Analiza alarmów i trendów - Vijeo Citect Process Analyst

Systemy sterowania i kontroli procesów są tak użyteczne, jak użyteczne są informacje przez nie dostarczane. Dzieje się tak ze względu na fakt, iż ogromne ilości danych generowane przez tego typu systemy rzadko kiedy zapewniają użyteczne informacje, o ile dane nie zostaną ustrukturyzowane i uporządkowane tak, aby mogły stać się dla użytkownika systemu źródłem przesłanek co do dalszych działań i decyzji. Zagadnieniem wymagającym szczególnej uwagi pozostaje zawsze sposób pozyskiwania przesłanek z szeroko rozumianego systemu produkcyjnego. W realiach nowoczesnych zakładów przemysłowych natrafiamy bowiem na szereg barier utrudniających znalezienie odpowiedzi na kluczowe pytania.

Na początku należy zwrócić uwagę na rozległość i złożoność procesów przemysłowych. Operatorzy i technolodzy nieraz mogą utknąć na etapie zarządzania przytłaczającymi ilościami danych, zanim jeszcze zdążą rozpocząć ich analizę. Pomimo zaawansowanych narzędzi służących archiwizacji danych, próba dotarcia do kluczowych zestawów informacji jest na tym etapie zadaniem zbyt trudnym i pracochłonnym, zwłaszcza dla specjalistów koncentrujących swoją uwagę na wykryciu i zapobieżeniu określonym problemom technologicznym.

W efekcie - paradoksalnie - bogactwo danych dostępnych w systemie SCADA, często uniemożliwia użytkownikom optymalne wykorzystanie potencjału drzemiącym w środkach produkcji, jakimi dysponują. Korzyści wynikające z zastosowania nawet prostych narzędzi analitycznych są tracone przy "przedzieraniu się" przez przerośnięte archiwa zmiennych procesowych. Ponadto bardzo często to nie brak danych, a brak połączenia między różnymi ich rodzajami, miejscami w których zostały zarejestrowane, brakiem kompatybilności jest problemem uniemożliwiającym skuteczne określanie związków przyczynowo- -skutkowych stojących u źródeł określonych problemów.

NAJWAŻNIEJSZY JEST KONTEKST

Rys. 1.

Już samo proste porównanie dwóch zestawów danych alarmowych może być źródłem cennych przesłanek i wniosków. Technika taka może kazać się bardzo użyteczna zwłaszcza w przypadku minimalizacji liczby alarmów w systemie automatyki lub ograniczenia wpływu tzw. zalewu alarmów na sprawne i bezpieczne prowadzenie procesu.

Rozwiązaniem przynoszącym jeszcze bardziej wymierne korzyści jest zestawienie wspomnianych danych alarmowych z zarejestrowanymi trendami zmiennych procesowych. Porównanie tego typu może okazać się użyteczne na kilka sposobów i pozwala na:

• identyfikację podążania procesu w kierunku nieprawidłowego przebiegu, co może ostatecznie prowadzić do awarii,
• łączenie określonych alarmów z określonym przebiegiem procesu, zmian w opomiarowaniu i /lub konfiguracji układu sterowania,
• analizę odpowiedzi operatora na alarmy (zamiast skupiania się na danych alarmowych) pozwala wykryć niedoskonałości systemu alarmowania,
• izolowanie alarmów źródłowych i wynikowych, a także tych powodujących szum informacyjny i dezorganizujących pracę operatorów procesu.

W celu porównania danych alarmowych z danymi systemu trendów, w typowym automatyki przemysłowej operator zmuszony jest zlokalizować logi alarmów lub stosowne wydruki, a następnie porównać je z ekranami trendów. Zwykle dane takie były zlokalizowane, rejestrowane i prezentowane w całkowicie innych miejscach, formatach i lokalizacjach. W rezultacie operator, chcąc wyciągnąć użyteczne wnioski, musiał wykonać operację typu cross-reference na zestawie całkowicie odseparowanych danych, tworząc raczej luźne połączenie, dodatkowo często zdają się na własne wyczucie i doświadczenie.

Dodatkowo, jeżeli przyjęta metoda postępowania zakładała zrzut alarmów i trendów do arkusza kalkulacyjnego, a następnie analizowanie danych i tworzenie wzajemnych połączeń, należało zawsze liczyć się ze znacznymi nakładami czasowymi oraz często zwykłymi trudnościami warsztatowymi w zakresie stosowanych narzędzi biurowych. W praktyce bardzo często użytkownicy stający wobec podobnych wyzwań muszą zdawać się na pomoc programistyczną, dzięki której możliwe jest odnalezienie korelacji między zbiorami danych. Przytoczony ogólny przykład podejścia do problemu ilustruje ograniczenia tzw. atomistycznej idei analizy danych procesowych.

ZASADA ATOMISTYCZNA I ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW

Atomistyczna zasada zastosowana do rozwiązywania problemów sugeruje, że każde zadanie problemowe, może zostać zredukowane do kroków lub części problemu, które można rozpatrywać niezależnie od problemu traktowanego całościowo. Jest to również typowy przykład podejścia opozycyjnego do teorii Gestalt, która to podkreśla holistyczne podejście do rozwiązywania problemów tak typowe dla ludzi, charakteryzujące się samo organizacją i łączeniem różnych składników problemu rozważanego jako całość.

W środowisku systemu SCADA, idea atomistyczna doprowadzi do ulokowania różnych zestawów informacji w różnych lokalizacjach, a następnie będzie skłaniać do spoglądania na nie z różnych punktów widzenia. Z drugiej strony podejście Gestalt będzie skłaniać do nałożenia na siebie różnych zestawów danych, w taki sposób aby umożliwić ich holistyczny ogląd. W takiej sytuacji operator zyskuje możliwość intuicyjnego łączenia elementów wspomnianej układanki, tworzenia kontekstu, identyfikacji związków przyczynowo skutkowych i docierania do prawdziwej istoty problemu.

Mając na uwadze trudności w tworzeniu powiązań między warunkami w jakich przebiegał alarm, a zarejestrowanymi alarmami, zwłaszcza w przypadku gdy dane takie są rejestrowane i udostępniane niezależnie, celowym wydaje się poszukiwanie rozwiązań technicznym będących w stanie połączyć elementy układanki prezentując je w tym samym czasie na jednym ekranie synoptycznym.

W JAKI SPOSÓB ROZWIĄZANIE TAKIE MOŻE POMÓC?

Operatorzy i inżynierowie mogą intuicyjnie dostrzec połączenia między alarmami i zmiennymi procesowymi zarejestrowanymi w systemie trendów. Np. konwencjonalna metoda analizowania zakłóceń procesu dla obiektu infrastruktury wodno-ściekowej oraz alternatywna metoda opierająca się na jednocześnie prezentacji zagregowanych danych procesowych może być schematycznie przedstawiona w sposób jak na rysunku 1. Oprócz analizy zakłóceń procesu, nałożenie danych o alarmach i trendów może w znaczny sposób zwiększyć produktywność.

Pomimo, że nakładanie alarmów i trendów jest najczęściej używane w analizach post-factum, przytoczony przykład dowodzi użyteczności narzędzi zdolnych do takiego prezentowania danych również w działaniach online. Zarejestrowany zapis historyczny procesu może zostać nałożony na przebieg bieżący i stanowić punkt odniesienia dla prowadzonego procesu, stanowiąc swego rodzaju element sterowania predykcyjnego.

Jeżeli dodatkowo narzędzie przedstawiać będzie nie tylko alarmy i trendy, ale również odpowiedź operatora na zgłoszone alarmy, wówczas analiza zdarzeń zyska zupełnie nowy wymiar, stając się w istocie bazą danych - bezcenną wskazówką dla nowych operatorów. Wreszcie gdy oprogramowanie umożliwiać będzie stosowanie prekonfigurowanych szablonów, zapisywać i wczytywać przygotowane widoki, wówczas operatorzy nie będą musieć tracić czasu na przygotowanie najbardziej ich interesujących zestawień zmiennych trendów i alarmów.

OD PRZESŁANEK DO DZIAŁANIA

Rys. 2. Przykładowy ekran Process Analyst w Vijeo Citect

Efektywne narzędzie wizualizacyjne powinno ułatwiać i przyspieszać analizę, czyniąc ją bardziej intuicyjną dla operatorów systemu SCADA i technologów. O ile przemysłowe archiwizatory danych często oferują wyrafinowane narzędzia spełniające takie wymogi, o tyle dostęp do tego typu funkcji bezpośrednio z poziomu stacji operatorskiej systemu SCADA jest cały czas rzadkością. Ulokowanie narzędzi służących analizie procesu poza systemem SCADA, a co za tym idzie odcięcie operatorów od procesu selekcji danych, bardzo często skutkuje tym, że jako wartościowe ekstrahowane są dane o wątpliwej jakości.

Z tego względu w różnego rodzaju opracowaniach zwraca się na uwagę jak ważne jest wyposażenie zarówno praktyków obcujących na co dzień z procesem, jak i analityków realizujących zadania data-miningu, w takie same narzędzia wizualizacyjne. Zapewnia to:

• dostęp z pierwszej ręki do danych procesowych i alarmów dla analityków,
• bezpośrednią możliwość wglądu i kontroli zasobów podlegających analizie,
• możliwość właściwej odpowiedzi na opracowane wnioski,
• możliwość skrócenia czasu odpowiedzi.

Przykładem narzędzia oferującego rozważaną funkcjonalność jest element systemu Vijeo Citect o nazwie Process Analyst. Jest on w pełni konfigurowalnym dodatkiem ActiveX systemu i umożliwia swobodne zestawianie na jednym ekranie danych o alarmach oraz zarejestrowanych zmiennych procesowych.

Dzięki Process Analyst operatorzy, który w swojej codziennej pracy nie mogli położyć właściwego nacisku na analizę przebiegu procesu z uwagi na przedstawione trudności w zestawianiu różnych danych procesowych, mogą teraz precyzyjnie identyfikować źródła nieprawidłowości i trafniej interpretować zauważone nieprawidłowości.

Stosując Process Analyst, wybrane dane procesowe mogą być porównywane w różnych oknach czasowych, w pojedynczym panelu lub ich zestawie. Raz przygotowane widoki mogą być zapisywane w taki sposób aby przedstawiać dane aktualne lub historyczne. Każdy operator dysponuje dodatkowo praktycznie nieograniczonymi możliwościami modyfikowania wyglądu i sposobu przedstawienia informacji oraz eksportowania danych do aplikacji biurowych.

WYZWANIA W ŚRODOWISKU PRZEMYSŁOWYM

W środowisku systemów SCADA trafne przesłanki i wnioski dotyczące przebiegu procesów są efektem zadawania i odpowiadania na właściwe pytania. Podsumowując bieżący artykuł, warto odpowiedzieć sobie na poniższe pytania:

• Czy moje dane procesowe są zorganizowane, dostępne i użyteczne?
• Czy mówiąc "dostępne", mam na myśli, że ma do nich dostęp operator procesu?
• Czy mogę porównać dane alarmowe z danymi trenów i zestawić je na jednym ekranie?
• Czy mogę elastycznie dostosowywać szczegółowość danych?
• Czy mogę w łatwy sposób udostępnić materiały do analizy i podzielić się jej wynikami?
• Czy mam narzędzie do analizy, które jest częścią mojego systemu SCADA i czy umiem się nim posługiwać?

Jeżeli na któreś z pytań udzieli Państwo odpowiedzi negatywnej, być może jest to czas, aby skontaktować się ze Schneider Electric i zapytać o Vijeo Citect i Process Analyst.

Schneider Electric
www.schneider-electric.pl