MES по-русски: чем заменить зарубежные системы управления производственными процессами17.05.2022 10:45

Автоматизация производства — ключевой тренд в современной промышленности. Все больше предприятий вводит в действие автоматизированные системы управления для сбора данных и контроля производственных процессов, разрабатывается соответствующее программное обеспечение и оборудование. В результате реализации проектов автоматизации производственных процессов сокращается время простоев, снижаются потери ресурсов, репутационные риски и себестоимость продукции. Ввиду меньшего участия персонала в процессах сбора, передачи и обработки данных появляется возможность быстрее и эффективнее принимать решения и планировать деятельность. 

Согласно исследованиям «КОНСОМ ГРУПП», предприятия, использующие системы уровня MES (Manufacturing Execution System — системы управления производственными процессами) затрачивают на 30% меньше энергии и могут снизить себестоимость на 50% по сравнению с предприятиями без таких систем. Это аспект, связанный с эффективностью производства. А есть аспект удовлетворенности заказчика. На предприятиях, которые выпускают продукцию под конкретные требования заказчика, с его индивидуальными запросами, невозможно сохранить конкурентоспособность без применения систем управления.

Создание систем управления для крупных производств — сложная задача. Она требует знания технологического цикла, возможностей оборудования, внутренней логистики, особенностей сложившейся практики производства, особенностей организационной структуры и как следствие различие бизнес-процессов. Поэтому комплексная система автоматизации — продукт специализированный, со своими особенностями для каждого производства.

Российская MES для отечественных производственных предприятий

Специалисты «КОНСОМ ГРУПП» использовали свой 25-летний опыт автоматизации производства, создания и адаптации MES на горнодобывающих, обогатительных производствах и металлургических предприятиях для разработки собственной платформы, получившей название »КОНСОМ.ИНКА» (индустриальная кибернетическая система).
Она построена на принципах «Индустрии 4.0» и предназначена для создания систем комплексной автоматизации, планирования и интеллектуального управления производственным предприятием — от контроля отдельных агрегатов до автоматизации полного цикла, включая подготовку и предоставление данных для управленческих и стратегических решений, мониторинга производства. Цель разработки »КОНСОМ.ИНКА» — быстро и комплексно решать задачи по эффективному управлению производством.
Что же представляет собой программная платформа »КОНСОМ.ИНКА», какие основные компоненты она в себя включает, какие конструктивные, технологические и информационные решения позволяет создавать?

Архитектура платформы

»КОНСОМ.ИНКА» применима для предприятий любых отраслей и состоит из ядра и функциональных модулей. Прямых аналогов у нее нет, ближайшие конкуренты — платформы от Siemens и Wonderware. Универсальное ядро системы выполняет служебные функции и обеспечивает коммуникации между модулями. Модули предназначены для создания бизнес-продуктов под конкретные задачи заказчика. Благодаря модульной архитектуре упрощаются процессы разработки, ввода в действие и поддержки продукта. Кроме того, снижаются затраты на сопровождение разработанных систем.
Идея создания »КОНСОМ.ИНКА» состояла в том, чтобы минимизировать и стандартизировать разработку продуктов, ввести общие правила и упростить поддержку продуктов с помощью гибкого и настраиваемого инструментария. Новая платформа создана с учётом отзывов заказчиков, с применением новейших технологий включая разработку low code. Ядро системы запущено в феврале 2022 г.
Эта информационная платформа ускоряет разработку программных модулей автоматизации производства, предлагая уже готовые решения для подсистем логирования, мониторинга, идентификации пользователей, уведомлений и т.п. Всего в ядро платформы входит 11 таких подсистем и портал для управления. Портал служит для работы личного кабинета исполнителей, администрирования и настройки системы. А модуль интеграции позволяет получать, обрабатывать и передавать данные между модулями, модулем и высокоуровневой системой (ERP и т.п.), оборудованием и модулями. Дополнительно модуль интеграции позволяет решить задачу обмена данными между системами разных производителей, их обработку и верификацию.

Плюсы архитектуры »КОНСОМ.ИНКА»:

• Единый стандарт разработки для всех модулей »КОНСОМ.ИНКА»
• Готовые и обновляемые типовые подсистемы платформы.
• Скорость и упрощение разработки функциональных модулей.
• Возможность разработки модулей различными командами на произвольных стеках технологий.
• Сокращение затрат и времени на кастомизацию модулей под конкретного заказчика.
• Масштабирование системы.
• Способность работать при высоких нагрузках.
• Легкость интеграции со сторонними системами.
• Быстрая адаптация под разные отрасли и типы производств.
• Гибкость бизнес-модели.

Решение задачи интеграции

На предприятиях любого масштаба вопрос интеграции является одним из ключевых. Платформа »КОНСОМ.ИНКА» позволяет расширить новыми функциями имеющееся у заказчика решение. Также можно, например, связать между собой две сторонние системы и передать данные третьей системе. В этом случае »КОНСОМ.ИНКА» играет роль агрегатора данных и интеграционного слоя. Она может получать данные из других систем, обрабатывать их и передавать на более высокий или более низкий уровень, в зависимости от задач.
В целом платформа позволяет решить три задачи интеграции:

• Объединить имеющиеся на производственном предприятии системы.
• Расширить доступные предприятию функции за счет функциональных модулей платформы.
• Постепенно заменить имеющиеся на производственном предприятии системы на данную платформу.

Для сбора служебных метрик и динамического анализа работоспособности системы используется Prometheus — бесплатное программное приложение для мониторинга событий и оповещения. Оно записывает метрики реального времени в базу данных. Каждый модуль должен содержать общий код для генерации основных технических метрик, которые собирает Prometheus (загрузка БД, загрузка ЦП и т.д.).
В качестве системы управления бизнес-процессами выбрана Camunda. Это платформа Open Source для моделирования бизнес-процессов. Она написана на Java и использует его в качестве языка разработки. Camunda предоставляет BPMN движок для управления и выполнения бизнес-процессов. В рамках ядра платформы поставляется несколько микросервисов для работы с Camunda, что позволяет разработчикам функционального модуля формировать и поставлять свои BPMN схемы, отслеживать возможные проблемы в настройках бизнес-процессов и мониторить ход их выполнения.

Универсальность и кастомизация

»КОНСОМ.ИНКА» включает в себя инструментальный блок модулей и прикладные функциональные модули. Ядро платформы универсальное, вокруг него строятся функциональные модули, ориентированные на конкретные отрасли. Обычно функциональные модули разрабатываются по принципу «продукта», т.е. в них уже закладывается стандартная структура данных и функциональность настройки и кастомизации под заказчика. Данные принцип помогает сделать функциональный модуль универсальным. Но для уникальных и сложных задач всегда есть возможность сделать функциональный модуль индивидуально под заказчика с учетом всех особенностей его бизнеса.
В рамках ядра платформы »КОНСОМ.ИНКА» поставляется конструктор UI форм, который позволяет по принципу «low code» создать реактивный web интерфейс. Сам конструктор построен на базе фреймворка angular 11. В него входит множество стандартных компонентов управления и отображения информацией (таблица, поле ввода, форма, модульное окно, календарь и т.д.), а также предусмотрен механизм загрузки кастомных компонентов, что позволяет разработчика создавать свои уникальные элементы и загружать их на свои интерфейсы. Кастомный компонент строится на базе технологии Web Components.
Если ранее система полностью разрабатывалась под заказчика, то сейчас благодаря данной платформе можно разрабатывать и кастомизировать лишь часть функциональности, используя в качестве основы уже готовое решение. Ядро системы можно дополнять неограниченным числом функциональных модулей, реализующих бизнес-логику. При этом платформа контролирует взаимодействие между модулями. Такая система позволяет сформировать единый стандарт и инфраструктуру обмена данными на предприятии.
Как утверждают разработчики платформы, в »КОНСОМ.ИНКА» 60–70% функций уже предустановлено и настроено. Еще 30–40% добавляется с помощью настроек и кастомизации под конкретного заказчика. Чтобы закрыть оставшиеся пробелы, используется методика развертывания экосистемы и встраивания её в среду предприятия. Фактически производственное предприятие получает настраиваемую комплексную автоматизацию «из коробки».
Создавать функциональные модули можно как самостоятельно, на основе предоставляемых поставщиком инструкций, так и совместно со специалистами «КОНСОМ ГРУПП». В случае необходимости все продукты после внедрения поддерживаются, дорабатываются и кастомизируются.

Платформа для интеграторов

Крупные предприятия с собственным ИТ-отделом, как правило, не берут на себя написание новых систем. Им проще отдать эти задачи на аутсорсинг и получить готовые системы для сопровождения. У средних и малых предприятий часто нет собственных ресурсов для разработки, поэтому они также заказывают её на стороне. Взять разработку на себя обычно могут только крупные системные интеграторы. Благодаря очень подробной документации »КОНСОМ.ИНКА» разработчики могут быстро освоить данный продукт. Как правило, для этого нужно всего несколько недель.
Поэтому платформа »КОНСОМ.ИНКА» представляет особый интерес для компаний-разработчиков, которые могут использовать ее ядро и модуль интеграции для расширения функциональности и кастомизации системы, а также для конечных заказчиков — малых, средних или крупных предприятий с непрерывным и дискретным производством, развертывающих ядро платформы и готовые функциональные модули.
При этом заказчик получает только то, что ему действительно необходимо. Благодаря микросервисной архитектуре платформы можно подбирать функциональность для решения текущих задач, не перегружая существующую инфраструктуру избыточными компонентами. В любой момент можно дополнить ее требуемыми функциями и инструментами.
Ввод в действие и эксплуатация
»КОНСОМ.ИНКА» использует стандарт автоматизации предприятия, который построен на собственной методологии создания и встраивания АСУ в производственное предприятие. Развернуть эту платформу можно силами собственного ИТ-департамента предприятия без привлечения дорогостоящих специалистов.
Два типа лицензирования, «Коробочное» и «Подписка» позволяет выбрать оптимальный с финансовой точки зрения вариант разработки и создания АСУ предприятия, без потери функциональности. Малые предприятия могут использовать такую же функциональность решения автоматизации, которая доступна крупным компаниям. Для этого предусмотрена SaaS-версия платформы. Она берёт на себя основные функции сложных расчётов и использует для решения задач компоненты ИИ. Коробочные решения можно при необходимости доработать — «КОНСОМ ГРУПП» поможет автоматизировать производство разного масштаба и степени сложности.
Для крупного бизнеса со своими ИТ-подразделениями и серверами создаются системы, полностью работающие на оборудовании компаний-заказчиков. Для средних и малых предприятий, не имеющих таких технических возможностей, предусмотрено подключение к серверам разработчика на площадке одного из операторов «большой четверки». Данные передаются через интернет, однако для производств, находящихся в труднодоступных регионах, где нет постоянной интернет-связи, предусмотрена возможность периодической синхронизации данных системы с центральным сервером.

Что это дает?

»КОНСОМ.ИНКА» позволяет упростить управление предприятием: система уведомляет пользователя о процессах и задачах, сроках действия лицензий, кодах, паролях и активности. Возможны создание чатов, ограничение доступа к определенным функциям, подписка на события, анализ различных показателей. Таким образом, это продукт для администраторов, бизнес-аналитиков, операторов оборудования и, конечно, для разработчиков. Компания «КОНСОМ ГРУПП» обучает заказчиков работе с системой, создаются видеоуроки и курсы.

Запуск в работу такой платформы возможен как на начальных этапах проектирования предприятия, так и на уже действующем производстве. Методика ввода в действие предусматривает возможную постепенную замену существующих систем автоматизации. Интеграционный слой позволяет связывать информационные системы разных производителей, создавая единый информационный ландшафт. Однако при разработке системы одновременно с проектированием нового производства или модернизации существующего можно учесть больше деталей, сразу согласовать эксплуатационную документацию и меньше дорабатывать продукт после запуска.

Результаты применения »КОНСОМ.ИНКА»

Так, «КОНСОМ ГРУПП» разработала и ввела в действие комплексную систему автоматизации технологического комплекса по производству фосфоритной муки в южном Казахстане. На предприятии действует система автоматизации всех этапов производства, от добычи сырья до отгрузки готового продукта, система диспетчерского контроля, проводится мониторинг состояния оборудования. Базовый уровень автоматизации был реализован на оборудовании и программном обеспечении Siemens, однако подобная работа возможна на оборудовании любого производителя. Платформа не привязана к оборудованию конкретного вендора.
Перспективы и планы
Основная сложность при разработке MES состоит в интеграции оборудования и ПО различных поставщиков в единый информационный кластер данных, которые двигаются от датчиков к АСУТП, далее в производственную систему и далее в корпоративную ERP, уменьшая влияние человеческого фактора на оперативность и достоверность получаемой информации и, как следствие, на управление предприятием. Есть основания полагать, что нынешние сложности с поставками стимулируют производство отечественных комплектующих, однако компании-поставщики еще не приняли решения о дальнейшем ведении бизнеса в России. И все же, переход на отечественное программное обеспечение необходим, чтобы ускорить и унифицировать разработку, создать единые интерфейсы и стандарты.
Данная система будет развиваться и совершенствоваться с учетом отзывов заказчиков. Примерно раз в год «КОНСОМ ГРУПП» планирует выпускать новую версию ядра. Сейчас у компании два партнера-интегратора. Как ожидается, в июне или июле этого года система будет включена в реестр российского программного обеспечения — заявка уже подана. Кроме того, специалисты «КОНСОМ ГРУПП» готовы проводить демонстрацию решения »КОНСОМ.ИНКА» в онлайн формате для специалистов заказчика и Системных интеграторов. Заказать демонстрацию «Инка 4.0» можно по ссылке.

В подготовке материала принимали участие Дмитрий Стрелец, руководитель НИЦ «КОНСОМ» направления »КОНСОМ.ИНКА», Юрий Волщуков, директор по информационным технологиям «КОНСОМ ГРУПП», Андрей Степанов, архитектор решения »КОНСОМ.ИНКА», Артём Цыганок, руководитель департамента маркетинга и продаж «КОНСОМ ГРУПП».

Полный текст статьи читайте на CNews