Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП)

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП, англ. Computer-Aided Technological Processes Control Systems, CATPCS) — это комплекс технических средств и программного обеспечения, предназначенных для управления и оптимизации технологических процессов на производстве или при управлении промышленным объектом. Они позволяют автоматизировать контроль и управление различными параметрами процессов, такими как температура, давление, скорость и другие, на основе данных от датчиков и других источников информации.

Управление технологическими процессами как деятельность представляет собой комплекс мер и операций, направленных на организацию, координацию и оптимизацию последовательности действий, необходимых для производства товаров или оказания услуг. Эта деятельность включает в себя мониторинг состояния производственных систем, анализ получаемых данных, принятие решений о корректировке параметров процессов и реализацию этих решений с целью достижения заданных показателей качества, производительности и безопасности. Эффективное управление технологическими процессами требует учёта множества факторов: изменчивости условий производства, характеристик используемого оборудования, свойств сырья и материалов, а также соблюдения нормативных и технических требований.

Среди ключевых аспектов управления технологическими процессами можно выделить:

• сбор и обработку данных с датчиков и других измерительных устройств,
• анализ текущего состояния технологического процесса и его отклонений от заданных параметров,
• прогнозирование развития процесса и возможных рисков,
• формирование управляющих воздействий для корректировки процесса,
• контроль исполнения управляющих воздействий и оценку их эффективности,
• документирование и архивацию данных о ходе и результатах процесса.

В современных условиях возрастающей сложности и динамичности производственных систем особую роль играют цифровые (программные) решения, позволяющие автоматизировать и интеллектуализировать управление технологическими процессами. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) обеспечивают высокую точность и скорость обработки данных, минимизацию человеческого вмешательства в рутинные операции, повышение надёжности и безопасности производства, а также открывают возможности для внедрения передовых методов оптимизации и моделирования.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами предназначены для обеспечения автоматизированного контроля и управления технологическими процессами на производственных объектах и промышленных предприятиях. Они позволяют реализовать комплексную оптимизацию процессов, обеспечивая сбор и анализ данных с датчиков и других источников информации, что даёт возможность оперативно реагировать на изменения параметров процессов и поддерживать их в заданных рамках, минимизируя риски сбоев и отклонений от технологических норм.

Функциональное предназначение АСУТП заключается также в повышении эффективности производственных процессов за счёт автоматизации рутинных операций, сокращения влияния человеческого фактора и обеспечения высокой точности управления параметрами процессов. Системы позволяют реализовать алгоритмы управления, которые сложно или невозможно эффективно реализовать вручную, что способствует повышению производительности, снижению затрат ресурсов и улучшению качества выпускаемой продукции.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами в основном используют следующие группы пользователей:

• промышленные предприятия, занимающиеся производством товаров в различных отраслях (металлургия, химическая промышленность, машиностроение и др.), для автоматизации и оптимизации производственных процессов;
• энергетические компании (электростанции, теплостанции и др.), которые применяют АСУТП для контроля и управления генерацией и распределением энергии;
• предприятия водоочистки и водоподготовки, использующие системы для мониторинга и регулирования процессов очистки и распределения воды;
• компании, работающие в сфере добычи и переработки природных ресурсов (нефть, газ, полезные ископаемые), для автоматизации управления технологическими процессами на месторождениях и перерабатывающих заводах;
• транспортные и логистические компании, применяющие АСУТП для управления складскими операциями, погрузочно-разгрузочными работами и другими технологическими процессами.

Администрирование

Возможность администрирования позволяет осуществлять настройку и управление функциональностью системы, а также управление учётными записями и правами доступа к системе.

Импорт/экспорт данных

Возможность импорта и/или экспорта данных в продукте позволяет загрузить данные из наиболее популярных файловых форматов или выгрузить рабочие данные в файл для дальнейшего использования в другом ПО.

Многопользовательский доступ

Возможность многопользовательской доступа в программную систему обеспечивает одновременную работу нескольких пользователей на одной базе данных под собственными учётными записями. Пользователи в этом случае могут иметь отличающиеся права доступа к данным и функциям программного обеспечения.

Наличие API

Часто при использовании современного делового программного обеспечения возникает потребность автоматической передачи данных из одного ПО в другое. Например, может быть полезно автоматически передавать данные из Системы управления взаимоотношениями с клиентами (CRM) в Систему бухгалтерского учёта (БУ). Для обеспечения такого и подобных сопряжений программные системы оснащаются специальными Прикладными программными интерфейсами (англ. API, Application Programming Interface). С помощью таких API любые компетентные программисты смогут связать два программных продукта между собой для автоматического обмена информацией.

Отчётность и аналитика

Наличие у продукта функций подготовки отчётности и/или аналитики позволяют получать систематизированные и визуализированные данные из системы для последующего анализа и принятия решений на основе данных.

При выборе программного продукта класса автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) необходимо учитывать ряд ключевых факторов, которые определят пригодность системы для решения конкретных бизнес-задач. Прежде всего, следует оценить масштаб деятельности предприятия: для крупных промышленных объектов потребуются системы с высокой производительностью и возможностью интеграции большого количества датчиков и исполнительных механизмов, в то время как для небольших производств могут подойти более простые и экономичные решения. Также важно учитывать отраслевые требования и стандарты — например, в фармацевтической промышленности системы должны обеспечивать высокий уровень контроля качества и соответствовать нормативным актам, регулирующим производственные процессы, а в энергетической сфере — гарантировать надёжность и безопасность работы оборудования. Не менее значимы технические ограничения, включая совместимость с существующим оборудованием и программным обеспечением, требования к вычислительным ресурсам и сетевым возможностям.

Ключевые аспекты при принятии решения:

• совместимость с текущим парком оборудования и ИТ-инфраструктурой (наличие поддерживаемых протоколов связи, интерфейсов и API);
• возможность масштабирования системы в соответствии с ростом производства (добавление новых технологических линий, расширение числа контролируемых параметров);
• наличие модулей и функций, специфичных для отрасли (например, системы мониторинга и управления экологическими показателями для химических предприятий);
• поддержка необходимых стандартов и протоколов (например, промышленных сетей типа Profibus, Modbus и других);
• уровень защищённости системы от несанкционированного доступа и киберугроз (шифрование данных, аутентификация пользователей, защита от DDoS-атак);
• наличие инструментов для визуализации данных и создания отчётности (графики, диаграммы, сводные таблицы);
• поддержка резервного копирования и восстановления данных, механизмов обеспечения непрерывности бизнес-процессов;
• наличие документации, обучающих материалов и технической поддержки для пользователей и ИТ-специалистов.

Кроме того, стоит обратить внимание на гибкость настройки и кастомизации системы под специфические нужды предприятия, наличие развитого сообщества пользователей и партнёров, предоставляющих дополнительные услуги и модули расширения функционала. Важно также оценить уровень локализации интерфейса и документации, чтобы обеспечить удобство работы персонала, и проверить, предусматривает ли поставщик системы регулярное обновление программного обеспечения и устранение уязвимостей.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) обеспечивают значительное повышение эффективности производственных процессов и снижение рисков, связанных с человеческим фактором. Их применение приносит ряд преимуществ:

• Повышение производительности. АСУТП позволяют оптимизировать технологические процессы, минимизировать простои и повысить скорость выполнения операций, что ведёт к увеличению объёмов производства и снижению времени производственного цикла.

• Снижение затрат. Автоматизация процессов способствует сокращению расходов на энергоресурсы, сырьё и трудовые ресурсы, так как система минимизирует потери и повышает эффективность использования имеющихся ресурсов.

• Улучшение качества продукции. АСУТП обеспечивают стабильный контроль параметров производства, что снижает вероятность отклонений от заданных стандартов и повышает качество конечной продукции.

• Повышение безопасности. Системы позволяют оперативно реагировать на аварийные ситуации, контролировать критические параметры и предотвращать аварийные режимы работы оборудования, что снижает риски производственных инцидентов.

• Упрощение мониторинга и анализа данных. АСУТП собирают и обрабатывают большие объёмы данных о производственных процессах, что упрощает мониторинг состояния оборудования и анализ эффективности работы, позволяя своевременно выявлять и устранять узкие места.

• Гибкость и масштабируемость. Системы можно адаптировать под изменяющиеся производственные задачи и масштабировать в соответствии с ростом производства, что обеспечивает долгосрочную перспективу развития предприятия.

• Сокращение влияния человеческого фактора. Автоматизация рутинных операций и контроля снижает вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором, и повышает надёжность производственных процессов.

Системы диспетчерского управления и сбора данных

Системы диспетчерского управления и сбора данных (СДУСД, англ. Supervisory Control And Data Acquisition Systems, SCADA) — это программное обеспечение для сбора, обработки, отображения и архивирования данных о состоянии объектов и процессов на промышленных предприятиях, в энергетике, транспорте и других отраслях. SCADA-системы позволяют операторам мониторить и контролировать работу оборудования, анализировать данные в режиме реального времени, а также управлять технологическими процессами на основе полученной информации.

Распределённые системы технологического управления

Распределённые системы технологического управления (РСУ, англ. Distributed Technology Control Systems, DCS) — это комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для управления технологическими процессами на промышленных предприятиях. Они обеспечивают сбор данных с различных датчиков и устройств, их обработку и анализ, а также управление исполнительными механизмами в режиме реального времени.

Программы человеко-машинных интерфейсов на производстве

Системы управления облачными и распределенными вычислениями (СУОРВ, англ. Cloud and Distributed Computing Management Systems, CDC) – это комплекс инструментов и технологий, предназначенных для управления, мониторинга и оптимизации ресурсов в облачных и распределённых вычислительных средах. Они позволяют эффективно распределять нагрузки, управлять виртуальными и физическими серверами, обеспечивать масштабируемость и надёжность приложений, а также оптимизировать затраты на инфраструктуру.

Системы программирования логических контроллеров

Системы программирования логических контроллеров (ПЛК, англ. Logic Controllers Programming Systems, PLC) – это комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для разработки, отладки и поддержки программного обеспечения, которое управляет работой промышленных устройств — логических контроллеров. ПЛК используются для автоматизации технологических процессов на производстве и в других сферах, где требуется управление различными механизмами и устройствами на основе заданных алгоритмов.

Для того, чтобы быть представленными на рынке Автоматизированные системы управления технологическими процессами, системы должны иметь следующие функциональные возможности:

• сбор и обработка данных с датчиков и других устройств в режиме реального времени,
• автоматическое управление параметрами технологического процесса (температура, давление, скорость и др.) на основе заданных алгоритмов и моделей,
• реализация замкнутого цикла управления с обратной связью для корректировки процесса в соответствии с текущими условиями,
• визуализация технологических процессов и их параметров в графическом или табличном виде для оперативного контроля со стороны оператора,
• программирование и настройка алгоритмов управления с учётом специфики технологического процесса и оборудования.

В 2025 году на рынке автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) можно ожидать усиления тенденций, связанных с интеграцией передовых технологий и повышением уровня автоматизации производственных процессов. Среди ключевых трендов — более широкое применение искусственного интеллекта и машинного обучения, развитие интернета вещей, повышение уровня кибербезопасности, внедрение облачных технологий, использование цифровых двойников, совершенствование интерфейсов человекомашинного взаимодействия и расширение возможностей прогнозирования и предиктивного обслуживания.

• Искусственный интеллект и машинное обучение. АСУТП будут активнее использовать алгоритмы машинного обучения для анализа больших объёмов данных, выявления закономерностей и аномалий в технологических процессах, что позволит повысить точность прогнозирования и оптимизировать производственные процессы.

• Интернет вещей (IoT). Расширение сети взаимосвязанных датчиков и устройств, собирающих данные в реальном времени, обеспечит более детальный мониторинг и управление технологическими процессами, повышая их эффективность и снижая вероятность сбоев.

• Кибербезопасность. В условиях роста числа киберугроз и увеличения объёма обрабатываемых данных АСУТП потребуется внедрять более совершенные механизмы защиты информации, включая шифрование данных и многофакторную аутентификацию.

• Облачные технологии. Использование облачных платформ для хранения и обработки данных позволит снизить затраты на инфраструктуру, обеспечить масштабируемость систем и улучшить доступ к данным из любой точки мира.

• Цифровые двойники. Создание виртуальных моделей производственных процессов поможет проводить симуляции, тестировать изменения и оптимизировать работу без риска для реального оборудования, что сократит время и затраты на внедрение новых технологий.

• Интерфейсы человекомашинного взаимодействия. Развитие графических и голосовых интерфейсов, а также внедрение технологий дополненной и виртуальной реальности упростит взаимодействие операторов с АСУТП, повысит удобство работы и снизит вероятность ошибок.

• Предиктивное обслуживание. АСУТП будут использовать аналитические инструменты для прогнозирования состояния оборудования и планирования технического обслуживания, что позволит минимизировать простои и продлить срок службы оборудования.

Россия

КРУГ-2000, AggreGate SCADA/HMI, Rightech IoT Cloud, M-Complex, SCADA DataRate, Rapid SCADA, ТРОПА, StreamDat, Simple-Scada, KSE Platform, МТС IoT HUB, Inspark IoT Platform, SimpLight, MasterSCADA, WebDisCo, ИНБРЭС, TeslaSCADA, АСМО-диспетчер, OPCServer Suite, Пирамида, Alphalogic, SVAROG

США

FactoryTalk