Системы управления ТОиР и их место в многоуровневом управлении производством

"Главный механик", 2013, №9, С. 12-19
Б. А. Кац, ведущий специалист НПП "СпецТек", к.т.н.

Часто приходится сталкиваться с тем, что предприятиям не известны практические возможности сопряжения информационных систем управления ТОиР с другими информационными системами. Это вызывает у них опасения и неопределенность относительно того, как информационная система ТОиР будет работать на их предприятии в сложившемся информационном окружении. Задача этой статьи состоит в том, чтобы показать доступность и возможные направления интеграции, а также новые возможности, открывающиеся при этом.

Информационная система управления техническим обслуживанием и ремонтом оборудования (ИСУ ТОиР) – важная составная часть системы управления предприятием. На рис.1 изображена «пирамида управления», наглядно изображающая иерархию систем в АСУ предприятия. Рисунок аналогичен приведенному в статье [1], с тем отличием, что на нем явно обозначено место для ИСУ ТОиР и некоторых других элементов АСУ.
В иерархии систем управления, имеющихся на предприятии, ИСУ ТОиР занимает «средний» этаж – между системами нижнего уровня (АСУ ТП, системы диагностики и мониторинга) и системами верхнего уровня (ERP, BI). Для таких отраслей, как горнодобывающая промышленность, энергетика, химия, металлургия, транспорт, ИСУ ТОиР становится центральным звеном АСУ предприятия.


Рис. 1. Иерархия систем АСУ предприятия

Но при этом ИСУ ТОиР не может оставаться изолированной. В любом проекте рано или поздно возникают потребности в интеграции с другими автоматизированными системами предприятия, вытекающие из потребностей взаимодействия должностных лиц и служб. С одной стороны, есть сведения, которые хотели бы получать от ремонтной службы руководство и другие службы предприятия (в первую очередь финансовые, снабженческие, складские). С другой стороны, есть данные, которые необходимы для ремонтной службы (или могут помочь в ее работе), и имеются в других информационных системах предприятия.

В базе данных ИСУ ТОиР накапливаются сведения об активах предприятия, их характеристиках, нормативах обслуживания, истории функционирования на всех стадиях жизненного цикла (установка, диагностика, дефекты и отказы, ремонты и обслуживание, модернизация, списание). В связи с тем, что ИСУ ТОиР при своем развитии охватывают весь комплекс задач управления активами, продвинутые версии таких систем принято называть «системами управления активами» (Enterprise Asset Management – EAM).
Управление активами – многогранный процесс, тесно связанный со всеми аспектами управления как на верхнем уровне (финансы, экология, безопасность), так и на нижнем (АСУ ТП, отдельные системы диагностики и мониторинга, контроллеры агрегатов и отдельных устройств). Поэтому эффект от использования ИСУ ТОиР усиливается при ее сопряжении с другими системами.

В этой связи вопрос об интеграции, о взаимодействии специализированных систем, в том числе о взаимодействии ИСУ ТОиР с другими АСУ, остается весьма актуальным.

В данной статье обсуждаются вопросы сопряжения ИСУ ТОиР с другими элементами автоматизации (системами управления), исходя из опыта сопряжения ИСУ ТОиР, созданных на базе отечественной EAM-системы TRIM.

Сопряжение ИСУ ТОиР с системами верхнего уровня

Весьма востребованным в конкретных проектах является обеспечение взаимодействия ИСУ ТОиР с бухгалтерскими и складскими системами предприятия. Следующий слой – связь с системами снабжения и сбыта. В этих и других случаях ключевой становится задача синхронизации справочников, ведущихся в сопрягаемых системах. Ее решение, как правило, проблем не вызывает. Пожалуй, единственное, но очень важное исключение связано со справочником материальных ресурсов, иначе говоря – с номенклатурным перечнем запчастей и материалов. Проблема вызвана тем, что при традиционном складском учете за ведение такого справочника отвечают работники бухгалтерии и склада, а не эксплуатационный или ремонтный персонал. Поэтому исходное состояние номенклатурного перечня в складских и бухгалтерских системах делает его непригодным для использования в интересах управления активами. И единственный реальный выход из этой ситуации – изменение бизнес-процессов ведения номенклатурного перечня таким образом, чтобы за него отвечали технические службы.

Благодаря синхронизации справочников пользователи, работающие в различных системах, оперируют непротиворечивыми, едиными данными. Пользователи в автоматическом режиме получают информацию о товарно-материальных ценностях (ТМЦ), предназначенных для ТОиР - запчастях и материалах. Например, в ИСУ ТОиР из складской системы поступают данные о приходе ТМЦ на центральный склад и склады подразделений. Это позволяет пользователям ИСУ ТОиР непосредственно в своей системе оформлять получение ресурсов на свой склад или склад цеха, а после их использования оформлять в ней же и расход - информация о списании ТМЦ передается из системы управления ремонтами в складскую систему. Система ИСУ ТОиР получает данные о движении товаров между складами, что позволяет пользователям ИСУ ТОиР знать объем остатков на складах и резервировать ТМЦ под предстоящие работы, или направлять заявки на закупку недостающих ТМЦ.

В ряде проектов оказалось полезным осуществить взаимодействие ИСУ ТОиР с системами управления персоналом, системами расчета смет и т.п. В частности, из системы управления персоналом в ИСУ ТОиР транслируется информация о штатном расписании, персональные данные работников, их квалификация, наличие допусков, сданных экзаменов и т.д. Эта информация используется в ИСУ ТОиР при ресурсном планировании ремонтов, тарификации работ, планировании загрузки персонала.

Еще один интересный аспект – взаимодействие ИСУ ТОиР с геоинформационными системами (ГИС). Это особенно актуально в том случае, когда важно учитывать пространственное расположение оборудования и метрическую информацию (при обслуживании электросетей, кабельных сетей, теплотрасс и т.п.). Интеграция ГИС и ИСУ ТОиР здесь открывает массу возможностей. Из топологии сети, сформированной в ГИС, можно получить доступ, например, к паспорту оборудования, созданному в ИСУ ТОиР. Для отображенного в ГИС объекта можно открыть формы ввода данных ИСУ ТОиР, и ввести результаты осмотров и диагностик, отчеты о выполненных ремонтах и использованных ТМЦ. При выполнении ремонтов подземных объектов требуется выемка грунта, и интеграция с ГИС даст доступ к точной информация о месте и глубине нахождения объекта. Информация о самом объекте может быть привязана к метражу – например, о типе электрического кабеля, с какого и по какой метр используется тот или иной тип кабеля, на каком погонном метре находится подлежащая ремонту соединительная муфта и т.д. Отказы и дефекты регистрируются в ИСУ ТОиР с точной привязкой к месту их возникновения – для этого как раз используется информация ГИС. Работы в плане-графике ТОиР сопровождаются данными о точном месте их выполнения.

Следующий уровень взаимодействия – это передача данных о процессах управления активами в системы верхнего уровня (как правило, финансовые). Передаче подлежат либо данные об отдельных событиях, отслеживаемых ИСУ ТОиР (данные по ресурсам, затраченным на выполнение отдельной работы), либо агрегированные данные по показателям эффективности и результативности. Например, сформированные в ИСУ ТОиР показатели плана затрат на закупки запчастей используются в финансовой системе для отнесения затрат на ту или иную статью бюджета.

В системах бизнес-анализа (BI) могут анализироваться сводные данные по показателям эффективности процессов управления ТОиР, такие, как показатели выполнения планов ТОиР, сводные данные по повреждаемости оборудования, сведения из системы снабжения по закупкам ТМЦ, информация из ИСУ ТОиР по использованию закупленных ТМЦ для выявления и анализа неликвидов и т.п. Использование показателей эффективности для управления процессами ТОиР обсуждается в статье [2].
В перспективе просматривается необходимость связи процессов управления активами с процессами менеджмента качества и экологического менеджмента. Отсюда появляются требования по сопряжению ИСУ ТОиР с соответствующими программными продуктами, поддерживающими управление этими процессами. В частности, некоторые показатели эффективности и результативности, являющиеся элементами системы менеджмента качества, могут получаться автоматически на основе данных, имеющихся в ИСУ ТОиР.

Сопряжение ИСУ ТОиР с АСУ ТП и автономными системами контроля оборудования

Как правило, это взаимодействие реализуется как одностороннее. Именно, данные из АСУ ТП поступают в ИСУ ТОиР. В настоящее время в ряде проектов востребованы следующие данные:

• сведения о наработке, поступающие из АСУ ТП (часы наработки, количество переключений и т.п. – в ИСУ ТОиР эти данные используются при планировании ТОиР по наработке),
  

• данные по диагностическим параметрам, фиксируемым в АСУ ТП.
  

В ряде случаев удается также получить из АСУ ТП данные об отказе оборудования (например, об отказах элементов систем связи). На основе этих сведений в ИСУ ТОиР может формироваться аварийная заявка на выполнение ремонта. Но для уменьшения случаев «ложной тревоги», как правило, в работу эта заявка поступает не автоматически, а только после ее одобрения.  

Аналогичные сведения могут поступать и непосредственно от встроенных в отдельные единицы оборудования систем контроля и диагностики. Так, в частности, может быть организован сбор данных по простоям и отказам от станков с ЧПУ. Имеющиеся на этих станках средства ввода позволяют оператору сопровождать данные о простоях указанием их причин.

Технически сопряжения такого рода целесообразно реализовывать посредством промежуточных баз данных, в которых накапливаются данные от отдельных контроллеров или систем.

На уровне связи между базами данных организация такого взаимодействия принципиально не отличается от связи с системами верхнего уровня.

Сопряжение ИСУ ТОиР с системами диагностики

Сопряжение с системами диагностики, в зависимости от их типа, может быть как односторонним, так и двухсторонним. Наиболее распространенный вариант – передача из системы диагностики в ИСУ ТОиР укрупненных данных по диагностическим параметрам.

Рассмотрим этот процесс на примере взаимодействия ИСУ ТОиР TRIM с системой вибродиагностики DREAM фирмы «ВАСТ». На начальном этапе производится сопоставление описаний оборудования и точек измерения в сопрягаемых системах. После этого периодически синхронизируются данные об оборудовании. В простейшем варианте сопряжения из системы DREAM в TRIM передаются только данные о значениях вибрации. Возможен также импорт рекомендаций по обслуживанию оборудования, которые формируются в системе DREAM. Варианты рекомендаций, поступающих из системы DREAM, могут быть следующими – «перевести оборудование в режим подконтрольной эксплуатации», «назначить дату следующего обследования», «провести ремонт по мере возможности», «вывести из эксплуатации немедленно». Импортируемые данные в системе TRIM преобразуются в соответствующие записи либо в журнале работ, либо в электронном журнале дефектов (в зависимости от настроек ИСУ ТОиР). Окончательное решение о проведении работ и их дате принимает ответственное лицо из состава эксплуатационного или ремонтного персонала.

Предусмотрен также вариант двухстороннего сопряжения, при котором дополнительно из TRIM в DREAM передаются сведения по проведенным ремонтным работам.

Принципиальным при организации взаимодействия с диагностическими системами является то, что в этом случае ИСУ ТОиР выступает как центр сбора и долговременного хранения разнородных данных, связанных с оборудованием. Таким образом, формируется сводная «медицинская карта» оборудования, и появляется возможность сопоставления результатов, полученных с помощью различных средств диагностики (вибродиагностика, тепловизионная диагностика, результаты внешнего осмотра и т.п.), в сочетании с данными по дефектам, отказам и ремонтам.

Эти данные могут далее обрабатываться и использоваться для расчета обобщенных индексов состояния, включающих в себя взвешенные оценки множества параметров. На сложном оборудовании один индекс состояния может рассчитываться на основе значений десятков разнородных параметров, характеризующих разные сборочные единицы оборудования. Далее рассчитанные индексы используются в целях определения приоритетности работ, планирования ТОиР с учетом критичности и состояния оборудования.

Особенно важно интегрировать ИСУ ТОиР с системами диагностики в тех случаях, когда работы по диагностике или проведению ТОиР выполняются подрядными организациями. Ведь такие подрядчики приходят и уходят (и с ними уходят данные по проведенным работам), а ответственность за состояние оборудования остается у его владельца. Поэтому целесообразно хранить все эти данные не у подрядчика, а у владельца оборудования, в его информационной системе ТОиР.

Взаимодействие с системами MES

Системы классов EAM и MES находятся на одном уровне иерархии «пирамиды» АСУ. На этом «этаже» лежат задачи, соответствующие четырем основным сферам управления: производство, техобслуживание, качество, запасы. В соответствии с международными стандартами ISA-95  системы этого уровня носят название систем управления производственными процессами Соответствующий английский термин: МОМ  (Manufacturing Operations Management). Несмотря на тесную содержательную связь процессов производства и процессов управления ТОиР, практический опыт сопряжения систем этих классов невелик. В постановочном плане целесообразно сопряжение этих систем по следующим направлениям [3]:

• из ИСУ ТОиР в MES передаются планируемые даты проведения ТОиР, состояние оборудования (по результатам дефектации, диагностики и т.п.); в MES эти сведения используются для составления расписания выполнения заказов на оборудовании с учетом плана ТОиР и состояния оборудования;
  

• из MES в ИСУ ТОиР передаются данные по ожидаемой загрузке оборудования; в ИСУ ТОиР при формировании планов работ учитывается ожидаемая загрузка оборудования.
  

К зоне ответственности MES относятся и вопросы мониторинга простоев оборудования (включая анализ причин простоев). Возникает вопрос: а нужно ли иметь функцию мониторинга простоев в системах EAM (ИСУ ТОиР), если можно решить эту задачу в пределах MES?

По нашему мнению там, где внедрение полноценной MES не предвидится (и, возможно,  вообще экономически не оправдано), вопросы мониторинга простоев могут взять на себя системы управления ТОиР (во взаимосвязи с промышленными контроллерами, фиксирующими данные о простоях непосредственно на единицах оборудования).

Об опыте и перспективах интеграции в проектах внедрения ИСУ ТОиР

Как уже отмечалось, наиболее востребованными являются задачи сопряжения с бухгалтерскими и складскими программами. В связи с большой распространенностью продуктов фирмы 1С в большинстве наших проектов реализуется сопряжение TRIM с «1С: Бухгалтерия», либо с «1С: Управление производственным предприятием» [4, 5]. Реже приходится интегрировать TRIM с другими подобными системами – в частности, с MS Dynamics (AX или NAV), «Парус», «Фигаро», «ТБ Корпорация» или «АБАКУС».

Следующее по востребованности направление взаимодействия – сопряжение с АСУ ТП в части импорта данных по наработке. В последнее время увеличивается популярность сопряжения с диагностическими системами (прежде всего – с системой вибродиагностики) [6]. Более экзотической, но все же востребованной и вполне реализуемой выглядит интеграция с системами инженерного моделирования и анализа надежности, такими как Neplan и Calpos [7], системами управления проектами, такими как Primavera [8], системами диспетчеризации транспорта, например, с системой «Карьер» [9].

Обычно количество связей в конкретном проекте невелико (как правило, не превосходит трех). Но существуют отдельные проекты, в которых требуется значительно более обширная интеграция. Рис. 2 иллюстрирует связи ИСУ ТОиР с внешними системами, реализованные в одном из таких проектов.

Рис. 2. Взаимодействие ИСУ ТОиР со смежными информационными системами

В последние годы появились стандарты, которые направлены на унификацию взаимодействия между отдельными автоматизированными подсистемами. Обзор таких стандартов можно найти в [10, 11]. Применительно к рассматриваемой нами области наиболее интересны стандарты ISA-95, а также стандарты MIMOSA и OPC, направленные, в частности, на взаимодействие систем диагностики и EAM. ISA-95 – национальный стандарт США и международный стандарт интеграции корпоративных производственных информационных систем. Этот стандарт отвечает за решение задач операционного менеджмента средствами информационных систем. MIMOSA (Manufacturing Information Management Open Systems Aliance, см. http://www.mimosa.org/) – ассоциация, которая разрабатывает стандарты обмена информацией в области, связанной с использованием систем CMMS/EAM. Однако пока этим стандартам не удовлетворяет большинство систем, и поэтому каждый «мостик» между двумя системами приходится строить заново. Впрочем, и в имеющейся «нестандартной» ситуации удается разрабатывать типовые решения, на основе которых могут быть быстро и эффективно  реализованы требования, возникающие в конкретных проектах.

Заключение

Интеграция с другими подсистемами существенно увеличивает эффективность использования ИСУ ТОиР, и расширяет сферу ее применения. При этом потоки информации, ранее циркулировавшие в бумажном виде или вообще отсутствовавшие, концентрируются и накапливаются в привязке к конкретным единицам оборудования. Это не только улучшает качество процессов управления ТОиР в рамках принятой стратегии обслуживания, но и создает предпосылки для перехода к новым, современным стратегиям (обслуживание по состоянию, RCM).

Рассмотренные в статье примеры говорят о многообразии вариантов взаимодействия ИСУ ТОиР с другими автоматизированными подсистемами. При реализации многочисленных проектов внедрения системы TRIM накоплен значительный опыт организации взаимодействия с разнообразными «соседями».
Можно утверждать, что сегодня технические вопросы организации связей между различными подсистемами  проблем не вызывают. Поэтому на первый план выходят задачи разработки алгоритмов обмена и оптимального разграничения функций между подсистемами с учетом специфики конкретных проектов.

Литература
1. Яковис Л.М. Многоуровневое управление производством (состояние, проблемы, перспективы). // Автоматизация в промышленности. 2009. №9. С.15 – 22.
2. Кац Б.А. От информационной системы – к системе управления ТОиР // Главный механик. 2009. №11. С. 60-65.
3. Кац Б.А. Автоматизированная система управления эксплуатацией и ремонтом оборудования как инструмент повышения эффективности предприятия. // Энергетика. Энергосбережение. Экология. 2012. Июль. С.39-41.
4. Антоненко И.Н. Информационная система технического обслуживания электротранспорта// КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2011. №2. С. 41-42.
5. В Енисейском пароходстве завершена интеграция TRIM и 1С: УПП//Intelligent Business. 2009. №11 (68). С.33.
6. Информационная система поможет компании Спецэнержи управлять обслуживанием насосов// MEGATECH: Новые технологии в промышленной диагностике и безопасности. 2011. №2-3. С. 9.
7. Антоненко И.Н. Управление ремонтами энергооборудования и надежность энергоснабжения// Энергетика. 2006. №4(19). С. 28-29.
8. Антоненко И.Н. Интеграция TRIM и Primavera: новые возможности для управления ремонтами АЭС// Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2009. №1. С. 47-48.
9. Сидоренко В.Д., Станков А.П., Анистратов К.Ю., Еременко Г.И. Опыт применения информационной системы «TRIM-Жизнь машины» на карьерах// Вестник Криворожского технического университета. 2011. Вып. 29. С. 28-30.
10. Козлецов А.П. Стандарты интеграции систем управления (электронный ресурс) //http://mescenter.ru/mesaconf/presentations/mesa2009_252_kozletsov_amaster.pdf
11. Козлецов А.П., Решетников И.С. Применение стандарта ISA-95 для интеграции информационных систем на производственном предприятии // Автоматизация в промышленности. 2012. № 10.С.3-7.