SCADA-ს მოდერნიზაცია: როგორ აფართოებს ციფრული საოპერაციო ფენა მართვის ცენტრის შესაძლებლობებს

მთავარი დასკვნები

• SCADA კვლავ რჩება მართვის ცენტრის მთავარ საყრდენად ტელემეტრიის, განგაშებისა და ზედამხედველობითი მართვისთვის. მოდერნიზაციამ ეს ფუნქციები უნდა გააფართოოს და არა ჩაანაცვლოს.
• ციფრული საოპერაციო ფენა რეალურ დროში მიღებულ მონაცემებს საინჟინრო მოდელებთან, პროგნოზებთან, მოვლენების მართვის პროცესებსა და ანგარიშგებასთან აკავშირებს ისე, რომ არსებული მართვისა და უსაფრთხოების საზღვრები შენარჩუნდეს.

მართვის ცენტრს შეიძლება ყველა წნევის მაჩვენებელი ჰქონდეს და მაინც არ გააჩნდეს საკმარისი კონტექსტი იმის გადასაწყვეტად, რა მოხდება შემდეგ. სამი განგაში შეიძლება ერთი და იმავე მოვლენის შედეგი იყოს. ერთი სარქვლის რეგულირებამ შესაძლოა კონკრეტული შეზღუდვა მოხსნას, მაგრამ ქსელის სხვა მონაკვეთში ახალი პრობლემა შექმნას. მოთხოვნის ცვლილება კი ზოგჯერ პროგნოზში უფრო ადრე ჩანს, ვიდრე ტელემეტრიაში.

SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition - კვლავ წარმოადგენს ინდუსტრიული მონიტორინგისა და ზედამხედველობითი მართვის ძირითად ტექნოლოგიურ ფენას. გაზის, წყლისა და ცენტრალიზებული ენერგომომარაგების ქსელებში იგი იღებს საველე მონაცემებს, აჩვენებს სისტემის მიმდინარე მდგომარეობას, წარმოქმნის განგაშებს და ავტორიზებული მართვის მოქმედებების შესრულებას უზრუნველყოფს.

შესაბამისად, მოდერნიზაციის ამოცანა SCADA-ს ჩანაცვლება არ არის. არამედ მის გარშემო უფრო ძლიერი და ინფორმაციული საოპერაციო გარემოს შექმნა.

რა სჭირდება თანამედროვე ოპერაციებს SCADA-ს ძირითადი ფუნქციების გარდა

SCADA-ს ძირითადი ფუნქციები კვლავ აუცილებელია. თუმცა ქსელების ზრდასთან და გადაწყვეტილებების გართულებასთან ერთად ოპერატორებსა და ინჟინრებს ხშირად სჭირდებათ შესაძლებლობები, რომლებიც ტრადიციული SCADA-ს ფარგლებს სცდება.

• სცენარების შეფასება: ტელემეტრია გვიჩვენებს მიმდინარე მდგომარეობას, მაგრამ თავისთავად ვერ გვეტყვის, როგორ შეიძლება მოიქცეს ქსელი დაგეგმილი ჩარევის, მოთხოვნის ცვლილების ან მოწყობილობის შეზღუდვის შემთხვევაში.
• მოვლენების კონტექსტი: განგაშების დიდი სია ავტომატურად არ გვეუბნება, რომელი მოვლენებია ერთმანეთთან დაკავშირებული, რომელი ობიექტი იწვევს პრობლემას ან რას უნდა მიექცეს ყურადღება პირველ რიგში.
• საინჟინრო ინტეგრაცია: ჰიდრავლიკური მოდელები, GIS მონაცემები, პროგნოზები და ანგარიშები ხშირად სხვადასხვა პროგრამაშია განაწილებული, რის გამოც მომხმარებლებს ინფორმაციის ხელით გადატანა უწევთ.
• მიკვლევადი თანამშრომლობა: ცვლის გადაბარება, მოდელის დაშვებები, სცენარების შედეგები და მიღებული გადაწყვეტილებები თანმიმდევრულ ისტორიაში უნდა ინახებოდეს, რათა მოგვიანებით მათი გადამოწმება შესაძლებელი იყოს.

ეს მოთხოვნები SCADA-ს მოძველებულ სისტემად არ აქცევს. ისინი განსაზღვრავს იმ დამატებით პროგრამულ ფენას, რომელიც თანამედროვე ოპერაციებს მის გარშემო სულ უფრო მეტად სჭირდება.

რა არის ციფრული საოპერაციო ფენა - და რა არ არის

ამ სტატიაში ციფრული საოპერაციო ფენა ნიშნავს პროგრამულ ფენას, რომელიც SCADA-ს ტელემეტრიას საინჟინრო მოდელებთან, პროგნოზებთან, მოვლენების მართვის პროცესებთან, ისტორიულ მონაცემებსა და საწარმოს სხვა სისტემებთან აკავშირებს.

ის შეიძლება ქმნიდეს ერთიან სამუშაო გარემოს, სადაც ოპერატორები და ინჟინრები მოძრაობენ შემდეგი ლოგიკით:

დაკვირვება → ანალიზი → გადაწყვეტილება → დოკუმენტირებული მოქმედება

აღნიშნული სისტემური ფენა საველე მონაცემთა შეგროვებისა და მართვის არსებულ მექანიზმებზეა დაშენებული.

იგი არ ცვლის PLC-ებისა და RTU-ების ლოგიკას, უსაფრთხოების ბლოკირებებს, ავარიული გათიშვის სისტემებს ან დამტკიცებულ supervisory-control არხს.

ასევე, ბრაუზერზე დაფუძნებული სამუშაო გარემო არ ნიშნავს, რომ მართვის სისტემა საჯარო ინტერნეტისთვის იხსნება. წვდომა უნდა ჰქონდეთ მხოლოდ ავტორიზებულ მომხმარებლებს, კონტროლირებადი ინტეგრაციისა და მკაფიო კიბერუსაფრთხოების საზღვრების ფარგლებში.

მიზანია ოპერატორისა და ინჟინრისთვის მეტი კონტექსტის მიწოდება ისე, რომ არ დაირღვეს ის სისტემები და პასუხისმგებლობები, რომლებიც ქსელის უსაფრთხო მუშაობას უკვე უზრუნველყოფს.

SCADA-ს ძირითადი ფენა და დამატებითი ციფრული საოპერაციო ფენა

ეს ორი ფენა ერთმანეთს ავსებს.

SCADA კვლავ პასუხისმგებელია სანდო მონიტორინგსა და ზედამხედველობით მართვაზე, ხოლო ციფრული საოპერაციო ფენა ამ ფუნქციებს იმ საინჟინრო და გადაწყვეტილების მისაღები კონტექსტით ავსებს, რომელიც თანამედროვე ოპერაციებს სჭირდება.

რატომ არის ასეთი არქიტექტურა მნიშვნელოვანი

1. მიმდინარე მდგომარეობიდან სცენარების შეფასებამდე

SCADA პასუხობს უმნიშვნელოვანეს კითხვას:

„რა ხდება ახლა?“

ჰიდრავლიკური ანალიზი და სიმულაცია ამატებს შემდეგ კითხვას:

„რა შეიძლება მოხდეს, თუ პირობები შეიცვლება?“

ტელემეტრიულ მონაცემებთან დაკავშირებული ჰიდრავლიკური მოდელი ინჟინრებს საშუალებას აძლევს შეაფასონ წნევა, ხარჯი, ნაკადის სიჩქარე და მილსადენში არსებული გაზის მარაგი - line-pack.

ასევე შესაძლებელია სხვადასხვა სამუშაო სცენარის შედარება მანამდე, სანამ კონკრეტული საველე მოქმედება დამტკიცდება.

ეს არ ნიშნავს, რომ ყველა სიმულაცია ავტომატურად hard-real-time მართვის ციკლის ნაწილად იქცევა.

ამ მიდგომის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ რეალურ დროში მიღებული მონაცემები საინჟინრო შეფასებას ქსელის ფაქტობრივ მდგომარეობასთან მაქსიმალურად აახლოებს, რაც მას ტრადიციულ, იზოლირებულ offline-მოდელებზე ბევრად ეფექტურს ხდის.

2. განგაშების რაოდენობიდან მოვლენების კონტექსტამდე

განგაშებით გადატვირთვის პრობლემა იშვიათად გვარდება კიდევ ერთი შეტყობინების არხის დამატებით.

ოპერატორს ერთ გარემოში უნდა შეეძლოს დაინახოს:

• თავად მოვლენა;
• დაზარალებული ან დაკავშირებული ობიექტი;
• ბოლო პერიოდის ისტორია;
• დაკავშირებული გაზომვები;
• შესაბამისი რეაგირების პროცესი.

ციფრულ საოპერაციო ფენას შეუძლია განგაშები დააკავშიროს ობიექტების კონტექსტთან, საძიებო ისტორიასთან, ესკალაციის წესებსა და ანგარიშგებასთან.

ეს დისპეტჩერს უფრო სტრუქტურირებულ საფუძველს აძლევს იმის გადასაწყვეტად, რა საჭიროებს დაუყოვნებლივ ყურადღებას.

MetaPulse-ის ერთ-ერთ საცნობარო კონფიგურაციაში 300-ზე მეტი საველე მოწყობილობის მონიტორინგი 10-წამიანი polling ინტერვალით ხორციელდება. განგაშების ავტომატურ აღმოჩენასა და მარშრუტიზაციას შეტყობინების დროის საათებიდან წამებამდე შემცირება შეუძლია.

ეს კონკრეტული საცნობარო კონფიგურაციის შედეგია და არა ყველა სისტემისთვის უნივერსალური წარმადობის გარანტია.

3. განცალკევებული პროგრამებიდან მიკვლევად სამუშაო პროცესებამდე

თანამედროვე მართვის ცენტრი შეიძლება ერთდროულად ეყრდნობოდეს:

SCADA · GIS · ტელემეტრიის ისტორიას · ჰიდრავლიკურ მოდელებს · პროგნოზებს · ანგარიშებს

თუ თითოეულ სისტემას მონაცემების საკუთარი ასლი და დამოუკიდებელი სამუშაო პროცესი აქვს, ოპერატორებსა და ინჟინრებს დრო ეხარჯებათ მნიშვნელობების შეჯერებაზე, კონტექსტის ხელახლა აღდგენასა და გადაწყვეტილებების შემდგომ დოკუმენტირებაზე.

დაკავშირებულ გარემოში შესაძლებელია ერთმანეთთან ახლოს იყოს:

• ქსელის მოდელი;
• მიმდინარე გაზომვები;
• სცენარის დაშვებები;
• გამოთვლის შედეგები;
• ანგარიშები;
• მიღებული გადაწყვეტილებების ისტორია.

სარგებელი მხოლოდ მოხერხებულობა არ არის.

მთავარია გამეორებადობა და გადამოწმებადობა - სხვა ინჟინერმა მოგვიანებით უნდა შეძლოს ნახოს, რა მონაცემები იყო გამოყენებული, რა დაშვებები გაკეთდა და რის საფუძველზე იქნა მიღებული კონკრეტული გადაწყვეტილება.

4. მოდერნიზაცია საველე ინფრასტრუქტურის შეცვლის გარეშე

მოდერნიზაცია ავტომატურად არ ნიშნავს RTU-ების, PLC-ების, სენსორების, მრიცხველებისა და საკომუნიკაციო ინფრასტრუქტურის გამოცვლას.

კონტროლირებად ინტეგრაციის ფენას შეუძლია მონაცემების მიღება არსებული წყაროებიდან, შეინარჩუნოს მოქმედი supervisory-control არხი და მის ზემოთ დაამატოს ახალი ანალიტიკური შესაძლებლობები.

ამის შემდეგ მოწყობილობების გამოცვლა შესაძლებელია მათი:

• ტექნიკური მდგომარეობის;
• მოძველების;
• კიბერუსაფრთხოების რისკის;
• საიმედოობის;
• რეალური საოპერაციო საჭიროების

მიხედვით.

მოწყობილობა მხოლოდ იმიტომ არ უნდა შეიცვალოს, რომ ახალი მომხმარებლის ინტერფეისი ინერგება.

მოდერნიზაციის პრაქტიკული გზა

დაბალი რისკის მქონე მოდერნიზაციის პროგრამა შეიძლება ოთხ ეტაპად დაიყოს.

1. საოპერაციო მონაცემების read-only რეჟიმში დაკავშირება

პირველ ეტაპზე ტელემეტრია, მოვლენების ისტორია და შერჩეული საწარმოო მონაცემები კონტროლირებად ინტეგრაციის გარემოში ერთიანდება.

ეს ზრდის ხილვადობას ისე, რომ არსებული მართვის არხი უცვლელი რჩება.

2. ქსელისა და ობიექტების ერთიანი მოდელის ჩამოყალიბება

SCADA-ს, GIS-ს, საინჟინრო და ანგარიშგების სისტემებს შორის უნდა შეთანხმდეს:

• ობიექტების იდენტიფიკატორები;
• ქსელის ტოპოლოგია;
• საზომი ერთეულები;
• წნევის საფუძველი - მანომეტრული თუ აბსოლუტური;
• მოწყობილობების მეტამონაცემები;
• მონაცემთა მფლობელობა და პასუხისმგებლობები.

ანალიტიკური ინსტრუმენტი იმდენად სანდოა, რამდენადაც სანდოა მის უკან არსებული მოდელი და მონაცემთა ურთიერთკავშირები.

3. ახალი სამუშაო პროცესების პარალელური ვალიდაცია

ჰიდრავლიკურმა ანალიზმა, პროგნოზირებამ და მოვლენების მართვის ახალმა პროცესებმა თავდაპირველად არსებული პროცედურების პარალელურად უნდა იმუშაოს.

შედეგები უნდა შედარდეს, დაშვებები - დოკუმენტირდეს, ხოლო თითოეული გამომავალი მონაცემისთვის მკაფიოდ განისაზღვროს, არის ის:

• მხოლოდ სარეკომენდაციო;
• დამატებით გადასამოწმებელი;
• თუ უკვე დამტკიცებული საოპერაციო გამოყენებისთვის.

4. როლების, audit trail-ისა და მხარდაჭერის ოპერაციულ პროცესად ქცევა

ახალი პროცესების ვალიდაციის შემდეგ უნდა განისაზღვროს:

• პასუხისმგებლობები;
• წვდომის უფლებები;
• ესკალაციის წესები;
• მონაცემთა შენახვის პოლიტიკა;
• მხარდაჭერისა და მომსახურების პროცედურები.

მოდერნიზაცია რეალურად დასრულებული მხოლოდ მაშინ არის, როდესაც ახალი სამუშაო პროცესი ისეთივე დისციპლინით იმართება, როგორც თავად ტექნოლოგია.

MetaFlow - ამ არქიტექტურული მიდგომის პრაქტიკული რეალიზაცია

MetaFlow არის MetaEnergy-ის მიერ მილსადენის ოპერაციებისთვის შექმნილი ციფრული საოპერაციო ფენის რეალიზაცია.

ერთ სამუშაო გარემოში ის აერთიანებს:

• რეალურ დროში ტელემეტრიას;
• SCADA ვიზუალიზაციას;
• განგაშებისა და მოვლენების სამუშაო პროცესებს;
• ჰიდრავლიკურ ანალიზს;
• გარდამავალი პროცესების სიმულაციას;
• სცენარების მართვას;
• ანგარიშგებას;
• როლებზე დაფუძნებულ დისპეტჩერიზაციას.

MetaFlow-ის ჰიდრავლიკური ფუნქციები ქსელის ანალიზისთვის საერთო solver services-ს იყენებს.

Hydra იმავე solver foundation-ზე აგებული ცალკე, ერთი მილსადენის საინჟინრო კალკულატორია. შესაბამისად, Hydra დამოუკიდებელი საინჟინრო აპლიკაციაა და არა MetaFlow-ის ჰიდრავლიკური solver-ის სახელწოდება.

MetaCast მანქანური სწავლებისა და სტატისტიკური მეთოდების გამოყენებით მოთხოვნის პროგნოზებს ქმნის და მათ API-ების საშუალებით აქვეყნებს.

ეს პროგნოზები შეიძლება ინტეგრირდეს:

• დაგეგმვაში;
• შესყიდვის პროცესებში;
• ნომინაციებში;
• სხვა საოპერაციო პროცესებში.

ამასთან, ეს არ ნიშნავს, რომ MetaCast ავტომატურად შედის MetaFlow-ის ყველა დანერგვაში.

ასეთი მოდულური არქიტექტურა ორგანიზაციას საშუალებას აძლევს დანერგოს მხოლოდ ის შესაძლებლობები, რომლებიც რეალურად სჭირდება, არსებული საველე სისტემებისა და მართვის პასუხისმგებლობების შენარჩუნებით.

შექმნილია რეალური საოპერაციო გამოცდილების საფუძველზე

კრიტიკული ინფრასტრუქტურის პროგრამული უზრუნველყოფის რეალური ეფექტურობა რთულ საოპერაციო გარემოში ფასდება - მაშინ, როდესაც მონაცემები არასრულია, მოთხოვნა მკვეთრად იცვლება, აპარატურა გამოდის მწყობრიდან, ხოლო ოპერატიული გადაწყვეტილებები მყისიერ რეაგირებას მოითხოვს.

MetaEnergy-ის პლატფორმები გაზის ინფრასტრუქტურის ოპერაციების, დისპეტჩერიზაციის, ტელემეტრიის, ჰიდრავლიკური მოდელირებისა და პროგნოზირების გამოცდილებაზეა დაფუძნებული.

დიზაინის მიზანი სიახლე მხოლოდ სიახლისთვის არ არის.

მთავარია უფრო საიმედო გზა:

საოპერაციო მონაცემებიდან → დასაბუთებულ და მიკვლევად გადაწყვეტილებამდე.

ხშირად დასმული კითხვები

რა არის SCADA-ს მოდერნიზაცია?

SCADA-ს მოდერნიზაცია არსებული მონიტორინგისა და ზედამხედველობითი მართვის გარემოს კონტროლირებადი განვითარებაა.

მას შეიძლება დაემატოს:

• თანამედროვე ინტერფეისები;
• უფრო ძლიერი ინტეგრაცია;
• მოვლენების მართვის სამუშაო პროცესები;
• ანალიტიკა;
• საინჟინრო მოდელები;
• პროგნოზირება;
• ანგარიშგება.

ამასთან, შენარჩუნებული უნდა იყოს ყველა ის ფუნქცია და უსაფრთხოების საზღვარი, რომელიც ინფრასტრუქტურის უსაფრთხო მართვისთვის აუცილებელია.

შესაძლებელია თუ არა მოდერნიზაცია არსებული RTU-ებისა და PLC-ების შენარჩუნებით?

დიახ.

მოდერნიზებული არქიტექტურა შეიძლება უკვე არსებულ საველე მოწყობილობებსა და საკომუნიკაციო ინფრასტრუქტურასთან ინტეგრირდეს, თუ მათი ტექნიკური მდგომარეობა, მხარდაჭერილი პროტოკოლები, კიბერუსაფრთხოების დონე და საიმედოობა კვლავ მისაღებია.

კონკრეტული მიდგომა თითოეული დანერგვისთვის ცალკე უნდა შეფასდეს.

გააფართოვეთ მართვის ცენტრის შესაძლებლობები მისი სტაბილურობის დარღვევის გარეშე

კრიტიკული ინფრასტრუქტურის პროგრამული უზრუნველყოფის შემდეგი ეტაპი SCADA-ს ჩანაცვლება არ არის.

ეს არის SCADA-ს გარშემო არსებული საოპერაციო გარემოს დისციპლინირებული გაფართოება.

ტელემეტრიის საინჟინრო მოდელებთან, პროგნოზებთან, მოვლენების კონტექსტთან და მიკვლევად სამუშაო პროცესებთან დაკავშირება ორგანიზაციებს საშუალებას აძლევს გადავიდნენ ცალკეული სისტემების მონიტორინგიდან უფრო სრულყოფილ ციფრულ გარემოზე ისე, რომ არსებული მართვისა და უსაფრთხოების პასუხისმგებლობები შენარჩუნდეს.

საბოლოო მიზანია, ოპერატორმა არა მხოლოდ დაინახოს რა ხდება ახლა, არამედ უკეთ გაიგოს რატომ ხდება, რა შეიძლება მოხდეს შემდეგ და რის საფუძველზე უნდა მიიღოს გადაწყვეტილება.

MetaFlow სწორედ ამ დამატებით ციფრულ საოპერაციო ფენას ქმნის.

ბლოგი