Co to jest aplikacja krytyczna?
W każdym zakładzie przemysłowym znajdziemy procesy, które z punktu widzenia pracy przedsiębiorstwa mają krytyczne znaczenie dla produkcji. Zatrzymanie takiego procesu oznacza zatrzymanie całości lub części produkcji i pociąga za sobą bardzo poważne konsekwencje finansowe, wizerunkowe, a może także wprowadzać zagrożenie dla życia ludzkiego oraz zniszczenia środowiska naturalnego.
Co dla zakładu produkcyjnego oznacza nieplanowany przestój?
Nieplanowany przestój dla zakładu produkcyjnego wiąże się z wyższymi kosztami operacyjnymi, na które wpływ mają:
- zatrzymanie całej produkcji lub jej części,
- niższą jakość i wolumen produkcji,
- utrata mocy produkcyjnych,
- uszkodzenie fragmentu instalacji oraz zniszczenie partii produkcyjnej,
- urazy, obrażenia ciała pracowników,
- utratę reputacji i spadek wiarygodności w oczach kontrahentów,
- zniszczenie lub zanieczyszczenie środowiska naturalnego.
Gdzie w systemie sterowania mogą pojawić się awarie?
Awarie mogą pojawić się wszędzie. Od miejsca ich wystąpienia zależą decyzje, jakie podejmiemy w celu minimalizacji strat, a podejmowanie właściwych decyzji wymaga dostępu do informacji zbudowanych w oparciu o wiarygodne dane.
W każdym systemie sterowania o architekturze warstwowej podjęcie właściwej decyzji wymusza przepływ danych od warstw najniższych (sterowania) do warstwy najwyższej (aplikacyjna). Awaria w najniższej warstwie może zatem doprowadzić do nieplanowanego przestoju z uwagi na brak danych. W aplikacjach o charakterze ciągłym kluczowe jest zagwarantowanie wysokiej dostępności w najniższych warstwach, ponieważ dostęp do danych to warunek konieczny prawidłowego prowadzenia produkcji.
Warstwa sterowania i układów polowych
Zbieranie DANYCH produkcyjnych
- awaria serwerów z danymi (fizyczne uszkodzenie sprzętu),
- awaria systemów raportowych (fizyczne uszkodzenie sprzętu),
- awaria stacji i konsol operatorskich (fizyczne uszkodzenie sprzętu).
- papierowy obieg dokumentów,
- ręczna analiza i raportowanie produkcji,
- prowadzenie procesu z innego miejsca w niepełnym zakresie.
- brak możliwości bieżącej analizy produkcji, zapotrzebowania,
- brak kontroli jakości lub kontrola na niskim poziomie,
- mała wydajność produkcji.
Warstwa komunikacji
Generowanie INFORMACJI na podstawie posiadanych DANYCH
- uszkodzone systemy komunikacji (uszkodzenia mechaniczne i logiczne),
- awaria źródeł zasilania (przepięcia, zaniki zasilania),
- uszkodzenie systemu wentylacji i klimatyzacji serwerowni.
- prowadzenie produkcji metodą prób i błędów,
- papierowy obieg dokumentów.
- brak bieżącej kontroli nad produkcją,
- brak dostępu do danych i możliwości ich składowania,
- brak planowania i bieżącej analizy produkcji.
Warstwa aplikacyjna
Podejmowanie DECYZJI na podstawie
posiadanych informacji
- awaria serwerów z danymi (fizyczne uszkodzenie sprzętu),
- awaria systemów raportowych (fizyczne uszkodzenie sprzętu),
- awaria stacji i konsol operatorskich (fizyczne uszkodzenie sprzętu).
- papierowy obieg dokumentów,
- ręczna analiza i raportowanie produkcji,
- prowadzenie procesu z innego miejsca w niepełnym zakresie.
- brak możliwości bieżącej analizy produkcji, zapotrzebowania,
- brak kontroli jakości lub kontrola na niskim poziomie,
- mała wydajność produkcji.
Jakie są orientacyjne koszty wynikające z nieplanowanego przestoju?
W zależności od branży, typu instalacji oraz czasu trwania godzinne koszty wynikające z nieplanowego przestoju mogą wynosić od kilku do kilkuset tysięcy złotych. Często z pozoru prosty system, który przestaje działać może skutecznie zatrzymać cały zakład produkcyjny, co przekłada się na jeszcze większe koszty.
Średni koszt godziny przestoju aplikacji o znaczeniu niekrytycznym wynosi 76 tysięcy dolarów; w przypadku aplikacji krytycznych koszt ten szacowany jest na 92 tysiące dolarów. 53 % ankietowanych przyznało, że ich organizacje doświadczają rocznie pomiędzy 21 a 50 niezaplanowanych przestojów, które są spowodowane awariami IT lub czynnikami zewnętrznymi.*
| Branża | Średni koszt nieplanowanego, godzinnego przestoju instalacji w przemyśle [PLN] | ||
|---|---|---|---|
| min | max | ||
 | Chemia | 9 000 | 120 000 |
 | Petrochemia | 15 000 | 250 000 |
 | Energetyka | 80 000 | 550 000 |
 | Produkcja wody | 5 800 | 14 000 |
 | Górnictwo/hutnictwo | 7 500 | 150 000 |
 | Infrastruktura | 10 000 | 50 000 |
Dane pochodzą z www.backupacademy.pl – zobacz cały artykuł:
» Nieplanowane przestoje w dostępie do aplikacji kosztują przedsiębiorstwa nawet 16 milionów dolarów rocznie
Jak zabezpieczyć się przed nieplanowanym przestojem?
Najpopularniejszą metodą zabezpieczającą przed nieplanowanym przestojem jest powielenie krytycznych elementów (redundancja) – tak, aby w razie awarii jednego z nich, system w sposób automatyczny przełączył się na element rezerwowy, w taki sposób, aby nie zatrzymać produkcji. W przypadku systemów sterowania stosuje się układy wysokiej dostępności, które pozwalają zabezpieczyć się na wypadek awarii dowolnego z komponentów systemu.
Zobacz artykuł:
» Cold, Warm czy Hot Stand By - rodzaje redundancji
w systemach sterowania. Wady i zalety
Jak działa system wysokiej dostępności?
System wysokiej dostępności w sposób automatyczny przełącza się na element rezerwowy, jeśli wykryje awarię elementu głównego.
Dzięki synchronizacji elementów między sobą, przełączenie na rezerwę odbywa się w sposób płynny, bezuderzeniowy co oznacza, że proces produkcyjny nie zostanie przerwany.
Dowiedz się więcej o zasadzie działania systemów
wysokiej dostępności – zobacz nagranie z webinaru:
» Jak działają układy redundancji i
kiedy należy je stosować
Na jakim poziomie można redundować układ sterowania?
Redundancja w systemie sterowania może być realizowana na różnych poziomach, a odporność systemu na awarie będzie wynikała z architektury układu.
Bezpieczne odstawienie instalacji
w razie awarii
Rozwiązania ESD (Emergency Shut Down) oraz PSD (Process Shut Down) pozwalają zatrzymać instalację w razie awarii i bezpiecznie zamknąć proces. Układ analizuje krytyczne parametry i w razie wykrycia nieprawidłowości lub awarii odpowiedzialny jest za odstawianie instalacji do stanu bezpiecznego, bez zagrożenia dla ludzi i środowiska.
Poziom zabezpieczeń podnoszony jest przez:
- redundancję kluczowych elementów,
- bardziej precyzyjną diagnostykę.
Wysoka dostępność, czyli odporność na awarię i uszkodzenia w warstwie sterowania i układów polowych
- rezerwacja jednostek centralnych – odporność urządzeń wykonujących algorytm sterowania,
- rezerwacja modułów synchronizujących – odporność modułu lub połączenia bezuderzeniowo przełączającego sterowanie,
- rezerwacja zasilaczy systemowych – odporność źródeł zasilania,
- rezerwacja modułów i magistral komunikacyjnych – odporność połączeń oraz modułów do wymiany danych.
Wysoka dostępność, czyli odporność na awarię
w warstwie komunikacji
- redundantne switche przemysłowe – na wypadek awarii urządzenia lub magistrali,
- redundantne zasilanie – dostarczenie zasilania z 2 niezależnych źródeł,
- redundantne magistrale - pozwalają agregować połączenia,
- architektura RINGu (pierścienia) – gwarantuje dostęp do dowolnego urządzenia co najmniej dwoma różnymi drogami.
Wysoka dostępność, czyli bezpieczeństwo
w warstwie aplikacji
- redundantne stacje operatorskie – udostępniają te same informacje z wielu różnych miejsc linii produkcyjnej,
- redundantne serwery danych bieżących – system pozyskuje i rejestruje parametry procesu, umożliwiając nadzór,
- redundantne serwery danych historycznych – udostępniają dane do analiz i raportów podczas awarii,
- redundantne programy komunikacyjne - udostępniają dane systemu wieloma ścieżkami, z użyciem różnych mediów oraz protokołów.
Jakie są korzyści stosowania systemu wysokiej dostępności?
Z zalet systemów wysokiej dostępności korzysta zarówno kadra zarządzająca jak i operatorzy oraz służby utrzymania ruchu w zakładzie.
Korzyści operacyjne:
- brak utraty mocy produkcyjnych pomimo wystąpienia awarii,
- gwarancja sprawności systemu w razie awarii pojedynczych komponentów,
- możliwość serwisu i rozbudowy systemu na ruchu bez zatrzymywania pracy układu,
- gwarancja ciągłości produkcji,
- utrzymanie wysokiej jakości produkcji - minimalizacja wpływu czynnika ludzkiego na prowadzenie procesu w razie awarii,
- aktualizacja systemu bez zatrzymywania produkcji - możliwość dostosowania się do polityki bezpieczeństwa działów IT,
- czas na usunięcie przyczyn awarii.
Korzyści ekonomiczne:
- minimalizacja kosztów finansowych wynikających z nieplanowanego przestoju,
- utrzymanie najwyższej jakości towarów i usług w chwili wystąpienia awarii,
- utrzymanie ciągłości dostawy produktów i usług w razie wystąpienia awarii,
- podniesienie prestiżu przedsiębiorstwa,
- podniesienie bezpieczeństwa całego systemu,
- niższe koszty utrzymania systemu poprzez lepsze wykorzystanie infrastruktury sprzętowej oraz wirtualizację.
Jaki jest czas zwrotu inwestycji w system wysokiej dostępności?
Każdy system wysokiej dostępności wymaga zainwestowania dodatkowych środków w zakup elementów rezerwowych. W zależności od zastosowanej architektury oraz poziomu redundancji nakłady poniesione na inwestycję zwrócą się, gdy układ zabezpieczy nas już przed pierwszym nieplanowanym przestojem.
| Branża | Okres zwrotu z inwestycji w system redundantnego sterowania [godziny] | ||
|---|---|---|---|
| od | do | ||
| Chemia | 5.0 | 0.4 |
| Petrochemia | 3.0 | 0.3 |
| Energetyka | 0.6 | 0.1 |
| Produkcja wody | 7.8 | 3.2 |
| Górnictwo/hutnictwo | 6.0 | 0.5 |
Przeczytaj artykuł:
» Jak ograniczyć koszty zakupu systemu wysokiej dostępności średnio o 30%?
Czy system wysokiej dostępności jest dla Ciebie?
Skontaktuj się z nami
Jakiego rodzaju systemy są dostępne w ofercie?
Rodzaje systemów redundancji Emerson:
PACSystems HA RX3i ENIU
- szybka synchronizacja 2.12 GHz,
- czas wykrycia awarii i przełączenie sterowania na rezerwę w 1 skan,
- wielopoziomowa redundancja,
- obsługa modułów komunikacyjnych w węzłach RX3i IO - Profibus DP, Ethernet, RS232/485, IEC61580, DNP3,
- obsługa lokalnej logiki w węźle RX3i IO,
- węzły IO w oparciu o PACSystems RX3i.
PACSystems HA RX3i PNSR
- szybka synchronizacja 2.12 GHz,
- czas wykrycia awarii i przełączenie sterowania na rezerwę w 20 ms,
- wielopoziomowa redundancja,
- węzły IO w oparciu o RX3i, VersaMax, PAC8000, RSTi-EP,
- szybka komunikacja Profinet 1 Gb MRP miedź/światło (1 ms na obsługę węzła),
- brak dodatkowych urządzeń sieciowych.
PACSystems HA CPL410 Profinet
- ekonomiczny system redundancji jednostek centralnych HSR,
- szybka, niezależna od systemu synchronizacja danych — 1 Gb na odległość 100m,
- przełączenie sterowania w czasie 40-300 ms,
- obsługa do 20 węzłów Profinet IO w oparciu o RX3i, VersaMax, PAC8000, RSTi-EP,
- szybka komunikacja Profinet 1 Gb MRP miedź — od 16 -512 ms,
- programowanie jak pojedynczy układ sterowania.
PACSystems HA PNSR – odporność systemu
Profinet Redundancy System został zaprojektowany tak, aby przetrwać:
Zobacz, gdzie pracują systemy wysokiej dostępności
Zobacz, kto używa systemów wysokiej dostępności
| Wysoka dostępność w warstwie aplikacyjnej | Wysoka dostępność w warstwie infrastruktury | Wysoka dostępność w warstwie sterowania | System bezpiecznego odstawiania instalacji | |
|---|---|---|---|---|
| Energetyka cieplna | PGE Elektrociepłownia Rzeszów | |||
| Energetyka zawodowa | PGE S.A. Elektrownia Łagisza | |||
| Górnictwo | Koksownia Przyjaźń Sp. z o.o. | |||
| Hutnictwo | ArcelorMittal | |||
| Chemia | Organika Sarzyna S.A | Zakłady Azotowe Puławy SA | ||
| Produkcja spożywcza | Spółdzielnia Mleczarska Ostrołęka | |||
| Automotive | INERGY Automotive Systems Poland Sp. z o.o., Lublin | |||
| Wod-kan | ZWIK Sp. z o.o. w Szczecinie | |||
| Edukacja | Centrum Energetyki Odnawialnej w Sulechowie | |||
Od czego zacząć?
Decyzja o wdrożeniu systemu redundancji musi być poprzedzona analizą i zmapowaniem procesów w zakładzie produkcyjnym. Dzięki temu będziemy wiedzieli, które z aplikacji mają krytyczne znaczenia dla utrzymania ciągłości pracy zakładu. Następnie należy odpowiedzieć na pytania:
- Jak często pojawiają się nieplanowane przestoje?
- Z czego one wynikają?
- Jaki jest średni czas usunięcia awarii (MTTR)?
- Czy w zakładzie służby odpowiedzialne za utrzymanie ruchu są stale na miejscu, czy w tym celu wykorzystywane są zewnętrzne firmy świadczące takie usługi?
- Jaki jest roczny koszt przestojów? (czas przestojów w ciągu roku × koszt przestoju na godzinę)
- Czy istnieją instalacje, na których nieplanowany przestój jest niedopuszczalny?
- Czy istnieją instalacje, których drobne modernizacje powinny być przeprowadzone na ruchu?
- Czy istnieją aplikacje, które są składową większego procesu i wpływają na niego?
- Czy instalacja jest częścią składową większego procesu? Jaki wpływ na resztę procesu ma wyłączenie zatrzymanie naszej instalacji i jaki koszt to generuje?
Wiedza
Technologia
PACSsytems RX3i – Niezawodny system sterowania w warstwie nadrzędnej. RX3i to przemysłowe kontrolery PAC, które przeznaczone są do automatyzacji średnich i dużych obiektów przemysłowych. Modułowa budowa urządzenia gwarantuje jego pełną skalowalność w zakresie architektury, w jakiej pracuje oraz możliwość programowania i serwisu całego systemu na ruchu. Bardzo bogate możliwości komunikacyjne pozwalają na pełną integrację z każdym elementem systemu automatyki dowolnego dostawcy. Wysoka niezawodność urządzenia jest potwierdzona 5 letnim okresem gwarancji oraz certyfikatem Achilles Level 2. Na polskim ryku pracuje ponad 5000 systemów sterowania zbudowanych w oparciu o tą serię urządzeń.
» Dowiedz się więcej
PACSystems CPE400/CPL410 – Kontroler PACEdge do układów redundancji. CPE400/CPL410 to kompaktowe kontrolery klasy IICS przeznaczone do budowania ekonomicznych systemów rezerwacji jednostek centralnych. Wbudowane możliwości komunikacyjne oraz zintegrowana obsługa systemów Linux pozwala na realizację dodatkowej funkcjonalności, co czyni z nich niezawodnie kontrolery brzegowe. Kompaktowe rozmiary oraz możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur pozwalają na instalację urządzenia w nieogrzewanych i niewentylowanych szafach sterowniczych, pracujących poza tradycyjnymi sterowniami.
» Dowiedz się więcej o CPE400
» Dowiedz się więcej o CPL410
PACSystems RX3i I/O – Skalowalny układ wejść-wyjść rozproszonych do układów redundancji. W oparciu o serię RX3i można zbudować oddalone układy wejść-wyjść, które z systemem nadrzędnym komunikują się w oparciu o redundantną sieć Ethernet 1Gb. Modułowa konstrukcja daje możliwość doboru konfiguracji sygnałów IO w zależności od potrzeb obiektu oraz możliwość realizacji czynności serwisowych bez zatrzymywania jego pracy. Układy wejść/wyjść zbudowane w oparciu o RX3i pozwalają ponadto na obsługę lokalnej logiki w węźle, obsługę lokalnych modułów komunikacyjnych oraz obsługę sygnałów HART.
» Dowiedz się więcej
PACSystems RSTi-EP I/O – Skalowalny i ekonomiczny układ wejść-wyjść oddalonych do systemów rozproszonych. Kompaktowe rozmiary i modułowa budowa pozwalają stosować RSTi-EP jako układ oddalonych wejść-wyjść w szafach sterowniczych o ograniczonej przestrzeni montażowej. Serwis na ruchu, bogata oferta modułów rozszerzeń, wymiana danych w oparciu o redundantne magistrale komunikacyjne Profinet oraz możliwość stosowania w szerokim zakresie temperatur pozwalają na pracę RSTi- EP w układach rezerwacji jednostek centralnych.
» Dowiedz się więcej
PAC8000 I/O – Skalowalny, modułowy układ wejść/wyjść oddalonych do aplikacji pracujących w strefie Ex. Modułowa konstrukcja, możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur, dodatkowe powłoki ochronne zabezpieczające elektronikę oraz wbudowane terminale iskrobezpieczne pozwalają na stosowanie układu wejść-wyjść oddalonych PAC8000 I/O w strefach zagrożonych wybuchem. Możliwości urządzenia uzupełnia obsługa sygnałów HART oraz redundantna komunikacja do systemów nadrzędnych.
» Dowiedz się więcej
Formularz kontaktowy
Masz pytania? Potrzebujesz wsparcia przy analizie Twojego systemu?
Chcesz przygotować architekturę układu i nie wiesz od czego zacząć?
Chętnie pomożemy!
Zostaw namiary na siebie i czekaj na kontakt z naszej
strony lub wypełnij poniższy formularz.
Specjalista ds. sprzedaży i marketingu
tel. 12 424 00 66
e-mail: piotr.adamczyk@astor.com.pl
Ekspert ds. systemów
sterowania Emerson
tel. 12 424 00 67
e-mail: grzegorz.faracik@astor.com.pl
Formularz kontaktowy
Napisz do nas - odpowiemy w ciągu 24h
O ASTOR
Firma ASTOR od 30 lat wspiera podnoszenie efektywności procesów w przemyśle, produkcji oraz infrastrukturze dostarczając komponenty automatyki przemysłowej, robotyki, systemy IT oraz wiedzę biznesową i techniczną. Kierunek wspierania rozwoju i transformacji naszych Klientów wyznacza Przemysł 4.0. W naszym portfolio znajdują się systemy sterowania Emerson Industrial Automation&Control (dawniej GE Intelligent Platforms, GE Fanuc), Horner APG oraz Astraada One, oprogramowanie przemysłowe AVEVA (dawniej Wonderware), roboty przemysłowe Kawasaki i Epson, produkty do bezprzewodowej transmisji danych SATEL Oy i Astraada, a także falowniki, panele HMI i urządzenia sieciowe Astraada. Oferujemy usługi doradcze w ramach ASTOR Consulting i szkolenia w ramach Akademii ASTOR.
Program korzyści
Korzyści ze współpracy z ASTOR to nie tylko zakupione produkty. U nas każdy klient wybiera, jaką wartość dodaną otrzymuje po zakupie. Pamiętaj, że Zyskujesz z ASTOR zawsze, bez odwołania.
Wybierz korzyść dla siebie
Program partnerski
Do Programu zapraszamy firmy integratorskie oraz producentów maszyn.
Współpracuj z nami regularnie i umacniaj wspólną pozycję w branżach przemysłu oraz infrastruktury.
certyfikowanym partnerem ASTOR?
