Słowa kluczowe: portalWieniwawa.com, Wieniawa, mobilne procesy technologiczne, zdalne zarządzanie, aplikacja webowa, aplikacja mobilna, monitoring jakości środowiska, Smart Grids, Internet Rzeczy, Przemysł 4.0
Streszczenie: portalWieniawa.com to zbiór profesjonalnych rozwiązań dedykowanych dla małych, średnich i dużych przedsiębiorstw, które chcą wkroczyć do mobilnego świata biznesu, a w szczególności do mobilnego zarządzania procesami technologicznymi. Rozwiązanie integruje w sobie narzędzia zdalnego monitoringu i sterowania systemami z różnych dziedzin techniki, technologii produkcji i biznesu, bezpiecznej komunikacji, złożonego oprogramowania diagnostycznego oraz aplikacji zarządzania tożsamością i dostępem użytkowników. Bazą rozwiązania jest oprogramowanie działające w chmurze, którego uzupełnieniem są aplikacje mobilne dla Androida /systemu operacyjnego z jądrem Linux dla urządzeń mobilnych/ i iOS. W artykule przedstawiono przeznaczenie i elementy składowe rozwiązania. Funkcjonalności zostały zaprezentowane na przykładzie systemów z obszarów Energii, Przemysłu i Środowiska.
Wstęp
Mobilność w dostępie do danych nabiera coraz większego znaczenia w współczesnym świecie. Otacza nas i coraz bardziej wchodzi w życie codzienne każdej osoby. Wykonujemy za jej pośrednictwem regulację temperatury w domu, otwieramy i zamykamy bramę do posesji, zamawiamy produkty i usługi, sprawdzamy konto w banku czy opłacamy rachunki. Do tego zapewnia nieograniczony dostęp do aktualnych informacji, rozrywki, portali społecznościowych, łączności z rodziną i znajomymi. Praktycznie z każdego miejsca na świecie można mieć dostęp do swoich danych.
Inaczej sytuacja wygląda w biznesie. Zarządzanie procesami technologicznymi, ich złożoność i różnorodność jest nieporównywalnie większa. Typowym rozwiązaniem jest stosowanie desktopowych systemów typu SCADA lub specjalizowanych aplikacji webowych/mobilnych, na które pozwalają sobie firmy znajdujące się w dobrej sytuacji finansowej. Wśród małych i średnich przedsiębiorstw sytuacja jest dużo gorsza, bowiem nie stać ich finansowo na zakup aplikacji dostosowanych do ich potrzeb. Mimo to, dzięki ich pomysłowości i kreatywności, dostosowują swoje potrzeby do funkcjonalności dostępnych uniwersalnych aplikacji. W efekcie najczęściej ograniczają się do utrzymywania kontaktu telefonicznego z klientem lub z innymi pracownikami w firmie. Jest to duży błąd. Z badań wynika, że pracownicy korzystający w swojej pracy z rozwiązań mobilnych, pracują bardziej skutecznie. Jednak głównymi ograniczeniami są finanse firm oraz poziom wiedzy pracowników z różnych obszarów biznesu i techniki. Trudno znaleźć specjalistę, który potrafiłby zarządzać procesami dotyczącymi obsługi klienta, logistyki, energetyki, automatyki, chemii, środowiska, w małej kilkuosobowej firmie. A jeśli już znalazłby się taki pracownik, musiałby korzystać z narzędzi zoptymalizowanych i dostosowanych do swoich potrzeb, pozwalających na szybkie działanie w sytuacjach awaryjnych. Dzięki pogłębionej wiedzy na temat technologii produkcji i zarządzania, uzyskanej od doświadczonych ekspertów, znaczna część pracowników jest w stanie skutecznie przeciwdziałać bieżącym problemom oraz wie, jak należy postępować w ich wczesnym stadium, aby zapobiec dalszemu ich rozwojowi, a w konsekwencji awarii. Z badań i analiz statystycznych z ostatnich kilku lat wynika, że liczba instalowanych sensorów w liniach produkcyjnych narasta bardzo szybko, co powoduje lawinowy wzrost przesyłanych informacji. Zalew systemów informatycznych do zdalnego zarządzania informacjami o różnej randze powoduje, konieczność ich filtrowania, sortowania i katalogowania. Ale to nie wystarczy. Najczęściej w sytuacjach awaryjnych potrzeba jest kilku danych, żeby podjąć najlepszą decyzje. Aby osiągnąć cel, konieczne jest spełnienie następujących wymagań:
- A) cyberbezpieczeństwo, w zakresie transmisji i archiwizacji danych;
- B) zarządzanie użytkownikami, ich tożsamościami i prawami dostępu do różnych obszarów, systemów, aplikacji i pełnienie w nich różnych ról;
- C) przesyłanie minimalnej liczby danych koniecznych do podejmowania decyzji, wymaganie dotyczy również pewności, szybkości i dostępności danych w każdym miejscu;
- D) prosty interfejs użytkownika, na którym powinny się znajdować tylko elementy najważniejsze w stanach awaryj
Wymagania cyberbezpieczeństwa i zarządzania tożsamościami muszą być spełnione na najwyższym poziomie, szczególnie w aplikacjach mobilnych wykorzystywanych do zarządzania rozproszonymi obiektami, które trudno kontrolować w inny sposób. Osiągnięcie wymagań C i D jest osiągalne w sposób naturalny poprzez dostosowanie się do wymagań i ograniczeń wynikających z technologii mobilnych [2]. Spełnienie ww. wymagań powoduje osiągnięcie celu głównego jakim jest wkroczenie w mobilny świat procesów technologicznych.
Portal
portalWieniawa.com to brama do nowoczesnego, optymalnego i skutecznego zarządzania procesami technologicznymi w firmach w mobilnym świecie. Portal to zbiór profesjonalnych rozwiązań dedykowanych dla małych, średnich i dużych przedsiębiorstw, które chcą wkroczyć do mobilnego świata biznesu, a w szczególności do mobilnego zarządzania technologicznymi procesami biznesowymi. Rozwiązanie /rys. 1./ [1] integruje w sobie narzędzia zdalnego monitoringu i sterowania systemami z różnych dziedzin techniki, technologii produkcji i biznesu, bezpiecznej komunikacji, złożonego oprogramowania diagnostycznego oraz aplikacji zarządzania tożsamością i dostępem użytkowników. W szczególności rozwiązanie Wieniawa przeznaczone jest dla:
- służb odpowiedzialnych za prawidłowe funkcjonowanie procesów technologicznych w małych i średnich firmach, które nie chcą lub nie mogą inwestować w dedykowane systemy typu SCADA;
- działów serwisowych producenta, które zdalnie będą monitorować prace swoich wyrobów lub linii produkcyjnych;
- firm świadczących usługi serwisowe dla innych przedsiębiorstw;
- służb zarządzania majątkiem sieciowym w firmach sieciowych działających na dużym obszarze, np.: gminy, województwa, kraju.
Zastosowanie
Rozwiązanie Wieniawa służy do zdalnego zarządzania rozproszonymi systemami z obszaru Energii, Przemysłu i Środowiska. Rozwiązanie może być rozbudowywane i dostosowywane o obsługę innych obszarów. Rozwiązanie pozwala monitorować, a w przypadkach uzgodnionych z klientem również sterować elementami systemów zainstalowanymi na obiektach.
Bazą rozwiązanie jest oprogramowanie działające w chmurze, którego uzupełnieniem są aplikacje mobilne. Rozwiązanie Wieniawa składa się z portalu internetowym portalWieniawa.com, aplikacji do zarządzania tożsamością i dostępem iam.portalWieniawa.com, aplikacji webowej app.portalWieniawa.com i aplikacji mobilnej mWieniawa.
Informacje dotyczące systemu są wyświetlane w zakładkach:
- Podgląd – graficzne przedstawienie struktury / budowy systemu;
- Pomiary – parametry analogowe; prezentacja w formie tabeli bieżących wartości pomiarów i liczników, wartości wyświetlane w określonym zakresie od minimum do maksimum, z lub bez miana;
- Stany – parametry binarne; prezentacja w formie tabeli bieżącego stany wejść i wyjść binarnych, łączników, opcji, wartości wyświetlane opisowo /tekstowo/; wybrane parametry mogą być dodatkowo ustawiane poleceniem;
- Sygnalizacja – parametry jedno-bitowe typu: Alarmy, Ostrzeżenia, Blokady; wyświetlane w formie listy z aktywnymi/ustawionymi parametrami; parametry mogą być kwitowane/kasowane poleceniem;
- Historia – lista wpisów ze znacznikiem czasu, opisem, parametrami i statusem;
- Urządzenia – lista rekordów zawierających informacje o urządzeniach wchodzących w skład systemu zgodna z formatem ePaszportu.
Na rys. 2, 3, 4 przedstawiono przykładowe okna podglądu systemów dla obszaru Energia, Przemysł i Środowisko. Wygląd każdego systemu, niezależnie od obszaru jego działania, jest dostosowywany do potrzeb klienta. Celem jest spełnienie wymagania prostego interfejsu użytkownika.
Energia
Obszar Energia jest przeznaczony do monitoringu i sterowania oraz współpracy z istniejącymi na obiekcie systemami zapewniającymi ciągłość dostaw energii dla produkcji, która stanowi istotę prowadzenia działalności gospodarczej i jest podstawowym źródłem wartości dodanej w przedsiębiorstwie. Obszar skupia również systemy, które dotyczą produkcji, magazynowania i przesyłu energii elektrycznej, ciepła i gazu. Niezależnie od wielkości infrastruktury i stopnia jej skomplikowania do aplikacji webowej przesyłane są dane analogowe i cyfrowe. Na podstawie ich analizy generowane są wiadomości dla użytkowników. Rozwiązania ostrzegają użytkownika o zaistniałych przeciążaniach w systemie elektroenergetycznym oraz obsługiwane systemy służą
Przykładowy widok Systemu SSC – Zarządzanie Inteligentną Stacją elektroenergetyczną [3] przedstawiono na rys. 2. Niezależnie od wielkości systemu elektroenergetycznego, liczba danych przesyłanych danych jest dostosowywana do potrzeb monitoringu i sterowania oraz potrzeb klienta. W zakładkach prezentowane są najważniejsze informacje dotyczące systemu/stacji elektroenergetycznej, w tym:
- stany: łączników, wejść i wyjść binarnych;
- pomiary: prądów, napięć, poboru energii, itp.;
- sygnalizacja: ostrzeżenia, blokady, awaryjne wyłączenia, itp.;
- historia eksploatacji;
- urządzeń wchodzących w skład systemu.

Rys. 2. Obszar Energia – przykładowy widok Systemu SSC – Zarządzanie Inteligentną Stacją elektroenergetyczną
Wszystkie ww. elementy mogą być zaprezentowane graficznie i tekstowo w zakładce Podgląd. W zależności od potrzeb klienta możliwe jest udostępnienie funkcji sterowania łącznikami, kasowania sygnalizacji, ustawiania systemu w tryb pracy testowej lub awaryjnej.
Przemysł
Obszar Przemysł skupia w sobie systemy dotyczące procesów produkcyjnych [5] takich jak planowanie i monitorowanie wytwarzania wyrobów, zużycia energii i materiałów eksploatacyjnych linii produkcyjnych uwzględniając profil produkcji.
Na rys. 3. przedstawiono System SWM / Zarzadzania Ultradźwiękowym Zgrzewaniem / składający się z 8 układów drgających działających w dwóch zestawach matrycowych, służących do zgrzewania detali z góry i z dołu. Potwierdzeniem jakości wyrobu finalnego jest zebranie informacji ze wszystkich generatorów ultradźwiękowych i ich ocena. Ponadto System SWM prowadzić ciągła w czasie pracy diagnostykę wszystkich podzespołów linii produkcyjnej. Do aplikacji webowej przesyłane są wyselekcjonowane dane dotyczące bieżącej produkcji, kondycji układów drgających, analogowe i binarne dane z najważniejszych sensorów oraz informacje dotyczące zużycia mediów potrzebnych do działania linii produkcyjnej. Odebrane dane są analizowane i w zależności od ich wartości następuje uruchomienie ostrzeżeń lub alarmów, o których natychmiast jest informowany użytkownik. To on decyduje, czy wezwać służby serwisowe do fabryki, czy wstrzymać produkcję – np.: z powodu braku sprężonego powietrza.
Środowisko
W każdym zakładzie przemysłowym wykorzystywane są substancje chemiczne w stanie stałym, ciekłym lub gazowym, które powodują powstawanie ścieków i odpadów produkcyjnych. One z kolei wpływają na przyrodę ożywioną oraz nasze środowisko, a w szczególności jakość powietrza, wody i gruntu. Zakłady takie posiadają neutralizatory, oczyszczalnie lub miejsca składowania odpadów /często niebezpiecznych/, które najczęściej są zarządzane poprzez aplikacje desktopowe.
Obszar Środowisko skupia się na obsłudze systemów służących do zdalnego/mobilnego monitorowania:
- procesów produkcyjnych mających wpływu na środowisko;
- technologii przetwarzania odpadów.
Celem głównym działania systemów jest ostrzeganie użytkowników o możliwości wystąpienia w fabryce awarii, która w sposób pośredni lub bezpośredni będzie dotyczyła zanieczyszczenia środowiska.
Na rys. 4. przedstawiono przykładowy widok Systemu EQM do Monitoring Jakości Środowiska. System monitoruje zrzut ścieków poprodukcyjnych do zakładowej oczyszczalni, proces ich neutralizacji, a następnie ich przesył do infrastruktury odpadów komunalnych. W zakładce Podgląd są graficznie prezentowane najważniejsze obiekty oczyszczalni ich stan pracy oraz wartości z punktów kontrolnych dotyczące: pH, rH, temperatury oraz poziomu wypełnienie zbiorników. Użytkownik jest ostrzegany o wadliwej pracy urządzeń oraz przekroczeniu dopuszczalnych wartości parametrów ścieków, co może doprowadzić do wystąpienia sytuacji awaryjnej.
mWieniawa
Aplikacja mobilna mWieniawa jest dostępna dla systemów operacyjnych Android i iOS. Na rys. 5. przedstawiono przykładową prezentację tych samych informacji w aplikacji webowej i mobilnej. Aplikacja wykonana jest w technologii SPA /Single Page Application/ co oznacza, że aplikacja w całości wczytuje się za jednym razem po jej uruchomieniu. Cały potrzebny do działania kod html, styli, skryptów, ładowany jest na początku. W trakcie pracy aplikacji potrzebne /brakujące/ elementy uzupełniane są dynamicznie, zwykle w odpowiedzi na akcje /polecenia sterujące/ generowane przez użytkownika.
Dzięki temu aplikacja działa szybciej i jednocześnie zmniejsza obciążenie serwera. Co przekłada się na zmniejszenie liczby pakietów w sieci, a w konsekwencji zwiększenie okna czasowego na przesyłanie informacji najważniejszych dotyczących monitorowanych systemów. Drugim istotnym elementem aplikacji jest zastosowanie technologii SVG i HTML5 Canvas, które są obecnie obsługiwane przez wszystkie przeglądarki www. Umożliwiają one wyświetlanie grafiki wektorowej i rastrowej, pozwala na kontrolę czasu wyświetlania elementów graficznych oraz sterowanie przebiegiem wyświetlania sesji ekranowej. Ponadto obsługuje interakcje pomiędzy interfejsem graficznym aplikacji /sesją ekranową/, a użytkownikiem. Zastosowanie technologii grafiki wektorowej pozwala na osiągnięcie ostrych, kontrastowych krawędzi przy powiększaniu okna aplikacji. Efekt ten zapewnia wysoką jakość i czytelność wyświetlanych informacji, co w istotny sposób wpływa na komfort pracy z urządzeniami mobilnymi w sytuacjach awaryjnych.
Zarządzanie
Dostęp do zasobów portalu odbywa się na podstawie podpisanej umowy. Określa ona liczbę i role użytkowników oraz liczbę i typy obsługiwanych systemów. Użytkownik logując się do portalu otrzymuje dostęp do różnych systemów, w których może pełnić różne role. Systemy są przypisane dla różnych firm. W portal i aplikacje wbudowanych jest na stałe pięć ról użytkowników – tab. 1. W razie potrzeby mogą być zdefiniowane nowe role w oparciu o duży zestaw uprawnień wbudowany w portal i aplikacje.
Tab. 1. Stałe role użytkowników portalu | |
Nazwa | Opis |
ADMIN | osoba odpowiedzialna za poprawną pracę portalu i aplikacji |
EXPERT | pracownik właściciela portalu zarządza kontami, użytkownikami |
COLLABORATOR | pracownik właściciela portalu wspiera działania i zarządzanie systemami i urządzeniami klienta oraz odpowiada za kontakty z użytkownikami MANAGER i EMPLOYEE |
MANAGER | klient – dyrektor/kierownik firmy korzystającej z funkcjonalności portalu |
EMPLOYEE | pracownik klienta – firmy, który korzysta z funkcjonalności portalu |
W portalu Wieniawa do zarządzanie urządzeniami wchodzącymi w skład systemów zastosowano rozwiązanie ePaszportu bazujące na technologii SULIMA. Zaletą rozwiązania jest znormalizowana definicja struktur, dzięki czemu pozwala na zarządzanie urządzeniami różnych typów i producentów. Dane z ePaszportu mogą być w sposób automatyczny pobierane, aktualizowane i wymieniane z systemami do zarządzania majątkiem sieciowym lub systemami typu SCADA. Wymiana danych wykorzystuje do tego celu istniejącą infrastrukturę teleinformatyczną. W tab.2. przedstawiono podstawowe elementy ePaszportu i ich przeznaczenie. Na rys. 6. przedstawiono przykładowy wygląd okna z informacjami z ePaszportu dla urządzenia SEM C12 [4].
Tab. 2. Podstawowe elementy ePaszportu | |
Nazwa | Opis |
Identyfikacja | Podgląd i edycja wybranych atrybutów pozwalających na jednoznaczną zidentyfikować urządzenie lub grupę urządzeń: nazwa, typ, wersja/model, numer seryjny, numer ewidencyjny, data produkcji, miejsce produkcji.
Wymaganymi atrybutami Identyfikacji są:
|
Informacje | Podgląd i edycja atrybutów dotyczących eksploatacji:
|
Komunikacja | Konwertuje dane przesyłane między urządzeniem, a systemami SCADA i MNA |
Dokumenty | Podgląd i zmiana statusu dokumentów dostarczonych przez: producenta, dostawcę, serwis, użytkownika końcowego.
Dokumentami są:
|
Lokalizacja | Podgląd i edycja informacji służących do jednoznacznej lokalizacji urządzenia:
|
Kontakty | Podgląd i edycja informacji dotyczących między innymi: producenta, dostawcy, właściciela urządzenia, serwisu oraz osób znajdujących się na obiekcie i odpowiedzialnych za funkcjonowanie systemu. Atrybutami kontaktów są:
|
Historia
|
Podgląd i edycja wpisów systemowych i notatek użytkowników opatrzonych stemplem czasowym poczynając od daty wyprodukowania urządzenia, a kończąc na wycofaniu go z eksploatacji. |
Na szczególną uwagę zasługuje element Historia eksploatacji systemu i urządzeń. Wpisy do ePaszportu mogą wykonywać dowolni użytkownicy np. kierownicy zlecający wykonanie napraw lub przeglądów oraz pracownicy wykonujący zlecenia. Ze względów praktycznych wpisy do ePaszportu są wyświetlane w zakładce Historia eksploatacji systemu. Zakładka ma wbudowane mechanizmy sortowania i filtrowania dzięki czemu można w prosty sposób uzyskać informacje dotyczące danego urządzenia w połączeniu lub bez wpisów pochodzących z systemu. Historia zawiera listę wpisów dodawanych przez system, aplikacje webową i użytkownika. W skład rekordu wpisu wchodzą następujące atrybuty:
- Status – parametr przyjmujący wartość w zależności od typu wpisu: Ostrzeżenie, Alarm, sterowanie, kwitowanie sygnalizacji, notatki użytkownika, w tym zlecenia serwisowe – tab. 3.;
- Znacznik czasu – data i czas z rozdzielczością 1 ms;
- Opis – teksty podstawowe i rozszerzający treść komunikatu, np.: nazwę systemu, nazwę urządzenia, nazwę/login użytkownika, informacje o alarmach/strzeżeniach; tekst opisu może mieć długość 1000 znaków;
- Powiązanie – link do wpisu powiązanego z danym wpisem, np.: skwitowanie alarmu z wylogowaniem użytkownika.
Tab. 3. Wartości atrybutu status wpisu do historii | |
Status | Opis |
NORMAL | wpisy systemowe, np.: start/stop systemu, skwitowanie sygnalizacji, potwierdzenie wykonania polecenia sterującego, logowanie, itp. |
NOTE | notatki użytkownika, zlecenia serwisowe |
CONTROL | polecenia sterujących |
WARNING | ostrzeżenia, pobudzenia algorytmów |
INTERLOCK | blokady sterowania lub działania algorytmów/urządzeń |
ALARM | awarie, nie planowane wyłączenia |
W celu zapoznania się z możliwościami rozwiązania Wieniawa dostępne są przykładowe systemy z różnych obszarów. Dostęp do nich jest możliwy poprzez zalogowanie się w oknie głównym portalu do wersji DEMO.
Podsumowanie
Zaprezentowany portal jest jednym z pierwszych rozwiązań, integrującym świat mobilny z zarządzaniem procesami technologicznymi. Rozwiązanie jest silnie zoptymalizowane nie tylko pod względem interfejsu użytkownika, liczby przesyłanych danych, ale również od strony funkcjonalnej i finansowej stanowi idealne rozwiązanie dla przedsiębiorstw różnej wielkości, które chcą i muszą wykorzystywać w swojej działalności technologie Smart Grid, Internetu Rzeczy i Przemysłu 4.0. Zastosowanie innowacyjnego rozwiązania jakim jest portal Wieniawa pozwala na optymalizacje kosztów utrzymania systemów. Zmniejszeniem liczby wyjazdów serwisowych i eksploatacyjnych, zwiększając tym samym produktywność, konkurencyjność, a w konsekwencji przychody. Stosowanie rozwiązania spowoduje wzrost firmy również w obszarze kapitału ludzkiego. A przecież to czynnik ludzki decyduje i jeszcze długo będzie decydował o kondycji i prestiżu przedsiębiorstwa. Praca w małych, często rodzinnych firmach wymaga dużego wsparcia wszystkich jej członków w najróżniejszych dziedzinach prowadzenia produkcji i biznesu. Pracowitość, kreatywność, zaangażowanie w pracy często nie wystarcza, bo doba ma tylko 24 godziny. Dla takich tytanów pracy wsparciem powinna być nowoczesna, ogólnie dostępna technologia, a taką bez wątpienia może być portalWieniawa.com.
Autorzy:
dr hab. inż. Andrzej Nowakowski
prof. nadzw. ITR 1
mgr inż. Krzysztof Broda 1
mgr inż. Radosław Przybysz 1
mgr inż. Bartłomiej Świerczewski 1
mgr inż. Łukasz Wierzbicki 1
mgr inż. Paweł Wlazło 1
Literatura
1. https://portalWieniwawa.com
2. R. Przybysz, P. Wlazło; Wykorzystanie standardu ethernet w rozwiązaniach automatyki i zabezpieczeń sieci rozdzielczych SN; elektro.info 4/2014
3. A. Kalinowski, G. Kowalski, A. Lisowiec, L. Książek, R. Przybysz, P. Wlazło; System pomiaru oraz wyznaczania profilu zużycia energii w zakładach produkcyjnych; elektro.info 12/2017
4. P. Michalski, R. Przybysz, P. Wlazło; Aplikacje modułowego sterownika SEM w sieciach Smart; Urządzenia dla Energetyki 6/2016
5. A. Kalinowski, G. Kowalski, D. Mazur, G. Lisowicz, A. Lisowiec, L. Książek, P. Wlazło; Planowanie i monitorowanie wytwarzania i zużycia energii elektrycznej z uwzględnieniem profilu produkcji; ActaEnergetica 12/2017
