Relatório Elevação de Produção em Escalabilidade Autor: Phil Couling, Diretor de Marketing de Produto, Supervisory HMI, Invensys Operations Management Conteúdo: 1. Introdução 2. O Desafio 3. Escalabilidade Funcional 4. Escalabilidade de Solução 5. Escalabilidade Vertical 6. Escalabilidade Horizontal 7. Escalabilidade Incluída 8. Sumário
1. Introdução O termo escalabilidade tem sido tão usado com relação a sistemas de software industriais que a maioria dos usuários, integradores e tomadores de decisão estão completamente indiferentes ao seu uso. Contudo, esses mesmos indivíduos se importam profundamente com a verdadeira escalabilidade. Escalabilidade não é meramente começar pequeno e ir crescendo. Existem muitas dimensões a ser consideradas e a maioria delas é crítica para a verdadeira proteção de investimento do usuário final. Este relatório irá explorar estas dimensões de escalabilidade e, de forma otimista, estabelecer uma nova expectativa de escalabilidade para decisões de compra de sistema de software industrial no futuro, elevando a produção em escalabilidade. 2. O Desafio Sistemas de automação e informação representam um maior investimento para todos os negócios industriais, de grande e pequeno porte. Selecionar um parceiro e um sistema para proteção de longo prazo deste investimento é particularmente importante. Embora os ciclos de vida de tecnologia possam precipitar mudança, é extremamente importante conseguir desenvolver soluções ao longo do tempo, expandi-las em áreas anteriormente não previstas e integrá-las com outros sistemas que podem já estar instalados ou não. Em muitos casos, também é importante considerar as ramificações de potencial fusão ou atividade de aquisição e como os sistemas podem ser afetados por essa eventualidade. Ao mesmo tempo, os negócios podem estar focalizados em proteger a propriedade intelectual, reduzir a interrupção de operações e, desse modo, o custo. Esses requisitos combinam com as características do sistema, juntamente com dimensões de escalabilidade, de pequeno a grande, de um para muitos, atual para futuro, simples para complexo, de um único equipamento para a empresa toda. Cumprir estes requisitos demanda um nível de desenho arquitetônico de sistemas de automação e informação que seja construído propositalmente para suportar a escalabilidade em todas as dimensões. Esses tipos de demandas não podem ser atendidos aparafusando as interfaces, repetindo o trabalho de desenho ou as táticas de remoção e substituição. O resultado seria inadequado e, insuportavelmente, dispendioso. Para enfrentar este desafio, a Invensys, através do segmento Wonderware embarcou no desenvolvimento da tecnologia ArchestrA, uma arquitetura de software desenhada para ser inerentemente escalonável em todas as dimensões significativas. As soluções de software Wonderware alavancam os poderosos recursos da tecnologia ArchestrA, garantindo facilidade de uso e escalabilidade fora do comum. 3. Escalabilidade Funcional Os projetos pequenos tradicionais envolvem custo inicial baixo, baixo risco e tempo curto de implementação, todas características importantes. Contudo, muitos projetos pequenos são difíceis de ampliar de forma funcional e bastante difíceis de escalonar. Em contrapartida, projetos grandes tradicionais são mais completos funcionalmente e desfrutam de implementação de escala completa, contudo possuem custos iniciais muito mais elevados, tempo de implementação mais longo e implicam em risco muito maior. Não seria bom começar com uma pequena implementação e aumentar para o tamanho necessário, quando necessário, com esforço incremental modesto e sem risco elevado? Tradicionalmente, a plataforma de software subjacente tem sido uma enorme restrição; sistemas pequenos simplesmente não foram projetados para ser ampliados para sistemas maiores sem que seja necessário substituir completamente a arquitetura subjacente (veja Figura 1, página 2). A Wonderware quebra esta tradição com uma plataforma de software realmente escalonável, chamada ArchestrA, que elimina de forma efetiva essas restrições e permite uma evolução fácil da solução de software, de um sistema pequeno para tão grande quanto o negócio necessitar, sem ter que substituir a tecnologia subjacente. No coração da ArchestrA está um modelo de planta que suporta a evolução gradual de um aplicativo, permitindo que atributos e funcionalidade adicionais sejam adicionados à solução e empregados ao longo da operação a partir de qualquer estação de desenvolvimento. Página 1
Escala e funcionalidade do sistema Plataforma de Sistema pequeno Plataforma de Sistema grande Plataforma de sistema escalonável Wonderware É impossível obter sucesso por todo lado sem ter que substituir a plataforma adjacente Investimento no sistema 4. Escalabilidade de Solução Figura 1 O Desafio da Escalabilidade Funcional Ampliar um sistema de pequeno para grande requer outra dimensão de escalabilidade, além de funcionalidade. A verdadeira escalabilidade requer que a solução possa ser facilmente extensível de um aplicativo único e simples talvez uma única máquina para uma solução de rede abrangente, servindo as necessidades de toda uma empresa industrial com diversas plantas. E se for necessário ter diversos aplicativos de supervisão que sejam diferentes mas possuam componentes semelhantes, e devam ser mantidos separadamente, mas se beneficiem do desenho um do outro? E se os aplicativos precisarem operar, ser alterados e atualizados independentemente? Este é um cenário real para o qual a arquitetura ArchestrA e a ArchestrA System Platform foram projetadas. Wonderware combinou os recursos mais poderosos de modelação de planta orientada em objeto, InTouch, a HMI (Interface Homem- Máquina) gráfica mundialmente favorita e os extraordinários recursos de integração de dispositivo. Esta combinação fornece uma reutilização máxima do esforço de engenharia onde for apropriado, com flexibilidade onde for necessário; lógica de aplicativo comum com independência de dispositivo; visualização consistente de aplicativo com segurança e detalhe específico de aplicativo; dos quais todos podem ser distribuídos e administrados de um ambiente centralizado, com base em padrões. 5. Escalabilidade Vertical Um sistema de supervisão é somente uma parte de uma operação industrial, ainda que significativa. Do mesmo modo que cada departamento em uma organização precisa se integrar e colaborar de forma harmoniosa, os sistemas de supervisão precisam se integrar e permitir a colaboração com outros sistemas em uma empresa industrial. Soluções efetivas de software industrial devem ser capazes de ter uma integração eficiente e escalonável com sistemas de nível empresarial como ERP, Supply Chain Automation, Enterprise Asset Management e outros sistemas corporativos para planejamento e conciliação. O forte comprometimento da Invensys com os padrões e o envolvimento ativo contínuo na definição de padrões industriais significam que a integração e escalabilidade são construídas em todas as soluções Wonderware. Padrões como XML, OPC e SQL são complementados com Web Services e suporte ISA-95/XML B2MML (veja Figura 2, página 3). Página 2
PLCs e Dispositivos de Campo Tecnologia ArchestrA SAP, J.D. Edwards Oracle Dinâmica Microsoft Eventos Soluções Customizadas Extensões abertas para outras soluções Ferramentas de Extensibilidade Wonderware Dispositivos e Software Soluções de Software Wonderware OPC SQL Objetos Proxy OLE DB/ADO XML Software e Sistemas da Planta Virtualmente qualquer hardware e software industrial Objetos DI Servidores I/O Servidores DA Servidores OPC terceirizados Servidores DA e I/O terceirizados PLCs e Dispositivos de Campo Figura 2 Visão Geral de uma Conectividade Escalonável e Arquitetura de Integração de Software Escalabilidade vertical também significa escalonagem para a abundância de requisitos de conectividade de dispositivos de campo que existem nos dias de hoje. Enquanto os sistemas de supervisão podem fornecer interfaces para dispositivos físicos como RTUs e PLCs, essas interfaces são geralmente simplistas e favorecem soluções de integração que são estreitamente associadas ao hardware físico. Para atingir verdadeira escalabilidade para conectividade de dispositivo, é necessária uma arquitetura de software que fornece um nível de abstração dos dispositivos específicos. A arquitetura ArchestrA oferece uma integração extraordinária com uma vasta gama de dispositivos enquanto fornece real abstração dos detalhes. O que isto significa na prática? Bem, significa, por exemplo, que um aplicativo de dispositivo independente poderia ser desenvolvido para um projeto usando uma família específica de PLCs, fazendo uso de todos os recursos de conectividade fornecidos pelo dispositivo. O desafio surge quando é necessário automatizar uma área semelhante em uma fábrica uma que tenha sido construída em uma época diferente e utiliza uma família de PLCs e equipamentos de automação completamente diferentes. Com o Servidor DA (Servidor de Acesso de Dados) e os recursos de Objeto DI (Objeto de Integração de Dispositivo) da Wonderware, o aplicativo de software pode ser facilmente replanejado para uma família diferente de dispositivos de hardware, sem alterar o aplicativo. Multiplique essa eficiência sobre diversos equipamentos e diferentes sistemas de hardware e o resultado é uma solução de software verdadeiramente escalonável. Claro, implementar o aplicativo é apenas parte da tarefa. Para uma escalabilidade efetiva, é necessário ser capaz de configurar, monitorar e executar diagnósticos em múltiplas interfaces I/O a partir de um local central conveniente. A arquitetura de conectividade de dispositivo da Wonderware fornece recursos de gerenciamento remoto abrangente, diagnósticos embutidos e flexibilidade para implantar em uma variedade de topologias arquitetônicas para atender às necessidades da empresa industrial as marcas de uma infraestrutura verdadeiramente escalonável. Página 3
A tecnologia ArchestrA aumenta a escalabilidade através da separação de código de aplicativo proveniente de gerenciamento de comunicações de dispositivo, assim ambos podem ser facilmente administrados e atualizados: a. Adota um modelo de comunicação horizontal e adiciona estrutura e melhor possibilidade de gerenciamento b. Disponibiliza globalmente meios individuais de comunicação para qualquer aplicativo c. Permite que a comunicação e a nomeação dos equipamentos sejam diferentes para o mesmo aplicativo, permitindo a reutilização em qualquer máquina 6. Escalabilidade Horizontal Sistemas de supervisão não operam sozinhos. Eles precisam se integrar de forma harmoniosa e confiável coma uma grande variedade de sistemas de nível par, incluindo MES, DCS, Historians, Fluxos de Trabalho, Soluções de Mobilidade de Campo e sistemas de Gerenciamento de Qualidade. Historicamente, a solução desses tipos de tarefas de integração consiste frequentemente de tentativas brutas de interface, usando interfaces proprietárias, middleware e integração limitada de nível de dados. Essas abordagens, enquanto apenas satisfatórias para soluções independentes, são antíteses de escalabilidade, necessitando de abordagens de engenharia customizadas e custo significativo para o trabalho de integração de sistema. Uma solução verdadeiramente escalonável para uma integração horizontal deste tipo requer uma arquitetura de integração construída para este fim. As soluções de supervisão Wonderware InTouch e ArchestrA System Platform são projetadas com escalabilidade e recursos de integração embutidos (veja Figura 2, página 3). Adotar padrões como OPC, SQL, OLE DB/ADO e XML com uma arquitetura orientada em objeto permitiu que a Wonderware oferecesse o conjunto de solução de software industrial mais facilmente escalonável já disponível. 7. Escalabilidade Incluída Tradicionalmente, a escalabilidade não pode ser adicionada em sistemas operacionais sem previsão. A verdadeira escalabilidade vem do desenho propositado. Sistemas legados podem ser integrados em uma infraestrutura escalonável, mas os reais benefícios resultam de começar com a plataforma de software correta. A ArchestrA System Platform foi desenvolvida a partir da estaca zero para fornecer facilidade de utilização desde o primeiro dia de uso e escalabilidade durante o ciclo de vida de funcionamento. Esta escalabilidade incluída resulta do ambiente de engenharia poderoso, pragmático e baseado em objeto que permite que a engenharia de valor e as melhores práticas sejam reutilizadas e seguramente empregadas em todas as diversas instalações sem ter que visitar pessoalmente cada instalação. Esta escalabilidade também vem na forma de gerenciamento centralizado que permite supervisão, configuração, análise diagnóstica e gerenciamento de segurança de todos os sistemas de automação implantados nos numerosos computadores que estão geograficamente distribuídos transversalmente em uma empresa industrial com diversos prédios. Treinamento, conhecimento e familiaridade com os sistemas de automação em uma área de operação são imediatamente transferíveis para áreas diferentes. Este tipo de escalabilidade fornece significativas economias de escala conforme soluções de automação são desenvolvidas para novas áreas da operação. Uma abstração lógica e exclusiva, através de uma visão de modelo versus uma visão de posicionamento (veja Figura 3, página 5), fornece recursos incomparáveis para manter e reutilizar esforços de engenharia aplicados em um sistema, enquanto aumenta a funcionalidade do aplicativo com um passo de cada vez. Figura 3 Visão de Modelo e Visão de Posicionamento Página 4
8. Sumário Facilidade de uso e escalabilidade são duas das características mais importantes de uma solução de software de supervisão. Combinadas com funcionalidade e conectividade excepcionais, são essas características que fornecem uma verdadeira proteção de investimento para o futuro. O desenho escalonável do software Wonderware e a facilidade de uso das ferramentas incorporam de forma única essas características especificamente, as poderosas ferramentas de visualização ArchestrA System Platform e InTouch. Com o maior leque de opções de integração, poderosas soluções móveis, fluxo de trabalho e MES, a Wonderware definiu um novo padrão para combinar facilidade de uso com escalabilidade inigualável. Para saber mais sobre as Soluções de Software com HMI de Supervisão da Wonderware, visite http://global.wonderware.com/en/ Pages/WonderwareHMISCADA.aspx. Invensys Operations Management 5601 Granite Parkway III, #1000, Plano, TX 75024 Tel.: (469) 365-6400 Fax: (469) 365-6401 iom.invensys.com Invensys, o logo da Invensys, ArchestrA, Avantis, Eurotherm, Foxboro, IMServ, InFusion, SimSci-Esscor, Skelta, Triconex, e Wonderware são marcas da Invensys plc, suas subsidiárias ou afiliadas. Todas as outras marcas e nomes de produtos podem ser marcas comerciais de seus respectivos proprietários. 2012 Invensys Systems, Inc. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte do material protegido por este copyright pode ser reproduzida ou utilizada de qualquer forma ou por qualquer meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação, radiodifusão, ou por qualquer sistema de armazenagem e recuperação, sem a permissão expressa da Invensys Systems, Inc. Rel. 04/12 PN WW-4129-BR Página 5