Kết hợp SCADA và MES có phải là một ý tưởng tốt không ?

Hợp nhất hệ thống SCADA và MES mang lại một số lợi ích giảm thiểu chi phí và độ phức tạp. Nhưng khi nói đến các hệ thống quan trọng của sứ mệnh, liệu lợi ích có lớn hơn rủi ro không? Một nhà tích hợp hệ thống đã làm việc với các nhà sản xuất đã làm việc này và chia sẻ thông tin chi tiết của mình.

Sự hội tụ công nghệ nổi tiếng trong hầu hết các lĩnh vực. Tất cả chúng ta đều đã thấy điều đó xảy ra trong lĩnh vực công nghệ tiêu dùng, đáng chú ý nhất là khi điện thoại di động của chúng ta biến thành điện thoại thông minh cho phép chúng ta thực hiện và nhận cuộc gọi điện thoại, truy cập trang web, cung cấp chỉ đường di chuyển bằng GPS, thực hiện các cuộc họp video, chụp ảnh chất lượng cao nhiều hơn nữa.

Sự hội tụ kiểu này cũng xảy ra trong lĩnh vực công nghiệp.

Một số ví dụ nổi bật bao gồm bộ điều khiển tự động hóa có thể lập trình, giúp mở rộng khả năng của bộ điều khiển logic khả trình với các khả năng máy tính công nghiệp rộng hơn và gần đây là sự kết hợp ngày càng tăng của công nghệ robot và thị giác để mở rộng và nâng cao khả năng chọn và đặt robot công nghiệp.

Sự kết hợp các công nghệ hiện có này, đặc biệt là trong ngành, phục vụ hai mục đích — để mở rộng khả năng của từng công nghệ vượt ra ngoài khả năng mà mỗi công nghệ có thể tự làm và giảm lượng người vận hành hoặc quản lý hệ thống cần dựa vào để tìm kiếm thông tin. Đối với mục đích thứ hai, nó giống như một sự hợp nhất công nghệ như một sự kết hợp.

Có thể thấy một ví dụ ban đầu về điều này trong sự phát triển và sát nhập của của MRP (lập kế hoạch yêu cầu nguyên vật liệu) thành ERP (lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp), khi nhiều ứng dụng văn phòng và nhà máy hơn được kết hợp với công cụ lập kế hoạch và lịch trình sản xuất.

Bây giờ, chúng ta bắt đầu nghe về tiềm năng kết hợp các công nghệ MES (hệ thống thực thi sản xuất) và SCADA (kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu). Tác giả đã nói chuyện với Russem về điều này bởi vì anh ấy không chỉ biết về sự hợp nhất công nghệ này mà còn làm việc với các nhà sản xuất đã thực hiện nó.

Sự khác biệt và chồng chéo

Chúng tôi bắt đầu cuộc thảo luận của mình bằng cách tập trung vào sự khác biệt và tương đồng giữa MES và SCADA để hiểu rõ hơn về điểm khác biệt rõ ràng của các hệ thống này và khả năng hội tụ ở đâu có ý nghĩa nhất.

“Cả hai hệ thống này đều là các công cụ phần mềm được thiết kế để thực hiện rất nhiều chức năng khác nhau. MES sẽ thực hiện những việc như quản lý đơn đặt hàng sản xuất của bạn và dữ liệu liên quan đến chúng, phân tích một số dữ liệu sản xuất thô của bạn và biến dữ liệu đó thành thông tin quản lý hữu ích hơn như thông tin theo dõi và theo dõi hoặc tóm tắt dữ liệu thô thành KPI hiệu suất.

“Hệ thống cũng cần giao tiếp trong thời gian thực với hệ thống SCADA của bạn và làm việc theo giao dịch với hệ thống ERP và doanh nghiệp. Về phía SCADA, điều đó thực sự được xác định bởi khả năng kết nối với thiết bị sàn nhà máy, đặc biệt là PLC, cảm biến và các thiết bị sàn cửa hàng khác; các bản ghi dữ liệu thô [từ các thiết bị này] thường được lưu giữ trong lớp SCADA đó.

The Purdue Model of Computer Integrated Manufacturing

Vì cả hai hệ thống đều tập trung vào việc thu thập và hiển thị dữ liệu thiết bị, nên việc xem chúng theo ISA 95 hoặc Mô hình Purdue sẽ rất hữu ích. “Khi bạn đang nói về Cấp độ Zero của Mô hình Purdue, đây là những quy trình sản xuất vật lý xảy ra trong thời gian thực,”

Russem giải thích thêm “Nhưng ở hệ thống kinh doanh Cấp độ Bốn, những hệ thống này thường hoạt động theo tuần và quý. Do đó, một hệ thống SCADA ở Cấp độ Hai cần có khả năng giao tiếp nhanh hơn rất nhiều và độ trễ nhỏ với các PLC. Đó là lý do tại sao nó có thể giao tiếp với tốc độ dưới giây. MES hoạt động trên quy mô thời gian dài hơn một chút; nó thường không đi vào dữ liệu kiểm soát cấp phụ thứ hai, nó tập trung hơn vào giờ, hoặc ca làm việc, hoặc đôi khi là ngày hoặc tuần. Sự khác biệt về tốc độ này ảnh hưởng đến các giao thức mà mỗi hệ thống đó sử dụng. SCADA cần phải giao tiếp với các giao thức công nghiệp như OPC, EtherNet / IP hoặc Modbus,

Do những khác biệt này về tốc độ truyền thông, sẽ dễ dàng loại bỏ khả năng kết hợp MES và SCADA, nhưng Russem lưu ý rằng khái niệm “làm phẳng ngăn xếp” giúp giải thích sự thúc đẩy việc kết hợp hai hệ thống do bản chất giao tiếp của con người của cả hai .

Russem cho biết: “Nếu bạn có thể trình bày lớp điều khiển và lớp quản lý của mình trên một nền tảng tương tự theo cách tương tự, nơi nó có sự liền mạch giữa hai chức năng đó, thì chắc chắn sẽ có cơ hội để hợp lý hóa giao diện con người đó.

“Tất nhiên, họ cũng đang quản lý tài sản sản xuất của bạn. Họ thường chỉ lo lắng về việc làm điều đó ở các quy mô khác nhau. Ví dụ, hãy nghĩ về nhiệt độ của một bồn khuấy trộn. SCADA muốn biết nhiệt độ của thẻ bình chứa lô và nó muốn theo dõi điều đó mỗi giây bởi vì nếu nó bắt đầu trôi theo hướng xấu, hệ thống SCADA sẽ là nơi bạn sẽ đưa ra hiệu chỉnh của mình và cố gắng thực hiện điều đó nhiệt độ trở lại kiểm soát. MES cũng sẽ quan tâm đến nhiệt độ của bể, nhưng nó có thể chỉ quan tâm nếu nó thực sự vượt ra ngoài thông số kỹ thuật và nó cần biết một ngoại lệ để đánh giá chất lượng trong tương lai. Vì vậy, trong khi tập trung vào các khía cạnh khác nhau, cả hai đều đang kết nối với cùng một loại dữ liệu ”.

Lợi ích là gì ?

Russem cho rằng động lực chính đằng sau ý tưởng kết hợp MES và SCADA cuối cùng là giảm những thứ như chi phí license và chi phí phần cứng.

Một lợi ích khác mà ông ghi nhận liên quan đến việc giảm số lượng màn hình và độ phức tạp của quy trình mà các nhà khai thác phải giải quyết hàng ngày. “Bạn đi đến những chiếc máy này và có thể có năm màn hình khác nhau chỉ để chạy một thiết bị duy nhất. Vì vậy, bất cứ khi nào bạn có cơ hội để hợp lý hóa hoạt động hoặc đưa mọi thứ về một điểm kiểm soát duy nhất để đảm bảo rằng mọi người không cần phải theo dõi nhiều màn hình để có được thông tin họ cần để thực hiện công việc của mình, đều có những lợi ích rất lớn ”.

Nếu bạn có thể trình bày lớp điều khiển và lớp quản lý của mình trong một nền tảng tương tự theo cách thống nhất nơi nó có sự liền mạch giữa hai chức năng đó, chắc chắn sẽ có cơ hội để hợp lý hóa giao diện đó.

Mặc dù có những lợi ích như vậy, nhưng Russem khuyên bạn nên thận trọng nếu bạn đang nghĩ đến việc kết hợp MES và SCADA.

“Một hệ thống MES và SCADA kết hợp có thể đòi hỏi nhiều sức mạnh tính toán, vì cả hai đều là những hệ thống nặng. Bằng cách kết hợp tất cả chúng lại với nhau, bạn đang tạo ra một siêu hệ thống và bạn cần đảm bảo rằng bạn có sức mạnh tính toán vật lý để theo dõi và duy trì chúng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với SCADA vì nó hoạt động trong thời gian thực và hoàn toàn là nhiệm vụ quan trọng. Bạn không muốn tốc độ mạng chậm ảnh hưởng đến khả năng thực sự kiểm soát quy trình của mình ”.

Ứng dụng trong thế giới thực

Tham khảo một nhà sản xuất đã kết hợp các chức năng MES của mình vào một hệ thống SCADA hiện có, Russem cho biết, “Trong nhà máy này, họ có một lớp SCADA toàn diện kết nối với tất cả các PLC của họ và đó là thiết bị đầu cuối chính mà các nhà điều hành dây chuyền của họ sẽ sử dụng để chạy vật liệu qua xử lý mỗi ngày. Sau đó, họ có một sáng kiến ​​MES và họ đã xây dựng MES đó bằng cách sử dụng cùng một nền tảng SCADA. Hệ thống SCADA này có một tập hợp các mô-đun MES có thể được thêm vào nền tảng. ”

Hệ thống mà nhà sản xuất này đang sử dụng là Ignition SCADA của Inductive Automation với các mô-đun MES của Sepasoft. Sepasoft là đối tác chiến lược của Inductive Automation .

Russem cho biết, để có tất cả những điều này trong một hệ thống rất có lợi cho nhà sản xuất, khi họ phát triển hệ thống này với cách tiếp cận nhanh nhẹn là bắt đầu với SCADA và lặp lại theo thời gian để thêm lập lịch sản xuất, OEE (hiệu quả tổng thể của thiết bị), và SPC (kiểm soát quá trình thống kê) để quản lý rủi ro của họ ở mỗi giai đoạn đó.

“Nhược điểm duy nhất mà chúng tôi thực sự thấy là hệ thống trở nên cồng kềnh hơn một chút và có một chút rủi ro đối với việc kinh doanh (kết quả là),” ông nói. “Khi họ tiếp tục thêm nhiều tính năng hơn và nhiều dòng hơn vào hệ thống, có thể có một nơi mà họ sẽ cần phải chia hệ thống kết hợp đó thành nhiều máy chủ để chạy nó; tại thời điểm đó, nó thực sự có ý nghĩa khi tách các chức năng MES và SCADA của chúng ra một lần nữa. Tôi không chắc liệu chúng ta có đi đến điểm đó hay không. Nhưng chúng tôi đang nhìn vào một đường chân trời mới, nơi có thể hợp lý khi chia chúng ra một lần nữa, và chúng tôi sẽ xem nó diễn ra như thế nào. ”