PI SYSTEM
инфраструктура реального времени
и интерфейс между бизнесом и производством

На крупном современном предприятии на нижнем уровне (уровень управления технологическими процессами) располагаются датчики и контроллеры, объединенные распределенными системами управления (DCS –Distributed Control System) или системами операторского контроля и сбора данных SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).

Особенностью этих систем является то, что они работают с большими потоками данных о процессе, поступающими в реальном масштабе времени, с высокой частотой (периоды опроса – порядка секунд и даже долей секунд) и от большого числа датчиков и других источников информации (до сотен тысяч параметров). Эти данные нужны для оперативного управления производством и для последующего анализа с целью оптимизации технологических процессов и производства.

Обычно эти данные хранятся в базах данных не реляционного типа, поскольку реляционные базы не способны принимать и выдавать данные в том темпе, который требуется для оперативного управления технологическими процессами. Кроме того, реляционные базы данных не приспособлены для хранения такого огромного количества данных, которые накапливаются за достаточно длительное время (до трех и более лет) на непрерывных и поточных производствах.

В то же время, на верхнем уровне – на уровне управления крупным предприятием в целом – применяют большие современные реляционные базы данных, такие, например, как Oracle, Informix, Microsoft SQL Server. Кроме того, часто применяется такой современный продукт для бизнес-анализа, как система SAP/R3, тоже основанная на реляционных базах данных, которые наиболее хорошо приспособлены для решения многокомпонентных задач анализа.

На уровне бизнес-процессов нужна только интегрированная информация о технологических процессах (данные типа средних за определенные промежутки времени, усредненные тренды, общее количество произведенных продуктов и т.д.). Естественно, такие данные должны поступать в систему гораздо реже, чем данные реального времени от технологических процессов.

Еще одной особенностью крупного современного предприятия является то, что упомянутые выше системы нижнего уровня представляют собой “острова автоматизации”, зачастую никак не соединенные между собой или соединенные с помощью “доморощенных” интерфейсов, не отвечающих единому стандарту.

Из-за несогласованности природы и назначения данных верхнего и нижнего уровней между ними необходим промежуточный слой, который мог бы служить мостом между столь разнородными потоками данных. Этот же мост мог бы являться средством объединения упомянутых выше “островов автоматизации” нижнего уровня. Кроме того, на современном производстве необходим инструмент, который позволил бы среднему управленческому персоналу (инженерам - технологам, начальникам цехов, специалистам производственного, планового, технического отделов и другим), просматривая архивные данные, исследовать и сопоставлять между собой ход процессов на разных технологических установках с целью оптимизации технологии и анализа состояния объекта.

Наиболее известный и продвинутый из программных продуктов этого предназначения – пакет PI SYSTEM (Plant Information) компании OSIsoft (Сан-Леандро, Калифорния).

Этот продукт имеет двадцатилетнюю историю и применяется крупнейшими мировыми компаниями в области нефтепереработки, химии, фармацевтики, бумажной промышленности, энергетики, а также многими системами водоснабжения и водоочистки крупных городов.

PI SYSTEM является необходимым промежуточным “слоем” между системами нижнего уровня, работающими в реальном масштабе времени и системами верхнего (бизнес) уровня, работающими вне режима реального времени.

Как уже было сказано, системы верхнего уровня основаны на реляционных базах данных. Крупнейшей и наиболее современной такой системой является система SAP/R3. Поэтому PI SYSTEM снабжена как механизмом для связи с реляционными базами данных (ODBC – Open Data Base Connectivity), так и подсистемами RLINК, специально предназначенными для связи с основными модулями SAP/R3 – PP-PI (Product Planning – Process Industry), QM (Quality Management) и PM (Plant Maintenance). PI SYSTEM является единственной в своем классе системой, которая сертифицирована для работы с SAP/R3.

Следующая простая схема иллюстрирует соотношение между системами разных уровней:

В PI SYSTEM входят один или несколько серверов, которые могут накапливать и хранить в сжатом виде информацию от десятков и сотен тысяч источников данных, опрашиваемых с высокой скоростью и в течение многих лет.

PI SYSTEM имеет интерфейсы практически ко всем современным распределенным системам управления (таким, как Honeywell, Fisher-Rosemount, Foxboro, ABB и т.д.), к системам операторского управления и сбора данных SCADA (например, Intellution FIX) и ко многим контроллерам – всего более 200 интерфейсов. Список интерфейсов можно посмотреть на web–странице компании OSIsoft. Предусмотрен также ввод лабораторных данных и ручной ввод данных. Таким образом, система PI SYSTEM может работать практически со всеми современными системами управления, системами SCADA и контроллерами нижнего уровня. Кроме того, имеется инструмент разработчика – библиотека API (а в последнее время SDK), который позволяет легко написать новый интерфейс к любому нестандартному устройству или системе. Для связи с архивами истории других систем (например, с PHD системы Honeywell) в PI SYSTEM предусмотрен модуль UDA.

PI SYSTEM используется в основном на платформе Microsoft Windows NT (около 97% инсталляций), а также на платформах VMS (1%) и UNIX (2%). Такое распределение отражает сложившиеся требования рынка. Стандарты Microsoft все больше завоевывают рынок информационных технологий. PI SYSTEM имеет специальные сертификаты совместимости с продуктами Microsoft.

Для взаимодействия с технологами и другим управленческим персоналом PI System имеет удобные клиентские приложения. Приложение DataLink позволяет работать с данными в электронной таблице Excel. При этом для составления отчетов и анализа данных можно привлекать весь достаточно мощный инструментарий Microsoft Excel. Клиентское приложение PI ProcessBook позволяет просматривать тренды процессов, в том числе совместные тренды. Работа с ProcessBook построена таким образом, что любой инженер, руководитель или исследователь может сам настроить для себя удобную среду анализа производственных процессов и быстро перестраивать ее, не прибегая к помощи программистов. PI System содержит и ряд других клиентских приложений, в том числе для просмотра данных через сеть Internet.

Ниже приведена возможная схема включения PI SYSTEM в общую информационную систему предприятия. На этой схеме синим цветом выделены элементы, относящиеся к PI SYSTEM, а красным цветом – все остальные элементы. Для связи с верхним уровнем используется специальный сервер PlantSUITE Server. В его состав входят связи с различными приложениями (в данном примере приложения А, В, и С), а также специальная связь RLINK с системой SAP/R3. С реляционными базами данных связь осуществляется по ODBC. С нижним уровнем связывается сервер PI SYSTEM, который получает данные от интерфейсов, связывающих его с системами SCADA, распределенными системами управления (DCS), контроллерами (PLC), ручным вводом и т.д.

Благодаря высокой надежности PI SYSTEM, мощной технической поддержке, осуществляемой компанией OSIsoft, универсальности используемого инструментария и совместимости со всеми стандартами Microsoft, данный программный продукт получил широкое распространение в мире. PI SYSTEM имеет более 4000 инсталляций и 50000 клиентских мест.

Ниже перечислены крупнейшие предприятия в различных отраслях промышленности, на которых установлены PI SYSTEM.

Нефтяная промышленность: Amoco Oil, BHP Petroleum, BP Exploration, BP Oil, Chevron, Deutsche Shell, ELF, ERG Petroil, Ergon Refining, Esso Australia, Esso Norge, Exxon, Fina Oil, Fuji Oil, Imperial Oil, KOA Oil, Lindsey Oil, Mobil Oil, Petro-Canada, Philips Petroleum, Shell, Texaco, UOP, US Oil & Refining.

Газовая промышленность: BOC Gases Europde, Bridgeline Gas Dist., Coastal Natural Gas, Colambia Gas, GPM Gas, Hong Kong Town Gas, Korea Gas, MOL Hungarian Oil & Gas, Noram Gas, Pemex Gas, Quatar Gas, RasGas.

Химическая промышленность: BASF, Bayer, BPAmoco, Celanese, Dow, duPont, Kodak, ELF, Ethyl Corp, Genera lElectric Plastics, Haifa Chemicals, HuntsmanTioxide, Hydro Agry, IMC Agrico, Kyowa Yuka, Lubrizol, Mississipi Chemical, Polaroid, Shell Chemical, Sumitomo Chemical, Union Carbide C&P, Xerox.

Металлургическая промышленность: Alcan Aluminium, ABI, AK Steel, Algoma Steel, American Iron Reduction, Bethlehem Steel, British Steel, Falconbridge, Georgetown Steel, Hoogovens, Ilva, Iron Ore of Canada, Kennecot Copper, LTV Steel, Metallurgie Noranda, Nova Hut Ostrava, McCook Metals, SISCO, NordDeutche Affinerie, Stelco, TATA Steel, Tusaloosa Steel, US Steel, Wheeling Pittsburg Steel.

Энергетика: American Electric Power, British Nuclear Fuels, California Cogen, Caroline Power & Light, City of Cleveland, City of Detroit, Dubai Electricity, Egyptian Electricity, Electricity of Vietnam, Electricop of New Zealand, Florida Power, Hawaiian Electric, Kansas City P&L, Long Island Lightning, Louisiana Energy & Power, Minnesota Power, Montana Power, Newada Power, New Brunswick Power, Ohio Power Co., Philadelphia Electric.

Системы водоснабжения и водоочистки таких крупных городов, как Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Монреаль, Сан-Антонио, Берлин, Калгари, Детройт, Индианаполис, Миннеаполис, Сан-Диего.