Введение
Общее описание FACEPLATE
FACEPLATE программный продукт обеспечивающий пользователя необходимым окружением и набором инструментов для решения задач сбора и преобразование данных в информацию, хранение информации и организации доступа к ней через различные интерфейсы.
Высокая эффективность и удобство использования FACEPLATE обеспечивается использованием современных технологий:
Использование платформы OTP/Erlang содержащей набор библиотек и шаблонов проектирования для построения масштабируемых распределённых приложений на языке программирования Erlang.
Принципа "все включено", когда среда исполнения и среда разработки, а также весь остальной функционал системы сконцентрированы на ресурсах одного сервера.
Высокой степени масштабируемости решения через горячее резервирование по различным схемам на ходу без останова системы или отдельных узлов.
Среда проектирования пользовательского интерфейса имеет низкий порог вхождения. Интерфейсы направлены на максимальную автоматизацию и упрощение действий разработчика. Разработчику всегда предлагаются значения по умолчанию, рекомендации, примеры. Мощные инструменты автоматизации действий разработчика: шаблоны, мастера создания/привязки компонентов, механизмы экспорта/импорта и т.д.
Клиент приложение FACEPLATE это веб-приложение для работы которого достаточно наличие интернет браузера и подключения к серверу FACEPLATE. Современный веб-браузер представляет собой мощную, активно развивающуюся среду для визуализации и анимации информации, которая может успешно использоваться для визуализации мнемосхем.
Упрощенное лицензирование - одна лицензия на один сервер включающая весь необходимый функционал для развертывания рабочего решения.
Встроенная система контроля доступа, обеспечивающая возможность создавать пользователей, группы и назначать разрешения к ним.
Расширяемая база драйверов для любых видов соединений ( подключения к SQL или NonSQL базам данных, файлов, протоколов передачи данных и других видов коммуникаций), возможность проектирования специфических драйверов.
Всесторонняя поддержка MQTT протокола, встроенный в FACEPLATE MQTT брокер.
Стратегия “loosely-coupled” – “гибко-связанных” - Решение обеспечивает наименьшую связность программного обеспечения edge устройства и облака (корпоративного дата центра или общедоступного облачного хранилища данных). Изменения, в Edge-устройстве не приводят к необходимости адаптировать облако и наоборот - изменения в облаке не отражаются на edge устройствах.С точки зрения облака Edge-устройство является поставщиком данных, который отдает их (и/или принимает команды) в определенном формате. Кроме формата обмена данными облаку не обязательно дополнительно знать что-либо о программном обеспечении Edge-устройства или его версии. Таким образом, облако Faceplate имеет возможность интегрироваться с Edge-устройствами различных производителей. Аналогично, Edge-устройство Faceplate имеют возможность интегрироваться в облачную инфраструктуру отличную от облака Faceplate, например AWS, AZURE, Google Cloud. В общем случае облачный проект пользователя может включать интеграцию с рядом Edge-устройств. В качестве Edge-устройства может выступать как простой датчик, так и сложная информационная система на базе Faceplate или другого программного продукта.
Контроллер внешних сервисов используется для подключения к внешним пользовательским сервисам, через структурированные данные в формате JSON или в виде наборов байт используя потоки (pipes) операционной системы, что позволяет развить модульную архитектуру внешних сервисов, например отправлять данные и получать по ним анализ аномалий от алгоритма машинного обучения запущенном в виде python скрипта - пользовательской функции.
Кроссплатформенности - возможность запускать FACEPLATE на широком списке операционных систем с поддержкой аппаратных платформ x86/AMD и ARM.
Система обладает достаточно широким набором стандартных функций, доступных пользователю из "коробки", а гибкая архитектура позволяет фокусироваться на требованиях клиента.
MQTT (англ. message queuing telemetry transport) — это открытый стандарт OASIS и ISO (ISO / IEC 20922) облегченный сетевой протокол публикации-подписки(publish-subscribe), который передает сообщения между устройствами.
На чем работает FACEPLATE?
FACEPLATE EDGE
Используйте FACEPLATE EDGE для сбора и предварительной обработке данных в непосредственной близости от объекта. Запускайте алгоритмы анализа данных на "месте" либо отправляйте на сервер для обработки, получайте оповещения и предиктивную диагностику. FACEPLATE EDGE может быть использована как часть IIoT решения на базе FACEPLATE, а также может быть интегрирована в любую IIoT поддерживающую протокол MQTT подобными платформами. С точки зрения облака Edge-устройство является поставщиком данных, который отдает их (и/или принимает команды) в определенном формате. Кроме формата обмена данными облаку не обязательно дополнительно знать что-либо о программном обеспечении EDGE устройства или его версии. Таким образом, облако Faceplate имеет возможность интегрироваться с Edge-устройствами различных производителей. Аналогично, Edge-устройство Faceplate имеют возможность интегрироваться в облачную инфраструктуру отличную от облака Faceplate, например AWS, AZURE, Google Cloud.
Технические возможности:
- Использование ARM процессоров (Пример - CTR 700, DELL Gateways), что обеспечивает низкое энергопотребление.
- Возможность использования физических входов и выходов
- Возможность использования как "Software PLC" (есть ограничения)
- Базовые элементы построения скринов
- Поддержка функционала подписчик/паблик MQTT
- Поддержка стека промышленных протоколов (MODBUS, S7-TCP, OPC UA и тд)
- Компактный форм-фактор корпуса, безвентялиционное охлаждение.
Ограничения:
- Объема хранимых данных (8-32 гБ)
- Количество тегов (~500)
FACEPLATE SCADA
Конфигурация сервера оптимально подходящая для развертывания решение по использованию FACEPLATE как SCADA системы.
Технические возможности:
- Многоядерный процессор i7/i9, количество ядер не менее 4.
- Поддержка дисковых массивов для хранения данных
- Использование SSD дисков
- Поддерживаемый объем памяти до 64 гБ
- Поддержка всего списка функций FACEPLATE без ограничений
FACEPLATE CLOUD
FACEPLATE CLOUD решение построенное по модели PaaS. Таким образом вся информационно-технологическая инфраструктура, включая вычислительные сети, серверы, системы хранения, целиком управляется FACEPLATE CLOUD. FACEPLATE CLOUD дает возможность потребителю использовать ресурсы платформы, создавать виртуальные экземпляры FACEPLATE, разрабатывать и эксплуатировать на них прикладные проекты, при этом динамически изменяя количество потребляемых вычислительных ресурсов.
FACEPLATE CLOUD оптимальный способ начать использовать возможности FACEPLATE без дополнительных затрат на серверное оборудование и его поддержку. После прохождения регистрации пользователь получает доступ к личному кабинету откуда он может управлять жизненным циклом проекта FACEPLATE, а также собирать команду для работы над общим проектом.
Platform as a Service (PaaS, «платформа как услуга») — модель предоставления облачных вычислений, при которой потребитель получает доступ к использованию информационно-технологических платформ провайдера.
Используемые технологии:
- Облачные платформы ведущих вэтой обсласти компании: Microsoft, Google, Amazon, Digital Oceans
- Программного обеспечение KUBERNETES для оркестрации контейнезированных приложений
- Технология единого входа (англ. Single Sign-On) — технология, при использовании которой пользователь переходит из одного раздела портала в другой, либо из одной системы в другую, не связанную с первой системой, без повторной аутентификации.
FACEPLATE ENTERPRISE
FACEPLATE ENTERPRISE это приватная версия FACEPLATE CLOUD развернута на вычислительных средствах клиента. Обладает всеми возможностями FACEPLATE CLOUD. Возможно развитие/имплементация до варианта гибридного облака.
Гибридный PaaS обычно представляет собой развертывание, состоящее из сочетания общедоступных и частных развертываний.
Используемые технологии:
- Развёртывание кластера KUBERNETES на двух и более серверах.
- Распределенное хранение и обработка данных на серверах включенных в кластер
- Использование внешних дисковых массивов для хранения данных
- Использование много-ядерных процессор i7/i9, количество ядер не менее 4.
- Использование серверов с графическими видеокартами при решении задач обучения моделей по алгоритмам машинного обучения или анализе большого объема данных.
- Использование физической памяти не менее 32 гБ на сервер в кластере.
Предлагаемые архитектурнно-сетевые решения
"Классическая" SCADA/MES - FACEPLATE SCADA
Централизованное хранение и обработка данных, горячие резервирование. Все просто и надежно.
Рисунок. КЛАССИЧЕСКАЯ СКАДА С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ
- -
"Классическая" SCADA система с промышленными контроллера и протоколами, для этого все есть, в список поддерживаемых протоколов включены наиболее распространенные, такие как S7 TCP, MODBUS, OPCUA, EtherNet/IP и многие другие. Продвинутый графический редактор мнемосхем и отчетов в комплексе со средой исполнения, поможет реализовать продвинутый интерфейс пользователя. Система хранения данных процесса может хранить данные любым интервалом и глубиной, все зависит от параметров технического обеспечения решения и тд. Все что может SCADA может FACEPLATE.
- -
Систему управления производством MES (MES - manufacturing execution system), специализированной системы, предназначенной для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции.). Взаимодействие с внешними программными продуктами (ERP, системы бухгалтерского учета и т. д.). Настраиваемые дашборды для мониторинга позволяют отслеживать работу оборудования, KPI и показателей эффективности.
Архитектура на базе ЦОД - FACEPLATE ENTERPRISE
ЦОД - центр обработки данных
FACEPLATE ENTERPRISE предназначено для поддержки крупномасштабных критически важных приложений для бизнеса. Аппаратное и программное обеспечение в конфигурации ENTERPRISE обеспечивает:
Качественный сервис:
- Эффективное управление балансом и рабочей нагрузкой системы.
- Приложения продолжают работать, когда ресурсы добавляются или удаляются
- Обслуживание системы и неожиданные сбои приводят к отсутствию простоев
Встроенная безопасность:
- Весь входящий сетевой трафик принимается маршрутизатором балансировки нагрузки через один безопасный порт и направляется на внутренние IP-адреса в брандмауэре, внутри брандмауэра функциональные компоненты сгруппированы в DMZ
- Учетные записи пользователей предоставляются и управляются централизованно
- Система безопасности интегрирована
- Административный доступ изолирован
Контроль за состоянием программного обеспечения:
- Полное управление программным обеспечением кластера
- Полное управления экземплярами FACEPLATE запущенными в кластере.
- Системы управляются и контролируются как одна логическая единица
- Автоматические механизмы обнаружения неисправности экземпляра FACEPLATE обеспечивают высокую степень доступности
Рисунок. КОРПОРАТИВНОЕ ГИБРИДНОЕ ОБЛАКО
Облачная архитектура FACEPLATE CLOUD
Что такое FACEPLATE Cloud? Это быстрая, гибкая платформа развертывания прикладных проектов на базе FACEPLATE.
Рисунок. ОБЛАЧНАЯ ПОДПИСКА
Использую платформу FACEPLATE CLOUD вы получите доступ к возможности создавать проекты FACEPLATE без затрат на покупку и размещение оборудования, как к услуге - просто для запуска, легкую и быструю в использовании, с гибкой масштабируемостью, а используя FACEPLATE EDGE/PLC как источник данных получите полноценное решение для любого круга задач.
- -
Систему сбора данных с распределенного объекта, для FACEPLATE расстояния не имеют значения. А если в качестве пограничного узла (Edge) будет использован FACEPLATE то надежность доставки данных будет равным 100%. В распределенных системах используются протоколы и решения ставшие стандартом в области IIoT.
- -
Решение по анализу данных в режиме реального времени, обнаружению аномалий в работе оборудования, прогнозирование событий/трендов в будущем. Формирование знания об необходимости предупредительного обслуживанию оборудования на основе полученной информации.
Стратегии использования возможностей FACEPLATE в отраслях промышленности
В процессе повышения эффективности работы предприятия обработка большого количества данных и машинное обучение и являются мощным инструментом, дополняющими классические подходы к оптимизации производства. Faceplate имеет весь функционал для прогнозирования работы оборудования с предоставлением информации о необходимом техническом обслуживании, полученного на основании данных, собираемых с полевого оборудования.
Нефть и газ
Осуществляется отображение удельных показателей работы нефтяных качалок, насосов на месторождении за неделю, за месяц, за квартал, за полугодие.
Количество пусков и остановов, наработки по каждому типы оборудования в разрезе времени
- Затраты по электроэнергии и другим ресурсам
Предиктивная диагностика, анализ ключевых параметров на предмет выявления отклонений от номинальных значений
Использование возможностей сбора, обработки и анализа своих данных несет большие возможности по повышению эффективности предприятия
Горнорудное производство
Горнодобывающие и металлургические компании используют только очень малую часть своих данных
Для соблюдения строгих правил в области охраны окружающей среды может использоваться система на базе искусственного интеллекта, позволяющая снизить отрицательное влияние вредных технологических процессов
Расчеты показателей KPI по работе оборудования. Обнаружение аномалий при работе оборудования на основе анализа временных рядов
Оперативное отображение различных технологических процессор таких как дробление, транспортировка, обогащение, пиро или гидрометаллургия. Получаемые данные могут использоваться технологами для анализа и настройки процесса при расчетах материальных потоков
Дискретное производство
Непрерывный мониторинг и оценка эффективности работы производства.
KPI оборудования – каждую смену регистрируется эффективность работы оборудования, причины простоев. Производиться анализ причины потерь на производстве, количество бракованной и качественной продукции с определением причины брака. Анализ эффективности работы персонала по сменам.
Регистрация и учет произведённой продукции на предприятии
Информация собирается, структурируется и доступна руководителю для удобного вида
FMCG - Товары повседневного спроса, продуктов лёгкой и пищевой промышленности
Повышение эффективности производства за счет повышения производительности и качества выпускаемой продукции, снижения потребления энергоресурсов. Увеличение общей эффективности производства, снижение брака и рисков по пищевой безопасности, снижение затрат по энергоресурсам на единицу продукции
Учет производимой продукции, расходов воды и электроэнергии, количества брака. Представление текущих (оперативных) и архивных технологических данных о состоянии технологического процесса.
Представление оперативно-диспетчерскому и административно-управленческому персоналу завода фактических производственных показателей за выбранный период времени.
Построение и расчет KPI по потреблению энергоресурсов в привязке к выпуску продукции.
Энергетика и транспорт
Аналитика на этапе генерации в сочетание с пониманием спроса на производимую энергию позволяет планировать оптимальное производство электроэнергии.
Платформа может контролировать состояние оборудования и отправлять в реальном времени оповещения о неисправностях, авариях или аномалиях
Переход к прогнозному обслуживанию дает существенную экономическую выгоду, а также продлевает срок эксплуатации оборудования.
Решение задачи по оптимизации времени транспортировки и уменьшение затрат на транспортировку
Смарт сити
Платформа предоставляет возможность создания прикладных кейсов для решение таких задач как сбор и обработка данных по анализу загрязнения воздуха.
Возможности интеллектуальное управление системами освещения, теплоснабжение, кондиционирование в городах. Управление продуктами жизнедеятельности городов, раздельное хранение и переработка мусора.
Данные технологии улучшают качества жизни жителей городов