Распространение программно-определяемой автоматизации brownfield
Автоматизация brownfield вступает в новый этап. Вместо замены зрелой инфраструктуры управления операторы всё чаще ищут способы продлить срок её полезной эксплуатации и одновременно внедрить возможности, управляемые программным обеспечением. На мой взгляд, это не просто технологическое обновление. Это фундаментальное изменение того, как следует модернизировать, проектировать и обслуживать промышленную автоматизацию.
Модернизация brownfield выходит за рамки замены оборудования
Традиционные проекты модернизации brownfield часто следовали простой модели: выявить устаревшее оборудование, спланировать замену, перенести приложение управления и остановить процесс на установленное технологическое окно технического обслуживания.
Такой подход всё ещё может быть оправдан, однако его становится сложнее считать стратегией по умолчанию. Зрелые предприятия накапливают многолетние инженерные знания, проверенные последовательности управления, полевую контрольно-измерительную аппаратуру, эксплуатационные данные и оборудование, которое продолжает выполнять свои функции.
Замена всего оборудования лишь потому, что часть архитектуры устаревает, может создать ненужные технические и коммерческие риски.
Более практичным направлением является выборочная модернизация. Сохраняйте активы, которые по-прежнему создают ценность, заменяйте только ограничивающие компоненты и внедряйте новые возможности там, где они обеспечивают измеримые эксплуатационные преимущества.
Программное обеспечение становится уровнем модернизации
Наиболее важное изменение — растущее разделение между программным обеспечением автоматизации и физическим оборудованием, на котором оно выполняется.
Программно-определяемая автоматизация позволяет приложениям управления, инженерным инструментам, службам данных и коммуникационным функциям развиваться более независимо от отдельных платформ контроллеров. Это предоставляет дополнительную свободу, когда предприятиям необходимо интегрировать новое оборудование или расширять существующие системы.
Для сред brownfield это различие имеет большое значение.
Предприятию не следует полностью перестраивать архитектуру управления каждый раз, когда контроллер достигает конца жизненного цикла. Архитектура, ориентированная на программное обеспечение, может вместо этого обеспечить уровень взаимодействия между существующим оборудованием и новыми технологиями автоматизации.
Именно здесь такие платформы, как Schneider Electric EcoStruxure Automation Expert, демонстрируют важное архитектурное направление. Независимость от оборудования позволяет приложениям управления работать в различных вычислительных и автоматизированных средах, одновременно обеспечивая интероперабельность между системами.
Интероперабельность важнее замены
Один из наиболее весомых аргументов в пользу программно-определяемой автоматизации заключается в том, что она меняет цель: вместо замены — интеграция.
Существующие DCS, ПЛК, SCADA, удалённые модули ввода-вывода, приводы, контрольно-измерительные приборы и промышленные сети часто представляют собой значительные инженерные инвестиции. Они также содержат операционные знания, которые невозможно просто воспроизвести, установив новое оборудование.
Поэтому современный уровень автоматизации должен взаимодействовать с существующими системами, а не выводить их из эксплуатации.
Например, интеграция с уже используемыми средами DCS, такими как Foxboro, может обеспечить путь для внедрения новых возможностей управления, работы с данными и программного обеспечения без немедленной перестройки всей инфраструктуры управления технологическим процессом.
По моей оценке, этот принцип совместимости станет одним из важнейших критериев выбора для будущих проектов модернизации действующих предприятий. Вопрос должен звучать не только так: «Чем может управлять эта платформа?» Следует также спросить: «С какими существующими системами эта платформа может работать?»
Поэтапная модернизация снижает риски проекта
Крупномасштабные проекты по замене систем автоматизации концентрируют технические и операционные риски в рамках одной программы. Ошибки проектирования, проблемы миграции, задержки при вводе в эксплуатацию и непредвиденные условия на объекте могут одновременно повлиять на производство.
Поэтапная модернизация распределяет этот риск.
Операторы могут начать с определённой производственной зоны, конкретной функции управления, требования к интеграции данных или группы устаревшего оборудования. После проверки новой архитектуры тот же инженерный подход можно постепенно расширять.
Эта модель также обеспечивает более реалистичный путь для предприятий с ограниченными возможностями остановки производства.
Коммерческое преимущество не менее существенно. Модернизация превращается в последовательность контролируемых инвестиций, а не в один крупный капитальный проект. Поэтому предприятия могут расставлять приоритеты улучшений с учётом производственных требований, состояния активов и измеримой операционной ценности.
Новая инженерная среда требует других навыков
Автоматизация, определяемая программным обеспечением, также меняет профиль инженера по автоматизации.
Традиционная экспертиза в области автоматизации по-прежнему необходима, особенно в сфере управления технологическими процессами, контрольно-измерительных приборов, программирования ПЛК, проектирования DCS, функциональной безопасности и ввода в эксплуатацию. Однако теперь эти навыки всё чаще должны сочетаться с промышленными сетями, кибербезопасностью, программной архитектурой, управлением данными и интеграцией ИТ и ОТ.
Инженер, который понимает как физический процесс, так и его цифровую архитектуру, получит значительное преимущество.
Это не означает, что каждому инженеру по автоматизации необходимо становиться разработчиком программного обеспечения. Это означает, что автоматизация всё чаще требует понимания того, как приложения управления обмениваются информацией, как взаимодействуют системы и как цифровые сервисы взаимодействуют с операционными технологиями.
Открытые архитектуры могут продлить ценность активов
Открытые стандарты и совместимые интерфейсы также могут изменить подход организаций к управлению жизненным циклом активов.
Исторически жизненный цикл системы автоматизации был тесно связан с жизненным циклом её аппаратного контроллера. Архитектуры, определяемые программным обеспечением, могут ослабить эту зависимость, позволяя приложениям и сервисам развиваться независимо.
Что позволяет продлить практическую ценность существующих активов.
Однако открытость не следует автоматически считать гарантией снижения затрат или рисков. Интеграция по-прежнему требует продуманной архитектуры, средств кибербезопасности, управления версиями, тестирования, документирования и планирования жизненного цикла.
Технически открытая архитектура может стать сложной в обслуживании, если эти инженерные принципы не соблюдаются.
Сближение IT и OT требует инженерной дисциплины
Сближение информационных технологий и операционных технологий создаёт значительные возможности для существующих производств. Производственные данные всё чаще могут передаваться из систем управления в системы хранения исторических данных, аналитические платформы, корпоративные приложения и облачные сервисы.
Однако подключение никогда не следует внедрять лишь потому, что технология делает его возможным.
Промышленные сети предъявляют иные требования к доступности, задержке, безопасности и кибербезопасности, чем обычные корпоративные среды. Поэтому любая стратегия интеграции IT и OT должна сохранять детерминизм систем управления, сегментацию, контроль доступа и непрерывность эксплуатации.
С инженерной точки зрения правильная цель — не максимальная подключённость, а управляемая подключённость с чётко определённым эксплуатационным назначением.
Автоматизация существующих производств станет более ориентированной на программное обеспечение
Долгосрочное направление очевидно: автоматизация существующих производств будет всё чаще объединять проверенное промышленное оборудование с управлением на основе программного обеспечения, интероперабельными коммуникациями, сервисами данных и распределёнными вычислительными ресурсами.
Это не означает, что унаследованные системы исчезнут.
Вместо этого многие предприятия будут использовать гибридные архитектуры: проверенное оборудование управления продолжит выполнять основные функции, а новые программные уровни обеспечат дополнительную интеллектуальность, интеграцию, диагностику и гибкость проектирования.
Такой подход особенно актуален для отраслей с непрерывным производственным процессом, где остановки производства могут повлечь значительные финансовые последствия.
Моя позиция: модернизацию следует строить вокруг непрерывности
Я считаю, что наиболее эффективная стратегия модернизации существующего производства заключается не в том, чтобы сделать завод похожим на новый, а в том, чтобы упростить его дальнейшее развитие.
Это важное различие.
Успешный проект модернизации должен сохранить подтверждённое поведение процесса, сократить излишнюю зависимость от оборудования, улучшить доступ к эксплуатационной информации и создать управляемый путь к будущим технологиям.
Поэтому наиболее эффективные архитектуры будут гибкими, но не излишне сложными. Они сохранят интероперабельность, не жертвуя кибербезопасностью. И самое главное — позволят инженерам внедрять новые возможности, не перестраивая каждый раз лежащую в их основе базовую инфраструктуру.
Будущее автоматизации существующих производств — не в полном разрыве с прошлым. Это управляемый переход, в рамках которого существующие промышленные активы становятся частью более ориентированной на программное обеспечение, интероперабельной и непрерывно развивающейся архитектуры автоматизации.
