Пищевая промышленность (Nestlé, PepsiCo и др.)

Программное обеспечение и стандарты кодирования

Крупные пищевые компании внедряют унифицированные подходы к программированию ПЛК и SCADA, чтобы обеспечить повторяемость решений на разных заводах. Nestlé, например, разработала собственный инструмент Nestlé Engineering Automation Toolbox (NEAT) – генератор стандартизированного кода для ПЛК и HMI на базе шаблонов. Библиотека NEAT включает готовые функциональные блоки для типовых устройств – клапанов, насосов, двигателей, PID-регуляторов и пр. – разработанные корпоративным инженерным центром Nestlé. Эти объекты хранятся в репозитории с контролем версий (через Rockwell Automation Application Code Manager) и могут массово генерироваться при конфигурации проектов, что сокращает трудозатраты на ~70%. Такой подход исключает разночтения стиля программирования: все заводы Nestlé получают однообразный код и интерфейсы. Аналогично, PepsiCo требует от инженеров следовать внутренним гайдлайнам по программированию. На практике это выражается в структурированном программировании ПЛК(модульность, повторное использование кода) и стандартизации HMI. В вакансиях PepsiCo подчеркивается фокус на “streamlining, standardisation and improvement” систем автоматизации и опыт работы с Allen-Bradley PLC и Wonderware SCADA как базовыми технологиями. В частности, PepsiCo (подобно требованиям фарминдустрии) применяет методологии GAMP при разработке ПО – то есть четко определяет пользовательские требования (URS) и функциональные спецификации, проводит валидацию программ по протоколам, и ведет строгий учет изменений в рамках качества и cGMP.

Кроме кода контроллеров, унификация затрагивает и сами SCADA/HMI. Предприятия пищевого сектора часто вводят корпоративные стилевые гиды для экранов: типовые шаблоны окон, стандартизованные заголовки/панели навигации, единый набор шрифтов и цветов. Благодаря этому оператор в любом цехе видит схожий интерфейс. Например, при внедрении HMI по всему концерну, каждый насос или мотор визуализируется одинаково, с единым набором виджетов и контролируется одним и тем же шаблонным кодом. Это повышает понятность и снижает число ошибок оператора. Также компании привлекают отраслевые стандарты ISA для HMI/SCADA – так, Nestlé упоминает соответствие принципам ISA-101 и ASM Consortium при разработке новых интерфейсов (в частности, для управления тревогами по стандартам EEMUA-191, ISA 18.2 и IEC 62682). Все эти меры создают единый корпоративный стиль SCADA: от цветов сигнализации до поведения кнопок и faceplate’ов.

Версионирование и сопровождение ПО. Пищевые корпорации внедряют централизованные системы управления исходным кодом и изменениями в АСУ ТП. Например, Nestlé и Mars используют инструмент MDT AutoSave для хранения версий программ контроллеров: он автоматически сохраняет бэкапы, фиксирует кто/когда/что менял и позволяет откатиться к предыдущей версии при ошибке. В числе пользователей AutoSave указаны Nestlé, Mars, Procter & Gamble и др., что свидетельствует о распространенности практики версионирования ПО в пищевой отрасли. Другие компании (в том числе Anglo American и Coca-Cola) выбрали систему Versiondog с аналогичным функционалом. Дополнительно Nestlé применяет FactoryTalk AssetCentre от Rockwell для централизованного хранения проектов и аудита изменений ПЛК/SCADA. Наличие таких систем – часть корпоративной политики сопровождения: все программы хранятся в едином репозитории, изменения проходят через утверждение, а резервные копии позволяют быстро восстановиться после сбоев.

Важный аспект – тестирование и ввод в эксплуатацию. В стандартах Nestlé предусмотрено использование симуляторов и virtual commissioning: библиотека NEAT поддерживает режимы симуляции устройств. Это позволяет отладить логику до запуска на реальном оборудовании, снизив число ошибок. В PepsiCo также требуют при изменениях проводить валидации по протоколам и не влиять на продукцию – изменения должны проходить через контролируемый процесс.

Аппаратное обеспечение и архитектура систем

Корпоративные стандарты охватывают и аппаратную платформу АСУ ТП – от марок контроллеров до сетевой архитектуры. В пищевой отрасли наблюдается уклон в сторону нескольких ведущих поставщиков. Nestlé исторически стандартизировала свои заводские АСУ ТП на решениях Rockwell Automation и AVEVA/Wonderware: первые версии NEAT (еще с 2003 г.) генерировали код под Allen-Bradley ControlLogix PLC и визуализацию в Wonderware InTouch. Современная версия NEAT V7 продолжает использовать контроллеры Rockwell и платформу AVEVA System Platform (ArchestrA)для SCADA. В свежем регламенте Nestlé указаны предпочитаемые поставщики HMI: “Aveva/Wonderware System Platform, Aveva Edge – preferred for SCADA and local panel”. Для индустриальных сетей Nestlé стандартизировала EtherNet/IP (в контроллерах Allen-Bradley) и OPC UAдля обмена данными: новое оборудование от OEM-поставщиков должно поддерживать OPC UA (вместо устаревших протоколов типа Modbus TCP или OPC DA) с сертификатной аутентификацией через корпоративный OPC UA GDS-сервер Nestlé. Требование использования современных открытых протоколов – пример политики интеграции оборудования с корпоративной архитектурой: Nestlé явно прописывает для внешних подрядчиков, что доступ к данным машины должен быть через OPC UA по согласованной модели данных, чтобы MES-система Nestlé могла легко собирать и анализировать информацию.

PepsiCo также унифицировала парк оборудования на Allen-Bradley: на предприятиях компании (например, концентратный завод в Ирландии) применяются ПЛК Allen-Bradley, сети ControlNet/DeviceNet для компонентов и SCADA Wonderware InTouch/InBatch для операторских интерфейсов. Это означает, что внутри PepsiCo есть список одобренных технологий – инженерам требуется знание именно этих платформ. Унификация на уровне брендов упрощает обслуживание и обучение персонала: по оценкам интеграторов, порядка «4 из 5 проектов имеют корпоративный стандарт, задающий вплоть до конкретной модели оборудования». Например, если Nestlé выбрала контроллеры серии Allen-Bradley ControlLogix или CompactLogix, то все новые линии будут оснащаться только ими (или совместимыми моделями), а не любыми ПЛК “на выбор”. Это облегчает поддержку: запчасти, прошивки, инструменты диагностики – единообразны по всем фабрикам. Аналогично, датчики и приводы часто регламентируются: корпорация может утвердить к применению ограниченный перечень, например датчики уровня Endress+Hauser или приводы Siemens определенных серий, исходя из надежности и совместимости. Внутренние стандарты описывают и резервирование: так, критические узлы производства должны оснащаться резервными контроллерами или дублированными модулями ввода-вывода для бесперебойной работы. Хотя пищевая промышленность не столь непрерывна, как энергетика, простои стоят дорого, поэтому отказоустойчивость – часть стандартов. Например, на заводах напитков часто дублируются насосы и их контролеры: один ПЛК может автоматически брать на себя управление при отказе другого, а питание систем АСУ ТП обеспечивается от ИБП и аварийных генераторов согласно внутренним нормативам.

Сетевая архитектура в пищевых компаниях сближается с ISA-95 уровнями: Nestlé реализует трехуровневую сеть автоматизации. Согласно их стандарту Factory Automation Systems (FAS), есть разграничение на Machines Network (уровень цеховых контроллеров и оборудования), Supervisory Network (уровень линий и SCADA-серверов) и верхний Office/Corporate Network. Машинная сеть VLAN 680/699 связывает ПЛК, локальные HMI и IIoT-шлюзы; данные вверх передаются через специальный Tags Server Gateway в сеть надзорного уровня. Коммуникация между сегментами идет через контролируемые шлюзы, настроенные ИТ-отделом. Такая типовая архитектура прописана для всех фабрик Nestlé, и новые проекты обязаны ей соответствовать – это облегчает масштабирование MES/ERP решений и защищает производственную сеть. PepsiCo придерживается схожей концепции “разделенных сетей”, используя выделенные VLAN для автоматизации, и требуя от интеграторов соблюдения ИТ-политик при подключении оборудования (например, контроллер не может быть напрямую в офисной сети).

Документация и стандарты оформления

Во внутренних стандартах пищевых компаний детально регламентируется состав и оформление проектной документации по АСУ ТП. Типовые документы включают: пользовательские требования к автоматизации линии; функциональное описание системы и программного обеспечения; спецификация по оборудованию и шкафам; а также подробные списки сигналов, схемы электрические и P&ID, матрицы логики и протоколы тестирования. Корпорации часто предоставляют шаблоны таких документов подрядчикам. Например, в стандарте Nestlé “Global Machine Requirements” указано, что поставщик машины должен представить документацию, совместимую с корпоративными формами, при этом теги и графические обозначения в ПО должны строго соответствовать обозначениям на P&ID чертежах. Также требуются схемы в соответствии с IEC 81346-2 (стандарт структурирования референтных обозначений оборудования). Все текстовые описания, комментарии в программе и надписи на чертежах Nestlé требует выполнять на английском языке (унификация языка документации во всех странах). На этапах приёмки FAT/SAT поставщик обязан предоставить списки входов/выходов, параметры и списки тревог для проверки. Таким образом, Nestlé добивается, чтобы каждая новая система поставлялась с полным комплектом документов единого формата, облегчающего интеграцию с существующей архитектурой.

PepsiCo аналогично требует поддержания актуальной документации “как построено” для всех систем управления и сетевой инфраструктуры завода. В обязанностях инженеров указано создание и поддержание таких чертежей, а также экспертиза и утверждение всех изменений через формальный процесс. Это предполагает использование централизованного хранилища документации(например, SharePoint или специализированной EDM-системы) для хранения последних ревизий спецификаций, программ и схем. Внутренние стандарты оговаривают, что при изменении ПО должны обновляться связанные документы – например, если добавлен новый датчик, нужно обновить и список сигналов, и описание функционала. В пищевой индустрии, где множество однотипных линий на разных площадках, часто используются типовые проектные решения. Компания может иметь эталонный проект АСУ ТП для определенного процесса (например, пастеризации), и документация на конкретный завод представляет адаптацию шаблона под местные условия. Это ускоряет разработку и поддерживает единообразие.

Отметим, что в пищевом производстве большое внимание уделяется трассируемости требований и тестированию – поэтому документы URS, FDS, тест-планы и отчеты о валидации хранятся в строгом соответствии с регламентами (что связано и с стандартами безопасности пищевой продукции, и с возможной сертификацией по ISO/FSSC). PepsiCo явно указывает, что изменения не должны ухудшать показатели безопасности и качества, и это контролируется через документацию по изменению. Многие компании интегрируют систему управления документацией с системой управления версиями ПО: например, инструмент AutoSave/Versiondog может хранить не только проекты ПЛК, но и прилагаемые файлы (описания, отчеты). В итоге, внутренняя документация в пищевой отрасли – это единый стандарт оформления (нумерация, формат, язык) и централизованное хранилище, обеспечивающее доступ инженеров по всему миру к проектным данным и историю их изменений.

Энергетика (традиционная и ВИЭ: Iberdrola, Duke Energy и др.)

Программное обеспечение и типовые решения

Энергетические компании – от электроэнергетических холдингов до операторов возобновляемых источников – разрабатывают внутренние стандарты АСУ ТП, чтобы обеспечить надежность и совместимость систем управления на объектах генерации и сетевой инфраструктуры. В сфере традиционной генерации (ТЭС, ГЭС) традиционно преобладают DCS-системы от крупных вендоров (Siemens, ABB, Emerson и др.), и корпорации часто стандартизируют свои электростанции на одном типе DCS. Например, коммунальная компания может решить, что на всех новых парогазовых блоках будет использоваться Emerson Ovation или Siemens SPPA-T3000 – и прописывает это в корпоративном стандарте. Это позволяет унифицировать человеко-машинный интерфейс в масштабах всего парка станций и упрощает обучение персонала. Duke Energy, крупная энергокомпания в США, эксплуатирует разнородный парк генерации, но стремится к унификации: известно, что Duke разрабатывала Reference Architecture для распределенного интеллекта (Distributed Intelligence Platform), чтобы формализовать дорожную карту технологий управления и их совместимость во всех активах. Хотя детали таких стандартов не публикуются широко, можно предположить, что они включают выбор определенных SCADA/EMS платформ для диспетчерских центров и типовых контроллеров для подстанций. На стороне сетевой автоматизации компании вроде Duke Energy и Iberdrola также стандартизируют РЗА и телемеханику: например, могут утвердить к применению только RTU/PLC от SEL или GE Grid на подстанциях, с поддержкой протоколов DNP3 или IEC 61850, чтобы все устройства легко интегрировались в единый SCADA EMS.

В возобновляемой энергетике стандартизация получила новый импульс, так как компании стремятся управлять сотнями однотипных объектов централизованно. Iberdrola, один из мировых лидеров ВИЭ, совместно с французской ERDF выступала за создание единого открытого стандарта PLC-телекоммуникаций для Smart Grid, настаивая, что технические спецификации должны быть открыты и публичны. Это пример философии: Iberdrola продвигает интероперабельность – будь то в АСКУЭ (смарт-счетчики) или в управлении – путем использования открытых протоколов и стандартных архитектур. В ее проектах прослеживается единая концепция SCADA: каждый ветропарк или ПЭС подключается к централизованной системе мониторинга, собирающей данные в реальном времени. Часто применяется единый программный комплекс (например, Power Plant Controller + SCADA от одного вендора), чтобы все объекты можно было вести из единого центра. Из соображений эффективности стандартизируются: формат данных с объектов (так, все солнечные станции могут отдавать данные производства в единой структуре тегов), частоты опроса, алгоритмы регулирования мощности и т.д. Практика показывает, что стандартизация в энергетике значительно повышает операционную эффективность. Исследование для солнечных активов отмечает: имея единую SCADA на всех площадках, оператор тратит меньше времени на переключение между разнородными системами, ускоряется обучение персонала, упрощается сопоставление показателей эффективности разных станций, а риск ошибок снижается. Поэтому компании готовы инвестировать в замену разрозненных систем на единый стандарт – “вопрос в том, можете ли вы позволить себе не стандартизировать”, как отмечают специалисты.

Конкретные примеры стандартного ПО в энергетике: SCADA/EMS для диспетчеризации сетей (например, у Duke Energy – привычные системе OSI Monarch или ABB Network Manager), HMI/SCADAдля электростанций (многие компании внедряют например, GE IFix/Cimplicity или Siemens WinCC в ролях операторских панелей), PO (Process Historian) – практически везде используют OSIsoft PI или аналог для долгосрочного хранения технологических параметров. Многие корпорации заключают корпоративные соглашения с поставщиками софта: например, Anglo American (хотя это горнодобывающая, но в энергетическом контексте своих ТЭЦ) имела OSIsoft Enterprise Agreement – неограниченную лицензию на PI System для всех подразделений. Это косвенно задает стандарт: все объекты должны подключаться к PI в единой структуре Asset Framework, что требует унификации тегов и моделей данных. В энергетике распространены и библиотеки типовых решений: например, EPRI разрабатывает рекомендательные библиотеки блоков управления турбиной, котлом и т.д., которые компании адаптируют под себя. Версионирование ПО и управление изменениями критически важны из-за требований надежности и регулирования (например, NERC в США). Потому крупнейшие электроэнергетические предприятия также используют системы наподобие MDT AutoSave, Versiondog – чтобы любое изменение в логике ПЛК на подстанции было записано, одобрено и могло быть отследлено. Хотя конкретные компании не афишируют, известно, что среди пользователей AutoSave множество коммунальных организаций и водоканалов, а Versiondog – в числе клиентов имеет крупных промышленных потребителей энергии (например, Audi, Coca-Cola)[10].

Часто энергетические фирмы формируют внутренние инжиниринговые группы, которые выпускают корпоративные стандарты программирования. Например, в Duke Energy мог бы существовать документ “Controls Engineering Handbook”, где прописаны соглашения по именованию сигналов (близкие к ANSI/ISA-5.1 – с кодами типа PUMP_P101 для насоса), требования к структуре программ (разделение на функции, использование резервных копий PID и т.д.), а также правила по HMI (например, единая цветовая палитра для сигналов в энергоблоках). Если же предприятие аутсорсит проекты, эти стандарты включаются в технические задания для подрядчиков.

Аппаратное обеспечение и надежность систем

Во внутренних стандартах энергетических компаний ключевое внимание уделяется надежности и отказоустойчивости систем управления. Практически всегда требованием является резервирование: дублирование контроллеров, сетей и важных полевых устройств. Например, на ТЭС или ГЭС корпоративный стандарт обычно предписывает дублируемый контроллер для управляющей системы блока. Если один узел выходит из строя, второй автоматически берет управление без прерывания процесса. Аналогично, сети АСУ ТП выполняются по отказоустойчивой топологии – кольца с резервированием или продублированные шины. Электроэнергетикаисторически использует принцип избыточности 2 из 3 для важных измерений: например, на турбине ставят три датчика вибрации, чтобы система могла вычислить среднее и отфильтровать отказ одного. Во внутренних стандартах эти моменты расписаны вплоть до уровня систем противоаварийной защиты. Пример из практики: “для контроля уровня используются два независимых датчика (1oo2), на основе которых виртуальный прибор выдает сигнал уровня – берется наибольшее значение из двух”. Такая схема применена, в частности, Anglo American на водоотливных системах – и она отражает типичное требование в отрасли: два параллельных датчика уровня/давления, чтобы при отказе одного управление не потеряло параметр.

Стандартизация оборудования в энергетике проявляется в утверждении списков допустимых устройств. Например, Iberdrola для своих распределительных сетей могла утвердить, что все новые цифровые РЗА должны поддерживать протокол IEC 61850, иметь порт оптический Ethernet и проходить сертификацию UCA. Для турбинных контроллеров – предпочесть определенный тип (GE Mark VIe или Siemens Teleperm, к примеру). Такая унификация порой достигается путем заключения рамочных договоров с производителями. Известно сотрудничество Iberdrola с производителями счетчиков PRIME – фактически Iberdrola продвигала свой стандарт PLC (Power Line Communication) для умных счетчиков, и настояла, чтобы он стал открытым для рынка. Внутренние требования также содержат разделы по интеграции оборудования: любое покупаемое оборудование (генератор, панель, преобразователь) должно встраиваться в существующую архитектуру. Например, Duke Energy при внедрении накопителей энергии требовала, чтобы системы управления батареями предоставляли интерфейс в их SCADA либо по DNP3, либо через gateway в PI – это часть технических условий.

Выбор ПЛК/RTU. Энергокомпании иногда стандартизуют ПЛК для разных уровней. Для высшего уровня могут использовать полноценный DCS, а для вспомогательных систем – компактные ПЛК определенной серии (например, Allen-Bradley CompactLogix для локальных систем топливоподачи). Внутренний стандарт Duke Energy мог бы гласить: “Все новые солнечные электростанции должны оснащаться Power Plant Controller на базе ПЛК SEL RTAC, а SCADA – на базе Ignition, с единой облачной платформой для сбора данных”. Тогда интеграторы приноравливаются к этим продуктам.

Архитектура сети и киберинфраструктуры в энергетике строго иерархична. Как правило, корпоративные стандарты требуют разделения производственной сетиот офисной, наличие DMZ для обмена данными, использование брандмауеров и т.д. (Хотя безопасность формально вне рамок вопроса, сама топология – часть надежности). На диаграмме Anglo American для медных рудников (включая энергохозяйство) показана трехуровневая сетевая архитектура: Data Process Network(контрольные системы – DCS/PLC на технологических установках), Industrial Network (промышленная сеть для передачи данных наверх) и Commercial Network (корпоративная сеть офисных систем), соединенные через защищенные шлюзы. Такой подход аналогичен энергетическому: например, на подстанциях создаются VLAN для устройств РЗА, которые через шлюз SCADA выходят в диспетчерский центр, без прямого доступа из офиса. Кроме того, стандарты могут регламентировать синхронизацию времени (везде GPS PTP), источники бесперебойного питания (каждый шкаф с контроллером – от двух независимых вводов и ИБП) и климатическое исполнение оборудования(температурные классы для полевых устройств, учитывая суровые условия на объектах ВИЭ или удаленных подстанциях).

Документация и требования к ней

В электроэнергетике документация АСУ ТП особенно критична, учитывая требования регулирующих органов и безопасность. Корпоративные стандарты требуют подробной проектной документации для каждого объекта и строгого ее контроля. Типовой набор документов для системы управления электростанцией включает: Проектную декларацию/концепцию автоматизации – текст, описывающий стратегию управления технологическим процессом; Functional Design Specification (FDS) – описание функций системы и алгоритмов (часто вместе с Cause & Effect матрицами для аварийных логик); Software Design Specification (SDS) – детализация программных модулей контроллеров; Instrument Index и I/O List – перечни приборов и сигналов; Loop diagrams и схемы подключений – наглядные схемы для каждого сигнального тракта; Тестовые процедуры – планы проведения FAT, SAT, проверки уставок. На промышленных предприятиях энергетики (как и в горнодобывающей) подобная документация ведется по внутренним стандартам оформления.

Например, Anglo American в проекте Quellaveco (медный рудник с собственной электростанцией и водоснабжением) требует, чтобы для каждого контроллера был подготовлен документ “Философия контроля” – т.е. описательная часть, – и набор спецификаций: AGS067 Software Design Specification, AGS068 Controller Configuration Specification, AGS069 Control Template Specificationи т.д.. Эти документы имеют унифицированную нумерацию AGS и проходили многоступенчатое ревью и утверждение (в документе зафиксирован журнал ревизий A, B, 0, 1, 2 с подписями разработчиков, инженеров, заказчика). Таким образом, внутри Anglo American действует система, гдекаждое изменение отражается в ревизии документации, старые версии изымаются из обращения, а новые подписываются ответственными. Это типично для энергетических проектов: любые правки в логику управления блоком ТЭС должны сопровождаться обновлением функциональной спецификации и повторной выдачей ревизии чертежей.

Энергетические компании часто внедряют электронные системы управления инженерной документацией. Например, Duke Energy мог использовать систему основанную на Bentley ProjectWise или Aveva for Engineering, где хранятся все текущие чертежи подстанций, настройка реле, однолинейные схемы и т.д. Доступ к ним разделен по ролям; внешние подрядчики получают ограниченный доступ для актуализации документации после модернизаций. Версионирование документации синхронизировано с версиями ПО: номер версии прошивки контроллера и номер ревизии документа связаны в базе данных, исключая несоответствия. На новых ветропарках или солнечных фермах документация передается от EPC-подрядчика владельцу по стандартному пакету, включающему инструкции оператора, схемы подключений, однолинейные электрические схемы, настройки коммуникаций SCADA и даже руководство по кибербезопасности. Внутренние стандарты могут предусматривать шаблоны таких инструкций, чтобы любой новый объект “встраивался” в существующую документальную экосистему.

Регулярное обновление документации – часть процедур технического обслуживания. Например, после планового вывода оборудования в Duke Energy ответственный инженер должен обновить однолинейную схему подстанции и загрузить новую версию в центральный репозиторий в течение определенного срока. Несоответствие между состоянием системы и документацией считается недопустимым, что закреплено внутренними регламентами и проверяется аудитами.

Также отмечается высокая роль стандартов на оформление: компании энергетики обычно следуют ГОСТ/ISO/ANSI стандартам для чертежей и документов. Например, диаграммы трубопроводов и КИП выполняются по ISO 10628/ANSI S5.1, с едиными условными обозначениями – чтобы персонал на всех объектах читал их одинаково. Соглашение по именам сигналов – еще один важный документ. Он может базироваться на ISA-5.1 и ISA-95: теги, например, включают код объекта и номера, как “PMP-101_SPEED_PV” (для текущей скорости насоса P-101). Сочетание таких кодов с P&ID позволяет сразу понять привязку тега к физическому оборудованию. Внутренний стандарт предписывает разработчикам использовать именно такие осмысленные имена, а не произвольные, и поддерживать соответствие между названиями в контроллере и на схеме. Например, все теги в PLC должны совпадать с метками приборов на чертеже, вплоть до регистра букв – это часто встречающееся требование в энергетических проектах.

Подводя итог, внутренние корпоративные стандарты в энергетике фокусируются на стабильности и единообразии: программное обеспечение строится из проверенных шаблонов, оборудование выбирается из списка одобренных надежных устройств, а документация ведется педантично и централизованно. Это позволяет большим компаниям (как Iberdrola, Duke Energy) управлять сложным хозяйством электростанций и сетей с минимальным риском и с максимальной эффективностью от тиражирования лучших практик.

Горнодобывающая промышленность (Anglo American, Glencore и др.)

Программное обеспечение и библиотечные подходы

Горнодобывающие корпорации, управляющие шахтами, карьерами, обогатительными фабриками по всему миру, внедряют собственные стандарты АСУ ТП для обеспечения оптимизации процессов и безопасности. Anglo American, BHP Billiton, Rio Tinto, Glencore – все имеют внутренние отделы автоматизации, которые разрабатывают типовые решения для добычи и обогащения. Например, Anglo American для своих новых проектов (в частности, меднодобывающий проект Quellaveco, Перу) применила стандартизированную архитектуру ПО: был реализован “стандартный и надежный дизайн аппаратуры и софта” на основе единых принципов. В таких проектах обычно используются шаблоны программ для основных узлов: конвейерных линий, дробилок, флотационных установок и т.п. Логика управления этими узлами унифицирована – скажем, для конвейеров есть стандартный функциональный блок, включающий пуск по цепочке, блокировки по датчикам схода ленты, алгоритм остановки и т.д., который применяется на всех конвейерах компании с минимальными изменениями. Библиотеки функциональных блоков могут создаваться на базе стандартов ISA-88 (если процессно-ориентированный подход) или собственных наработок. Например, Rio Tinto и BHPизвестны тем, что внедряли MDT AutoSave для управления программами – это подразумевает наличие библиотек, т.к. AutoSave поддерживает шаблоны и сравнение версий.

Унификация языков программирования также важна: В среде Anglo American (судя по документации) применяются Siemens SIMATIC S7 контроллеры для многих объектов, что подразумевает использование среды TIA Portal и FBD/LAD языков. Действительно, в проектной документации Quellaveco видны адреса данных типа DB200.DBX0.0 – это типично для программ Siemens, где логика организована структурированно в блоках данных. Соглашения об именах тегову Anglo American также присутствуют: например, контроллеры и оборудование имеют маркировку вида 1120-GA-011-PL, где зашит код участка (1120), код типа оборудования GA (например, насосная установка) и номер единицы 011, суффикс PL означает PLC. Такие кодовые обозначенияиспользуются по всей компании, что облегчает сопоставление между системой управления и, например, ERP: зная, что “1120-GA-011-PL” – это PLC насосной станции 1120, легко ориентироваться в схемах.

Glencore – другая горно-металлургическая компания – также движется к унификации ПО. В 2024 году Glencore объявила о стратегическом партнерстве со Schneider Electric по цифровой трансформации: одна из задач – разработка и внедрение корпоративных IT/OT-стандартов Glencore Copper. Это означает, что Glencore систематизирует свои требования к системам автоматизации: какие контроллеры и SCADA используются, как организованы уровни управления, какие данные собираются. Одновременно Schneider помогает внедрять цифровые двойники процессов и центральное диспетчерское управление для Glencore. Упор делается на стандартизацию данных и аналитики: Glencore, например, широко использует AVEVA PI System (бывш. OSI PI) на своих меткомбинатах, а теперь будет унифицировать сбор данных об энергоэффективности и оборудовании во всех своих медных активах.

Версионирование и сопровождение ПО – критично для горнодобычи, где простой рудника или фабрики стоит огромных денег. Anglo American упоминается среди клиентов системы Versiondog, что значит – их программное обеспечение ПЛК и HMI находится под автоматическим контролем версий, с архивированием изменений. Вероятно, Anglo внедрила централизованный репозиторий ПО по всем шахтам: любой контроллер (шахтного конвейера, насосной станции и пр.) подключен к системе, которая хранит его программу. Если сторонний подрядчик или инженер на месте изменит логику, система зафиксирует и уведомит центральный отдел автоматизации. BHP и Rio Tinto – конкуренты Anglo – известны аналогичными практиками (MDT AutoSave). Таким образом, внедрение управления изменениями – общая черта для ПО в отрасли: прозрачность и возможность восстановить работу быстро.

Отдельно стоит отметить тенденцию централизации разработки ПО. Некоторые горнодобывающие гиганты создают центры экспертизы (CoE) по автоматизации, где разрабатываются шаблонные решения и даже пишется код, который потом разворачивается на конкретных рудниках. Например, Norilsk Nickel (российский аналог) имеет центр, где создана библиотека блоков для подземных конвейеров, и все новые проекты обязаны её использовать (не публично, но по отзывам участников проектов). Вероятно, Anglo и Glencore придерживаются того же: вместо того чтобы каждый подрядчик писал программу “с нуля”, им выдаются корпоративные стандартные блоки – будь то управление вентиляторами шахты или стабилизация питания мельницы – проверенные и протестированные центрально.

Аппаратное обеспечение и требования к оборудованию

Горнодобывающая отрасль предъявляет жесткие требования к надежности оборудования, поэтому корпорации стандартизируют аппаратные решения, добиваясь проверенной отказоустойчивости в суровых условиях. Стандарты на ПЛК: Anglo American в своих последних проектах отдает предпочтение Siemens S7-400/1500 для уровня управления технологическими установками и Rockwell ControlLogix для некоторых вспомогательных систем – такие выводы можно сделать, исходя из используемых протоколов (Profibus DP, Profinet в Quellaveco). Это неудивительно: Siemens широко используется в обогатительном оборудовании европейского производства, Rockwell – в мобильной технике и англо-американских активах. Внутренние стандарты могут ограничивать список ПЛК двумя основными брендами для совместимости. Glencore же, сотрудничая со Schneider, вероятно будет стандартизировать часть новых систем на Schneider Modicon или AVEVA System Platform (тем более, что Schneider теперь участвует в поставках для Glencore). Также Glencore и Schneider совместно разрабатывают энергоэффективные спецификации на оборудование – т.е. внутренние стандарты закупки с упором на низкое энергопотребление и углеродный след. Это новый аспект: помимо технической совместимости, корпорации начинают требовать от оборудования соответствия экологическим метрикам.

Полевые устройства (датчики/исполнительные механизмы) также нормируются. В рудниках важно, чтобы, например, датчики уровня сыпучих материалов были определенной взрывозащищенной серии, протестированы на пыль. Корпоративный стандарт может содержать перечень “одобренных” моделей: например, датчики вибрации Metrix 4-20 мА для мельниц, камеры видеонаблюдения Axis с IP66 для штреков и т.п. В закупочной документации Anglo American нередко фигурируют ссылки на внутренний стандарт по приборам (Instrumentation Standard), где указаны допуски по точности, требования к калибровке, совместимость со SCADA и др. Что касается приводов и механизмов: стандарты могут регламентировать применение частотных преобразователей определенного типа на конвейерах (например, ABB ACS880 с функцией энергообрата) и резервирование критических механизмов. Так, на главном подъёмнике шахты обычно два параллельных тормозных контура; на насосных станциях – резервные насосы, автоматически включаемые.

Схемы резервирования в стандартах горнодобывающих компаний охватывают не только контроллеры (которые, конечно, на ключевых узлах ставятся с дублируемыми CPU), но и полевую автоматику. Пример: Anglo American для системы водоснабжения Quellaveco применила резервирование уровня 1oo2 и давления 1oo2, как уже упоминалось. Кроме того, там где чрезвычайно важна непрерывность, возможно 2oo3 голосование для датчиков – например, для систем предотвращения аварий на гидротранспорте. Это все прописывается в разделе стандарта по КИПиА. Силовая часть (электроснабжение АСУ ТП) тоже регламентируется: на удаленных площадках – двойные источники питания, генераторы.

Интеграция оборудования для горных предприятий особенно актуальна, т.к. много разнородных машин от разных OEM. Корпоративные стандарты часто требуют, чтобы все OEM-установки поставлялись с открытыми интерфейсами для SCADA. Например, если Glencore закупает флотационную установку, в контракт включается требование: система управления должна иметь OPC-сервер, предоставляющий все ключевые параметры, и поддерживать подключение к централизованной MES Glencore. Nestlé аналогично для пищевого оборудования требует от OEM предоставлять digital interface согласно их стандарту – в горном секторе это тоже начинает практиковаться. Еще аспект – совместимость ПО и оборудования: если компания стандартизировала на Siemens, то желателен и выбор совместимых устройств (приводов, распределенных модулей) того же экосистемы. Это отражено в спецификациях: Anglo в Quellaveco использует Profibus DP для связи PLC с оборудованием, значит все привода и полевые узлы должны поддерживать Profibus DP.

Требования к сети и инфраструктуре АСУ ТП в горнодобывающих стандартах схожи с прочими отраслями: разделение сетей на уровни (технологическая, промышленная, корпоративная), использование промышленного Ethernet (Profinet, Ethernet/IP) на полевом уровне вместо устаревающих последовательных линий, обязательно оптоволокно на больших расстояниях в карьерах и шахтах, грозозащита. Стандарты могут предусматривать установку радиосетей (Wi-Fi, LTE) для связи с подвижной техникой, при этом регламентируются частоты, производители и протоколы (например, Caterpillar MineStar или аналог).

Документация и управление инженерными данными

В горнодобывающей отрасли объекты автоматизации крупны и сложны (целые фабрики, рудничные комплексы), поэтому документации уделяется не меньше внимания, чем в энергетике. Внутренние стандарты регламентируют состав проектной документации на АСУ ТП рудника или обогатительной фабрики. Как правило, требуются: Проект АСУ ТП перечень контроллеров и сетей, кабельный журнал, схемы соединений шкафов, список сигналов (I/O), программы и логику, руководства оператора для SCADA-системы, планы тестирования. Крупные компании настаивают, чтобы подрядчики оформляли документы по их шаблонам. Например, Anglo American выпускает корпоративный стандарт по оформлению схем (в Quellaveco упоминается совместимость схем состандартом IEC 81346-2 – это структурное обозначение, важное для больших объектов: каждая установка имеет код и все чертежи разложены по иерархии). Нумерация документов тоже единая: мы видели пример, где документы пронумерованы AGS067, AGS068 и т.д. – очевидно, Anglo имеет централизованный регистр стандартов и каждый проект обязан следовать ему

Управление изменениями документации – задача не тривиальная, и корпорации внедряют системы EDM/PLM (Engineering Document Management / Product Lifecycle Management). В таких системах (например, AVEVA Asset Information Management или Bentley) хранятся все схемы и документы объектов, со связью с активами. Glencore и Anglo наверняка используют похожие решения: например, на их центрах техобслуживания могут быть электронные архивы, где последний P&ID шахты всегда доступен. Версионность строго контролируется – любой документ имеет статус (черновик, выпущен, отменен) и изменение должно быть одобрено. В проекте Anglo Quellaveco каждое обновление документа подписывалось менеджером инженерии и менеджером проекта, плюс клиентом – это очень формализованный подход, но он гарантирует качество.

Стандарты содержания документации включают требования по полноте: например, функциональное описание должно покрывать все режимы работы (обычный, пусковой, аварийный), перечислить все взаимоблокировки между системами и т.д. Списки сигналов должны содержать для каждого сигнала – тег, описание, тип (аналог/дискрет), диапазон, единицы, и соответствие физическому клеммнику. Внутренние шаблоны облегчают интеграцию: когда все подрядчики ведут списки в одном формате (например, Excel-шаблон Anglo с колонками Tag – Descriptor – PLC Address – IO Card – P&ID), то при вводе в эксплуатацию легко собрать эти списки в общую базу данных предприятия.

Распределение и хранение: Горнодобывающие компании часто имеют удаленные объекты, поэтому документация должна быть доступна на местах. Обычно поддерживается актуальная копия на сервере в самом руднике (на случай отрыва связи с центром). Стандарты предусматривают регулярную синхронизацию – скажем, раз в месяц локальные изменения (если они были) должны быть переданы в центральный репозиторий.

Обучение персонала через документацию: еще одна цель внутренних стандартов. Понятные, единообразно оформленные документы помогают быстрее обучить новых инженеров, переводимых с одного объекта на другой. Например, если инженер Anglo переедет с объекта в Австралии на объект в Африке, он увидит знакомый формат спецификаций, схожие обозначения – и легче войдет в курс дела.

Наконец, связь с эксплуатацией: документация не должна “пылиться на полке”. Корпоративные стандарты требуют поддерживать ее в актуальном состоянии и использовать в оперативной работе. Например, при расследовании инцидента на фабрике инженеры Anglo обязаны свериться с Cause & Effect матрицей, чтобы понять, какие сигналы должны были сработать – и если выявляется несоответствие между матрицей и реальной логикой, это повод обновить стандарт и документ. Такая циклическая связь обеспечивает непрерывное улучшение корпоративных стандартов на основе опыта эксплуатации.

Вывод: внутренние корпоративные стандарты АСУ ТП в рассмотренных отраслях – пищевая, энергетика, горнодобывающая – хоть и различаются по специфике процессов, имеют много общего. Они охватывают ПО (единые библиотеки, стилевые руководства по кодированию, системы версии и тестирования), оборудование (список допущенных контроллеров, унифицированные сети и протоколы, резервирование для надежности) и документацию (строгие шаблоны, форматирование, централизованное хранение и контроль изменений). На реальных примерах Nestlé, PepsiCo, Iberdrola, Duke Energy, Anglo American, Glencore видно, как стандартизация на корпоративном уровне приносит свои плоды – ускоряет внедрение новых проектов, снижает ошибки и простои, обеспечивает совместимость и масштабируемость автоматизированных систем управления технологическими процессами.