8 kluczowych aspektów, na które musisz zwrócić uwagę przy migrowaniu starych systemów sterowania do nowoczesnych rozwiązań

Migracja starych systemów sterowania jest kolejnym punktem na mapie cyklu życia instalacji przemysłowej. Do tego etapu dochodzimy latami, gdyż specyfika obiektów automatyki zakłada, że po wdrożeniu system będzie działał przez kilka, kilkanaście następnych lat. W wielu przypadkach po okresie wieloletniej eksploatacji obiektu migracja może oznaczać kompleksową wymianę całej technologii i budowanie systemu od podstaw. Jednak szczególnie w infrastrukturze krytycznej konieczność utrzymania ciągłości jej pracy wymusza migrację poszczególnych elementów po to, aby zagwarantować dostępność i wysoką sprawność działania systemu.

Często zdarza się, że konieczność migracji systemu sterowania nie zgrywa się w czasie z koniecznością wprowadzenia zmian technologicznych w prowadzonym procesie. Aby utrzymać ciągłość pracy takiego systemu konieczna jest wymiana kluczowych elementów mających wpływ na bezpieczeństwo i funkcjonalność systemu. I to są dwa główne powody, dla których użytkownicy decydują się na migrację: wycofanie z produkcji, połączone z ograniczeniem dostępności do elementów, z których korzystamy oraz zbyt niska funkcjonalność i możliwości pracującego systemu wobec oczekiwań, jakie ma jego użytkownik.

Pojawia się również trzeci powód. Zmiana pokoleniowa. Inżynierowie, którzy wdrażali systemy sterowania 20-30 lat temu powoli odchodzą na zasłużoną emeryturę. A wraz z nimi wiedza i doświadczenie, jakie gromadzili ze sobą przez ostatnie lata. Młodzi inżynierowie, którzy przejmują odpowiedzialność za utrzymanie takich systemów, nie będą się mieli od kogo uczyć. Nie powinien zatem nikogo dziwić fakt, że inicjatywa migracji systemów może wychodzić również od nich.

Na co zatem należy zwrócić uwagę przygotowując się do migracji starych systemów sterowania?

1.     Kompatybilność

To bardzo istotny element. Migracja nie zawsze zakłada wymianę wszystkich elementów na inne. Należy upewnić się, że nowe rozwiązanie, w które chcemy zainwestować, jest kompatybilne ze sprzętem oraz oprogramowaniem, które na obiekcie pozostaje. Warto poświęcić dłuższą chwilę na dokładny audyt i analizę tego co w naszym systemie wykorzystujemy.

Doświadczenia inżynierów, którzy przechodzili przez procesy migracji, pokazują, że im większy system, tym większe prawdopodobieństwo, że korzystamy w nim z technologii i rozwiązań, które będą wymagały dodatkowej pracy, aby zagwarantować działanie aplikacji. Obszar ten najczęściej dotyka algorytmu sterowania (i możliwości wykorzystania posiadanego kodu w nowym systemie) oraz obsługi specjalnych protokołów komunikacyjnych, które są niezbędne do obsługi pracujących urządzeń obiektowych.

Jeśli nie planujemy zmian w technologii sterowania, a program sterujący działa prawidłowo i da się go przenieść bez modyfikacji ze starej platformy sprzętowej na nową, to będziemy mieli znacznie mniej pracy i znacząco ograniczmy ryzyko w procesie migracji. Komunikacja w starszych systemach była realizowana w oparciu o panujące ówcześnie standardy – może zdarzyć się potrzeba stosowania dedykowanych konwerterów, aby połączyć starsze urządzenia technologiczne z nowym systemem sterowania. 

2.     Bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo jest niezmiernie ważne, zwłaszcza w przypadku systemów sterowania infrastrukturą krytyczną, które mogą mieć wpływ na prowadzone procesy przemysłowe i działania międzyoperacyjne. Nowoczesne rozwiązania, w które zamierzamy zainwestować, powinny oferować zaawansowane funkcje bezpieczeństwa zgodne z obecnie panującymi standardami i wymogami nakładanymi przez działy IT i zespoły automatyków w przedsiębiorstwie.

Na bezpieczeństwo powinniśmy patrzeć z punktu widzenia samego systemu operacyjnego i zainstalowanego na nim oprogramowania narzędziowego, aby wykorzystywało takie funkcjonalności, jak uwierzytelnianie dwuskładnikowe, szyfrowanie danych czy zarządzanie dostępem. Z drugiej strony dla bezpieczeństwa kluczowe znaczenie będzie miała technologia i komponenty elektroniczne wykorzystywane w nowym systemie sterowania.

Tutaj warto wybierać rozwiązania od globalnych marek, które bazują na komponentach światowych dostawców (szczególnie w zakresie procesorów i pamięci) i wykorzystujących technologie, które z definicji gwarantują wyższy poziom bezpieczeństwa (jak Trusted Platform Module, Secure Boot i Trusted Boot). To technologie, które opierają się o mechanizmy kryptografii, szyfrowania i deszyfrowania danych oraz wykonywania funkcji, takich jak generowanie podpisów cyfrowych i ich weryfikacja. Da nam to pewność, że w naszym urządzeniu sterującym będzie pracowało oprogramowanie układowe zatwierdzone przez producenta i dostawcę sprzętu.

Dla wielu użytkowników systemów o znaczeniu krytycznym nie bez znacznie jest też kraj pochodzenia urządzenia oraz informacja, gdzie urządzenie zostało wyprodukowane. To ma szczególne znaczenie w systemach sterowania dedykowanych do zastosowań militarnych, przemyśle zbrojeniowym oraz w zastosowaniach nuklearnych.

3.     Skalowalność

Nigdy nie mamy pewności, jakie będą nasze potrzeby za kilka lat. Dlatego migrując stary system do nowego rozwiązania powinniśmy wybrać takie rozwiązanie, które pozwoli na skalowalnie i elastyczną rozbudowę w przyszłości. Myśląc o rozbudowie nie powinniśmy się ograniczać wyłącznie do zwiększenia liczby obsługiwanych sygnałów, ale powinniśmy też być gotowi na zmianę architektury systemy sterowania.

Inwestycja w technologię, która pozwoli na obsługę układów simplex oraz redundant z wykorzystaniem posiadanych licencji, wiedzy i urządzeń będzie miała kluczowe znacznie dla długoterminowej wydajności i oszczędności. Sama platforma i silnik, z którego będziemy korzystać, powinny też zagwarantować możliwość wykorzystywania urządzeń różnych serii, ale w 100% kompatybilnych ze sobą. Dzięki temu będziemy mieli pewność, że przy potencjalnej rozbudowie będziemy mogli skorzystać z produktów idealnie dopasowanych do naszych potrzeb (nie przewymiarujemy niepotrzebnie układu), nie będziemy musieli inwestować dodatkowych środków w zakup innych narzędzi do konfiguracji oraz nie będziemy musieli poświęcić dodatkowego czasu na szkolenie załogi z nowych rozwiązań.

4.     Integracja z innymi systemami

Migrując stary system do nowej platformy zadbajmy też o to, aby system był otwarty na możliwą integrację z innymi platformami i systemami operacyjnymi. Powinien natywnie obsługiwać protokoły i sieci komunikacyjne, które obecnie uznawane są za standard branżowy. Warto również wybrać rozwiązanie, które pozwoli na instalację dodatkowych modułów komunikacyjnych w celu tworzenia wydzielonych i odseparowanych od siebie sieci przemysłowych. Możliwość stosowania opcjonalnych modułów komunikacyjnych będzie dodatkową zaletą. Można w nie zainwestować w chwili, gdy pojawi się taka potrzeba, a sama instalacja i obsługa nie obciąży nam dodatkowo kontrolera systemu.

5.     Łatwość obsługi i serwisu

Migrując stary system do nowego nie zapominajmy też o tych, którzy system będą eksploatować i serwisować. Nowe rozwiązanie powinno być łatwe w obsłudze i konserwacji. Musimy mieć pewność, że personel będzie w stanie szybko nauczyć się, jak korzystać z nowego systemu i jak go utrzymywać w pełnej sprawności. Tu oprócz wiedzy i doświadczenia inżynierów ogromne znaczenie będzie miała sama funkcjonalność i możliwości systemu, w jaki inwestujemy. Możliwość programowania na ruchu, przeprowadzenia testów z możliwością natychmiastowego wycofania się z wprowadzonych zmian, jeśli pod ich wpływam system zachowuje się niestabilnie – to bardzo istotny element, na który programiści i służby utrzymania ruchu zwracają szczególną uwagę.

Możliwość serwisu urządzeń na ruchu, ich wyjmowania z systemu pod napięciem będzie miała kluczowy wpływ na szybkość serwisu i eliminację potencjalnych uszkodzeń wynikających z pojawiających się stanów nieustalonych, które mogą doprowadzić do uszkodzenia aparatury obiektowej i w konsekwencji poważnej awarii. W przypadku terytorialnie rozproszonych obiektów oraz tych szczególnie niebezpiecznych duże znaczenie będzie miała też możliwość ich programowania z jednego miejsca bez potrzeby bezpośredniego wpinania się w konfigurowane urządzenie. To znacząco podnosi bezpieczeństwo inżynierów serwisu i poprawia ich komfort pracy.

6.     Optymalizacja wydajności

Nowoczesne systemy często oferują zaawansowane funkcje optymalizacji wydajności, takie jak algorytmy uczenia maszynowego czy analiza predykcyjna danych w czasie rzeczywistym. Możliwość integracji nowego rozwiązania w ramach systemu przetwarzania brzegowego może przynieść wiele korzyści użytkownikowi systemu, dając mu znacznie większą możliwość optymalizacji produkcji i wydajności obiektu. Warto, aby nowy system albo taką funkcjonalność posiadał wbudowaną, albo pozwalał na łatwą, dwukierunkową, bezpieczną wymianę danych.

Integracja systemu sterowania z siecią czujników monitorujących otocznie produkcyjne może znacząco wpłynąć nie tylko na parametry prowadzonego procesu, ale i na koszty z nim związane. Możliwość te mają obecnie olbrzymie znaczenie w systemach sterowania krytycznego, na przykład w branży wod-kan i ciepłowniczej, gdzie aktualne warunki pogodowe, prognozy pogody czy predykcja zapotrzebowania na energię i ciepło pozwalają optymalizować proces produkcji i minimalizować koszty. Wykorzystanie tych możliwości pozwoli zoptymalizować działanie systemu sterowania i poprawić znacząco efektywność prowadzonych procesów.

7.     Przyszłościowa technologia

To aspekt, do którego nie trzeba przekonywać nikogo, kto staje przed decyzją o migracji. Jeśli zmieniać, to wyłącznie na technologię, która ma perspektywy rozwoju i gwarancję utrzymania przez następne lata. W przypadku globalnych producentów automatyki obowiązuje polityka określająca bardzo precyzyjnie cykl życia produktu. Definiuje ona etapy, na jakich obecnie jest produkt oraz czas, przez jaki będzie wspierany i rozwijany przez producenta. To bardzo ważny element, ponieważ  podczas migracji inwestujemy spore nakłady czasowe i finansowe w rozwiązania, z których będziemy korzystać przez kolejnych kilka-kilkanaście lat i chcemy być pewni, że dostawca będzie nas w tym czasie wspierał.

Warto zwróć uwagę na obecnie panujące trendy i przyszłościowe technologie w dziedzinie systemów sterowania. EDGE Computing, analiza predykcyjna, cyfrowy bliźniak, wirtualna i rozszerzona rzeczywistość to tylko niektóre technologie, z których coraz częściej korzysta większość branż. Nowości w zakresie produkcji i jej optymalizacji najszybciej trafiają do branży automotive. Warto obserwować trendy i stosowane tam rozwiązania, bo historia pokazuje, że ten sektor jest wyznacznikiem nowoczesnych technologii, z jakich na najbliższych latach będzie korzystał przemysł. Wybierając nowe rozwiązanie warto zastanowić się nad tym, jakie innowacje mogą być dla nas istotne w najbliższej przyszłości i czy nowy system jest przygotowany na ich obsługę.

8.     Koszty i zwrot z inwestycji

Oczywiście należy także rozważyć koszty związane z migracją do nowego systemu oraz oszacować potencjalne korzyści i zwrot z inwestycji. Jeśli koszty migracji w proporcji do oczekiwanych zysków są za duże, może okazać się, że nie uda się znaleźć uzasadnienia biznesowego do uruchomienia projektu.

Koszty oszacujemy względnie łatwo, natomiast określenie czasu zwrotu z inwestycji może być wyzwaniem – z uwagi na bardzo dynamiczne środowisko, w jakim działamy. Podejmując decyzję o migracji systemów warto zastanowić się, gdzie chcemy być i jak chcemy, aby wyglądała nasza produkcja za rok, dwa pięć i dziesięć lat. Czy to, co robimy, będzie potrzebne w przyszłości i czy wpisujemy się w globalne trendy. Warto dokładnie przeanalizować te aspekty, aby podjąć najlepszą decyzję.

Migracja starego systemu sterowania do nowoczesnych rozwiązań może być złożonym procesem, ale uwzględnienie powyższych czynników może pomóc w podjęciu decyzji i przeprowadzeniu tego procesu w sposób efektywny i bezpieczny.