Smart RDM i OSISoft PI – Centrum wiedzy o produkcji

Jakub Ładyński

Niezwykle istotnym elementem zarządzania informacją w organizacji jest dostęp do danych. Naszym zadaniem jest zapewnienie najlepszego środowiska pod kątem bezpieczeństwa, wydajności, skalowalności i całkowitego kosztu utrzymania. Aby to zapewnić naszym pierwszym wyborem Repozytorium Danych jest OSIsoft PI System.

Dlatego Smart RDM świetnie integruje się i uzupełnia funkcjonalność sytemu PI co pozwala stworzyć jedną platformę do zarządzania całą produkcją: od planowania przez monitoring po raportowanie i analizę.

Podstawy integracji systemów

Analizując strukturę API systemu PI można dojść do wniosku, że jest to PI System Explorer bez GUI (Graphical User Interface). Jednak czy na pewno? W platformie Smart RDM poszliśmy o krok do przodu i wykorzystaliśmy szeroką ofertę dodatkowych możliwości oferowanych przez API. Aby to osiągnąć stworzyliśmy dedykowany serwis wykorzystujący komunikację z PI System. Serwis zapewnia użytkownikowi dostęp przez przeglądarkę internetową do stworzonej wcześniej uporządkowanej struktury danych w postaci drzewa. Bezpieczeństwo jest zapewnione dzięki zarządzaniu dostępami do aplikacji przez administratora systemu i grupy Active Directory.

Uwierzytelnienie komunikacji jest realizowane przy pomocy protokołu Kerberos, który jest jedną z metod autoryzacji serwera PI Asset Framework.

Usprawnione zarządzanie danymi procesowymi

Smart RDM to m.in. narzędzie do zarządzania danymi, które pozwala użytkownikom na korygowanie błędów w danych z systemów automatyki, uzupełnianie danych, zbieranych ręcznie oraz kompleksową weryfikację poprawności danych.

Korzystając z oferowanych przez API kontrolerów oraz funkcji, Smart RDM umożliwia wprowadzanie danych do systemu PI przez przeglądarkę www. Odbywa się to przez przygotowane wcześniej formularze zawierające pozycje przygotowane pod dalsze raportowanie.

Zaawansowani użytkownicy PI System powiedzą, że wprowadzanie danych jest również dostępne z poziomu PI System Explorer czy PI System Management Tools. To prawda, jednak ta metoda ma ograniczenia. Z doświadczenia wiemy, że wprowadzanie dużej ilości danych przez wbudowane narzędzia wiąże się z wieloma godzinami żmudnej pracy polegającej na wprowadzaniu odpowiednich TimeStampów oraz pojedynczych wartości do poszczególnych atrybutów. Dodatkowo nie wszystkie dane można uzyskać z systemów źródłowych za pomocą interfejsów.

Smart RDM umożliwia wprowadzanie lub korygowanie danych na całych elementach jednocześnie, np. poprzez kopiowanie wielu wartości z arkuszy kalkulacyjnych do aplikacji. I to wszystko przez przeglądarkowy interfejs wyglądający jak narzędzia, do których użytkownicy są już przyzwyczajeni w codziennej pracy. Uzyskane dane automatycznie są zapisywane w systemie PI.

Formularze zarządzania danymi pozwalają też na usuwanie danych z systemu PI. Dotyczy to zarówno pojedynczych wartości jak i całych zestawów danych występujących w danym elemencie w określonym czasie.

Big Data zamiast Ace      

Wiadomość o zakończeniu wsparcia oraz rozwoju komponentu PI Advanced Computing Engine (PI ACE) zelektryzowała nie jedno przedsiębiorstwo. Wiele firm sporą część swoich zaawansowanych obliczeń opierało właśnie na tym komponencie.

Podczas rozmów z Klientami, z różnych branż niejednokrotnie słyszeliśmy, że to znacznie ograniczy możliwości rozwoju i implementacji zaawansowanych metod analitycznych i obliczeniowych. Znając potrzeby Klientów, skoncentrowaliśmy się na dostarczeniu narzędzia, które zaspokoi nowe potrzeby w obszarze zaawansowanej analityki.

Projektowanie, tworzenie, testy, utrzymanie, rozwój – to tylko część i znaczne uproszczenie procesu tworzenia produktu w świecie IT (i nie tylko). Dlaczego więc nie wykorzystać tego powszechnie znanego procesu też w analizie danych operacyjnych systemu PI? Do tego potrzebujemy jeszcze jednego składnika – integracji z uniwersalnym językiem do analizy danych czyli Pythonem.

To język, który posiada niezliczone ilości bibliotek do pracy na danych, tworzenia predykcji, zaawansowanych funkcji liczących, a w dodatku powszechnie jest uznawany za jeden z najprostszych języków programowania pod względem składni. Dlatego w Smart RDM w module Big Data, zintegrowaliśmy PI System z możliwościami tworzenia skryptów w języku Python.

Moduł Big Data z poziomu aplikacji Smart RDM, pozwala na uruchamianie jednocześnie wielu algorytmów przygotowanych w Pythonie wykorzystując do tego celu mechanizmy skalowania środowiska Kubernetes. Smart RDM w ten sposób potrafi zarządzać automatycznie tworzeniem niezależnych, dopasowanych do złożoności obliczeń jednostek, tzw. Podów.

Źródłem danych do analizy nie musi być tylko PI System, ale też dane zgromadzone chmurze, bazy danych i inne ,źródła które chcemy wykorzystać w zaawansowanych analizach. Moduł Big Data może być zainstalowany w chmurze, żeby uzyskać odpowiednią moc obliczeniową niskim kosztem.

Wyniki analiz mogę być prezentowane jako wizualizacje w PI Vision lub jako automatyczne raporty. Analizy mogą dotyczyć predykcji, optymalizacji lub w celu wykrycia anomalii. Wygenerowane dane są ponownie zapisywane w systemie PI wykorzystując funkcjonalność Future Data.

Użytkownik może uruchamiać algorytm jednorazowo lub stworzyć harmonogramy z określonymi parametrami. To właśnie parametry stanowią kluczowy aspekt całego modułu, ponieważ przy ich pomocy użytkownik może ściśle zintegrować się ze strukturą drzewa PI Asset Framework. W praktyce oznacza to uruchomienie wybranego algorytmu w kontekście konkretnego elementu drzewa, np. urządzenia, grupy lub wręcz całej jednostki. Dzięki temu Klient ma niemal nieograniczone możliwości analityczne przy możliwie uproszczonej integracji z PI Systemem.

Dodatkowo moduł może być wykorzystany do importu i eksportu danych z systemu PI. Przygotowane skrypty pozwalają na wydajne i zarządzalne uruchomienia wymiany danych. Mogą działać w tle lub być uruchomione przez użytkownika.

Wizualizacja procesu    

Dla osób nadzorujących produkcję lub inne procesy, ważny jest dostęp do danych „na żywo”. PI System oferując narzędzie PI ProcessBook odpowiedział na potrzeby graficznej prezentacji poszczególnych gałęzi danego przedsiębiorstwa. Z czasem jednak, coraz większy nacisk kładziony był na rozwój technologii webowej, czyli PI Vision, która zastąpiła rozwiązanie desktopowe.

Niepodważalnym atutem PI Vision, jest możliwość dostępu do danych z dowolnego urządzenia podłączonego do sieci. Podczas rozwoju tego rozwiązania, OSIsoft, udostępnił narzędzie do migracji ekranów przygotowanych w PI ProcessBook do wizualizacji dostępnych z poziomu PI Vision.

Smart RDM będąc aplikacją webową, również dostępny jest z urządzeń mobilnych posiadających dostęp do sieci. Naturalnym rozwinięciem aplikacji było osadzenie widoków z PI Vision bezpośrednio w platformie.

Smart RDM ułatwia nawigacje po udostępnionych dla aplikacji widokach. Ekrany PI Vision wyświetlane są w sposób bezpieczny dla użytkownika końcowego – tylko do odczytu oraz w oparciu o posiadane uprawnienia. Istotnym elementem Smart RDM jest gotowy do użycia komponent mapowy, który użyty w ramach wizualizacji PI Vision zapewnia prezentację danych w czasie rzeczywistym na mapie. Dzięki temu Smart RDM może zostać wykorzystany jako narzędzie Control Room.

W oparciu o przygotowany model struktury danych PI Asset Framework tworzymy w Smart RDM dashboardy prezentujące bieżące parametry urządzeń oraz adekwatne branżowe parametry wyliczone w modelu analitycznym. Użytkownicy mają dostęp do przygotowanych widoków narzędzia PI Vision po zalogowaniu do Smart RDM.

Zarządzanie alarmami i zdarzeniami

Każde przedsiębiorstwo zmaga się z różnymi sytuacjami naturalnie występującymi w procesie produkcyjnym. Nasi klienci nauczyli nas jak krytyczne dla przedsiębiorstwa jest zapewnienie bezpieczeństwa i ciągłości pracy. Dlatego w Smart RDM stworzyliśmy Moduł Zdarzeń, który pozwala na łatwą obsługę zdarzeń, alarmów, awarii czy zleceń.

Moduł Zdarzeń, opiera się na współpracy z PI Systemem. Analizy tworzące zdarzenia (np. przekroczenia wskaźników) oraz treść notyfikacji o zdarzeniu są definiowane przez uprawnionych użytkowników. Dzięki temu pracownik w momencie otrzymania wiadomości dostaje też komplet kluczowych informacji. To pozwala adekwatnie ocenić i zaplanować reakcje, a w konsekwencji ograniczyć koszty obsługi awarii.

Dostępne mechanizmy pracy ze zdarzeniami dostarczanymi przez OSIsoft, spełniają tylko podstawowe wymagania Klientów. Jednak dla wielu firm chcących optymalizować operacje nie są one wystarczające.

O kompleksowej obsłudze zdarzeń, możemy mówić w przypadku gdy osoby z odpowiednimi uprawnieniami mają wgląd do tego co obecnie dzieje się w danym środowisku. To oznacza, że mają możliwość zarządzania danymi zdarzeniami, m.in. poprzez przypisanie ich do wybranych pracowników, wprowadzania komentarzy, analizie przyczyn/skutków, zmianie statusów czy nawet wprowadzaniu korekt pierwotnych danych.

Smart RDM poprzez integrację z wieloma gałęziami Systemu PI, zapewnia wszystkie wymienione akcje, jak również możliwość bezpośredniego przechodzenia pomiędzy zdarzeniami awaryjnymi i raportami/protokołami. Moduł Zdarzeń to nie tylko surowe dane ale również podgląd na ogół zdarzeń zachodzących w środowisku. Wykorzystanie mechanizmów API oraz subskrypcji na daną bazę w systemie PI Asset Framework pozwala na podgląd parametrów zdarzenia w czasie rzeczywistym. Funkcje filtrowania po poszczególnych parametrach ułatwiają poruszanie się w zdarzeniach.

Wykorzystując wbudowane mechanizmy PI Systemu, rozbudowaliśmy funkcjonalności obsługi zdarzeń w pełnowartościowe narzędzie do pracy ze zdarzeniami. Moduł Zdarzeń w połączeniu z wizualizacjami i raportami w jednej aplikacji, pozwala zwiększyć wydajność pracy przy jednoczesnym uproszczeniu wielu procesów.

Raporty 

Posiadając już zweryfikowane, uporządkowane oraz zwizualizowane dane, ostatnim krokiem, niejako zamykającym cykl życia danych, jest przygotowanie odpowiedniego raportu. Klienci mają swoje ugruntowane narzędzia raportowe, posiadające określone style, zakresy informacyjne itd. Cały proces odbywa się jednak poza Systemem PI, pomimo, że wykorzystuje się z niego dane.

Smart RDM oferuje Moduł Raportowy, który pozwala generować automatycznie raporty na bazie danych z systemu OSIsoft PI, a dokładnie ze wspomnianej już wcześniej struktury danych PI Asset Framework. Moduł ten zintegrowany z narzędziami raportowymi np. Microsoft Power BI czy Tableau pozwala tworzyć szybko interaktywne raporty z danych produkcyjnych.

Kluczowym aspektem koncepcji automatycznego raportowania na podstawie PI Asset Framework jest fakt, iż całość konfiguracji raportów leży wyłącznie po stronie Systemu PI. Oznacza to, iż chcąc dodać nowy węzeł drzewa w strukturze PI Asset Framework, typ raportu lub nową pozycję raportową należy te elementy skonfigurować wyłącznie w Systemie PI, a w aplikacji Smart RDM pojawią się one natychmiast bez konieczności dodatkowej konfiguracji.

Proces przygotowania danych do raportów często uzupełniany jest o bazę SQL, która pośredniczy w agregacji danych pochodzących z systemu PI. Opracowany standard zasilania zapewnia szybką i wydajną integrację.

Podsumowanie

Smart RDM pozwala zwiększyć wykorzystanie PI Systemu w organizacji dzięki szeregowi usprawnień oraz rozszerzeń. Wykorzystanie Smart RDMa znacząco usprawnia funkcjonowanie organizacji w zakresie dostępu do danych i ich analizy oraz czasu realizacji poszczególnych zadań. To pozwala znacząco poprawić efektywność jednego z kluczowych systemów w organizacji oraz ograniczyć chaos związany z zarządzaniem rozproszonymi informacjami.

W kontekście system OSISoft PI Smart RDM pozwala:

  • ograniczyć dostęp do Osisoft PI dla użytkowników, którzy potrzebują tylko informacji a nie dostępu do systemu,
  • w pełni wykorzystać możliwości analityczne Asset Framework dzięki raportowaniu,
  • poprawić, uzupełnić i walidować dane w bazie PI oraz je komentować w znacząco mniej czasochłonny sposób,
  • integracja z PI Vision umożliwia przeglądnie raportów jak i podgląd ekranów synoptycznych online bez ryzyka uszkodzenia danych,

Chętnie opowiemy więcej jak Smart RDM może pomóc w konkretnej branży. Zapraszamy do kontaktu bezpośredniego tutaj oraz do przeczytania naszych case study.