عندما يتعلق الأمر بأتمتة العمليات في صناعة البتروكيماويات، غالبًا ما تظهر الصورة النمطية بأن الإنتاج معقد، مما يعني أن كل ما يمكن الوصول إليه يتم أتمتة هناك، وذلك بفضل أنظمة التحكم الآلي في العمليات. في الواقع ليس هكذا تماما.
إن صناعة البتروكيماويات مؤتمتة بشكل جيد بالفعل، ولكن هذا يتعلق بالعملية التكنولوجية الأساسية، حيث تعد الأتمتة وتقليل العامل البشري أمرًا بالغ الأهمية. جميع العمليات ذات الصلة ليست مؤتمتة بسبب التكلفة العالية لحلول التحكم الآلي في العمليات ويتم تنفيذها يدويًا. لذلك، فإن الموقف الذي يقوم فيه الموظف مرة كل ساعتين بالتحقق يدويًا مما إذا كان هذا الأنبوب أو ذاك قد تم تسخينه بشكل صحيح، وما إذا كان المفتاح المطلوب قيد التشغيل وما إذا كان الصمام قد تم سحبه، وما إذا كان مستوى اهتزاز المحمل طبيعيًا - فهذا أمر طبيعي .
معظم العمليات غير الحرجة ليست آلية، ولكن يمكن القيام بذلك باستخدام تقنيات إنترنت الأشياء بدلاً من أنظمة التحكم في العمليات الآلية.
لسوء الحظ، هناك مشكلة هنا - فجوة في الاتصالات بين العملاء من صناعة البتروكيماويات ومطوري الحديد أنفسهم، الذين ليس لديهم عملاء في صناعة النفط والغاز، وبالتالي لا يتلقون معلومات حول متطلبات المعدات للاستخدام في المناطق العدوانية والمتفجرة وفي الظروف المناخية القاسية وما إلى ذلك.
وفي هذه التدوينة سنتحدث عن هذه المشكلة وكيفية حلها.
إنترنت الأشياء في البتروكيماويات
للتحقق من بعض المعلمات، نستخدم الإرشادات التفصيلية لغرض الفحص البصري واللمسي لمكونات التثبيت غير الحرجة. إحدى المشاكل الشائعة تتعلق بإمدادات البخار. يعتبر البخار بمثابة المبرد للعديد من العمليات البتروكيماوية، ويتم إمداده من محطة التسخين إلى العقدة النهائية عبر أنابيب طويلة. وينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن مصانعنا ومنشآتنا تقع في ظروف مناخية صعبة إلى حد ما، وأن الشتاء في روسيا يكون قاسيا، وأحيانا تبدأ بعض الأنابيب في التجمد.
لذلك، وفقًا للوائح، يجب على بعض الموظفين القيام بجولات مرة واحدة في الساعة وقياس درجة حرارة الأنابيب. على نطاق المصنع بأكمله، هناك عدد كبير من الأشخاص الذين لا يفعلون شيئًا تقريبًا سوى التجول ولمس الأنابيب.
أولا، إنه غير مريح: يمكن أن تكون درجات الحرارة منخفضة، وعليك أن تمشي بعيدا. ثانيًا، بهذه الطريقة يكون من المستحيل جمع البيانات الخاصة بالعملية واستخدامها بشكل خاص. ثالثًا، إنه مكلف: إذ يتعين على كل هؤلاء الأشخاص القيام بعمل أكثر فائدة. وأخيرًا، العامل البشري: ما مدى دقة قياس درجة الحرارة، وما مدى تكرار حدوث ذلك؟
وهذا مجرد أحد الأسباب التي تجعل مديري المصانع والمنشآت يشعرون بالقلق الشديد بشأن تقليل تأثير العامل البشري على العمليات الفنية.
هذه هي أول دراسة حالة مفيدة حول الاستخدام المحتمل لإنترنت الأشياء في الإنتاج.
والثاني هو التحكم في الاهتزاز. تحتوي المعدات على محركات كهربائية، ويجب التحكم في الاهتزاز. في الوقت الحالي، يتم تنفيذ ذلك بنفس الطريقة يدويًا - مرة واحدة يوميًا، يتجول الأشخاص ويستخدمون أدوات خاصة لقياس مستوى الاهتزاز للتأكد من أن كل شيء على ما يرام. وهذا مرة أخرى مضيعة للوقت والموارد البشرية، ومرة أخرى تأثير العامل البشري على صحة وتكرار مثل هذه الجولات، ولكن العيب الأكثر أهمية هو أنه لا يمكنك العمل مع مثل هذه البيانات، لأنه لا توجد بيانات للمعالجة و من المستحيل الانتقال إلى خدمة المعدات الديناميكية بناءً على الحالة.
وهذا هو الآن أحد الاتجاهات الرئيسية في الصناعة - الانتقال من الصيانة الروتينية إلى الصيانة القائمة على الحالة، مع التنظيم السليم الذي يتم من خلاله الاحتفاظ بسجلات نشطة ومفصلة لساعات تشغيل المعدات والتحكم الكامل في حالتها الحالية. على سبيل المثال، عندما يحين وقت فحص المضخات، يمكنك التحقق من معلماتها وترى أنه خلال هذا الوقت تمكنت المضخة A من تجميع العدد المطلوب من ساعات المحرك للصيانة، لكن المضخة B لم تفعل ذلك بعد، مما يعني أنها تستطيع ذلك. لم يتم صيانتها بعد، فالوقت مبكر جدًا.
بشكل عام، يشبه الأمر تغيير الزيت في السيارة كل 15 كيلومتر. يمكن لأي شخص أن يتخلص من هذا في ستة أشهر، والبعض الآخر سوف يستغرق سنة، والبعض الآخر سوف يستغرق وقتا أطول، اعتمادا على مدى نشاط استخدام سيارة معينة.
إنه نفس الشيء مع المضخات. بالإضافة إلى ذلك، هناك متغير ثان يؤثر على الحاجة إلى الصيانة - تاريخ مؤشرات الاهتزاز. لنفترض أن تاريخ الاهتزاز كان سليمًا، وأن المضخة أيضًا لم تعمل بعد على مدار الساعة، مما يعني أننا لسنا بحاجة إلى صيانتها بعد. وإذا كان تاريخ الاهتزاز غير طبيعي، فيجب صيانة هذه المضخة حتى بدون ساعات التشغيل. والعكس صحيح - مع سجل اهتزاز ممتاز، نقوم بخدمته في حالة انتهاء ساعات العمل.
إذا أخذت كل هذا في الاعتبار وقمت بإجراء الصيانة بهذه الطريقة، فيمكنك تقليل تكلفة صيانة المعدات الديناميكية بنسبة 20 أو حتى 30 بالمائة. وبالنظر إلى حجم الإنتاج، فهذه أرقام مهمة جدًا، دون فقدان الجودة ودون المساس بمستوى السلامة. وهذه حالة جاهزة لاستخدام إنترنت الأشياء الصناعية في المؤسسة.
هناك أيضًا العديد من العدادات التي يتم الآن جمع المعلومات منها يدويًا ("ذهبت ونظرت وكتبت"). كما أنه أكثر كفاءة أيضًا تقديم كل هذا عبر الإنترنت، لمعرفة ما يتم استخدامه وكيف يتم استخدامه في الوقت الفعلي. سيساعد هذا الأسلوب بشكل كبير في حل مشكلة استخدام موارد الطاقة: بمعرفة أرقام الاستهلاك الدقيقة، يمكنك توفير المزيد من البخار للأنبوب A في الصباح، والمزيد من البخار للأنبوب B في المساء، على سبيل المثال. بعد كل شيء، يتم الآن بناء محطات التدفئة بهامش كبير من أجل توفير الحرارة بدقة لجميع المكونات. ولكن من الممكن البناء ليس بالاحتياطيات، بل بحكمة، وتوزيع الموارد على النحو الأمثل.
هذا هو القرار العصري المبني على البيانات، عندما يتم اتخاذ القرارات بناءً على العمل الكامل مع البيانات التي تم جمعها. تحظى السحابة والتحليلات بشعبية خاصة اليوم؛ ففي مؤتمر Open Innovations هذا العام كان هناك الكثير من الحديث عن البيانات الضخمة والسحب. الجميع على استعداد للعمل مع البيانات الضخمة ومعالجتها وتخزينها، ولكن يجب أولاً جمع البيانات. هناك القليل من الحديث عن هذا. هناك عدد قليل جدًا من الشركات الناشئة في مجال الأجهزة هذه الأيام.
الحالة الثالثة لإنترنت الأشياء هي تتبع الأفراد، والملاحة المحيطة، وما إلى ذلك. نحن نستخدم هذا لتتبع تحركات الموظفين ومراقبة المناطق المحظورة. على سبيل المثال، يتم تنفيذ بعض الأعمال في المنطقة، والتي لا ينبغي أن يكون فيها أي أشخاص غير مألوفين - ومن الممكن التحكم في ذلك بصريًا في الوقت الفعلي. أو ذهب عامل الخط لفحص المضخة، وكان معها لفترة طويلة ولا يتحرك - ربما أصبح الشخص مريضًا ويحتاج إلى المساعدة.
حول المعايير
هناك مشكلة أخرى وهي عدم وجود شركات تكامل جاهزة لتقديم حلول لإنترنت الأشياء الصناعي. لأنه لا توجد حتى الآن معايير ثابتة في هذا المجال.
على سبيل المثال، كيف تسير الأمور في المنزل: لدينا جهاز توجيه wifi، يمكنك شراء شيء آخر لمنزل ذكي - غلاية أو مقبس أو كاميرا IP أو مصابيح كهربائية - قم بتوصيله جميعًا بشبكة wifi الموجودة، وسيعمل كل شيء . سيعمل بالتأكيد، لأن شبكة wifi هي المعيار الذي تم تصميم كل شيء وفقًا له.
ولكن في مجال الحلول للمؤسسات، لا توجد معايير بهذا المستوى من الانتشار. والحقيقة هي أن قاعدة المكونات نفسها أصبحت ميسورة التكلفة مؤخرًا نسبيًا، مما سمح للأجهزة الموجودة على هذه القاعدة بالتنافس مع الموارد البشرية.
إذا قارنا بصريا، فإن الأرقام ستكون بنفس المقياس تقريبا.
تبلغ تكلفة مستشعر نظام التحكم الآلي للاستخدام الصناعي حوالي 2000 دولار.
جهاز استشعار LoRaWAN واحد يكلف 3-4 آلاف روبل.
قبل 10 سنوات لم يكن هناك سوى أنظمة التحكم الآلي في العمليات، بدون بدائل، ظهرت LoRaWAN منذ 5 سنوات.
لكن لا يمكننا استخدام مستشعرات LoRaWAN واستخدامها في جميع أنحاء مؤسساتنا
اختيار التكنولوجيا
مع شبكة WiFi المنزلية، كل شيء واضح، مع المعدات المكتبية، كل شيء هو نفسه تقريبا.
لا توجد معايير شائعة وشائعة الاستخدام فيما يتعلق بإنترنت الأشياء في الصناعة. هناك، بالطبع، مجموعة من المعايير الصناعية المختلفة التي تطورها الشركات لنفسها.
خذ، على سبيل المثال، هارت اللاسلكي، الذي تم تصنيعه بواسطة شباب من إيمرسون - أيضًا 2,4 جيجا هرتز، تقريبًا نفس شبكة wifi. تبلغ مساحة هذه التغطية من نقطة إلى أخرى 50-70 مترًا. عندما تفكر في أن مساحة منشآتنا تتجاوز مساحة العديد من ملاعب كرة القدم، يصبح الأمر محزنًا. ويمكن لمحطة أساسية واحدة في هذه الحالة خدمة ما يصل إلى 100 جهاز بثقة. ونحن الآن بصدد إنشاء منشأة جديدة، وفي المراحل الأولية يوجد بالفعل أكثر من 400 جهاز استشعار.
ثم هناك NB-IoT (إنترنت الأشياء ضيق النطاق)، الذي يقدمه مشغلو الهواتف المحمولة. ومرة أخرى، ليس للاستخدام في الإنتاج - أولا، إنه مكلف ببساطة (يفرض المشغل رسوما على حركة المرور)، وثانيا، يشكل اعتمادا قويا للغاية على مشغلي الاتصالات. إذا كنت بحاجة إلى تثبيت أجهزة الاستشعار هذه في أماكن مثل المخبأ، حيث لا يوجد اتصال، وتحتاج إلى تثبيت معدات إضافية هناك، فسيتعين عليك الاتصال بالمشغل، مقابل رسوم وفي مواعيد نهائية غير متوقعة لتنفيذ أمر التغطية الكائن مع الشبكة.
من المستحيل استخدام شبكة wifi نقية على المواقع. وحتى القنوات المنزلية مشوشة على الترددين 2,4 جيجا هرتز و5 جيجا هرتز، ولدينا موقع إنتاج به عدد كبير من أجهزة الاستشعار والمعدات، وليس مجرد جهازي كمبيوتر وهواتف محمولة لكل شقة.
وبطبيعة الحال، هناك معايير خاصة للجودة المعقولة. لكن هذا لا ينجح عندما نبني شبكة تحتوي على العديد من الأجهزة المختلفة، فنحن نحتاج إلى معيار واحد، وليس إلى شيء مغلق يجعلنا نعتمد مرة أخرى على مورد أو آخر.
لذلك، يبدو أن تحالف LoRaWAN هو حل جيد للغاية، فالتكنولوجيا تتطور بنشاط، وفي رأيي، لديها كل الفرص للنمو إلى مستوى كامل. بعد توسيع نطاق التردد RU868، أصبح لدينا قنوات أكثر مما كانت عليه في أوروبا، مما يعني أنه لا داعي للقلق بشأن سعة الشبكة على الإطلاق، مما يجعل LoRaWAN بروتوكولًا ممتازًا لجمع المعلمات بشكل دوري، على سبيل المثال، مرة واحدة كل 10 دقائق أو مرة واحدة في الساعة.
ومن الناحية المثالية، نحتاج إلى تلقي البيانات من عدد من أجهزة الاستشعار مرة كل 10 دقائق من أجل الحفاظ على صورة مراقبة عادية وجمع البيانات ومراقبة حالة المعدات بشكل عام. وفي حالة رجال الخط، فإن هذا التردد يعادل ساعة في أحسن الأحوال.
ما هو الشيء الآخر المفقود؟
قلة الحوار
هناك نقص في الحوار بين مطوري الأجهزة وعملاء البتروكيماويات أو النفط والغاز. واتضح أن متخصصي تكنولوجيا المعلومات يصنعون أجهزة ممتازة من وجهة نظر تكنولوجيا المعلومات، والتي لا يمكن استخدامها بشكل جماعي في إنتاج البتروكيماويات.
على سبيل المثال، قطعة من الأجهزة الموجودة على LoRaWAN لقياس درجة حرارة الأنابيب: علقتها على الأنبوب، وعلقتها بمشبك، وعلقت وحدة الراديو، وأغلقت نقطة التحكم - وهذا كل شيء.
معدات تكنولوجيا المعلومات مناسبة تماما، ولكن هناك مشاكل لهذه الصناعة.
البطارية 3400 مللي أمبير. بالطبع، ليس الأمر الأبسط، هنا كلوريد الثيونيل، الذي يمنحه القدرة على العمل عند -50 وعدم فقدان القدرة. إذا أرسلنا معلومات من هذا المستشعر مرة واحدة كل 10 دقائق، فسوف يستنزف البطارية خلال ستة أشهر. لا حرج في الحل المخصص — فك المستشعر، وأدخل بطارية جديدة مقابل 300 روبل كل ستة أشهر.
ماذا لو كانت هذه عشرات الآلاف من أجهزة الاستشعار في موقع ضخم؟ سيستغرق هذا قدرا كبيرا من الوقت. ومن خلال التخلص من ساعات العمل التي يتم قضاؤها في عمليات التفتيش، نحصل على نفس القدر من الوقت لصيانة النظام.
الحل الواضح إلى حد ما للمشكلة هو تثبيت بطارية ليس مقابل 300 روبل، ولكن مقابل 1000، ولكن مقابل 19 مللي أمبير، سيتعين تغييرها مرة واحدة كل 000 سنوات. هذا جيد. نعم، سيؤدي ذلك إلى زيادة طفيفة في تكلفة المستشعر نفسه. لكن الصناعة قادرة على تحمل تكاليفها والصناعة في حاجة إليها حقًا.
لا أحد كاسديف، لذلك لا أحد يعرف عن احتياجات الصناعة.
وحول الشيء الرئيسي
والأهم من ذلك، أن ما يتعثرون فيه هو على وجه التحديد بسبب الافتقار إلى الحوار المبتذل. البتروكيماويات هي إنتاج، والإنتاج خطير للغاية، حيث من الممكن حدوث سيناريو تسرب الغاز المحلي وتكوين سحابة متفجرة. ولذلك، يجب أن تكون جميع المعدات دون استثناء مقاومة للانفجار. وحاصلة على شهادات الحماية من الانفجارات المناسبة طبقاً للمواصفة القياسية الروسية TR TS 012/2011.
المطورين ببساطة لا يعرفون عن هذا. والحماية من الانفجار ليست معلمة يمكن إضافتها ببساطة إلى جهاز جاهز تقريبًا، مثل اثنين من مصابيح LED الإضافية. من الضروري إعادة كل شيء بدءًا من اللوحة نفسها والدائرة وحتى عزل الأسلاك.
ما يجب القيام به
الأمر بسيط - التواصل. نحن مستعدون للحوار المباشر، اسمي فاسيلي إزوف، مالك منتج إنترنت الأشياء في SIBUR، يمكنك مراسلتي هنا في رسالة شخصية أو عبر البريد الإلكتروني - [البريد الإلكتروني محمي]. لدينا مواصفات فنية جاهزة، وسنخبرك بكل شيء ونوضح لك ما هي المعدات التي نحتاجها ولماذا وما الذي يجب مراعاته.
نقوم حاليًا ببناء عدد من المشاريع على LoRaWAN في المنطقة الخضراء (حيث لا تعد الحماية من الانفجارات معلمة إلزامية بالنسبة لنا)، ونحن ننظر في كيفية الأمر بشكل عام، وما إذا كان LoRaWAN مناسبًا لحل المشكلات في مثل هذه المنطقة حجم. لقد أحببنا ذلك حقًا على شبكات الاختبار الصغيرة، والآن نقوم ببناء شبكة ذات كثافة عالية من أجهزة الاستشعار، حيث من المقرر تركيب حوالي 400 جهاز استشعار في مكان واحد. من حيث الكمية بالنسبة لـ LoRaWAN، هذا ليس كثيرًا، ولكن من حيث كثافة الشبكة فهو بالفعل كبير بعض الشيء. لذلك دعونا التحقق من ذلك.
في عدد من معارض التقنية العالية، سمع مني مصنعو الأجهزة لأول مرة عن الحماية من الانفجارات وضرورتها.
إذن، هذه، أولاً وقبل كل شيء، مشكلة اتصال نريد حلها. نحن نؤيد بشدة cusdev، فهو مفيد ومفيد لجميع الأطراف، ويتلقى العميل الأجهزة اللازمة لتلبية احتياجاته، ولا يضيع المطور وقتًا في إنشاء شيء غير ضروري أو إعادة تصنيع الأجهزة الموجودة بالكامل من الصفر.
إذا كنت تقوم بالفعل بشيء مماثل ومستعد للتوسع في قطاع النفط والغاز والبتروكيماويات، فما عليك سوى مراسلتنا.
المصدر: www.habr.com