Fordelene med en historian vs. en relasjonsdatabase

Bør du velge en relasjonsdatabase eller en historian-prosessdatabase? Se en sammenligning mellom funksjonene til de to ulike databasene. 

Med en kontinuerlig økning i datamengde er det viktig for produksjonsbedrifter å kunne samle inn, lagre og distribuere disse dataene for videre bruk. Tilgang til data gir viktig informasjon, og legger grunnlaget for raskere og bedre beslutninger, økt produktivitet og reduserte kostnader. 

Mange industribedrifter benytter relasjonsdatabaser (RDB) til denne oppgaven. Relasjonsdatabaser er bygd for å administrere relasjoner, og er ideelle for å lagre kontekstuell eller genealogisk informasjon om produksjonsprosessen. Utfordringen er at de ofte ikke har de rette funksjonene til å håndtere store mengder prosessdata. 

Historian-databaser er derimot designet for innsamling, lagring og distribusjon av høyoppløselige prosessdata. De henter inn tidsserie- og A&E-data fra enhet- til enterprise-nivå, og gir deg oversikt over hele produksjonsprosessen.

I denne artikkelen ser vi nærmere på forskjellene mellom en historian og en relasjonsdatabase, så du kan velge databasen som møter dine behov. 

Relasjonsdatabaser kommer ikke med innebygde funksjoner datainnsamling. I stedet må det skrives tilpasset kode til hver enkelt datakilde. Denne typen spesialtilpassede systemer fører ofte til at videre utvikling og oppdateringer er kostbart og tidkrevende. Mangel på webbasert grensesnitt gjør at import av tags og vedlikehold av databasen må utføres under planlagt nedetid. I tillegg begrenses man til erfaringen og kompetansen som finnes innad i bedriften, med liten mulighet til å utnytte teknologi fra andre industriaktører.

I motsetning til relasjonsdatabasen, kommer historian-databaser med innebygd datainnsamling, som kan hente data fra ulike sensorer og systemer. GE Digital’s Proficy Historian bruker industristandardene OPC og OPC UA, som gir tilgang til data på tvers av enheter. Den støtter også MQTT, ODBC, XML/CSV etc.

I tillegg kommer den med forhåndsbygde grensesnitt, uten behov for tilpasset koding eller skripting. Data lagres og behandles sømløst på et sikkert, sentralt sted. Dette gir bedre fleksibilitet, tidsbesparelser og reduserer kostnader. 

Siden produksjonen opererer i sanntid, er det det viktig at du mottar dataene raskt. Relasjonsdatabaser er gode på relasjoner, og å sette data i kontekst. Utfordringene oppstår når spørringene gjelder store datasett eller lengre tidsperioder. Dette gjør at relasjonsdatabasen leverer med tregere ytelse. Som et kompromiss blir ofte eldre data lagret med lavere oppløsning. Dette er vanlig i mange driftskontrollsystemer som har relasjonsdatabase som historikk-motor.

For raskere lese/skrive-ytelse, og kontinuerlig tilgang til sanntidsdata bør man velge en historian-database. Historian-databaser samler inn store mengder prosessdata i løpet av millisekunder. Til sammenligning er Proficy Historian 100-1000 ganger raskere på lesing og skriving enn en vanlig relasjonsdatabase. 

Effektiv datalagring og komprimering muliggjør høy ytelse. For en relasjonsdatabase gjøres komprimeringen manuelt, gjennom administrering av arkiver og diskplass. Dette blir fort en tidkrevende jobb. 

Historian-databaser kommer med kraftige funksjoner for komprimering. Med Proficy Historian komprimeres data først «on prem» på collectoren, før de komprimeres igjen før lagring. Arkiv opprettes automatisk, sikkerhetskopieres og renses, slik at du ikke trenger en databaseadministrator. 

Grafikken nedenfor viser en sammenligning mellom Proficy Historian og en relasjonsdatabase, hvor Proficy Historian har betydelig bedre diskplasseffektivitet, selv uten kompresjon.  

*Dataene representerer en spesifikk test på 400 000 prøver logget til en standard RDB og Proficy Historian. Resultater vil variere avhengig av rådatasettet og hvilken RDB som brukes.

Det er viktig at produksjonsdata alltid er tilgjengelig. Relasjonsdatabaser tilbyr høy tilgjengelighet for data lagret gjennom grupperinger, men er sårbare ved nettverksbrudd. Avhengig av hvor collectoren ligger, som oftest på en server, eller «on prem» ved datakilden, vil datainnsamlingen stoppe hvis koblingen brytes. 

Historian-teknologi sørger for god tilgjengelighet med redundans hos collectoren. Proficy Historian kommer med «store & forward»-teknologi, som bufrer dataene ved collectoren dersom et brudd skulle oppstå. De bufrede dataene blir deretter lastet opp når serveren kommer tilbake på nett med automatisk tilkobling, og sikrer deg for datatap. 

Nettverk og databaser er stadig under angrep fra hackere og virus, hvorav mange er rettet mot kjente relasjonsdatabaser. SQL Injection/Insertion-angrep er vanlig med relasjonsdatabaser. 

Noen historian-databaser er immune mot slike angrep siden de ikke tillater innsetting, oppdatering eller sletting av data gjennom standard grensesnitt. I tillegg spores alle endringer, inkludert brukertilgang, konfigurasjoner, sikkerhetsbrudd og systemvarsler. 

Enkelte historian-databaser kommer med støtte for reguleringer som FDA 21 Part 11. Dette er ikke en funksjon som tilbys i relasjonsdatabaser. 

Historian-prosessdatabasen er designet for å samle inn mengder av data fra hele virksomheten for prosessvisualisering. En «plant wide» historian kobler sammen både «øyer» av automasjonsdata i anlegget, og anleggsdriften opp mot forretningssystemer. Du kan sammenligne tidligere produksjonskjøring og analysere data før nedetid, så du enkelt kan identifisere trender, avdekke rotårsaker og implementere tiltak for forbedring.

For innsamling, lagring og distribusjon av store mengder høyoppløselige prosessdata, vil en historian gi deg den beste innsikten. Er du klar for å velge en kraftig historian-prosessdatabase?