408 Ventil 18 /2012/ 5 ■ Uvod Računalniško podprta avtomati- zacija tehnoloških procesov v pro- cesni industriji je danes že samou- mevna potreba, za katero se zdi, da je ni potrebno posebej upravičeva- ti in da njeno uvajanje že povsem obvladujemo. Toda proces njenega uvajanja je kompleksen in vključu- je tako multidisciplinarni pristop kot tudi upoštevanje tako tehnič- nih kot socialnih vidikov. Prav tako je potrebno razumeti ekonomsko ozadje takšnih projektov, ki morajo biti, tako kot vsi drugi investicijski projekti, ekonomsko upravičeni. Za razumevanje in obvladovanje raz- ličnih vidikov uvajanja računalniško podprte avtomatizacije, ki so zelo pomembni za njen končni uspeh, je včasih koristno poznati pretekle iz- kušnje pri izvajanju takšnih projek- tov. Na ta način si lahko prihranimo marsikatero neprijetno izkušnjo tudi pri sedanjih in prihodnjih projektih. Zato bomo skušali predstaviti izku- šnje, ki smo jih v več kot dvajsetih letih izvajanja tovrstnih projektov zbrali v Cinkarni Celje, enem od naj- večjih slovenskih kemičnih podjetij. ■ 1 Izhodišča Cinkarna Celje je eno največjih slo- venskih kemijskih podjetij z dolgo tradicijo, saj je bila ustanovljena že leta 1873. Danes je njen najpo- membnejši proizvod beli pigment titanov dioksid, ki predstavlja kar 70 odstotkov vrednosti prometa, in to večinoma na svetovnih trgih. In prav tehnološki proces proizvo- dnje tega izdelka je bil zaradi svo- jega pomena in kompleksnosti prvi cilj uvajanja računalniško podprte avtomatizacije v podjetju, s katero smo pričeli že leta 1988. 1.1 Značilnosti proizvodnega procesa Proizvodnja titanovega dioksida (slika 1) je zelo zahtevna, saj jo se- stavlja kar 30 tehnoloških postop- kov, od katerih je vsak drugačen in skupaj sestavljajo skoraj celotno paleto znanih tehnoloških postop- kov. Pri tem se vzdolž proizvodnje izmenjujejo kontinuirni in šaržni postopki. Za mnoge od njih je zna- čilen tudi zahteven medij (agresiven in abraziven hkrati). Zadrževalni čas proizvoda v procesu je 16 dni, proi- zvodnja pa teče neprekinjeno 24 ur na dan vse dni v letu. 1.2 Stanje pred pričetkom uvajanja avtomatizacije Ko smo pričeli s projekti avtomati- zacije, je bilo vodenje procesa roč- no, merilna oprema in regulatorji pa večinoma pnevmatski. Podjetje je imelo malo kadrov, ki so se ukvarjali večinoma z vzdrževanjem delovanja opreme, njihova izobrazbena struk- tura ni bila visoka. Hkrati se večina zaposlenih ni prav zavedala pome- na računalniško podprtega vodenja za obvladovanje procesa. Tehnologi pa niso prav razumeli, kaj se od njih pričakuje, ko smo pričeli s pripravo specifikacij procesa. 1.3 Razlogi za odločitev o uvajanju avtomatizacije Za uvajanje računalniško podprte avtomatizacije smo se odločili, da bi povečali proizvodnjo, zanesljivost delovanja in prilagodljivost proce- sov, varnost, delovno storilnost in donosnost, izboljšali kvaliteto izdel- kov, skladnost s standardi in proce- se odločanja ter zmanjšali stroške proizvodnje. 1.4 Izbira načina uvajanja avtomatizacije Že na začetku smo se soočili z dile- mo, ali kupiti celovit sistem tujega Izkušnje pri uvajanju avtomatizacije v procesno industrijo Vladimir VREČKO Vladimir Vrečko, univ. dipl. inž., Cinkarna Celje, d. d., Celje Slika 1. Cinkarna Celje s proizvodno halo za titanov dioksid IZ PRAKSE ZA PRAKSO 409 Ventil 18 /2012/ 5 proizvajalca za vso proizvodnjo ali pa se uvajanja lotiti postopoma, z domačim znanjem in opremo. Ker takrat ni bilo ustreznega osnov- nega nivoja instrumentacije in iz- vajalnih elementov (ventilov, loput, motorjev), ni bilo potrebne zavesti in znanja pri tehnologih, predvsem pa ni bilo dovolj znanja o izvaja- nju in vodenju projektov avtoma- tizacije, se nam je prva možnost zdela preveč tvegana. Zato smo se povezali z odsekom E2 na IJS in se odločili za postopnost s prenosom njihovih izkušenj v prakso in vzpo- stavitev pogojev za avtomatizacijo v procesu ter postopno izvedbo manjših projektov. Sodelovanje z izkušenim domačim partnerjem in postopnost sta nam omogočila postopno pridobivanje celovitega pogleda na proces, za- snovo vodenja, zasnovo informa- cijskega sistema in življenjski cikel sistema za vodenje, postopno for- malizacijo zahtev za vodenje, za dokumentacijo in preizkuse funk- cionalnosti, ozaveščanje netehnič- nih vidikov uvajanja avtomatizaci- je, spoznavanje pomena dobrega vodenja projektov z vključevanjem tehnoekonomike, uvajanje interdi- siplinarnega in timskega dela ter vzpostavitev internih standardov za uporabljeno opremo. ■ 2 Časovni potek uvajanja avtomatizacije 2.1 Izvedba z domačim sistemom Po formiranju lastne ekipe in vzpo- stavitvi sodelovanja z IJS smo v letu 1988 izdelali idejni projekt za uvajanje avtomatizacije v proizvodni proces ti- tanovega dioksida. Prve procese smo računalniško podprli z domačo opre- mo in rešitvami. Že leta 1992 pa se je zaradi obvladljivosti pojavila potreba po mednarodno uveljavljeni rešitvi sistema za vodenje. Zaradi skladnosti konceptov smo se odločili za kom- binacijo Siemensovih krmilnikov in SCADA programske opreme Factory Link. Po nekaj letih pa smo se vse bolj zavedali nekaterih pomanjkljivosti te zasnove. Tako je bilo posamezne dele težko povezati v celovit sistem, težko je bilo obvladovati nove verzije na dveh nivojih, preglednost podat- kov med posameznimi nivoji je bila slaba, oteženo je bilo uvajanje kom- pleksnejših funkcij vodenja, pristop k načrtovanju ni bil enoten, poleg tega je bilo obvladovanje sprememb do- kaj zapleteno. Zato smo se leta 2000 odločili za prehod na celovit sistem vodenja DCS (decentralizirani raču- nalniški sistem). 2.2 Izvedba z enovitim DCS-sistemom Pri izbiri sistema smo upoštevali na- slednje vidike: · sistemski vidik – zajema zasnovo sistema, omrežne povezave, ob- vladovanje načrtovanja in spre- memb, povezljivost, zanesljivost, modularnost, nadgradljivost ter razmerje med ceno in lastnostmi; · tehnološki vidik – zajema prila- godljivost sistema, njegovo upo- rabniško prijaznost ter uporabo in izmenjavo podatkov med deli sistema; · organizacijski vidik – zajema možnost uporabe obstoječega znanja in rezervnih delov, spo- sobnost vzdrževanja, uporabo že izvedenih aplikacij, kakovost podpore predstavnika dobavi- telja in razpoložljivost izvajalcev aplikacij v slovenskem prostoru; · vidik univerzalnosti – ker smo tehnološko opremo za posodo- bitev kupovali pri vrsti različnih dobaviteljev iz vse Evrope, je bilo za nas pomembno, da je izbra- ni sistem v evropskem prostoru dovolj uveljavljen, da dobavitelji opreme lahko zagotovijo kom- patibilnost svojih rešitev z njim. Po skrbni analizi prednosti in slabo- sti ter naših zahtev smo se odločili za sistem SIMATIC PCS7 firme SIE- MENS. 3 1.3 Naše izkušnje pri uvajanju sistema za vodenje Naj najprej navedem nekaj napač- nih pogledov na vlogo sistema za vodenje, ki smo jih morali pred in med uvajanjem spreminjati. Prvi je bilo mišljenje, da bi podjetje ohra- nilo svojo konkurenčnost tudi brez uvajanja računalniško podprtega vodenja. Danes je jasno, da brez fleksibilnosti in obvladljivosti, ki ju sistem zagotavlja, to ne bi bilo mo- goče. Drugi napačen pogled je bil, da so strošek za vodenje dojemali, ne da bi upoštevali, da bi tudi za klasično opremo za vodenje morali investirati. Veljalo je tudi, da je delež za investicijo v sistem velik, čeprav se je izkazalo, da je v celotni inve- sticiji za tehnološko posodobitev ta delež med tremi in petimi odstotki. Veljalo je tudi, da je investicija v sis- tem končana, ko sistem vgradimo in poženemo, niso pa upoštevali stroškov življenjskega cikla. Izkazalo se je tudi, da je za čim večjo izkori- ščenost sistema za vodenje bistve- no, da projekta ne zaključimo po zagonu sistema, ampak nadaljuje- mo z optimizacijo in izboljševanjem aplikativne programske opreme. Napačno je bilo tudi prepričanje, da uvajanje sistema zmanjšuje število delovnih mest, saj se je spremenila samo struktura delovnih mest. Uki- njala so se enostavna dela, pojavile pa so se potrebe po visoko uspo- sobljenem kadru za obvladovanje sistema in procesov. Pomembno je opozoriti tudi na ne- katere naše druge izkušnje, ki so ključne za uspeh projektov. Najpo- membneje je, da morajo sistem za vodenje sprejeti tako vodilni kot tudi tehnologi in operaterji. Pri uvajanju moramo zato upoštevati izkušnje, pripombe in ideje čim večjega šte- vila zaposlenih. Z uvajanjem sistema postane delo vzdrževalcev strokov- no mnogo zahtevnejše. Potreba po večji strokovni usposobljenosti operaterjev in vzdrževalcev lahko pri njih povzroča stres in pospešeno menjavo generacij. Ker se operaterji sčasoma povsem privadijo novemu načinu dela, postopoma pozabijo na postopke za obvladovanje pro- cesa brez sistema, kar je lahko kritič- no v primeru izpada ali okvare siste- ma. Odgovorni se morajo zavedati, da je za uspešno delovanje sistema potrebno spremeniti in prilagoditi tudi organizacijo procesa in del. Vse te probleme je koristno pozna- ti in jih sistematično in pravočasno obvladovati. IZ PRAKSE ZA PRAKSO 410 Ventil 18 /2012/ 5 4 1. Projekt uvajanja avtomatizacije sočasno s tehnološko posodobitvijo procesa Tehnološka posodobitev celotnega proizvodnega procesa titanovega dioksida je bil velik, zahteven in časovno omejen projekt. Ker proi- zvodnje ni mogoče ustaviti, je bilo potrebno vse procese postopoma posodabljati med delovanjem. Za uspešnost takšnega pristopa je bilo ključno, da smo tudi za izvedbo projektov za vodenje imeli na voljo več izvajalcev s po več ekipami, da smo vključili tudi veliko drugih stro- kovnjakov in da smo uporabili vsa svoja znanja in izkušnje. Zaradi preteklih izkušenj smo za dobavitelje tehnološke opreme, ki je bila skoraj vsa opremljena z lo- kalnimi krmilniki, pripravili osnovne zahteve, in sicer, da morajo: · pri izvedbi upoštevati naše inter- ne standarde za izbiro in izvedbo merilno-regulacijske, elektroo- preme in opreme za krmiljenje, · investitorju predati razvojne ver- zije vseh programov lokalnih kr- milnikov na osnovi sporazuma o končnem uporabniku, · sodelovati pri pripravi funkcio- nalnih specifikacij za vodenje s slovenskim izvajalcem program- ske aplikacije, · zagotoviti povezljivost svoje opreme s sistemom za vodenje in sodelovati pri skupnem testi- ranju in zagonu. Zahteve, ki smo jih znali zaradi iz- kušenj pravočasno pripraviti, so nam omogočile, da smo ohranili obvladljiv nabor dobaviteljev in ti- pov opreme, kar omogoča boljše in bolj ekonomično obvladovanje vzdrževanja sistema. Hkrati smo z zahtevo po sodelovanju dobavite- ljev v vseh fazah projekta dosegli, da smo odstopanja od specifikacij reševali sproti in optimalno. ■ 5 Pomen tehnoekonomske analize Priprava in pomen tehnoekonom- ske analize je nekaj, čemur bi se in- ženirji najraje izognili. Toda zavedati se moramo, da je uvajanje sistema za vodenje investicija kot vsaka dru- ga in moramo znati njeno upraviče- nost tudi ekonomsko ovrednotiti in utemeljiti. V nasprotju s prepriča- njem mnogih je možno ovrednoti- ti tudi pričakovane koristi uvajanja sistemov za vodenje. Poznane so že metode, ki za to vrednotenje upo- rabljajo kombinacijo znanih metod za vrednotenje klasičnih projektov in mehkejših ocen za posredne učinke. Pri tem so te mehkejše oce- ne zaradi velikega števila že izvede- nih projektov in podatkov danes že dokaj natančne. Tehnoekonomska analiza ni nujna le za utemeljevanje upravičenosti začetne investicije, ampak še bolj za predstavitev stroškov v celotnem življenjskem ciklu sistema. Če teh ne predstavimo vodstvu že na začetku, bomo imeli kasneje težave z njiho- vim utemeljevanjem. Pri odločitvah o uvajanju sistema za vodenje po- gosto upoštevajo le investicijske stroške, toda stroški za obvladova- nje sistema v letih po vgradnji so v mnogih primerih celo večji od in- vesticijskih. Zato je tako pomemb- no, da jih znamo pravilno oceniti in predstaviti. ■ 6 Obvladovanje življenjskega cikla sistemov Pri obvladovanju življenjskega cikla sistemov za vodenje smo uporabni- ki razpeti med cikel, ki ga nareku- jejo ponudniki IT-opreme (tipično 5 let), cikel sistemov za vodenje, ki je vse krajši in se že približuje ciklu IT-opreme, in življenjski cikel tehno- loške opreme, ki je več deset let. Ker uporabniki želimo vgrajeni in opti- mizirani sistem čim dlje izkoriščati in naš cilj ni imeti najsodobnejšo opremo, ampak zanesljivo in dobro delujoč sistem, so ti naši interesi v nasprotju z interesi ponudnikov opreme in sistemov za vodenje. Za- vedati se namreč moramo, da vsaka posodobitev ne pomeni le menjave računalniške strojne opreme, ope- racijskih sistemov in programske opreme sistema za vodenje, ampak tudi stroške prilagoditve aplikacij in ponovnega testiranja pravilnosti njihovega delovanja. Žal smo zaradi problemov z doba- vljivostjo rezervnih delov uporab- niki prisiljeni slediti vsiljenemu ži- vljenjskemu ciklu ponudnikov. Ker je to problem širših razsežnosti, ga poskušajo uporabniki reševati z organiziranim nastopom in vpli- vom na proizvajalce in z iskanjem alternativnih poti za podaljševanje življenjskega cikla (npr. uporaba vir- tualnih sistemov). ■ 7 Varnostna zasnova in njen pomen Dolgo je veljalo, da sistemi za vode- nje niso izpostavljeni zlonamernim računalniškim napadom, saj so bili fizično ločeni od ostalega informa- cijskega omrežja podjetij in s tem medmrežja. Ker pa so danes ti siste- mi močno vpeti v celovit informacij- ski sistem podjetij zaradi uvajanja in povezovanja proizvodnih in poslov- nih sistemov, je njihova izpostavlje- nost vse večja. Poleg tega smo bili v zadnjem času priča zelo sofistici- ranim napadom prav na sisteme za vodenje, ki so bili najverjetneje delo obveščevalnih služb, a so nakazali ranljivosti industrijskih sistemov in poti za napad nanje. Očitno je, da standardni varnostni ukrepi, kot so bili uporaba požarnega zidu in usmerjevalnikov, ne zadoščajo več. Nujno je zato upoštevati priporočila za zasnovo varovanja v globino (in depth defence) in ustrezno prilago- diti zgradbo sistemov za vodenje v podjetjih. Samo tehnični ukrepi pa ne bodo dovolj. Pripraviti je po- trebno tudi pravila obnašanja vseh zaposlenih, ki bi lahko vplivali na povečanje varnostnih tveganj. Viri [1] Vrečko, V.: Konceptualni okviri za posodobitev avtomatizacije in informatizacije proizvodnje titanovega dioksida, magistr- sko delo, Ljubljana: [V. Vrečko], 2002. IV, 109 str., ilustr. [COBISS. SI-ID 2603860]. [2] Gunasekaran, A., et. al.: A model for investment justifica- tion in information technology projects. Int. J. Information Management, 21, str. 349–364. 2001. [3] Kahraman, C., E. Tolga in Z. Ulu- kan: Justification of manufac- turing technologies using fuzzy benefit/cost ratio analysis. Int. J. Production Economics, 66, str. 45–52, 2000. IZ PRAKSE ZA PRAKSO