Inteligența iot industrială își propune să salveze vieți prin prevenirea dezastrelor

La 23 martie 2005, o rafinărie de petrol BP Plc din Texas a explodat, ucigând 15 persoane și rănind peste 170. Cauza exploziei a fost că angajații BP au supraîncărcat și supraîncălzit o piesă importantă de echipamente de prelucrare a petrolului, a raportat atunci The Guardian. În cele din urmă, BP a eliminat peste 3 miliarde de dolari pentru a plăti amenzi, a soluționa procesele și a îmbunătăți rafinăria, pe care Marathon Petroleum Corp a cumpărat-o la începutul anului 2013 pentru 2, 5 miliarde de dolari.

Acesta este doar un exemplu într-o listă lungă de dezastre, deoarece, în sectorul energetic, plantele și instalațiile similare pot exploda catastrofal. Asta a fost mult timp un fapt al vieții. Cu toate acestea, vânzătorii pionierii infrastructurii industriale Internet of Things (IIoT) încearcă să ajute la prevenirea unor accidente ca acestea prin automatizare. Platformele IIoT oferă monitorizare în timp real și întreținere preventivă, care ajută proprietarii și operatorii instalațiilor să reacționeze mai rapid la situațiile de urgență. Acest timp de reacție este prelungit prin virtualizare, ceea ce contribuie la reducerea latenței în aplicațiile IoT care operează în instalații precum rafinăriile de petrol și centralele electrice. Deciziile cu privire la echipamentele din centrale electrice și centrale chimice trebuie luate în timp real pentru a proteja siguranța și securitatea populației din jur.

Recuperare în caz de catastrofe

În timp ce recuperarea în caz de dezastre este de vârf pentru majoritatea companiilor, situațiile care sunt abordate aici depășesc cu mult pierderea timpului de lucru pe un site de birou sau ca site-ul dvs. găzduit să scadă neașteptat. Pentru ca rafinăriile de petrol și centralele electrice să evite catastrofele din viața reală, un sistem instrumentat de siguranță (SIS) de la companii precum Schneider Electric poate „monitoriza aceste variabile critice care ar fi indicatoare ale unei reacții exotermice”, a declarat Christopher Lyden, vicepreședinte senior Președinte de strategie și portofoliu la Schneider Electric. „Dacă consideră că acele variabile se schimbă prea repede, atunci iau măsuri pentru a opri efectiv procesul.”

Lyden este într-o poziție excelentă pentru a comenta aceste situații, deoarece Schneider Electric este un furnizor de automatizări care furnizează echipamente de automatizare special pentru centrale electrice, instalații de producție de petrol și rafinării de petrol. Vânzători precum Emerson Electric Co., Honeywell International și Rockwell Automation oferă și platforme SIS.

Potrivit Lyden, un SIS acționează ca o „frână” a funcționării unei instalații. "Practic, un SIS este acolo pentru a se asigura că planta se oprește înainte ca o catastrofă sau un incident critic să aibă loc", a spus Lyden. "Monitorizează performanța operațiunii și a activelor de exploatare. Dacă procesul începe să se accelereze sau dacă ceva începe să piardă controlul, atunci SIS preia controlul și duce instalația în jos."

SIS-ul Schneider Electric, sistemul de siguranță EcoStruxure Triconex, este o combinație de hardware și software de control al marginilor care ajută la menținerea duratei de viață a instalațiilor. Sistemul poate oferi avertizare cu privire la incendii sau alte evenimente combustibile, precum și alte evenimente, cum ar fi scurgerile de gaze toxice și poate ajuta la remedierea situațiilor. Deși platformele SIS nu se conectează la rețelele de date din cauza problemelor de securitate, acestea joacă totuși un rol în IIoT prin furnizarea de date operatorilor din instalații și rafinării pentru a-i ajuta să ia decizii critice.

"De exemplu, operatorii pot primi alerte prin intermediul tabloului de bord pe smartphone-ul lor, spunându-le că instalația sau un anumit activ al uzinei este în pericol. Atunci pot lua măsurile necesare pentru a evita un incident", a spus Lyden. „Îi ajutăm să înțeleagă pragul lor de siguranță, cât de departe pot conduce procesul și activele lor înainte ca instalația să ajungă într-o stare nesigură”.

Redundanță, autonomie și eșec rapid

Potrivit Lyden, pentru a se proteja împotriva tipului de dezastru care a avut loc la rafinăria de petrol BP menționată anterior, operatorii ar trebui să mențină funcționarea rapidă a failover-ului și controlul automat, precum și să ia în considerare implementarea redundanței pe mașinile virtuale (VM). Pentru a realiza acest lucru, Schneider Electric implementează platforma de infrastructură cloud locală Wind River Control. „A avea o redundanță la VM-uri este extrem de important, și faptul că aveți acest failover rapid înseamnă că nu pierd niciodată vederea asupra plantei suficient de mult pentru a le oferi anxietate”, a spus Lyden.

Un sistem de control al distribuției de la o companie precum Schneider Electric aduce funcții autonome instalațiilor chimice și centralelor electrice. Controlerele logice programabile ale Schneider Electric care rulează sistemul de operare în timp real VXWorks al Wind River permit instalațiilor electrice să își controleze operațiunile în mod autonom. Funcțiile autonome ale unui sistem de control al distribuției ajută centralele electrice și instalațiile petroliere să controleze presiunea, temperatura și fluxul de energie. Lyden se referă la acest lucru ca la „controlul bătăilor inimii”. De fapt, Schneider Electric și Wind River lucrează la un controler de proces de nouă generație. Acest tip de tehnologie de control se ocupă de eșecul în instalații, atunci când echipamentul de standby preia din cauza defecțiunii în infrastructura primară.

Securitatea și securitatea infrastructurii critice

Wind River ajută clienți precum Schneider Electric să integreze diverse aplicații hardware și de control ale instalațiilor industriale pe o singură platformă. Plantele pot folosi, de asemenea, virtualizarea și containerele pentru a menține o disponibilitate optimă. Compania este specializată în sisteme de operare în timp real, precum și în tehnologiile de virtualizare necesare pentru a conduce informațiile până la margine.

O componentă a unei infrastructuri IIoT, sistemele de operare în timp real se concentrează în mod obișnuit pe aplicații critice pentru siguranță și misiune. Reacționează la mediul lor la scară micro-secundă și sunt ideale pentru dispozitive și aplicații care nu pot eșua. "Sistemele de operare în timp real se pot asigura că calculul, memoria și memoria cache sunt întotdeauna distribuite în mod prioritar", a declarat Jim Douglas, președinte și CEO al Wind River.

Rularea sistemelor de operare în timp real în paralel cu Linux permite companiilor să aplice învățarea automată (ML) la marginea în care plantele au „o critică de siguranță ridicată”, a spus Douglas. Deși sistemele de operare în timp real și Linux pot fi operate separat, atunci când este utilizat împreună, Linux poate rula părțile care nu sunt sigure de siguranță ale unui dispozitiv sau aplicație, în timp ce sistemul de operare în timp real se ocupă de funcțiile critice ale misiunii. Linux este util cu sisteme încorporate datorită cerințelor sale mai scăzute de sistem și a capacităților de performanță mai ridicate, potrivit Douglas. Datorită acestor capacități cu performanțe superioare, acum puteți găsi diverse arome de Linux utilizate pe podelele fabricii, în controale programabile, în avioane și în sisteme de control al zborului.

La margine are loc mai multe calcule pentru a evita această întârziere. - Nu poți avea latența asta, a spus Douglas. „Dacă se întâmplă ceva, vei avea o catastrofă”.

Automatizat și fără personal

Aceste tehnologii evoluează destul de rapid încât Lyden prezice că unele instalații pe gaz pot deveni curând fără echipament pentru a se proteja împotriva dezastrelor. "Tehnologia de astăzi nu este de așa natură încât oamenii au încredere să facă asta. Cu toate acestea, începem să o vedem în larg", a spus Lyden. "Așa că veți vedea toate operațiunile pe un grup de platforme petroliere offshore operate de la o platformă mamă centrală cu platforme fiice fără pilot".

Lyden a menționat, de asemenea, că o serie de mici instalații de gaz sunt acum gestionate de la distanță. "Cred că mergem către această noțiune de autonomie, ceea ce înseamnă că sistemul de control are tot ceea ce ar permite controlul, dar totuși permite siguranța fără oameni acolo", a spus Lyden.

"Această noțiune de dispozitive inteligente, autonome, de margine, care se autodiagnostică", a continuat el, "care nu numai că nu fac control, dar pot de asemenea să înceapă să facă lucruri precum gestionarea stării activelor fizice ale plantei. Aceste tipuri de capacități sunt necesare pentru a ajunge la această viziune a plantelor fără pilot ”.

În plus, calculul de margine și IIoT vor crea oportunități pentru om și mașini autonome să coexiste. De fapt, inteligența artificială (AI) la margine va fi în centrul IIoT, potrivit Douglas. Primul val de IIoT a implicat conectarea mașinilor de margine la rețelele de întreprindere. Apoi au apărut analize și vizualizare a datelor. "Am putea începe să facem analize folosind programe de scriere software precum pachete de vizualizare pentru a facilita detectarea anomaliilor", a spus Douglas.

"Următorul val este că veți avea mașini care sunt fie complet autonome, fie parțial autonome, unde pot începe efectiv să facă sarcini mai sofisticate și puteți face ca oamenii să fie mai concentrați pe sarcini la nivel superior și să lăsați roboții fac sarcinile de nivel inferior ", a continuat Douglas. "Aceasta este marea transformare. Acolo intervine AI, unde atunci când ai suficientă putere de calcul pe margine, încât poți începe să faci acest utilaj mult mai inteligent. Și trebuie să preiai mai multe din aceste sarcini care necesită o mulțime de interacțiune umană."

Analiza și Sănătatea echipamentelor

În prezent, fabricile și rafinăriile au o varietate de echipamente care ajută la controlul procesului de fabricație, inclusiv compresoare, manometre, pompe și supape. Senzorii permit acestor componente să devină inteligente și să comunice informații despre performanțele lor de funcționare. Potrivit Lyden, în viitor, uzinele chimice vor avea pompe care generează analize care să spună personalului când pompele scurtează demarorul sau folosesc prea mult curent.

"Vă puteți aștepta ca pompele să fie instrumentate într-un mod care să vă spună dacă consumă energia sau dacă pompa devine din ce în ce mai puțin eficientă", a spus Lyden. „Și toate aceste lucruri ar fi rulate de pe un dispozitiv comun cu margine care controlează atât funcționarea pompei, cât și diagnostică pompa”.

Pe măsură ce organizațiile elimină oamenii din centralele electrice, iar prețurile senzorilor și dispozitivelor de măsurare scad, va trebui să existe mai multă gestionare a instalațiilor prin intermediul IIoT pentru a evita defecțiunile instalațiilor fără pilot.

• Când norul este înotat, este calculul Edge, AI pentru salvare Când norul este înotat, este calculul Edge, AI pentru salvare
• Cum IoT aduce mai multe miliarde de dispozitive mai aproape de margine Cum IoT aduce mai multe miliarde de dispozitive mai aproape de margine
• 7 lucruri pe care IMM-urile trebuie să le știe despre calculul Edge 7 lucruri pe care IMM-urile trebuie să le știe despre calculul Edge

"Sunt lucruri de acea natură pe care cred că IoT le va permite, pentru că vom vedea managementul sănătății echipamentelor mult mai mult decât vedem astăzi", a spus Lyden. "Următorul pas, atunci când se maturizează IIoT, este de a oferi capacitatea de control reală în aceste active. Despre ce vorbim este că fiecare dintre aceste active devine un sistem cibernetic care este capabil să se controleze în mod autonom." În plus, mergând înainte, instalațiile chimice își vor conecta suflantele, schimburile de căldură, motoarele și pompele, potrivit Lyden.

Pe lângă evoluțiile fizice ale IIoT, analizele se vor dezvolta și vor juca un rol mai mare în gestionarea performanței pompelor. Combinația de conectivitate crescută, puterea de calcul și analitice va ajuta instalațiile și rafinăriile să gestioneze sănătatea echipamentelor de proces, să îmbunătățească luarea deciziilor și să sporească fiabilitatea infrastructurii critice.

Incidentul menționat mai sus la rafinăria de petrol BP, precum și un incident al rafinăriei Exxon Mobile din 18 februarie 2015, în California, în care o eliberare de hidrocarburi a provocat o explozie, arată o nevoie de tehnologie IIoT. Inteligența pe care o aduce poate ajuta la prevenirea acestor tipuri de dezastre.