Калі гаворка заходзіць аб аўтаматызацыі працэсаў у нафтахімічнай галіне, часта спрацоўвае стэрэатып, што вытворчасць складаная, значыць, аўтаматызавана там усё, да чаго можна дацягнуцца, дзякуючы АСУТП-сістэмам. Насамрэч не зусім так.
Нафтахімічная прамысловасць сапраўды дастаткова добра аўтаматызавана, але гэта датычыцца асноўнага тэхналагічнага працэсу, дзе аўтаматызацыя і мінімізацыя чалавечага фактару маюць крытычнае значэнне. Усе спадарожныя працэсы не аўтаматызаваны з-за высокага кошту рашэнняў АСУТП і праводзяцца ў ручным рэжыме. Таму сітуацыя, калі раз у пару гадзін супрацоўнік уручную правярае, ці нагрэтая належным чынам тая ці іншая труба, ці ўключаны патрэбны рубільнік і ці засунута засаўка, ці ў норме ўзровень вібрацыі падшыпніка - гэта нармальна.
Большасць некрытычных працэсаў не аўтаматызавана, але гэта можна зрабіць з дапамогай тэхналогій інтэрнэту рэчаў, а не АСКГП.
На жаль, тут ёсць праблема - прорва ў камунікацыях паміж заказчыкамі з нафтахімічнай галіны і самімі распрацоўшчыкамі жалеза, якія не маюць заказчыкаў сярод нафтагазавай галіны і, адпаведна, не атрымліваюць інфармацыю аб патрабаваннях да абсталявання ў частцы прымянення ў агрэсіўных, выбухованебяспечных зонах, у суровых кліматычных. умовах і г.д.
У гэтым пасце мы і пагаворым аб гэтай праблеме і аб тым, як яе вырашыць.
IoT у нафтахіміі
Для праверкі некаторых параметраў мы выкарыстоўваем абыходы з мэтай візуальнага і тактыльнага агляду некрытычных вузлоў усталёўкі. Адна з частых праблем злучана з падачай пары. Пар - гэта цепланосбіт для мноства нафтахімічных працэсаў, і падаецца ён ад цепластанцыі да канчатковага вузла па доўгіх трубах. Пры гэтым трэба ўлічваць, што заводы і ўстаноўкі ў нас размешчаны ў даволі складаных кліматычных умовах, зімы ў Расіі суровыя, і часам некаторыя трубы пачынаюць замярзаць.
Таму па рэгламенце вызначаны персанал раз у гадзіну павінен здзяйсняць абыходы і замяраць тэмпературу труб. У маштабах цэлага завода - гэта вялікая колькасць людзей, якія амаль толькі гэтым і займаюцца - ходзяць і чапаюць трубы.
Па-першае, гэта няёмка: тэмпературы бываюць нізкія, а хадзіць трэба далёка. Па-другое, такім чынам немагчыма сабраць і, тым больш, выкарыстоўваць дадзеныя па працэсе. Па-трэцяе, гэта затратна: усе гэтыя людзі павінны рабіць больш карысную працу. Нарэшце, чалавечы фактар: наколькі сапраўды вымяраецца тэмпература, наколькі рэгулярна гэта адбываецца?
І гэта толькі адна з прычын, па якой кіраўнікі заводаў і ўстановак даволі сур'ёзна заклапочаныя пытаннем мінімізацыі ўздзеяння чалавечага фактару на тэхпрацэсы.
Гэта першы карысны кейс магчымага прымянення IoT на вытворчасцi.
Другі - вібракантроль. На абсталяванні маюцца электрарухавікі, і трэба здзяйсняць вібракантроль. Праводзіцца ён пакуль гэтак жа, уручную - раз у суткі людзі ходзяць і спецыяльнымі прыборамі вымяраюць узровень вібрацыі, каб пераканацца, што ўсё ў парадку. Гэта зноў жа марнаванне часу і чалавечых рэсурсаў, зноў уплыў чалавечага фактару на правільнасць і частату такіх абыходаў, але самы галоўны мінус - ты не можаш працаваць з такімі дадзенымі, таму што дадзеных для апрацоўкі фактычна няма і немагчыма перайсці да абслугоўвання дынамічнага абсталявання па стане.
А гэта зараз адзін з галоўных трэндаў галіны - пераход ад рэгламентнага абслугоўвання да абслугоўвання па стане, пры належнай арганізацыі якога вядзецца актыўны і падрабязны ўлік напрацоўкі абсталявання і поўны кантроль яго бягучага стану. Да прыкладу, калі падыходзіць час праверкі помпаў, ты правяраеш іх параметры і бачыш, што помпа А за гэты час паспеў напрацаваць патрэбную для абслугоўвання колькасць мотагадзін, а помпа Б яшчэ няма, значыць, яго пакуль можна не абслугоўваць, яшчэ рана.
Увогуле, як замена алею ў аўтамабілі кожныя 15 кіламетраў. Хтосьці можа накатаць гэта за паўгода, камусьці спатрэбіцца год, а ў кагосьці спатрэбіцца яшчэ больш часу, у залежнасці ад таго, як актыўна выкарыстоўваецца канкрэтнае аўто.
Тое ж самае з помпамі. Плюс тут ёсць і другая зменная, якая ўплывае на неабходнасць абслугоўвання гісторыя паказчыкаў вібрацыі. Дапушчальны, гісторыя вібрацыі была ў парадку, па гадзінах помпа таксама яшчэ не напрацаваў - значыць, пакуль не абслугоўваем. А калі гісторыя вібрацый не ў норме, то такая помпа трэба абслугоўваць нават пры ненапрацоўцы гадзін. І наадварот пры выдатнай гісторыі вібрацый абслугоўваем, калі напрацаваліся гадзіны.
Калі ўсё гэта ўлічваць і праводзіць абслугоўванне такім чынам, то можна скараціць выдаткі на абслугоўванне дынамічнага абсталявання на 20, а то і на 30 працэнтаў. З улікам маштабаў вытворчасці - гэта вельмі істотныя лічбы, без страты якасці і без зніжэння ўзроўню бяспекі. І гэта гатовы кейс для выкарыстання IIoT на прадпрыемстве.
А яшчэ ёсць мноства лічыльнікаў, з якіх зараз інфармацыя здымаецца ўручную («схадзіў - паглядзеў - запісаў»). Гэта ўсё таксама больш эфектыўна абслугоўваць анлайн, глядзець у рэальным часе, што і як выкарыстоўваецца. Падобны падыход вельмі дапаможа ў вырашэнні пытання выкарыстання энергарэсурсаў: ведаючы дакладныя лічбы спажывання, можна падаваць на трубу А больш за пару раніцай, а на трубу Б - больш за пару ўвечары, напрыклад. Бо зараз цепластанцыі будуюцца з вялікім запасам, каб сапраўды забяспечыць усе вузлы цеплынёй. А можна будаваць не з запасам, а разумна, аптымальней размяркоўваючы рэсурсы.
Гэта і ёсць тое моднае data driven decision, калі рашэнні прымаюцца на аснове паўнавартаснай працы з дадзенымі, якія сабралі. Аблокі і аналітыка сёння карыстаюцца асаблівай папулярнасцю, на Адкрытых Інавацыях сёлета вельмі шмат гаварылі аб бігдаце і аблоках. Усе гатовы працаваць з бігдатай, апрацоўваць, захоўваць, але спачатку дадзеныя неабходна сабраць. Пра гэта гавораць менш. Цяпер вельмі мала хардварных стартапаў.
Трэці кейс IoT - трэкінг персаналу, забеспячэнне навігацыі па перыметры і іншае. Мы выкарыстоўваем гэта, каб сачыць за перамяшчэннем супрацоўнікаў і маніторыць зачыненыя зоны. Напрыклад, праводзяцца ў зоне нейкія працы, падчас якіх у ёй не павінны быць староннія - і ёсць магчымасць гэта наглядна кантраляваць у рэальным часе. Або абходчык пайшоў правяраць помпу, і ўжо доўгі час знаходзіцца ў яе і не рухаецца - можа, чалавеку стала нядобра, патрэбна дапамога.
Аб стандартах
Яшчэ адна праблема – няма і інтэгратараў, гатовых рабіць рашэнні для індустрыяльнага IoT. Таму што ў гэтай сферы да гэтага часу няма ўстояных стандартаў.
Да прыкладу, як ідуць справы ў нас дома: ёсць wifi-роўтар, можна купіць нешта яшчэ для разумнай хаты - імбрычак, разетку, IP-камеру або лямпачкі - падлучыць усё гэта да ўжо наяўнага wifi, і ўсё запрацуе. Дакладна запрацуе, таму што wifi - гэта стандарт, пад які ўсё заменчана.
А вось у сферы рашэнняў для прадпрыемстваў стандартаў такога ўзроўню распаўсюджанасці няма. Справа ў тым, што сама кампанентная база стала даступнай па кошце параўнальна нядаўна, што дазволіла жалязякі на такой базе канкураваць з чалавечым рэсурсам.
Калі наглядна параўноўваць, то лічбы будуць прыкладна такіх маштабаў.
Адзін датчык АСУТП для прымянення ў прамысловасці каштуе каля $2000.
Адзін LoRaWAN-датчык – 3-4 тысячы рублёў.
10 гадоў таму былі ўвогуле толькі АСУТП, без альтэрнатыў, LoRaWAN з'явілася гадоў 5 таму.
Але мы не можам проста ўзяць і выкарыстоўваць LoRaWAN-датчыкі на ўсёй тэрыторыі нашых прадпрыемстваў
Выбар тэхналогій
З хатнім wifi усё зразумела, з абсталяваннем офісаў усё прыкладна гэтак жа.
Папулярных і агульнавыкарыстоўваемых стандартаў у плане IoT у прамысловасці няма. Ёсць, вядома, куча розных індустрыяльных стандартаў, якія фірмы распрацоўваюць пад сябе.
Узяць, да прыкладу, wireless HART, які зрабілі хлопцы з Emerson – таксама 2,4 Ггц, амаль той жа wifi. Зона такога пакрыцця ад кропкі да кропкі - 50-70 метраў. Калі ўлічыць, што пляцы нашых усталёвак перавышаюць памеры некалькіх футбольных палёў, становіцца сумна. Ды і адна базавая станцыя ў такім разе можа ўпэўнена абслугоўваць да 100 прылад. А мы зараз уладкоўваем новую ўстаноўку, там ужо на пачатковых этапах больш за 400 датчыкаў.
А яшчэ ёсць NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), падаецца аператарамі сотавай сувязі. І зноў не для выкарыстання на вытворчасці – па-першае, банальна дорага (аператар спаганяе плату за трафік), па-другое, фармуецца занадта моцная залежнасць ад аператараў сувязі. Калі трэба паставіць такія датчыкі ў памяшканні тыпу бункера, дзе сувязь не ловіць, і трэба туды ставіць дадатковае абсталявання – давядзецца звяртацца да аператара, платна і з непрагназуемымі тэрмінамі выканання замовы на пакрыццё сеткай аб'екта.
Выкарыстоўваць чысты wifi на пляцоўках немагчыма. Нават хатнія каналы забітыя што на 2,4 Ггц, што на 5 Ггц, а ў нас вытворчая пляцоўка з вялікай колькасцю датчыкаў і абсталяванні, а не проста па пары кампутараў і мабільных на кватэру.
Вядома, ёсць прапрыетарныя стандарты разумнай якасці. Але гэта не працуе, калі мы будуем сетку са мноствам разнамасных прылад, патрэбен адзіны стандарт, а не нешта зачыненае, што зноў угоніць у залежнасць ад таго ці іншага пастаўшчыка.
Таму альянс LoRaWAN бачыцца вельмі добрым выйсцем, тэхналогія актыўна развіваецца і, на мой погляд, мае ўсе шанцы дарасці да паўнавартаснага стандарту. Пасля пашырэння RU868 частотнага дыяпазону, у нас каналаў стала больш, чым у Еўропе, а значыць, па ёмістасці сеткі можна наогул не саромецца, што робіць LoRaWAN выдатным пратаколам для перыядычнага збору параметраў, скажам, раз у 10 хвілін ці раз у гадзіну.
У ідэале з шэрагу датчыкаў нам трэба атрымліваць дадзеныя раз у 10 хвілін, каб весці нармальную карціну назірання, збіраць дадзеныя і ўвогуле адсочваць стан абсталявання. А ў выпадку з абходчыкамі гэтая перыядычнасць роўная гадзіне ў лепшым выпадку.
Чаго ж яшчэ не хапае?
Адсутнасць дыялогу
Паміж хардварнымі распрацоўшчыкамі і заказчыкамі з нафтахіміі ці нафтагазу не хапае дыялогу. І атрымліваецца, што айцішнікі робяць выдатнае з пункту гледжання IT жалеза, якое немагчыма масава выкарыстоўваць на нафтахімічнай вытворчасці.
Напрыклад, жалязяка на LoRaWAN для вымярэння тэмпературы труб: павесіў на трубу, прымацаваў хамуцікам, павесіў радыёмодуль, зачыніў кропку кантролю і ўсё.
Абсталяванне ў частцы IT падыходзіць абсалютна, а вось праблемы для індустрыі.
Батарэя на 3400 ма·ч. Вядома, не самая простая, тут тионилхлоридная, што дае ёй магчымасць працаваць і ў -50 і не губляць ёмістасць. Калі мы раз у 10 хвілін пасылаем інфу з такога датчыка, ён пасадзіць батарэю за паўгода. У адзінкавым рашэнні нічога страшнага - раскруціў датчык, уставіў новую батарэйку за 300 рублёў раз у паўгода.
А калі гэта дзясяткі тысяч датчыкаў на велізарнай пляцоўцы? На гэта спатрэбіцца вялікая колькасць часу. Прыбраўшы чалавека-гадзіны, якія затрачваюцца на абыходы, мы атрымаем той жа час на абслугоўванне сістэмы.
Даволі відавочнае рашэнне праблемы – ставіць батарэю не за 300 рублёў, а за 1000, але затое на 19 000 ма·ч, яе давядзецца мяняць ужо раз у 5 гадоў. Гэта нармальна. Так, гэта крыху павысіць кошт самага датчыка. Але галіна можа сабе дазволіць і галіны гэта сапраўды неабходна.
Ніхто не кадэвіт, таму ніхто не ведае пра патрэбы галіны.
І аб галоўным
А яшчэ самае галоўнае, на чым спатыкаюцца менавіта з-за банальнай адсутнасці дыялогу. Нафтахімія - гэта вытворчасць, і вытворчасць даволі небяспечнае, дзе магчымы сцэнар лакальнай уцечкі газу і фарміравання выбуханебяспечнага аблокі. Таму ўсё без выключэнняў абсталяванне павінна валодаць выбухаабаронай. І мець адпаведныя сертыфікаты выбухаабароны згодна з расійскім стандартам ТР МС 012/2011.
Распрацоўнікі пра гэта проста не ведаюць. А выбухаабарона - гэта не той параметр, які можна проста дадаць ва ўжо амаль гатовая прылада, як пару дадатковых святлодыёдаў. Неабходна ўсё зноўку перарабляць ад самай платы і ланцугі да ізаляцыі правадоў.
Што рабіць
Усё проста - мець зносіны. Мы гатовыя да прамога дыялогу, мяне завуць Васіль Яжоў, уладальнік прадукта IoT у СІБУРы, вы можаце пісаць мне тут у твары ці на пошту – [электронная пошта абаронена]. У нас ёсць гатовыя ТЗ, мы ўсё раскажам і пакажам, якое і для чаго нам трэба абсталяванне і што трэба ўлічваць.
Прама зараз мы ўжо будуем шэраг праектаў на LoRaWAN у зялёнай зоне (там, дзе ў нас выбухаабарона не з'яўляецца абавязковым параметрам), глядзім, як яно ў цэлым, і ці падыходзіць LoRaWAN для рашэння задач у такіх маштабах. На маленькіх тэставых сетках нам вельмі спадабалася, зараз які будуецца сетка з высокай шчыльнасцю датчыкаў, дзе на адной усталёўцы плануецца каля 400 датчыкаў. Па колькасці для LoRaWAN гэта няшмат, але вось па шчыльнасці сеткі – ужо зашмат. Так што праверым.
На шэрагу высокатэхналагічных выставак ад мяне вытворцы жалязяк наогул упершыню чулі пра выбухаабарону і яе неабходнасць.
Так што гэта найперш праблема камунікацыі, якую мы і хочам вырашыць. Мы вельмі моцна за cusdev, гэта карысна і выгадна ўсім бакам, заказчык атрымлівае патрэбную жалязяку пад свае патрэбы, а распрацоўшчык не марнуе час на стварэнне чагосьці непатрэбнага ці поўную пераробку наяўных жалязяк з нуля.
Калі вы ўжо робіце нешта падобнае і гатовы пашырыцца на нафтагазавы і нафтахімічны сектар - проста пішыце нам.
Крыніца: habr.com