Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Рынок, отрасль, люди - в интервью и репортажах Ua.Automation.com

Производство без кризисов или нулевое время простоев

Производство без кризисов или нулевое время простоев

Январь 2013

 
Рой Кок (Roy Kok) для Automation.com
 
Кризис. Определяющий момент для компании и для ответственных сотрудников. Конечно, кризис может открыть новые возможности, и все же, с какой стороны на него не смотри – кризиса на производстве лучше избегать.
 
В применении к автоматизации, кризис можно характеризовать как временную потерю способности производить (простой) какого-то наименования продукции, а когда кризис значительный, он может влиять на целые подразделения предприятия. Причины могут быть различными: нехватка запчастей или замена оборудования. Мы принимаем это как данность, ведь производственные среды сегодня так сложны, что будь это автомобилестроение, фармацевтическая отрасль, или нефтегазовая – простои будут. Мы измеряем их, каталогизируем и пытаемся минимизировать. 
 
Любой простой – это уже микрокризис. И когда он становится более продолжительным или охватывает большую производственную область, вот тогда все понимают, что такое настоящий кризис. Будучи специалистами в области автоматизации, не должны ли мы фокусироваться на минимизации кризисов, либо, вообще, устранении самой их вероятности, особенно для систем, находящихся вне непосредственного наблюдения, и о которых мы вообще редко вспоминаем. Достаточно ли внимания мы уделяем нужным областям? Или мы используем стандартный подход к созданию наших систем автоматизации, не фокусируясь на возможности серьезных кризисов?
 
Для закона Мерфи есть свои основания
 
Если что-нибудь может пойти не так (кризис), это случится, и в самый неподходящий момент (серьезный кризис). Почти все из нас согласятся, что закон Мерфи – это реальность. Существует бесчисленное множество общеизвестных примеров, и, наверное, у каждого есть свои собственные. Но как часто Вы учитываете этот закон в своих планах и действиях?
 
Поразмышляйте немного над этим параграфом… Конечно, мы все рассматриваем возможность отказа одного компонента, но как насчет нескольких сразу? Во время последнего простоя, что могло его усугубить? Каких еще сложностей удалось избежать в тот раз? Не так давно на одном производстве я столкнулся с поломкой одного из компонентов. К счастью, у меня была замена... которая отказала на следующий день… Что, если добавить к этому гипотетические условия: запчастей нет, на часах 17.30 пятницы, производство круглосуточное, а инженер, владеющий всем ноу-хау, вчера уехал на другой конец света в заслуженный отпуск. Вот уж действительно определяющий момент для карьеры. Думаю, мы все придем к одному выводу: простои могут быть длительными и дорогостоящими. Закон Мерфи нужно учитывать при подсчете стоимости простоев. Мы можем сказать «этого никогда не случится», но найдется множество примеров, опровергающих это утверждение.
 
 
Цель – НУЛЕВОЕ время простоев, а не минимальное
 
Где же начинать? Все мы привыкли работать, поднимаясь от уровня процессов и до зала управления. То есть, мы начинаем с резервирования датчиков, коммуникаций и ПЛК. Наши усилия обычно натыкаются на препятствия на более высоких уровнях. На них компоненты все дороже и дороже. Нужны ли нам резервная система SCADA, или интерфейсы к корпоративным бизнес-приложениям?
 
Давайте сделаем еще один шаг – к управлению в условиях катастроф (Disaster Management). Предположим, зал управления был уничтожен. Согласен, в нормальных условиях это уже слишком… но только если Вы не на военном корабле, к примеру. Более вероятное происшествие – прорыв трубы отопления, заливающей зал горячей водой. Еще более вероятное событие – система пожаротушения, заполнившая пеной зал управления или серверную комнату. Нужно ли учитывать такое событие в планах? И если да, то, как именно?
 
Опустимся на один уровень ниже – к серверам и операторским консолям. На каком уровне требуется их резервирование, и учитывали ли Вы его в своих планах? Есть ли у Вас запасные клавиатуры, дисплеи, процессорные блоки? Актуальны ли резервные копии информации? Да, конечно, Вы используете архитектуру клиент/сервер, и можете перейти на запасную рабочую станцию. Но что будет, если откажет сервер? Что, если Ваша система – это HMI/SCADA, работающая на одном единственном процессоре?
 
Не так давно я изучал причины отказов компьютерного оборудования и получил очень интересные результаты. Основные компоненты ПК, такие как видеокарта, материнская плата, НDD и т.д. обычно характеризуются уровнем отказов в районе 3% на протяжении периода в 2 года. И эти вероятности надо суммировать, так как отказ любого из этих компонентов выведет рабочую станцию из строя. Таким образом, вероятность отказа на протяжении 2 лет составляет более 10%. У продукции даже самых уважаемых в отрасли компаний могут быть проблемы. У одного ведущего производителя уровень отказов рабочих станций составил 22% (более 4,6 млн. компьютеров на протяжении 3 лет) из-за бракованной партии конденсаторов. Только представьте себе – в среднем сервере используется 5 млрд. транзисторов. Вопрос не в том, будет ли отказ. Вопрос в том, сколько из серверов, используемых в Ваших системах автоматизации, откажут. 
 
Повышаем надежность и достигаем высокой доступности
 
Качественное аппаратное обеспечение
 
На уровне серверов надежность обычно достигается выбором уважаемого производителя и защитой данных с помощью Raid или NAS. Этот подход позволит уменьшить время простоев и защитит данные, однако простои все равно будут, например, на время ремонта или замены сервера. Их длительность будет измеряться часами.
 
Специализированные приложения
 
Многие разработчики программного обеспечения создали приложения для обеспечения резервирования. Они ориентированы на решение проблем с отказами сетей или компьютеров. Это ПО обычно использует или технологии клиент/сервер, когда клиентские приложения автоматически переходят на резервный сервер, или программные компоненты со встроенным интеллектом, позволяющим переходить от одного сервиса к другому. Качество и масштаб (уровень функциональности резервирования) этих решений значительно варьируются у различных вендоров. При использовании программного решения сохраняется возможность модернизировать аппаратное обеспечение с сохранением инвестиций в ПО, которое обеспечивает высокую доступность. Эти решения могут использоваться совместно с аппаратными решениями высокой доступности (High Availability) для достижения «нулевого времени простоя».
 
Кластеры и виртуальные среды
 
Следующий шаг к минимизации времени простоев – удостовериться в том, что у вас есть резервный компьютер, готовый к переводу на него приложения, и в том, что этот перевод осуществится автоматически. Это стандартное решение, внедряемое IT-департаментами для различных бизнес-приложений. Большинство бизнес-приложений являются транзакционными, и, в случае отказа сервера, транзакции или остановятся, или будут накапливаться до восстановления работоспособности приложения. Основные поставщики этой технологии: Citrix, Microsoft и VMware. Их решения позволяют создавать виртуальные вычислительные среды. Приложения загружаются на виртуальные машины, функционирующие на аппаратных платформах компьютерных кластеров. При отказе аппаратного обеспечения, виртуальная машина (и все приложения, работающие на ней), продолжает работу на другом ресурсе кластера. Время простоя измеряется в минутах, а в случае более сложных клиент/серверных сред, клиенты приложения, работающего на сервере, испытают и период простоя и необходимость заново подключиться к виртуальной машине в автоматическом режиме (дополнительный риск сбоя). Эти решения хорошо приспособлены для баз данных или веб-серверов, где незначительные периоды простоя приемлемы, но далеко не столь оптимальны для приложений, работающих в режиме реального времени, таких как HMI/SCADA, и аналитических сред, тесно связанных с управлением технологическими процессами. С другой стороны, такие решения обеспечивают «миграцию (сохранение) затрат»
 
Проприетарные высокодоступные компьютеры
 
Специализированные компьютеры, с полностью резервированными компонентами, могут служить отказоустойчивыми платформами для запуска приложений. Обычно это серверные решения, которые сохраняют работоспособность при тяжелых повреждениях, продолжая поддерживать клиент/серверную среду. У этих компьютеров высокая отказоустойчивость. Время простоя таких систем предполагается равным нулю, и различные компоненты могут быть приобретены и заменены во время работы системы. Такие решения не предлагают «миграции затрат», так как при модернизации, переходе на более производительное решение, придется опять нести расходы на новое аппаратное обеспечение. Хорошим примером  проприетарных высокодоступных вычислительных систем могут служить решения от Stratus Computer.
 
Высокодоступные комбинации платформ
 
Альтернативой проприетарным аппаратным платформам может служить объединение двух стандартных коммерческих компьютеров с помощью специализированного ПО, обеспечивающего высокую доступность ресурса (нулевое время простоя). Такой подход дает пользователю массу преимуществ, например, возможность использовать самые современные аппаратные решения от любимого поставщика, а также использовать их либо на одной площадке, либо на территориально-распределенных.
 
Соединение компьютеров обеспечивается через высокоскоростной Ethernet. Специализированное ПО высокой доступности объединяет компьютеры, создавая виртуальную вычислительную среду для Ваших приложений. Виртуальная среда использует компоненты каждого компьютера. Если сетевой порт откажет на одном компьютере, виртуальная среда бесшовно переключится на использование порта другого компьютера. То же касается отказов процессора или HDD.
 
Это среда с нулевым временем простоев. Просто замените вышедший из строя сервер, и программное приложение автоматически введет новое устройство в работу. Массивы Raid больше не нужны. Использование двух компьютеров дает еще одно преимущество – независимая консоль. При использовании в операторской среде, у пользователя будет возможность работать на любой машине, в любое время.
 
Это решение, благодаря использованию стандартных компьютеров с ПО, обеспечивающим высокую доступность, обеспечивает «миграцию затрат». Такая реализация высокой доступности может применяться и к специализированным компьютерам, таким как промышленные панельные или встраиваемые. Клиентским компьютерам и IT-системам не придется испытывать восстановление соединений, или переход на другой сервер. Отказоустойчивые комбинации стандартного ПО и стандартных компьютеров, очевидно, обеспечивают наибольшую гибкость и наименьшую общую стоимость владения (ТСО). Основным поставщиком ПО «нулевого времени простоя» для стандартного аппаратного обеспечения является компания Marathon Technologies.
 
Вывод
 
Основной целью, разумеется, является высокая доступность. С другой стороны, такие приложения как HMI/SCADA, бизнес-аналитика и т.д. могут получить массу преимуществ от достижения нулевого времени простоев – которое сегодня является вполне достижимым. Избегание кризиса, вероятность которого всегда существует, возможно. На рынке существуют различные решения для уменьшения времени простоев производства, которые позволят Вам значительно повысить его надежность.
 
 
ПО для резервирования
Кластерные решения
Специализированные отказоустойчивые ПК
Отказоустойчивые
кластеры ПК
Простой приложения
Неопределенно
Минуты
Нуль
Нуль
Простой клиента
Неопределенно
Неопределенно
Нуль
Нуль
Простота использования
Низкая
Средняя
Высокая
Высокая
Надежность
Средняя
Высокая
Высокая
Высокая
Гибкость
Низкая
Высокая
Низкая
Высокая
Вычислительная мощность
Высокая
Высокая
Средняя
Высокая
2-я консоль
Да
Нет
Нет
Да
Миграция затрат
Да
Да
Нет
Да
ТСО
Высокая
Низкая
Высокая
Низкая
 
 
Об авторе
 

Рой Кок (Roy Kok) работает в отрасли автоматизации более 30 лет, в таких областях как OPC, коммуникации, HMI/SCADA ПО, встраиваемое ПО, промышленные компьютеры. Сейчас он руководит собственной компанией AutomationSMX, предоставляющей услуги развития бизнеса.