Актуальность создания интегрированных систем управления (ИСУ) нефтегазовыми предприятиями базируется на значительном экономическом эффекте от их внедрения. При проектировании подобных систем необходимо учитывать проблемы, возникающие при объединении ERP-систем и АСУ ТП. Построение ИСУ на основе программных и технических средств ведущих производителей позволяет решить большинство технических проблем и оптимизировать производственные циклы за счет информации, накопленной в единой базе данных.

В создание интегрированных систем управления нефтегазовых предприятий и компаний в настоящее время вкладываются значительные инвестиции. Их эффективность существенным образом зависит от новизны тех решений, на основе которых подобные системы строятся. но даже при использовании современных достижений в области автоматизированных систем управления и информационных технологий разработчики ИСУ сталкиваются с рядом трудностей различного характера — организационного, терминологического, кадрового, технического, программного, структурного и т.д. В совокупности такие трудности и составляют проблемы создания ИСУ, от выбора путей преодоления которых также зависит эффективность инвестирования.

Большинство проблем создания ИСУ сложилось исторически, в период массового внедрения в бывшем СССР электронно-вычислительной техники и создания на их основе автоматизированных систем управления технологическими циклами и предприятиями (АСУ ТП, АСУП). Само понятие информационных технологий в то время отсутствовало. Необходимость решения принципиально разных задач на этих двух уровнях управления потребовали соответствующего организационного решения.

Организационные проблемы
Для решения задач управления предприятием были созданы информационно-вычислительные центры (ИВЦ). Некоторые из них стали преобразовываться в самостоятельные отделы в общей структуре предприятий. В настоящее время на основе отделов создаются подразделения (департаменты, управления, отделы) по информационным технологиям. Несмотря на проводимые преобразования, задачи информационных подразделений остаются неизменными: автоматизация управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятий. В силу этого и квалификация и накопленный ранее опыт сотрудников ИТ-подразделений предприятий сформированы на этих задачах, существенно отличающихся от задач управления технологическими циклами.

В то же время бывшее ранее общепринятое понятие АСУП постепенно стало уступать место другим понятиям — «ERP-системам» и «автоматизации бизнес-циклов». но подобные новации не сближают АСУП с действующими на предприятии АСУ ТП, содержащих всю производственную информацию.
Эксплуатация, внедрение и модернизация АСУ ТП на предприятии обычно осуществляется группой специалистов (отдел, сектор, департамент АСУ ТП), входящих в состав цеха КИПиА или в службу Главного метролога.

Специфичность задач АСУ ТП для специалистов этого подразделения требует обязательного знания технологии управляемого объекта, контрольно-исполнительных и регулирующих механизмов, общей структуры и отдельных компонент системы, функционирующей в реальном масштабе времени.
Обеспечивая работу АСУ ТП и надежное управление технологическими участками, установками и цехами, специалисты этого подразделения обоснованно считают, что решать какие-либо интеграционные проблемы по обмену технологической информацией с верхним уровнем управления не их задача.

Такой разрыв в работе сложившихся подразделений, занимающихся разными функциями, сопровождается скрытыми, а иногда и откровенными противоречиями, которые становятся непреодолимым препятствием на пути информационной интеграции и построения корпоративной информационной системы. Для преодоления этого препятствия требуются усилия, воля и мощный административный ресурс, тонкое знание и понимание сложившейся ситуации.
Знание этих проблем является необходимым условием для реорганизации информационных служб предприятия, целью которой должно быть создание работоспособного коллектива, ориентированного на построение на предприятии интегрированного информационного пространства.

Технические проблемы
Другим серьезным барьером для интеграции информационных систем различного назначения является отсутствие программного обеспечения, способствующего решению технических проблем.
На современном этапе развития автоматизации управления бизнес-циклами (АСУП) создается и широко внедряется большое количество типовых программных систем управления ресурсами предприятия. К таким системам, ориентированным на бизнес-анализ, относятся: SAP R/3, Baan, Oracle Applications, jD Edward’s, MFG-Pro, Syteline, iRenaissance, Concorde XAL, Axapta, SunSystems, Босс-Корпорация, Галактика, Парус, Ресурс и др.

Особенностью всех этих систем является применение современных реляционных баз данных, таких как, например, Oracle, Informix, Microsoft SQL Server и др., которые наиболее хорошо приспособлены для решения многокомпонентных задач анализа. Внедрение подобных систем с большим или меньшим успехом осуществляется на множественных отечественных предприятиях нефтегазового комплекса.

Различные поставщики программных продуктов типа DCS и SCADA (ABB, Fisher Rosemount, Foxboro, Honeywell, Intellution, Wonderware и др.) продолжают развивать и совершенствовать свои системы, успешно применяемые в АСУ ТП. Их особенностью является то, что они работают с объемными потоками данных о технологических циклах, поступающих от большого числа (нескольких сот или тысяч) датчиков в реальном масштабе времени и с высокой частотой опроса (до тысячи раз в секунду и чаще). Такие данные необходимы не только для оперативного управления технологическим циклом, но и для анализа, позволяющего оптимизировать как отдельные технологические циклы, так и производство в целом.

В большинстве случаев данные хранятся в базах данных реального времени, поскольку реляционные базы не способны принимать и выдавать информацию в темпе, позволяющем оперативно управлять технологическими циклами. В то же время информация, успешно используемая в АСУ ТП, неудобна для системы верхнего уровня управления.

Интегрированная ИС предприятия
На уровне бизнес-циклов необходима только интегрированная информация о технологических циклах. В частности, данные типа «нарастающим итогом», средних значений за определенные промежутки времени, общее количество произведенных продуктов и т.д. Очевидно, что подобные данные должны поступать в систему гораздо реже, чем данные реального времени от технологических циклов. Из-за несогласованности природы и назначения данных верхнего (АСУП) и нижнего (АСУ ТП) уровней управления м. ними необходим промежуточный интегрирующий слой, который мог бы служить мостом м. столь разнородными потоками данных.

Этот же мост мог бы стать средством горизонтальной интеграции упомянутых разнородных систем автоматизации нижнего уровня. Кроме того, на современном предприятии необходима информационная система, способная обеспечить главным специалистам и среднему инженерному звену, участвующему в управлении производством, доступ к архивным данным. Наделенная такими возможностями система позволила бы исследовать и сопоставлять ход технологических циклов и энергозатраты на разных установках с целью анализа состояния объектов и оптимизации производства.
На 1 приведена обобщенная схема ИСУ предприятием.

Графическое отображение укрупненной схемы модели функционирования интегрированной системы предприятия приведено на Средним овалом схемы условно представлена та часть системы, в которой происходит наиболее интенсивный обмен информацией м. другими подсистемами интегрированной системы предприятия. Анализ существующих разработок АСУ демонстрирует, что, несмотря на функциональную значимость, данная часть интегрированной системы в большинстве случаев автоматизирована недостаточно.
В общем случае обмен данными м. бизнес-системами и АСУ ТП осуществляется по вертикали во встречных направлениях. В силу этого можно говорить о нисходящем и восходящем потоках данных.

Нисходящий поток — на нижний технологический уровень передаются производственные задания, графики работы и ремонтов, технологические регламенты, спецификации на качество вырабатываемых нефтепродуктов и др.
Восходящий поток формируется производственной информацией, поступающей с технологических участков, установок и цехов. Данные восходящего потока обеспечивают менеджеров верхнего уровня сведениями о количественных и качественных показателях переработанного сырья и продуктах переработки, технологических режимах и их нарушениях, состоянии технологического оборудования, потреблении реагентов и энергоносителей, затратах труда и др.

Даже краткий перечень информации, формирующей встречные потоки, характеризует сложность автоматизации обменных циклов. В то же время многие предприятия, специалисты информационных подразделений которых имеют мощный творческий потенциал, в целях сокращения временных и финансовых затрат, пытаются собственными силами решать частные задачи интеграции функционально неоднородных систем. В большинстве случаев такой подход позволяет добиться временного успеха, но в стратегическом смысле подобные решения необоснованны.

Во-первых, в этом случае крайне затруднительна техническая поддержка и развитие «самодельных» систем в силу низкой системной проработки принимаемых решений. Динамичное производство постоянно выдвигает новые задачи, требующие развития программного обеспечения.
Во-вторых, кадровые перемещения разработчиков ПО и отсутствие формализованных описаний проведенных разработок ставят предприятие в тяжелейшее и иногда безвыходное положение. При этом необходимо отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту, «средний» уровень системы управления не менее важен и сложен, чем ERP- или SCADA-системы. Поэтому его разработка и поддержка доступны только специализированным компаниям.

Программные средства ИСУ
на данный момент на российском рынке программные средства для создания интегрированных систем управления представлены продуктами таких фирм, как AspenTech (Info+), Honeywell (РHD), OSIsoft (PI System) и др. Анализ функциональных возможностей и опыта эксплуатации показал, что наиболее известным и функционально развитым из программных продуктов этого назначения является пакет Plant Information System (PI System).

Дружественный интерфейс, и высокая надежность программного продукта, непрерывный цикл поддержки пользователей и продуманная политика регулярных обновлений привели к тому, что PI System заняла ведущее место в мире среди продуктов этого класса. на данный момент PI System используются на 70% зарубежных нефтеперерабатывающих предприятий, оснащенных ИСП, среди которых Shell, Exxon, Texaco и другие мировые нефтегазовые лидеры.

В России PI System работает на Омском (НК «Сибнефть»), Новокуйбышевском (НК «ЮКОС»), Сызранском (НК «ЮКОС»), Куйбышевском (НК «ЮКОС») НПЗ, в «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтезе».
Типовая структура информационной системы производства, построенной на базе PI System, представлена на 3.

Являясь гибким инструментом для создания информационной системы производства, PI System позволяет при помощи интерфейсов получать данные от:
• распределенных систем управления (DCS);
• систем операторского контроля, сбора данных и управления (SCADA);
• непосредственно от контроллеров (PLC);
• лабораторных систем (LIMS);
• устройств ручного ввода.

Наличие большого выбора (более 30 интерфейсов для разных систем АСУ ТП позволяет PI System создать единое информационное пространство производства.
Информация от PI интерфейсов передается на сервер, где она обрабатывается по оригинальным алгоритмам сжатия и становится доступной в единообразном формате как для клиентских приложений ИСП, так и для бизнес-системы.
Построение ИСП на базе PI System позволяет решить большую часть технических проблем и дает принцип. возможность оптимизировать производственные циклы на основе собранных в едином хранилище и предоставленных для дальнейшего анализа данных.

PI System обеспечивает надежный механизм построения ИСП, но эта система оперирует уже «готовыми» данными из АСУ ТП. И здесь необходимо быть уверенным, что данные, предоставляемые SCADA-системами, достоверны, своевременны и точны. АСУ ТП есть необходимая база построения ИСУ НК, базовой ист. производственной информации. Поэтому наряду с выполнением функции диспетчерского управления системы данного уровня должны обеспечивать целостность и надежную доставку данных технологического характера.

Программные пакеты для АСУ ТП
Ведущие разработчики средств для построения АСУ ТП все больше внимания уделяют открытости систем, возможности ее взаимодействия не только с внешним миром, но и тесной интеграции с другими системами. эти задачи решаются на уровне ПО, и особую роль здесь играет поддержка наиболее распространенных стандартов и технологий.

Среди доступных на рынке программных пакетов для построения АСУ ТП наибольшим авторитетом пользуются SCADA-пакеты американской компании Intellution. В частности, такие из них, как: FIX32, FIX DMACS, iFIX. Огромный объем внедрения — более 190 тыс. инсталляций — является хорошим подтверждением качества и развитой функциональности этого программного продукта. В настоящее время компания предлагает семейство программных средств, позволяющих решать и смежные задачи.

Так, последняя версия SCADA-пакета iFIX 3.0 выделяется на общем фоне использованием передовых информационных технологий от Microsoft, и собственными специализированными разработками. Пакет поддерживает распределенную архитектуру клиент-сервер и такие технологии, как Visual Basic for Application (VBA) 6.3, OLE for Process Control (OPC) 2.0, Component Object Model (COM), ActiveX, Secure Containment и др. [1,2]. Intellution имеет значительный опыт разработок, превышающий 20 лет, и последовательно развивает свои программные продукты на платформе Microsoft. на данный момент это Windows NT/00/XP.

На базе программных продуктов компании Intellution создано большое количество систем диспетчерского управления для ведущих мировых компаний добычи, транспорта и переработки нефти. К их числу относятся: West Shore Pipelines — управление нефтяным трубопроводом длиной 283 мили в США, Trapil — транспорт нефти, Marathon Pipeline — транспорт нефти и нефтепродуктов во Франции, PDVSA — нефтеперерабатывающий завод в Венесуэле, BPX Alaska — добыча нефти (США), ESSO — нефтеналивные терминалы (Великобритания), корпорация Chevron — управление нефтяными платформами в Тихом океане (Калифорния, США) и многие другие.

В России программные средства компании Intellution также хорошо известны специалистам АСУ ТП нефтегазовых предприятий. Среди пользователей FIX в нашей стране такие крупные компании, как «Транснефть», «ЮКОС», «ЛУКОЙЛ», «Надымгазпром», «Сургутгазпром», «Уренгойгазпром», «Ямбургаздобыча», «Волготрансгаз», «Лентрансгаз», «Киевтрансгаз» и т.д.

Одним из красноречивых примеров применения FIX в России служат системы автоматизации нефтеперекачивающих станций (НПС) [3]. На базе программного обеспечения FIX/iFIX работает уже более 50 НПС «Транснефти» и внедряются все новые и новые системы управления. iFIX стал базовой платформой АСУ ТП для «Транснефти» не случайно. Важными аргументами в его пользу были надежность, открытость и принцип. возможность простого и быстрого освоения программного продукта. Кроме того, интерфейс пакета и документация русифицированы. есть принцип. возможность обучения в сертифицированном тренинг-центре и получения квалифицированной технической поддержки.

Среди объектов автоматизации крупных нефтяных компаний много территориально-распределенных объектов. В этих случаях особое значение приобретает принцип. возможность использования радиоканала для обеспечения надежного механизма обмена данными м. центральным диспетчерским пунктом и управляемыми объектами. Причем по такому каналу должна идти не только информация снизу, но и передаваться управляющие воздействия. Эту сложную задачу успешно решает система MOSCAD компании Motorola, уже получившая широкое распространение в России и странах СНГ.

Следующий пример применения ПО iFIX связан как раз с таким распределенным объектом. Речь идет о системе узлов коммерческого учета нефтепродуктов на Сызранском НПЗ (см. , внедренной фирмой «ИндаСофт».
Отгрузка нефтепродуктов осуществляется на Сызранском НПЗ по трубопроводам на 2 нефтебазы, водным транспортом на причале и железной дорогой. На всех местах отгрузки нефтепродуктов установлены узлы коммерческого учета нефтепродуктов. При реализации проекта была решена задача обеспечения диспетчерского контроля отгрузки нефтепродуктов по месту, сбор и централизованное хранение данных, оперативный учет отгрузки нефтепродуктов. Узлы учета расположены на разном расстоянии от завода. Удаленность объектов диктовала применение различных каналов связи для объединения всей системы.

Для решения этой задачи были применены удаленные терминальные устройства MOSCAD, которые предоставляют принцип. возможность использовать широкий набор средств передачи данных: прямые и выделенные линии, радиоканал, сеть GSM, модемный кабель, оптическое волокно и инфракрасный канал, с возможностью автоматического переключения м. каналами связи. Для организации рабочего места оператора на КП «Ж/Д Наливная» разработан специализированный драйвер для стыковки контроллера весов фирмы Mettler-Toledo и iFIX. В результате iFIX объединил информацию из всех этих источников, и на его базе была построена система, включающая не только АРМы диспетчеров, но и просмотровые станции для отделов главного метролога и главного инженера.

применение соответствующих программных и аппаратных средств на разных уровнях построения ИСУ НК имеет важное значение. Максимальный эффект дает использование уже проверенных и широко используемых систем.
Успех внедрения EPR-систем измеряется отдачей, т.е. повышением эффективности, производительности, улучшением качества продукции. «Те производственные предприятия, которые вкладывают средства в ERP-приложения для производства и при этом не обеспечивают специалистов точной информацией реального времени о циклах, снижают окупаемость своих вложений по крайней мере на 50%...». (Gartner Group, 1998 г.).

Литература
Альперович И.В. FIX Dynamics — новый рывок Intellution, PCWeek/RE, 5/1999
Альперович И.В. iFIX — «крупноблочное» построение диспетчерских систем АСУ ТП. PCWeek/RE, 30/2001
Алексеев А.А., Алексеев М.А., ЗАО «Эмикон», Система автоматизации НПС «Самара-1» на базе контроллеров ЭК-200 Промышленные контроллеры АСУ, 5, 2001

Источник: http://www.oilcapital.ru