшырады, ай сайынғы қате деңгейі 3,1% болды.
Қайта жабдықтау шаралары: Біз бастапқы басқару логикасына әсер етпеу үшін пассивті протокол алу әдісін қолдандық. Өндірістік қауіпсіздік талаптарына сәйкес біржақты және екіжақты жіктелген деректерді беру жүзеге асырылды.
Өлшенетін нәтижелер: Шикізатты беру қатесі ай сайын 3,1 пайыздан 0,2 пайызға дейін төмендеді (93% азайту). Өндіріс желісінің жалпы тиімділігі 22,6 пайызға артты. Толық басқару жүйесін ауыстырумен салыстырғанда қайта жабдықтау шығындары 53 пайызға үнемделді, бұл 187 000 доллар тікелей үнемге тең.
Болашақ тенденциялар – зауыт автоматтандыру үшін келесі буын өзара байланыс технологиясы
OPC UA TSN арқылы дәстүрлі fieldbus-ты жоғары дәлдіктегі автоматтандыру жағдайларында алмастырады. Edge AI нақты уақыттағы ақау болжамын бірыңғай басқару деректер платформасына енгізеді. Бес жыл ішінде тумысынан өзара әрекеттесетін PLC және DCS өнімдері негізгі ағымға айналады. Нәтижесінде, кеш кезеңдегі деректерді өзара байланыстыру қайта жабдықтау жұмыстары айтарлықтай азаяды. Болашақ ақылды зауыттар барлық жергілікті автоматтандыру жабдықтарына қосылуды «қос және ойна» режимінде қамтамасыз етеді.
Мұнай, газ және химия өнеркәсібі үшін PLC және DCS шешімдеріне маманданған өнеркәсіптік автоматтандыру инженері Гу Цзинхун жазған.
