| ||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
|
|
Предприятие как единый объект автоматизации. Размышления на тему На пути к интеграции Рассмотрим подходы к решению задачи объединения промышленных приложений, предлагаемые современными производителями программных продуктов. Прежде всего напомним, что задачу объединения АСУТП и АСУП условно относят к системам уровня MES. Стремление связать системы типа SCADA/DCS с системами верхнего уровня ERP/MRP II существовало всегда. Однако в процессе развития различных промышленных приложений выявились участки, где обеспечение обмена данными представлялось особенно перспективным и интересным, например: между CAD-системами и ERP/MRP II, между ERP/MRP II и подсистемами ведения архива значений технологических параметров, между системой SCADA и подсистемами контроллеров и т. д. В этом смысле правильнее было бы представить техническое решение, обеспечивающее взаимодействие приложений, как "программный слой", с которым другие системы имеют двустороннюю связь. Каковы же условия этой задачи? Если проанализировать все требования, выдвигаемые пользователями и разработчиками систем управления предприятием, то можно выделить два основных:
Пожалуй, сегодня можно говорить о трех ключевых направлениях решения задачи: стандартизация, использование связующего ПО (middleware), внедрение глобальных промышленных серверов. Стандартизация Поговорим о стандартизации. В офисных приложениях ее преимущества неоспоримы. Это и уменьшение цены на приложение, и повышение его эффективности и удобный пользовательский интерфейс. Промышленные приложения совсем другое поле деятельности. И если образно сравнивать возможности освоения этих двух "пространств", то в первом случае мы имеем дело с равниной, а во втором — с сильно пересеченной местностью. Кроме того что промышленные приложения делятся на группы по типам систем, внутри каждой группы тоже нет функциональной однородности. Многие отрасли промышленности предъявляют к системам управления свои, уникальные требования, связанные с конкретными технологиями производств. Еще один нюанс — период обновления программных продуктов в промышленности намного больше. Здесь пока нет своего аналога Microsoft, который диктовал бы такой стремительный темп развития. Скорее всего, таковой и не появится из-за невозможности охватить столь огромный и неоднородный рынок. Однако, несмотря на очевидные подводные камни, положительный опыт стандартизации офисных пакетов неизбежно открывает путь введения стандартов на разработку промышленных приложений. Под этим не следует понимать переход к использованию одной операционной системы, базы данных или сетевого протокола, например TCP/IP, поскольку все это никоим образом не гарантирует возможности обмена данными между промышленными приложениями. Первым шагом в направлении стандартизации была попытка создать однородные протоколы для связи с производственным оборудованием. В начале 80-х годов корпорация General Motors разработала протокол автоматизации производства MAP (Manufacturing Automation Protocol). В его основе лежит идея стандартного коммуникационного стека и генерации сообщений в едином формате. Несмотря на вес General Motors на мировом рынке, протокол MAP так и не получил всеобщего признания: он очень сложен и требует больших вычислительных ресурсов. Идея стандартизации "затаилась" почти на 15 лет. Современные решения в области стандартизации связаны прежде всего с фирмой Microsoft. Это в первую очередь технология OPC (OLE for Process Control), т. е. OLE (Object Linking and Embedding) для технологического управления. Она представляет собой стандартный метод для доступа к периферийным устройствам, системам SCADA/MMI или другим промышленным приложениям, основанным на технологиях OLE, COM (Component Object Model) и DCOM (Distributed COM). В общих словах OPC представлена набором стандартных объектов, методов и свойств, отвечающих требованиям промышленных приложений реального времени. Эти требования включают в себя синтаксис для доступа к объектам, эффективную передачу данных от оборудования к приложениям, способность клиента работать с несколькими серверами одновременно и поддержку конфигурации сервера. Программные пакеты на основе OPC легко интегрировать в бизнес-приложения, поддерживающие OLE. Первая версия OPC вышла в 1995 г. Она не претендовала на стандарт, но была призвана сыгратьроль пробного камня для всех заинтересованных сторон. Основной упор был сделан на сбор данных. Более сложные задачи: сигнализация (оповещение о наступлении технологических событий), отслеживание трендов (последовательностей значений параметров, отражающих поведение технологического процесса), моделирование — отложены на будущее. В том же 1995 г. появилась независимая некоммерческая организация OPC Foundation. Цель ее деятельности централизация управления разработкой нового стандарта. В настоящее время она объединяет около 250 компаний, среди которых Fisher-Rosemaunt, Rockwell Software, Intellution. К сожалению, набор продуктов, разработанных по новому стандарту, весьма и весьма ограничен. Сегодня судьба OPC — в руках производителей промышленных приложений. Только они смогут выпустить доброго джина стандартизации из бутылки. И тогда счастливые пользователи избавятся от головной боли, как связать воедино то, что они уже имеют или будут иметь. Хватит ли у Microsoft сил, терпения, упорства и средств, чтобы обеспечить “зеленую улицу” своему детищу? Сможет ли компания, имеющая такое исключительное влияние на компьютерный рынок, совершить революцию и в автоматизации промышленности? Последний "хит" от Microsoft в этой области анонсирован в сентябре 1997 г. Имя ему — Windows DNA (Windows Distributed interNet Applications Architecture). Эта архитектура также основана на объектно-ориентированной COM-технологии создания функциональных пользовательских компонентов. Новая идея — разработка спецификаций по отдельным отраслям и сегментам промышленности (Vertical Industry Specifications) — не лишена логики и позволит сконцентрироваться на нескольких областях производства, где наиболее популярны программные продукты, поддерживающие COM. Это можно расценивать как признание поражения всех попыток выработать общий промышленный стандарт. Таким образом, похоже, что будущее стандартизации — в руках Microsoft, и нам остается с замиранием сердца следить за развитием событий. Связующее ПО После неудачи General Motors на пути стандартизации для решения задачи интеграции был создан консорциум, в который вошли крупные автомобильные производители (Renault, Mercedes-Benz и др.), представители авиационной промышленности и некоторые фирмы бытовой электроники (Bosch, Siemens Automation и др.). Он получил название AIT (Advanced Information Technology). С его помощью была разработана интеграционная платформа CCE (Common Computing Environment). Данная среда позволяет приложениям независимо от протоколов, операционных систем, баз данных и методов доступа общаться друг с другом. Развитие этой идеи привело к возникновению архитектуры CORBA (Common Object Request Broker Architecture), также одобренной консорциумом AIT. Если говорить о технологии CORBA, то это связующее ПО, "расположенное" между операционной системой и приложениями. Использование данного программного "слоя" облегчает процесс создания приложений, так как дает возможность разработчику абстрагироваться от особенностей операционной системы, сетевых протоколов и конкретных технических решений. Но не все так хорошо, как кажется. Отметим некоторые недостатки внедрения связующего ПО:
В процессе исследования вопроса выяснилось, что для многих фирм — поставщиков промышленного оборудования и программных пакетов идея использования связующего ПО все же ближе, чем идея стандартизации. Отделение современного программирования от реалий операционных систем и протоколов, как видимо, неизбежно и очень быстро происходит во всех областях. Трудности реализации успешно преодолеваются с помощью среды межобъектных запросов (Object Request Broker — ORB). ORB — это связующее ПО, которое позволяет устанавливать клиент-серверные отношения между объектами. Используя ORB, клиент может легко вызывать сервис на объект-сервере, при этом аппаратно клиент и сервер могут быть как на одной машине, так и на разных и общаться между собой по сети. ORB перехватывает запрос и отвечает за его доставку, передачу параметров, вызов сервиса, а также за доставку результатов. При этом клиенту совершенно не нужно "знать", где объект-сервер находится, какова его операционная система и на каком языке программирования он написан. Все это — вне интерфейса взаимодействия самих объектов. Таким образом, ORB обеспечивает обмен информацией между приложениями на различных устройствах в неоднородной распределенной среде, создавая связную объектно-ориентированную систему. Консорциум OMG (Object Management Group), основанный в 1989 г., взял на себя труд разработать теорию объектно-ориентированной технологии для развития распределенных компьютерных систем. Основное направление деятельности консорциума можно сформулировать так: развитие общей архитектурной платформы для объектно-ориентированных приложений на основе открытых спецификаций. Его девиз звучал бы, наверное, более патетически: "Архитектура для объединения мира". Сначала в OMG входило всего 13 компаний, сейчас их число выросло до 500. Это поставщики, разработчики и пользователи компьютерных технологий. Можно сказать, что все компании, заинтересованные в разработке объектно-ориентированных подходов, являются членами OMG. Их усилия увенчались появлением архитектуры CORBA, позволившей решить проблему "информационного Вавилона" в мире промышленных компьютерных технологий. Она дает возможность приложениям обмениваться данными вне зависимости от того, где они находятся и кто их разработал. CORBA — это не набор директив, а только спецификации, которые свели воедино идеи членов OMG. Версия 1.1 спецификации CORBA была выпущена OMG в 1991 г. В ней были определены язык описания интерфейса (Interface Definition Language — IDL) и интерфейсы прикладного программирования (Application Programming Interfaces — API), сделавшие доступным взаимодействие клиент—объект в среде ORB. Суть модели в следующем. Клиент запрашивает сервисы у объекта (который выступает в качестве сервера) через хорошо определенный интерфейс (последний специфицирован в IDL). Для доступа к объекту клиент создает запрос, т. е. сообщение, содержащее информацию о действии, ссылку на сервис, параметры. Спецификация CORBA 2.0, "родившаяся" в декабре 1994 г., определила информационный обмен между приложениями различных фирм. Она добавила к уже освоенным высотам возможность обмениваться данными через Интернет по протоколу IIOP (Internet Inter-ORB Protocol) и платформенную независимость. Ее внедрение позволяет пользоваться преимуществами Интернет без перестройки промышленной системы. Казалось бы, объектно-ориентированная технология стала панацеей от всех бед в области промышленных приложений. Применяй ее — и обретешь реальную гибкую информационную среду, объединяющую все приложения, используемые на предприятии. Причем приложения не надо переписывать. Только ведь панацеи не существует... И все-таки архитектура OMG/CORBA более зрелая, чем OPC и тем более Windows DNA. Уже существуют многочисленные ее реализации, применение которых в промышленности делает приложения независимыми от используемых устройств, сетей, операционных систем и компьютеров. Возникают заманчивые перспективы свободного развития приложений, с одной стороны, и общей инфраструктуры — с другой. Правда, если наступит эра всеобщей стандартизации по версии Microsoft, то CORBA останется не у дел. Но, пока она не наступила, CORBA, пожалуй, лучшее решение для объединения в единый комплекс автоматических систем управления различных уровней с учетом того, что некоторые из них устарели, а другие не подчиняются никаким стандартам и предлагают уникальные решения. Глобальные промышленные серверы Третий путь — вполне самостоятельное направление, цель которого — удовлетворить в одном "сверхпродукте" или комплексе продуктов одной фирмы-производителя все потребности современного промышленного предприятия — своего рода скатерть-самобранка от автоматизации. Многие фирмы — производители систем SCADA движутся сейчас в этом направлении, и мне кажется, что больше всех здесь преуспела фирма Wonderware, выпустившая продукт FactorySuite. Кроме возможностей систем SCADA, в нем реализованы функции Batch Control, программирование логических контроллеров, ведение проектов, контроль качества продукции и некоторые функции автоматизации административного управления. Фирма Intellution, помимо систем SCADA, предлагает пакет типа Batch Control и пакеты с Интернет-функциями. Список фирм можно продолжить. Но все их предложения еще так далеки от полного комплексного решения задач автоматизации. Трудно представить, чтобы в ближайшее время появилась компания, способная решить все задачи предприятия на современном техническом уровне. Но кто знает?.. *** Мы живем в удивительное время. Мир компьютерных технологий стремительно развивается. То, о чем вчера не решались фантазировать, сегодня — передовое и дерзкое, завтра уже устаревает. Сегодня глаза разбегаются от огромного количества систем SCADA. В условиях острой конкуренции фирмы-производители предлагают удивительное богатство функций и удобные интерфейсы. Практически все системы легко настраиваются на технологическую среду, предоставляют дополнительные возможности — только выбирай. Современные тенденции в области систем ERP/MES — это централизация всех административно-экономических и хозяйственных функций в одной ERP-системе. На уровне MES остаются общепроизводственные технологические задачи стратегического управления. Рынок ERP-продуктов тоже достаточно велик. Сегодня системы этого уровня способны обеспечить гибкое динамическое планирование всей жизнедеятельности предприятия, автоматизировать весь спектр финансово-экономических задач, вести учет материальных и технических ресурсов. Самое узкое место в создании любой агрегированной системы — обеспечение стыка отдельных компонентов, и разработчикам это хорошо известно. В области промышленной автоматизации "технологии связи" бурно развиваются и уже сегодня есть несколько вполне приемлемых решений. Что дальше? Интернет! Это не только модное слово, но и мощное средство решения глобальных задач общения. В области промышленных приложений уже сейчас существуют готовые решения на основе Интернет, например получение технологической информации через глобальную сеть, ведение документооборота и т. д. Предприятие все более перерастает в интеллектуальный объект, автоматизация которого становится не только наукой, но и искусством. Что ждет нас завтра? Помечтаем... Дополнительную информацию Вы можете получить в компании Interface Ltd. [Назад][Содержание] |
|
|
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
|