Пошаговая инструкция по запуску проекта цифровизации на примере энергомониторинга на предприятии
Я - Дмитрий Серов, руководитель направления промышленного интернета вещей в UMNO.digital, работаю в ИТ-индустрии около 20 лет, а последние пять – занимаюсь проектами, построенных по технологии интернета вещей. В этой статье хочу поделиться инструкцией, с которой сможете внедрить автоматизацию процесса сбора данных. В качестве примера я выбрал внедрение энергомониторинга.
В статье увидите, как на первый взгляд сложный и емкий процесс можно быстро реализовать, и при этом учесть особенности своего предприятия. Если у вас нет времени читать полностью, здесь найдете краткий вариант – в нем описаны те же шаги, но нет подробного описания.
Шаг 1. Поставить задачи, которые сможем решить внедрением новации
Определите приоритетные цели, к которым приведёт автоматизация — сможете выбрать подходящее оборудование и не переплатить. Дело в том, что зачастую из 100+ функций и возможностей, в работе вы будете использовать примерно 30%. Стоит ли переплачивать за оставшиеся 70?
Приведу примеры приоритетных целей, которые чаще всего ставят перед внедрением проекта энергомониторинга:
- управлять мощностью и потреблением электроэнергии на предприятии: через системное планирование загрузки оборудования и сглаживание пиковой нагрузки. Например, развести время включения энергоемких приборов, чтобы сгладить пики;
- повысить эффективность производства: через сбор и анализ данных о параметрах работы и реальной загрузке. Например, сможете посчитать реальный коэффициент загрузки оборудования;
- получить экономию по затратам на электроэнергию: через анализ трудовой и производственной дисциплины. Например, обеспечите контроль выключения оборудования вне рабочих периодов – обеденное, ночное время и т.д.;
- определить реальную составляющую в себестоимости продукции. Например, посчитаете количество потребленной энергии на единицу продукции.
Шаг 2. Определить оборудование, которое будет участвовать в автоматизации
На этом этапе вам нужно посчитать оборудование, которое будет участвовать в реализации проекта. Вы можете оснастить приборами учета съема информации любое оборудование, но я рекомендую ставить их только на ключевое. Так сможете получить достаточно данных для анализа и сократить количество датчиков, а значит, потратите меньше средств.
Ключевым, я называю оборудование, которое входит в производственный цикл изготовления единицы продукции. Это могут быть отдельно стоящее оборудование или производственная линия. Если у вас производственная линия, то нужно решить – какой уровень детализации информации вам нужен. От этого зависит количество датчиков. Приведу пример.
ПРИМЕР. На любом этапе можно изменить уровень детализации данных энергомониторинга
В цеху по производству пластикового профиля есть производственная линия и отдельно стоящий станок по вторичной переработке бракованной продукции. Производственная линия состоит из трех ключевых элементов.
В целях автоматизации сбора данных главный энергетик Василий предложил установить датчики на каждый ключевой элемент производственной линии и на станок. Его цель – получать данные о потреблении электроэнергии и производительности каждого элемента.
Но директор производства принял решение, что на этапе внедрения, достаточно анализировать данные в целом по производственной линии без разбивки на конкретные элементы. Если позже возникнет необходимость в более глубокой детализации, например, для оценки производительности каждого элемента производственной линии, то они дооснастят станки датчиками.
Чтобы понять какой уровень детализации вам нужен, вернитесь в шаг 1 и соотнесите с задачами, которые вы ставите перед внедрением автоматизации. Чем точнее сформулирована цель, тем проще принимать решение о том, данные какого оборудования позволят вам ее достичь. Результаты анализа зафиксируйте в список, в него же внесете информацию, о которой я расскажу в следующем шаге.
Шаг 3. Зафиксировать дополнительные данные
Кроме знаний об оборудовании, на котором будут датчики, нужна информация о типе и способе передачи данных в систему энергомониторинга. Ниже четыре вопроса – три общих, они помогут определить количество датчиков, модемов и место их установки. Еще один дополнительно могут задать вендоры, которые исходят из специфики своих продуктов автоматизации.
Наиболее распространённая модель технического учета электроэнергии построена на базе внедрения систем АСКУЭ. В такой системе устанавливаются счетчики, которые могут использовать различные типы передачи данных о потреблении электроэнергии. Но в задачу таких систем не входит цель оценивать работу оборудования.
Альтернативный способ технического учета электроэнергии может быть организован на базе датчиков измерения силы тока – в обиходе их называют трансформаторы тока. А для учета расширенных параметров используют датчик, который устанавливают на основном вводе предприятия. Такой способ позволяет измерять, например, напряжение сети, частоту, реактивную энергию и т.п.
Способ подключения и нагрузка
От способа подключения – к одно- или трехфазной сети, зависит тип и количество используемого оборудования. Еще, нужно учесть сбалансирования или нет нагрузка по фазам. Если сбалансированная, то можно подключить измеритель на одну фазу, а две другие будут считаться математически.
Если нагрузка несбалансированная, то для повышения точности учета поставить измеритель на все три фазы.
Тип передачи данных
Чтобы организовать связь между измерительным оборудованием и сервером, нужно выбрать способ передачи данных между ними. Сейчас есть большой выбор передачи данных, но в основном они делятся на два вида – передача по радиоканалам и проводной. Чтобы сделать целесообразный выбор, нужно учесть особенности каждого варианта и соотнести их с текущей организацией корпоративной сети в вашей компании.
Беспроводная сеть подразумевает передачу данных от измерителя на сервер по радиоканалу (GSM) напрямую либо через промежуточный шлюз (модем, БС LPWAN, УСПД), который может собирать данные с нескольких измерителей и передавать их через провод или GSM.
Главный плюс в том, что при таком варианте передачи данных не нужны провода — это удобно для ситуаций, когда невозможно или затруднительно обвязать оборудование слаботочкой. Например, станки стоят в центре зала и вокруг курсирует техника, в такой ситуации подвести проводной интернет будет затруднительно.
Проводную сеть – часто в попытке избежать использования радиосетей, измеритель подключают через проводную сеть к корпоративной сети или дополнительные шлюзы (УСПД, контроллеры). Такие способы традиционно считают более безопасным и надежным, хотя есть и те, кто просто не доверяет радиоканалам. Но для систем энергомониторинга некритичен уровень высокой доступности систем.
Если вы рассматриваете вариант передачи данных через провод, то нужно определить будет ли возможность протянуть провод к подключаемому измерителю. Также, стоит рассчитать стоимость прокладки кабеля до конечных точек подключения.
Совет: подходите к выбору способа передачи данных с учетом трудозатрат, которые вы понесете на внедрение и обслуживание проводных или беспроводных сетей. Например, учитывайте необходимость обучить сотрудников на поддержание работоспособности прибора приема данных. Мой личный выбор – радиосеть, они недорогие и просты в развёртывании, позволяют собирать данные от объектов, удаленных от проводных сетей.
Технические параметры сетей
Зафиксируйте технические параметры сетей – нагрузка, диаметр кабеля, мощность автоматического выключателя и иные параметры, которые помогут определиться с выбором измерительного оборудования и способом подключения.
Совет: зафиксируйте информацию, которую собрали в первом и втором шаге на схеме – так получите визуальную картинку, с ней проще принимать решения и защищать его перед руководством. За основу возьмите копию проектной схемы предприятия. На нее нанесите данные, которые вы собрали.
Шаг 4. Выбрать модель распространения ПО
При выборе модель распространения ПО, как правило, рассматривают два варианты – сбор данных на сервере заказчика или доступ по модели SaaS, расположенного в ЦОД вендора.
СОВЕТ: при выборе подхода целесообразно посчитать TCO – где вы учитываете затраты на ближайшие 5-7 лет владения и содержания ПО, которые включают в себя лицензию и затраты на поддержание работоспособности инфраструктуры.
Сбор данных на сервере– on-premise – подразумевает получение от вендора экземпляра ПО, обслуживать и администрировать которую будет заказчик. При такой схеме поддержка разработчика оплачивается отдельно. При этом аналитику можно получать в контуре предприятия.
Доступ по модели SaaS предполагают сбор и хранение данных на удаленных сервисах вендора. При таком варианте доступ к аналитике получите через сети. Модель SaaS не требует создания отдельной инфраструктуры для развертывания ПО – такие модели обычно продают по подписке. Вендор зарабатывает на продаже услуги, а не оборудования.
Шаг 5. Выбрать вендора
Чтобы выбрать подходящего вендора, обратитесь к рынку и запросите несколько коммерческих предложений. Чтобы сравнивать предложения от разных вендоров, задавайте им одинаковые вопросы – там будет проще сравнивать и принимать решение по итогу.
Позволяет ли решение вендора решить задачи, которые вы определили в шаге 1;
Какую модель распространения ПО предлагают и какова ее стоимость;
Какие данные и с какой дискретностью позволяет собирать измерительное оборудование;
Каким образом организована передача данных «измерительное оборудование – сервер»;
Типы измерительного оборудования и способы его подключения;
Какая стоимость внедрения проекта энергомониторинга и ее детализация;
Какие модернизации или предварительные работы необходимы для внедрения;
В какие сроки происходит внедрение;
- Условия поддержания работоспособности проекта
Вы можете пойти дальше и составить единое техническое задание, тем более что предыдущие шаги дадут вам возможность быстро собрать и объединить данные для него. В одной из следующих статей я поделюсь примерных техническим заданием проекту энергомониторинга.
Совет: подумайте, в каком формате вы сможете обрабатывать данные энергомониторинга. Дело в том, что у разных вендоров отчет из системы может выгружаться в разных форматах – графики, дашборды, числовые отчеты в формате excel. Если вам важно получать данные в наглядном виде, сразу ищете подходящее решение. Адоптировать выгрузку под ваш запрос в реализованном проекте может быть затруднительно.