Teollisuusarkkitehtuurin tavoitteena on pelastaa ihmishenkiä ehkäisemällä katastrofeja

23. maaliskuuta 2005 BP Plc: n öljynjalostamo räjähti Texasissa, tappoi 15 ihmistä ja loukkaantui yli 170. Räjähdyksen syynä oli BP: n työntekijöiden tärkeän öljynkäsittelylaitteen ylikuormitus ja ylikuumeneminen, The Guardian kertoi tuolloin. BP lopulta laski yli 3 miljardia dollaria sakkojen maksamiseksi, oikeudenkäyntien ratkaisemiseksi ja jalostamon parantamiseksi, jonka Marathon Petroleum Corp. osti vuoden 2013 alussa 2, 5 miljardilla dollarilla.

Tämä on vain yksi esimerkki pitkästä katastrofiluettelosta, koska energia-alalla kasvit ja vastaavat laitokset voivat räjähtää katastrofaalisesti. Se on jo pitkään ollut tosiasia elämässä. Toimijat, jotka ovat edelläkävijöitä teollisen esineiden Internetin (IIoT) infrastruktuurissa, pyrkivät kuitenkin auttamaan estämään tällaisia ​​onnettomuuksia automatisoinnin avulla. IIoT-alustat tarjoavat reaaliaikaisen seurannan ja ennaltaehkäisevän kunnossapidon, jotka auttavat laitosten omistajia ja käyttäjiä reagoimaan nopeammin hätätilanteisiin. Tätä reaktioaikaa nopeutetaan edelleen virtualisoinnin avulla, mikä auttaa vähentämään latenssia IoT-sovelluksissa, jotka toimivat laitoksissa, kuten öljynjalostamot ja voimalaitokset. Voimalaitosten ja kemiallisten laitosten laitteistopäätökset on tehtävä reaaliajassa ympäröivän väestön turvallisuuden suojelemiseksi.

Hardcore-katastrofien palauttaminen

Vaikka katastrofien palauttaminen on mielenkiintoisinta useimmille yrityksille, tässä käsiteltävät tilanteet ovat paljon pidempiä kuin työajan menettäminen toimistosivustolla tai isäntäsivustosi pudottaminen yllättäen. Jotta öljynjalostamot ja voimalaitokset voisivat välttää todellisia katastrofeja, Schneider Electricin kaltaisten yritysten turvalaitteilla varustettu järjestelmä (SIS) voi "seurata näitä kriittisiä muuttujia, jotka osoittavat eksotermisen reaktion", kertoi Christopher Lyden, vanhempi varatoimitusjohtaja. Schneider Electricin strategia- ja portfoliojohtaja. "Jos he ymmärtävät, että nuo muuttujat muuttuvat liian nopeasti, he ryhtyvät toimiin prosessin lopettamiseksi."

Lydenillä on erinomainen asema kommentoida näitä tilanteita, koska Schneider Electric on automaation toimittaja, joka toimittaa automaatiolaitteita erityisesti voimalaitoksille, öljyntuotantolaitoksille ja öljynjalostamoille. Valmistajat, kuten Emerson Electric Co., Honeywell International ja Rockwell Automation, tarjoavat myös SIS-alustoja.

Lydenin mukaan SIS toimii "jarruna" laitoksen toiminnassa. "Periaatteessa SIS on olemassa sen varmistamiseksi, että kasvi sammuu ennen katastrofia tai kriittistä vaaratilannetta", Lyden sanoi. "Se tarkkailee toiminnan suoritusta ja käyttöomaisuutta. Jos prosessi alkaa kiihtyä tai jos jokin alkaa menettää hallintaa, SIS ottaa haltuunsa ja vie laitoksen alas."

Schneider Electricin SIS, EcoStruxure Triconex Safety System, on yhdistelmä reunaohjainten laitteistoja ja ohjelmistoja, jotka auttavat ylläpitämään kasvien käyttöaikaa. Järjestelmä voi varoittaa paloista tai muista palavista tapahtumista sekä muista tapahtumista, kuten myrkyllisistä kaasuvuodoista, ja auttaa korjaamaan tilanteet. Vaikka SIS-alustat eivät liity tietoverkkoihin turvallisuuteen liittyvien huolenaiheiden vuoksi, niillä on silti rooli IIoT: ssä tarjoamalla tietoja laitosten ja jalostamoiden operaattoreille auttaakseen heitä tekemään kriittisiä päätöksiä.

"Esimerkiksi operaattorit voivat vastaanottaa hälytyksiä älypuhelimensa kojelaudan kautta ja kertoa heille, että kasvi tai tietty laitoksen omaisuus on vaarassa. He voivat sitten ryhtyä tarvittaviin toimiin tapahtuman välttämiseksi", Lyden sanoi. "Autamme heitä ymmärtämään turvallisuuskynnyksensä, kuinka pitkälle he voivat ajaa prosessia ja omaisuuttaan ennen kuin laitos saavuttaa vaarallisen tilan."

Redundanssi, itsenäisyys ja nopea virhe

Lydenin mukaan suojautuakseen aiemmin mainitulla BP: n öljynjalostamon tyyppisillä katastrofeilla operaattoreiden tulisi ylläpitää nopeaa asennusta ja automaattista hallintaa sekä harkita redundanssin käyttöönottoa virtuaalikoneissa (VM). Tämän saavuttamiseksi Schneider Electric ottaa käyttöön Wind Riverin titaaniohjauksen paikan päällä sijaitsevan pilviinfrastruktuurin alustan. "VM: n irtisanominen on erittäin tärkeää, ja nopea vikaantuminen tarkoittaa, että he eivät koskaan menetä näkymää kasviin riittävän kauan, jotta heille aiheutuisi ahdistusta", Lyden sanoi.

Schneider Electricin kaltaisen yrityksen jakeluohjausjärjestelmä tuo itsenäisiä toimintoja kemian- ja voimalaitoksille. Schneider Electricin ohjelmoitavat logiikkaohjaimet, jotka käyttävät Wind Riverin VxWorks-reaaliaikaista käyttöjärjestelmää (OS), antavat voimalaitoksille mahdollisuuden hallita toimintaansa itsenäisesti. Jakeluohjausjärjestelmän itsenäiset toiminnot auttavat voimalaitoksia ja öljylaitoksia hallitsemaan energian painetta, lämpötilaa ja virtausta. Lyden viittaa tähän "sykeohjaukseen". Itse asiassa Schneider Electric ja Wind River työskentelevät seuraavan sukupolven prosessiohjaimessa. Tämäntyyppinen ohjaustekniikka hoitaa vaihtosuunnan laitoksissa, kun valmiuslaitteet siirtyvät primaarisen infrastruktuurin vikojen vuoksi.

Kriittisen infrastruktuurin turvallisuus

Wind River auttaa Schneider Electricin kaltaisia ​​asiakkaita integroimaan teollisuuslaitosten monipuoliset laitteistot ja ohjaussovellukset yhdelle alustalle. Kasvit voivat myös hyödyntää virtualisointia ja kontteja optimaalisen saatavuuden ylläpitämiseksi. Yritys on erikoistunut reaaliaikaisiin käyttöjärjestelmiin ja virtualisointitekniikoihin, joita tarvitaan älykkyyden ajamiseen reunaan.

Komponentti IIoT-infrastruktuuriin, reaaliaikaiset käyttöjärjestelmät keskittyvät tyypillisesti turvallisuus- ja tehtäväkriittisiin sovelluksiin. Ne reagoivat ympäristöönsä mikrosekunnissa ja ovat ihanteellisia laitteille ja sovelluksille, jotka eivät voi epäonnistua. "Reaaliaikaiset käyttöjärjestelmät voivat varmistaa, että laskelmat, muisti ja välimuisti jaetaan aina prioriteettitasolla", sanoi Wind Riverin toimitusjohtaja Jim Douglas.

Reaaliaikaisten käyttöjärjestelmien käyttäminen rinnakkain Linuxin kanssa antaa yrityksille mahdollisuuden käyttää koneoppimista (ML) reunalla, jolla kasveilla on "korkea turvallisuuskriittisyys", Douglas sanoi. Vaikka reaaliaikaisia ​​käyttöjärjestelmiä ja Linuxia voidaan käyttää erikseen, Linux voi yhdessä käytettäessä ajaa laitteen tai sovelluksen ei-turvallisuuskriittisiä osia, kun taas reaaliaikainen käyttöjärjestelmä käsittelee operatiivisia kriittisiä toimintoja. Douglasin mukaan Linux on hyödyllinen sulautettujen järjestelmien kanssa, koska sen järjestelmävaatimukset ovat alhaisemmat ja suorituskyky parempi. Näiden korkeamman suorituskyvyn ominaisuuksien takia voit nyt löytää erilaisia ​​Linux-aromeja, joita käytetään tehtaalla, ohjelmoitavissa säätimissä, lentokoneissa ja lennonjohtojärjestelmissä.

Lisää laskentaa tapahtuu reunalla tämän viiveen välttämiseksi. "Sinulla ei voi olla sitä viivettä", Douglas sanoi. "Jos jotain tapahtuu, tapahtuu katastrofi."

Automatisoitu ja miehittämätön

Nämä tekniikat kehittyvät riittävän nopeasti, jotta Lyden ennustaa joidenkin kaasulaitosten menevän pian miehittämättömiksi suojaamaan katastrofeilta. "Nykyään tekniikka ei ole sellaista, että ihmiset luottavat siihen. Se on kuitenkin alkanut nähdä sitä offshore-alueella", Lyden sanoi. "Joten näet kaikki operaatiot offshore-öljyalustojen ryhmässä, jota käytetään keskitetyltä äitiympäristöltä miehittämättömien tytärlaiturien kanssa."

Lyden huomautti myös, että useita pieniä kaasulaitoksia hallitaan nyt etäyhteydellä. "Ajamme mielestäni kohti tätä autonomian käsitettä, mikä tarkoittaa, että valvontajärjestelmässä on kaikki, mikä sallii hallinnan, mutta silti mahdollistaa turvallisuuden ilman ihmisiä siellä", Lyden sanoi.

"Tämä käsitys älykkäistä, itsenäisistä, itse diagnosoivista reunalaitteista", hän jatkoi, "jotka eivät vain kontrolloi, vaan ne voivat myös sitten alkaa tehdä asioita, kuten hallita fyysisen kasvien omaisuutta. Tällaiset ominaisuudet ovat välttämätön pääsemään tähän näkemykseen miehittämättömistä kasveista."

Lisäksi reunalaskenta ja IIoT luovat ihmisille ja itsenäisille koneille mahdollisuuksia rinnakkaiseloon. Itse asiassa reunan tekoäly on IIoT: n ytimessä, Douglasin mukaan. Ensimmäinen IIoT-aalto sisälsi reunakoneiden yhdistämisen yritysverkkoihin. Sitten tuli analytiikka ja tietojen visualisointi. "Voimme aloittaa analysoinnin ohjelmistojen avulla kirjoittamalla esimerkiksi visualisointipaketteja poikkeavuuksien havaitsemisen helpottamiseksi", Douglas sanoi.

"Seuraava aalto on, sinulla on koneita, jotka ovat joko täysin itsenäisiä tai osittain itsenäisiä, missä he voivat tosiasiassa aloittaa monimutkaisempien tehtävien suorittamisen itse. Voit saada ihmiset keskittymään enemmän ylemmän tason tehtäviin ja antamaan robotit tekevät alemman tason tehtäviä ", Douglas jatkoi. "Se on iso muutos. Siellä AI tulee, kun sinulla on riittävästi laskentatehoa reunalla, voit alkaa tehdä tästä koneesta paljon älykkäämpiä. Ja jos se ottaa enemmän näitä tyyppisiä tehtäviä, jotka vievät paljon Kanssakäyminen."

Analytics ja laitteiden terveys

Tällä hetkellä tuotantolaitoksissa ja jalostamoissa on erilaisia ​​laitteita, jotka auttavat hallitsemaan valmistusprosessia, mukaan lukien kompressorit, mittarit, pumput ja venttiilit. Anturien avulla nämä komponentit voivat tulla älykkäiksi ja jakaa tietoja niiden suorituskyvystä. Lydenin mukaan kemiantehtaissa on tulevaisuudessa pumppuja, jotka tuottavat analytiikkaa, jotka kertovat henkilöstölle, kun pumput oikosivat käynnistimet tai käyttävät liian paljon virtaa.

"Voit odottaa, että pumput varustetaan välineillä tavalla, joka kertoo, kuluttaako se virtaa vai onko pumpusta tulossa vähemmän tehokasta", Lyden sanoi. "Ja kaikki nämä asiat toimisivat yhteisestä reunalaitteesta, joka sekä kontrolloi pumpun toimintaa että diagnosoi pumpun."

Kun organisaatiot poistavat ihmisiä voimalaitoksista ja anturien ja mittauslaitteiden hinnat laskevat, laitosten hallintaa on lisättävä IIoT: n kautta, jotta miehittämättömien laitosten rikkoutuminen voidaan välttää.

• Kun pilvi on uinut, se on reunalaskenta, AI pelastamiseen Kun pilvi on uinut, se on reunalaskenta, AI pelastamiselle
• Kuinka IoT tuo miljardeja laitteita lähelle reunaa Kuinka IoT vie miljardeja laitteita lähelle reunaa
• 7 asioita, jotka pk-yritysten on tiedettävä reunalaskennasta 7 asioita, jotka pk-yritysten on tiedettävä reunalaskennasta

"Se on luonteeltaan asioita, joiden mielestä IoT mahdollistaa sen, koska näemme paljon enemmän laitteiden terveydenhallintaa kuin nykyään", Lyden sanoi. "Seuraava askel sitten, kun IIoT kypsyy, on jakaa näihin omaisuuksiin todellinen valvontakyky. Mitä me puhumme, on, että jokaisesta näistä omaisuuksista tulee kyberfyysinen järjestelmä, joka pystyy hallitsemaan itseään itsenäisesti." Lisäksi jatkossa kemian laitokset yhdistävät puhaltimet, lämmönvaihtimet, moottorit ja pumput Lydenin mukaan.

Fyysisen IIoT-kehityksen lisäksi analytiikka kehittyy ja on entistä tärkeämpi tehtävä pumppujen suorituskyvyn hallinnassa. Parannetun liitettävyyden, laskentatehon ja analysoinnin yhdistelmä auttaa kasveja ja jalostamoita hallitsemaan prosessilaitteiden tilaa, parantamaan päätöksentekoa ja lisäämään kriittisen infrastruktuurin luotettavuutta.

Edellä mainittu BP: n öljynjalostamon tapaus sekä Exxon Mobile -jalostamon tapaus 18. helmikuuta 2015 Kaliforniassa, jossa hiilivedyn vapautuminen aiheutti räjähdyksen, osoittavat IIoT-tekniikan tarpeen. Sen tarjoama tiedustelu voi auttaa estämään tämän tyyppisiä katastrofeja.