Smart RDM und OSISoft PI - Integriertes Zentrum für Operations Management

Joanna Stefańska
8 Okt, 2021 Joanna Stefańska

Ein wesentlicher Bestandteil des Informationsmanagements in einem Unternehmen ist der Zugang zu Daten. Unsere Aufgabe ist es, die beste Umgebung für Sicherheit, Leistung, Skalierbarkeit und Gesamtbetriebskosten zu schaffen. Um dies zu gewährleisten, ist das OSIsoft PI-System unsere erste Wahl für das Datenrepository.

Unser Smart RDM lässt sich perfekt in die Funktionalität des PI-Systems integrieren und ergänzt dieses. Es schafft eine einzige Plattform für das Management der gesamten Produktion: von der Planung über die Überwachung bis hin zur Berichterstattung und Analyse.

Grundlagen der Systemintegration

Analysiert man die API-Struktur des PI-Systems, kann man zu dem Schluss kommen, dass es sich um einen PI-System-Explorer ohne GUI (Graphical User Interface) handelt. Aber ist es das? Mit der Smart RDM-Plattform lassen sich eine breite Palette zusätzlicher Funktionen nutzen, die die API bietet.

Um dies zu erreichen, haben wir einen speziellen Dienst geschaffen, der die Kommunikation mit dem PI-System nutzt. Der Dienst ermöglicht dem Benutzer über einen Webbrowser den Zugriff auf die zuvor erstellte organisierte Datenstruktur in Form eines Baums. Darüber hinaus wird die Sicherheit durch die Verwaltung des Zugriffs durch den Systemadministrator und Active Directory-Gruppen gewährleistet.

Die Authentifizierung der Kommunikation erfolgt über das Kerberos-Protokoll, das eine der Authentifizierungsmethoden des PI-Asset Framework Servers ist.

Podgląd systemu z widokiem struktury drzewa zasobów

 

Rationalisiertes Prozessdatenmanagement

Smart RDM ist unter anderem ein Datenmanagement-Tool, das es dem Nutzer ermöglicht, Fehler in Daten aus Automatisierungssystemen zu korrigieren, manuell erfasste Daten zu vervollständigen und die Korrektheit von Daten umfassend zu überprüfen.


Unter Verwendung der von der API angebotenen Controller und Funktionen ermöglicht Smart RDM die Eingabe von Daten in das PI-System über einen Webbrowser. Die Benutzer können dies über vorbereitete Formulare erledigen, die Elemente für die weitere Berichterstattung enthalten.

Fortgeschrittene Benutzer des PI-Systems werden Ihnen sagen, dass die Dateneingabe auch über den PI-System Explorer oder die PI-System Management Tools möglich ist. Das ist richtig, aber diese Methode hat ihre Grenzen. Wir wissen aus Erfahrung, dass die Eingabe großer Datenmengen über die eingebauten Tools mit vielen Stunden mühsamer Arbeit verbunden ist, um die entsprechenden Zeitstempel und Einzelwerte in die Attribute einzufügen. Darüber hinaus können nicht alle Daten über Schnittstellen aus den Quellsystemen bezogen werden.

Mit Smart RDM können Sie Daten zu ganzen Positionen auf einmal eingeben oder korrigieren, indem Sie beispielsweise mehrere Werte aus Tabellenkalkulationen in die Anwendung kopieren. Dies geschieht über eine browserbasierte Oberfläche, die den aus der täglichen Arbeit gewohnten Tools ähnelt. Die resultierenden Daten werden automatisch im PI-System gespeichert.

Widok formularza do uzupełniania i poprawiania danych w systemie

Die Datenverwaltungsformulare ermöglichen auch das Löschen von Daten aus dem PI-System. Dies gilt sowohl für einzelne Werte als auch für ganze Datensätze, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Element vorkommen.

Big Data statt Ace

Die Nachricht, dass die Unterstützung und Entwicklung der Komponente PI Advanced Computing Engine (PI ACE) eingestellt wird, hat viele Unternehmen in Bedrängnis gebracht. Viele von ihnen hatten einen großen Teil ihrer fortgeschrittenen Berechnungen auf diese Komponente gestützt.

In Gesprächen mit Kunden aus verschiedenen Branchen hörten wir oft, dass dies die Entwicklung und Implementierung fortschrittlicher Analyse- und Berechnungsmethoden erheblich einschränken würde. Da wir die Bedürfnisse unserer Kunden kennen, haben wir uns darauf konzentriert, ihnen ein Tool zur Verfügung zu stellen, das ihre neuen Anforderungen an fortgeschrittene Analysen erfüllt.

Entwurf, Erstellung, Test, Wartung, Entwicklung - all das ist ein fester Bestandteil des Produktentwicklungsprozesses in der IT-Welt (und darüber hinaus). Warum also nicht diesen bekannten Prozess auch für die Analyse der Betriebsdaten des PI-Systems nutzen? Dazu brauchen wir eine weitere Zutat - die Integration mit der universellen Sprache für die Datenanalyse - Python.

Python ist eine Sprache mit unzähligen Bibliotheken für die Bearbeitung von Daten, die Erstellung von Vorhersagen und erweiterte Zählfunktionen. Darüber hinaus gilt sie als eine der einfachsten Programmiersprachen, was die Syntax betrifft. Deshalb haben wir in Smart RDM im Modul Big Data das PI-System mit den Möglichkeiten zur Erstellung von Skripten in Python integriert.

Das Big-Data-Modul der Smart RDM-Anwendungsebene ermöglicht die gleichzeitige Ausführung vieler in Python vorbereiteter Algorithmen unter Nutzung der Skalierungsmechanismen der Kubernetes-Umgebung. Auf diese Weise kann Smart RDM automatisch die Erstellung unabhängiger Einheiten, sogenannter Pods, verwalten, die an die Komplexität der Berechnungen angepasst sind.

Die Datenquelle für die Analyse muss nicht nur das PI-System sein, sondern auch in der Cloud gesammelte Daten, Datenbanken und andere Quellen, die wir für fortgeschrittene Analysen nutzen wollen. Das Big-Data-Modul kann in der Cloud installiert werden, um ausreichend Rechenleistung zu geringen Kosten zu erhalten.

Die Analyseergebnisse können als Visualisierungen in PI-Vision oder als automatische Berichte dargestellt werden. Die Analysen können der Vorhersage, der Optimierung oder der Erkennung von Anomalien dienen. Die generierten Daten werden mit Hilfe der Future Data-Funktionalität wieder im PI-System gespeichert.

Widok w aplikacji dashboardu PI Vision z analizą planowanej produkcji prądu

Der Benutzer kann den Algorithmus einmalig ausführen oder Zeitpläne mit spezifischen Parametern erstellen. Die Parameter sind der Schlüsselaspekt des gesamten Moduls, denn mit ihnen kann sich der Benutzer eng in die Baumstruktur des PI Asset Framework integrieren. In der Praxis bedeutet dies, dass ein ausgewählter Algorithmus im Kontext eines bestimmten Elements des Baums, z. B. eines Geräts, einer Gruppe oder einer ganzen Einheit, ausgeführt wird. Auf diese Weise hat der Nutzer nahezu unbegrenzte Analysemöglichkeiten durch eine möglicherweise vereinfachte Integration mit dem PI-System.

Widok zarządzania i uruchamiania skryptów big data

Zusätzlich kann das Modul für den Import und Export von Daten aus dem PI-System verwendet werden. Vorgefertigte Skripte ermöglichen eine effiziente und überschaubare Auslösung des Datenaustauschs. Sie können im Hintergrund ablaufen oder vom Benutzer manuell gestartet werden.

Visualisierung von Prozessen

Für diejenigen, die die Produktion oder andere Prozesse überwachen, ist es unerlässlich, Zugang zu "Live"-Daten zu haben. Mit PI-ProcessBook reagierte das PI-System auf das Bedürfnis nach einer grafischen Darstellung der einzelnen Niederlassungen eines Unternehmens. Im Laufe der Zeit wurde jedoch mehr und mehr Wert auf die Entwicklung der Webtechnologie, d.h. PI-Vision, gelegt, die die Desktop-Lösung ablöste.

Ein unbestreitbarer Vorteil von PI-Vision ist die Möglichkeit, von jedem an das Netz angeschlossenen Gerät aus, auf die Daten zuzugreifen. Während der Entwicklung dieser Lösung stellte OSIsoft ein Tool zur Verfügung, mit dem die in PI-ProcessBook erstellten Ansichten in die Visualisierungen von PI-Vision migriert werden konnten.

Smart RDM erleichtert die Navigation in den Ansichten, die der Anwendung zur Verfügung stehen. Die PI-Vision-Ansichten werden auf eine für den Endbenutzer sichere Weise angezeigt: schreibgeschützt und auf der Grundlage der erteilten Berechtigungen. Ein wesentliches Element von Smart RDM ist eine gebrauchsfertige Kartenkomponente, die innerhalb der PI-Vision-Visualisierung verwendet wird, um eine Echtzeit-Darstellung der Daten auf einer Karte zu gewährleisten. Dank dieser einzigartigen Funktion kann Smart RDM als Kontrollraum-Tool verwendet werden.

Da es sich bei Smart RDM um eine Webanwendung handelt, ist sie auch von mobilen Geräten mit Netzzugang aus zugänglich. Daher war es naheliegend, die Ansichten von PI-Vision direkt in die Plattform einzubetten.

Auf der Grundlage des vorbereiteten Modells der PI-Asset Framework-Datenstruktur erstellen wir in Smart RDM Dashboards, die die aktuellen Anlagenparameter und die im Analysemodell berechneten relevanten Branchenparameter darstellen. So haben die Nutzer nach dem Einloggen in Smart RDM Zugriff auf die vorbereiteten Ansichten des PI Vision Tools.

Screen z widokiem ekranu PI Vision w aplikacji SmartRDM

Alarme und Ereignis-Management

Eine hohe Priorität nimmt Sicherheit und Kontinuität im Produktionsprozess für unsere Kunden ein. Deshalb haben wir in Smart RDM ein Ereignismodul entwickelt, das eine einfache Handhabung von Ereignissen, Alarmen, Fehlern oder Aufträgen ermöglicht.

Die von OSISoft zur Verfügung gestellten Mechanismen für die Arbeit mit Ereignissen erfüllen nur die Grundanforderungen der Kunden. Für viele Unternehmen, die ihren Betrieb optimieren wollen, sind sie nicht ausreichend.

Das Ereignismodul arbeitet mit dem PI-System zusammen. Autorisierte Benutzer definieren die Analysen, die Ereignisse erzeugen (z.B. Indikatorüberschreitungen) und den Inhalt der Ereignisbenachrichtigungen. So erhält ein Mitarbeiter mit der Ereignismeldung eine Reihe von Schlüsselinformationen. Diese Funktion ermöglicht es, Reaktionen angemessen zu bewerten und zu planen, was zu einer konsequenten Reduzierung der Kosten für die Fehlerbehandlung führt.

Ein umfassendes Event-Handling ist dann möglich, wenn Personen mit entsprechenden Rechten den Überblick über das aktuelle Geschehen in einer bestimmten Umgebung haben. Das bedeutet, dass sie Ereignisse verwalten können, indem sie sie z.B. ausgewählten Mitarbeitern zuordnen, Kommentare eingeben, Ursache-Wirkungs-Analysen durchführen, Zustände ändern oder sogar Korrekturen von Originaldaten eingeben.

Smart RDM bietet durch seine Integration mit vielen Zweigen des PI-Systems alle diese Aktionen. Darüber hinaus können die Benutzer direkt zwischen Notfallereignissen und Berichten/Protokollen wechseln. Das Modul "Ereignisse" ergänzt die Rohdaten mit einer Vorschau auf alle in der Umgebung auftretenden Ereignisse. Mit Hilfe von API-Mechanismen und Abonnements auf eine bestimmte Datenbank im PI-Asset-Framework-System lassen sich Ereignisparameter in Echtzeit anzeigen. Filterfunktionen nach einzelnen Parametern erleichtern das Navigieren durch die Ereignisse.

Unter Verwendung der eingebauten Mechanismen des PI-Systems haben wir die Event-Handling-Funktionalität zu einem vollwertigen Werkzeug für die Arbeit mit Events erweitert. Das Ereignismodul, kombiniert mit Visualisierungen und Berichten in einer einzigen Anwendung, ermöglicht eine Steigerung der Arbeitseffizienz bei gleichzeitiger Vereinfachung vieler Prozesse.

Podgląd w aplikacji modułu zarządzania alarmami

Fertige Berichte zum Austausch            

Nachdem die Daten bereits überprüft, strukturiert und visualisiert wurden, besteht der letzte Schritt in der Erstellung eines geeigneten Berichts. Dies schließt den Lebenszyklus der Daten ab. Die Kunden haben ihre bewährten Reporting-Tools mit spezifischen Stilen, Informationsumfängen usw. Der gesamte Prozess findet jedoch außerhalb des PI-Systems statt, auch wenn die Daten aus diesem System verwendet werden.

Smart RDM bietet ein Berichtsmodul, mit dem Sie automatisch Berichte auf der Grundlage von Daten aus dem OSIsoft PI-System, insbesondere aus der bereits erwähnten PI Asset Framework Datenstruktur, erstellen können. Mit diesem Modul, das in Reporting-Tools wie Microsoft Power BI oder Tableau integriert ist, können Sie schnell interaktive Berichte aus Produktionsdaten erstellen.

Ein wesentlicher Aspekt des Konzepts des automatischen Reportings auf Basis des PI Asset Frameworks ist, dass die gesamte Konfiguration der Reports ausschließlich in der PI-Anlage liegt. Das heißt, wenn Sie einen neuen Baumknoten im PI Asset Framework, einen neuen Berichtstyp oder ein neues Berichtselement hinzufügen möchten, müssen Sie diese Elemente nur im PI System konfigurieren. Die Änderungen werden sofort in der Smart RDM-Anwendung angezeigt, ohne dass eine zusätzliche Konfiguration erforderlich ist.

Die Aufbereitung der Daten für Berichte wird häufig durch eine SQL-Datenbank ergänzt, die die Aggregation der Daten aus dem PI-System vermittelt. Der entwickelte Feed-Standard gewährleistet eine schnelle und effiziente Integration mit SQL-Datenbanken.

Zusammenfassung

Smart RDM ermöglicht es Ihnen, die Nutzung des PI-Systems in Ihrer Organisation durch verschiedene Verbesserungen und Erweiterungen zu steigern. Der Einsatz von Smart RDM verbessert die Funktionsweise einer Organisation in Bezug auf den Zugang zu Daten und deren Analyse sowie die für die Erledigung einzelner Aufgaben erforderliche Zeit erheblich. Diese Änderung ermöglicht es Ihnen, die Effizienz eines der kritischen Systeme in Ihrer Organisation erheblich zu verbessern und das Chaos zu reduzieren, das mit der Verwaltung verstreuter Informationen verbunden ist.

OSISoft PI ermöglicht Smart RDM:

  • den Zugang zu OSISoft PI auf Benutzer zu beschränken, die nur Informationen und keinen Zugang zum System benötigen,
  • die analytischen Möglichkeiten des Asset Frameworks durch die Berichterstattung voll auszuschöpfen,
  • die Daten in der PI-Datenbank zu korrigieren, zu vervollständigen, zu validieren und zu kommentieren, und damit viel Zeit zu sparen,
  • Berichte und synoptische Bildschirme online einzusehen, ohne das Risiko einer Datenbeschädigung einzugehen.


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