Международный опыт

NAMUR Open Architecture (NOA)

Архитектура разработана объединением пользователей автоматизации в процессной промышленности NAMUR (Германия) в феврале 2017 года совместно с отраслевыми ассоциациями ZVEI и PI (Profibus & Profinet International). Концепция возникла как ответ на проблему, типичную для действующих производств: классическая автоматизационная пирамида (Purdue Enterprise Reference Architecture) надёжна и проверена десятилетиями эксплуатации, но плохо приспособлена для подключения новых источников данных — умных датчиков, мобильных устройств и IT-систем, востребованных в рамках Индустрии 4.0.

Решение, заложенное в NOA, — не модернизировать и не заменять основной контур управления (Core Process Control), а добавить к нему параллельный, независимый канал передачи данных для задач мониторинга и оптимизации (Monitoring + Optimization, M+O). Этот принцип формализован в рекомендации NAMUR NE175, описывающей общую архитектуру NOA и три зоны: основной контур управления, зону мониторинга и оптимизации на территории предприятия и аналогичную зону за его пределами. Информационный обмен между зонами защищён шлюзом безопасности (NOA Security Gateway, NE177) с профилями NOA BASIC и NOA EXTENDED, построенными на основе IEC 62443-3-3. Единый формат данных для обмена между компонентами M+O задаёт информационная модель NOA (NE176).

Технологически NOA опирается на OPC UA как открытый протокол передачи данных и на Ethernet-APL — физический уровень, позволяющий подключать полевые приборы по Ethernet во взрывоопасных зонах. Архитектура совместима с концепцией модульных производственных установок Module Type Package (MTP), что делает её пригодной как для модернизации действующих объектов (brownfield), так и для проектирования новых (greenfield).

На практике принцип «второго канала» уже реализован в серийных продуктах: барьеры искрозащиты серии RN22 (Endress+Hauser) предоставляют второй гальванически изолированный сигнальный выход согласно NE175, открывая канал для оптимизационных приложений без изменения существующей схемы автоматизации.

Связанные термины: NE175, NE176, NE177, OPC UA, Ethernet-APL, MTP, IEC 62443-3-3

Open Process Automation Forum (OPAF) и стандарт O-PAS

Форум действует под управлением консорциума The Open Group и объединяет более ста организаций — операторов промышленных предприятий (Shell, ExxonMobil), системных интеграторов и производителей оборудования и ПО (Yokogawa, Schneider Electric, Honeywell). Толчком к созданию форума стало недовольство операторов состоянием рынка распределённых систем управления (DCS): оборудование и ПО разных производителей десятилетиями оставались несовместимыми друг с другом, что делало модернизацию и замену компонентов дорогой и рискованной.

Результат работы форума — стандарт Open Process Automation Standard (O-PAS), который определяется как «стандарт стандартов» (standard of standards): он не вводит новые технологии с нуля, а собирает в единую эталонную архитектуру уже существующие отраслевые стандарты, описывая, как должны взаимодействовать компоненты систем DCS, PLC, SCADA и IIoT. Цель — дать оператору возможность собирать систему из компонентов разных поставщиков как из конструктора и заменять отдельные элементы без переписывания логики управления.

Стандарт опубликован в нескольких редакциях (версии 1.0–2.1, со статусом предварительного стандарта). Требования к кибербезопасности в составе O-PAS основаны на серии стандартов ISA/IEC 62443, а проверка соответствия им проводится по программе сертификации ISASecure, выбранной OPAF в качестве эксклюзивного провайдера верификации. Для управления платформой (мониторинг состояния, обновление прошивок) в O-PAS адаптирована технология DMTF Redfish, изначально разработанная для управления серверной инфраструктурой.

Архитектура O-PAS прошла практическую проверку: ExxonMobil и Lockheed Martin реализовали лабораторный прототип системы управления, полностью построенной на принципах O-PAS, а также прототип, управляющий реальным технологическим процессом переработки углеводородов. Отдельно от форума действует Coalition for Open Process Automation (COPA) — объединение операторов, нацеленное на практическое внедрение O-PAS-совместимых систем.

Связанные термины: O-PAS, ISA/IEC 62443, ISASecure, DMTF Redfish

Опыт Китая: локализация DCS

В отличие от NOA и OPAF, китайский опыт представляет собой не открытый межвендорный стандарт, а программу замещения зарубежных систем управления отечественными решениями в рамках государственной промышленной политики («Сделано в Китае 2025», курс на автономность и контролируемость). Толчком к этой политике стала зависимость крупных нефтехимических и энергетических объектов от систем управления иностранных производителей, воспринимаемая как риск промышленной безопасности.

Ведущий разработчик отечественных систем — компания Zhejiang SUPCON Technology Co., Ltd., основанная в 1999 году. За счёт государственной поддержки и спроса на локализацию доля SUPCON на внутреннем рынке DCS выросла с 13% в 2011 году до 28,5% в 2020 году, при этом компания десять лет подряд занимала первое место среди производителей DCS в Китае, опережая ближайшего конкурента более чем на 10 процентных пунктов.

Показательный пример практического результата — модернизация системы управления этиленовой установки мощностью 700 тыс. тонн в год на нефтехимическом комплексе Jilin Petrochemical. Проект на платформе ECS-700 завершил многолетнюю зависимость крупного нефтехимического производства от зарубежных систем; новая система построена на стандартизированных промышленных протоколах связи.

Связанные термины: DCS, ECS-700, Made in China 2025

Выводы для НППА

НППА сочетает элементы всех трёх моделей в единой структуре: открытость и компонентную интероперабельность — как OPAF, совместимость с существующими АСУ ТП — как NOA, формирование экосистемы для обеспечения технологического суверенитета Российской Федерации — как в Китае. При этом множественность производителей заложена как архитектурный принцип, что отличает НППА от модели концентрации рынка вокруг одного национального лидера, а образовательная и нормативная инфраструктура формируется как неотъемлемая часть платформы, а не сопутствующий элемент.

Опыт NOA подтверждает жизнеспособность подхода, при котором открытая архитектура добавляется к действующим системам управления, а не заменяет их: рекомендация NE175 и реализующие её устройства показывают, что интеграционные решения для традиционных АСУ ТП — рабочий и проверенный на практике путь.

Опыт OPAF показывает, что одной декларации открытости недостаточно: межвендорная совместимость становится практической только при наличии формализованного стандарта, программы сертификации и консорциума, в котором операторы и производители участвуют на равных условиях. Структура O-PAS как «стандарта стандартов», опирающегося на существующие отраслевые нормы (включая ISA/IEC 62443), близка к подходу НППА: единая система стандартов НППА также задумана как адаптация международных и разработка оригинальных отечественных норм, а не как изобретение архитектуры с нуля.

Опыт Китая демонстрирует достижимость технологического суверенитета в критически важных отраслях за обозримый срок — менее чем за десять лет доля отечественных систем на крупном внутреннем рынке выросла более чем вдвое, причём не только в количественном выражении, но и на уровне крупных стратегических объектов. Вместе с тем эта модель сопровождается концентрацией рынка вокруг одного производителя, что НППА намеренно избегает, делая ставку на конкуренцию решений в рамках единой компонентной архитектуры.