Хранилище технологических данных (ХТД) PIMS

Для двух подразделений ПАО «ГМК «Норильский никель» созданы хранилища технологических данных, которые позволили привести к единому формату информацию, поступающую от датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров, АСУ ТП и информационных систем управления производством, собрать ее в единую базу данных, наладить хранение и выдачу данных в смежные информационные системы.

Заказчик: ПАО «ГМК «Норильский никель»

Сроки реализации проекта: 2016-2018

Объекты внедрения: 

  • Заполярный филиал ПАО «ГМК «Норильский никель»;
  • АО «Кольская ГМК».

Цели и задачи проекта

Потребность в увеличении скорости принятия решений и контроле производственных показателей в режиме реального времени вынуждает многие предприятия переосмыслить свой подход к сбору, обработке и хранению данных.

Трансформация процессов в ПАО «ГМК «Норильский никель» началась в ходе реализации программы «Технологический прорыв».

Появилась потребность создать единое хранилище, которое будет собирать, хранить и обрабатывать весь массив данных, поступающих от существовавших в «Норникеле» автоматизированных систем. Стояла задача объединить разрозненные системы, привести данные к единому виду.

ХТД PIMS агрегирует информацию и делает ее доступной на всех уровнях управления. Таким образом система сделала прозрачным производственный процесс. Единое хранилище можно назвать питательной почвой, на которой вырастают системы диспетчеризации, производственной отчётности и аналитики, а также системы класса Business Intelligence (BI).

Проект внедрения ХТД PIMS первоначально реализован в АО «Кольская ГМК», а затем тиражирован на Заполярный филиал «Норникеля».

Наведение порядка в данных

Первый этап стал самым ресурсозатратным и сложным. На предприятиях «Норникеля» разрозненность систем мешала наладить постоянный и качественный обмен достоверной и точной информацией между подразделениями и уровнями управления.

Появилась потребность сделать единым стандарт измерения и считывания одних и тех же параметров в аналогичных системах. К примеру, в одном подразделении «Норникеля» измерения проводились в погонных метрах, в другом – в шпурометрах, а в третьем – в обычных метрах.

Ещё одна проблема – вариативность временных интервалов сбора данных. Раньше одно управление могло оперировать поминутными показателями, а второе 15-минутными или почасовыми. Разной была и точность данных, а также длительность их хранения.  

Инженеры компании «Сумма технологий» провели работу по сбору воедино информации обо всех источниках данных и их параметрах. Затем в программной среде Wonderware вместе с сотрудниками «Норникеля» были созданы шаблоны объектов различного типа. Для каждого шаблона прописали атрибуты, логику обработки данных, алгоритмы преобразования и архивации.

Интерфейс создания нового параметра в системе.jpg

Благодаря проведенной работе удалось:

  1. Унифифировать все наименования параметров и алгоритмы предварительной математической обработки;

  2. Создать шаблоны, которые позволили в короткие сроки сконфигурировать более 110 тысяч параметров. Шаблоны обладают свойствами наследования и автоматического распространения изменений на все производные, что делает систему гибкой и легко пополняемой новыми элементами. Изменения алгоритмов по отдельной группе параметров производятся сразу для группы, а не для каждого параметра в отдельности.

  3. Разработать и внедрить интеграционные решения, позволяющие собирать воедино данные из всех ИС компании, в которых имелась производственная информация.

Сбор данных

В единую среду Wonderware собираются показатели из более чем 80 систем АСУ ТП и 25 информационных систем управления. Информация поступает напрямую из ПЛК, SCADA, а также из систем, базирующихся на таких модулях управления базами данных, как MS SQL Server, Oracle, DB2, Paradox и иных.

Чтобы исключить потерю информации во время коммутации между серверами и хранилищем, создан промежуточный буфер (серверы сбора данных), на котором хранятся все данные в случае потери связи. После восстановления связи накопленная информация передается в хранилище с сохранением метки времени и качества.

Хранение и защита данных

С точки зрения архитектуры PIMS представляет собой двухуровневое резервированное хранилище данных.

На первом уровне происходит накопление данных реального времени из РСУ, SCADA, ПЛК, а также реляционных данных из СУБД локальных информационных систем. Здесь же информация дублируется на резервный сервер по схеме горячего резервирования. Собранные данные проходят верификацию, затем часть данных передаётся на второй уровень хранения в виде агрегированных значений.

Структура хранилища данных.jpg

Хранилище второго уровня содержит агрегированные почасовые показатели, а также технологические и производственные реляционные данные от смежных информационных систем управления.

Двухуровневая структура необходима для обеспечения высокой скорости предоставления данных для смежных систем с учетом одновременной обработки большого количества тегов. А резервные серверы служат для обеспечения максимальной сохранности данных.

Выдача данных во внешние системы

Система ХТД PIMS в «Норникеле» задумывалась, чтобы сделать прозрачными производственные процессы на всех уровнях управления. Для этого специалисты «Суммы технологий» разработали программные интерфейсы для выдачи данных, хранящихся в системе, через Корпоративную систему интеграции приложений (КСИП) в информационные системы верхнего уровня управления: Баланс металлов, Корпоративная система диспетчеризации производства, SAP ТОРО, SAP Производство, АС КПЭ ТОиР.

Когда создавалась ХТД PIMS, заказчик четко оговаривал временной интервал, в течение которого данные должны получать смежные системы управления. И нам удалось выдержать заданный стандарт.

Благодаря тому что система хранит все получаемые данные, стало возможным разрабатывать сквозные многовариантные планы производства с учетом ретроспективной и статистической информации.

Место хранилища в экосистеме «Норникеля»

Хранилища технологических данных являются достоверными источниками информации для производственных и диспетчерских служб. Данные могут быть использованы для формирования отчетов в смежных системах.

С появлением PIMS исчезла путаница, так как процесс сбора и хранения информации стандартизирован. Благодаря внедрению обязательной для всех политики наименования тегов, получилось добиться гибкости системы. Добавлять новые источники данных стало просто.

Хранилища полностью отвечают корпоративным нормам информационной безопасности «Норникеля», в том числе за счет создания различных уровней доступа и системы защиты данных.

В эпоху Индустрии 4.0 подобные хранилища являются базовой инфраструктурой. Без PIMS невозможно развивать проекты по повышению операционной эффективности, моделированию и оптимизации процессов планирования и производства.