ハードウェア開発者が高品質の cusdev を実行することが重要である理由

石油化学産業におけるプロセスの自動化というと、生産は複雑であるという固定概念がよくあります。これは、自動化されたプロセス制御システムのおかげで、達成できるものはすべて自動化されていることを意味します。 実際にはそうではありません。

石油化学産業は確かに非常に高度に自動化されていますが、これは中核となる技術プロセスに関するものであり、自動化と人的要因の最小化が重要です。 自動プロセス制御ソリューションはコストが高いため、すべての関連プロセスは自動化されておらず、手動で実行されます。 したがって、数時間に一度、従業員がこのパイプまたはそのパイプが適切に加熱されているかどうか、必要なスイッチがオンになっているかどうか、バルブが引っ込んでいるかどうか、ベアリングの振動レベルが正常であるかどうかを手動でチェックする状況が正常です。 。

重要でないプロセスのほとんどは自動化されていませんが、これは自動化されたプロセス制御システムではなくモノのインターネット技術を使用して行うことができます。

残念ながら、ここには問題があります。石油化学産業の顧客と鉄開発者自身との間のコミュニケーションにギャップがあります。彼らは石油・ガス産業に顧客を持たず、したがって、使用する機器の要件に関する情報を受け取っていません。攻撃的で爆発性の高い地域、過酷な気候条件など。

この記事では、この問題とその解決方法について説明します。

石油化学におけるIoT

いくつかのパラメータを確認するために、重要ではない設置コンポーネントの視覚的および触覚的検査を目的としてウォークスルーを使用します。 よくある問題の XNUMX つは、蒸気の供給に関連しています。 蒸気は多くの石油化学プロセスの冷却剤であり、暖房プラントから長いパイプを通って最終ノードまで供給されます。 当社の工場や設備はかなり厳しい気候条件に位置し、ロシアの冬は厳しく、一部のパイプが凍結し始めることを考慮する必要があります。

そのため、規定により、XNUMX時間にXNUMX回、一定の職員が巡回して配管の温度を測定することが義務付けられています。 工場全体の規模で言えば、これはほとんど何もせずに歩き回ったり、配管に触ったりするだけの人が大勢いることになります。

まず、不便です。気温が低く、遠くまで歩かなければなりません。 第二に、この方法ではプロセスに関するデータを収集したり、特に使用したりすることが不可能です。 第三に、コストがかかるということです。これらすべての人々が、より有益な仕事をしなければなりません。 最後に、人的要因です。温度はどのくらい正確に測定されますか?また、これはどのくらい定期的に行われますか?

そして、これは、プラントおよび設備の管理者が技術プロセスに対する人的要因の影響を最小限に抑えることについて非常に真剣に懸念している理由の XNUMX つにすぎません。

これは、生産における IoT の使用の可能性を示す最初の有用なケーススタディです。

XNUMXつ目は振動対策です。 装置には電動モーターが搭載されており、振動対策が必要です。 今のところ、これは同じ方法で手作業で行われています。XNUMX 日に XNUMX 回、人々が歩き回り、特別な器具を使用して振動レベルを測定し、すべてが正常であることを確認します。 これもまた時間と人的資源の無駄であり、またそのようなラウンドの正確さと頻度に対する人的要因の影響ですが、最も重要な欠点は、処理および処理するためのデータが事実上存在しないため、そのようなデータを扱うことができないことです。状態に基づいて動的な機器の保守に進むことは不可能です。

そして、これは現在、業界の主要なトレンドの XNUMX つです。日常的なメンテナンスから状態ベースのメンテナンスへの移行です。適切な組織化により、機器の稼働時間のアクティブかつ詳細な記録が維持され、現在の状態が完全に管理されます。 たとえば、ポンプをチェックする時期が来たときに、そのパラメータをチェックすると、この間にポンプ A は整備に必要なエンジン時間を蓄積できましたが、ポンプ B はまだ蓄積できていないことがわかります。つまり、まだサービスは受けられません、早すぎます。

一般に、車のオイルを 15 キロメートルごとに交換するようなものです。 特定の車がどれだけ頻繁に使用されているかに応じて、000 か月で完了できる人もいますが、XNUMX 年かかる人もいますし、さらに長くかかる人もいます。

ポンプも同様です。 さらに、メンテナンスの必要性に影響を与える XNUMX 番目の変数、つまり振動インジケーターの履歴があります。 振動履歴が正常で、ポンプも時刻までにまだ作動していないとします。つまり、まだ修理する必要はありません。 また、振動履歴が正常でない場合は、稼働時間外でもそのようなポンプを保守する必要があります。 逆も同様です - 優れた振動履歴があり、何時間も稼働した場合にはサービスを提供します。

これらすべてを考慮してこの方法でメンテナンスを実行すると、動的機器の保守コストを 20 パーセント、さらには 30 パーセント削減できます。 生産規模を考慮すると、品質の低下や安全性のレベルを損なうことなく、これらは非常に重要な数字です。 これは、企業で IIoT を使用するための既製のケースです。

また、情報が手動で収集されるカウンターも多数あります (「行って、見て、書き留めました」)。 また、これらすべてをオンラインで提供し、何がどのように使用されているかをリアルタイムで確認する方が効率的です。 このアプローチは、エネルギー リソースの使用の問題を解決するのに非常に役立ちます。正確な消費量がわかれば、たとえば、朝にはより多くの蒸気をパイプ A に供給し、夕方にはより多くの蒸気をパイプ B に供給できます。 結局のところ、現在、加熱ステーションはすべてのコンポーネントに正確に熱を供給するために、大きな余裕を持って構築されています。 しかし、蓄えを持たずに、賢明にリソースを最適に配分して構築することはできます。

これは、収集されたデータを用いた本格的な作業に基づいて意思決定が行われる、流行のデータドリブンな意思決定です。 クラウドとアナリティクスは今日特に人気があり、今年のオープンイノベーションではビッグデータとクラウドについて多くの話題が集まりました。 誰もがビッグ データを扱い、処理し、保存する準備ができていますが、まずデータを収集する必要があります。 これについてはあまり話題になりません。 最近ではハードウェアのスタートアップはほとんどありません。

XNUMX 番目の IoT ケースは、人材追跡、境界ナビゲーションなどです。 これを使用して従業員の移動を追跡し、立ち入り禁止エリアを監視します。 たとえば、一部の作業がゾーン内で実行されており、その間、見知らぬ人がゾーン内に入るべきではありません。これをリアルタイムで視覚的に制御することが可能です。 あるいは、ラインマンがポンプをチェックしに行ったが、長い間ポンプを使用していて動かない - おそらくその人の体調が悪くなり、助けが必要なのだろう。

規格について

もう XNUMX つの問題は、産業用 IoT のソリューションを開発する準備ができているインテグレーターが存在しないことです。 なぜなら、この分野にはまだ確立された基準がないからです。

たとえば、家の中の様子: うちには Wi-Fi ルーターがあります。ケトル、コンセント、IP カメラ、電球など、スマート ホーム用に何か他のものを購入できます。それらをすべて既存の Wi-Fi に接続すれば、すべてが機能します。 。 Wi-Fi はすべてが調整される標準であるため、間違いなく機能します。

しかし、企業向けソリューションの分野では、このレベルの普及基準は存在しません。 実際のところ、コンポーネント ベース自体は比較的最近になって手頃な価格になり、そのようなベース上のハードウェアが人材と競合できるようになりました。

視覚的に比較すると、数字はほぼ同じスケールになります。

産業用の自動制御システムのセンサーの価格は 2000 つあたり約 XNUMX ドルです。
LoRaWAN センサー 3 台の価格は 4 ～ XNUMX ルーブルです。

10 年前には自動プロセス制御システムしかなく、代替手段はありませんでしたが、LoRaWAN が 5 年前に登場しました。

しかし、企業全体で LoRaWAN センサーを導入して使用することはできません。

テクノロジーの選択

家庭用 Wi-Fi ではすべてがクリアですが、オフィス機器ではすべてがほぼ同じです。

IoT に関しては、業界で一般的に使用されている一般的な標準はありません。 もちろん、企業が独自に開発するさまざまな業界標準が多数あります。

たとえば、Emerson 社が開発したワイヤレス HART を考えてみましょう。これも 2,4 GHz で、ほぼ同じ Wi-Fi です。 点から点までのそのようなカバー範囲は50〜70メートルです。 私たちの設置面積がサッカー場数個分を超えていることを考えると、悲しくなります。 この場合、100 つのベースステーションは最大 400 台のデバイスに確実にサービスを提供できます。 そして現在、新しい設備を設置しており、初期段階ではすでに XNUMX 個を超えるセンサーが設置されています。

そして、携帯電話事業者が提供する NB-IoT (NarrowBand Internet of Things) があります。 また、実稼働環境での使用には適していません。第一に、単純に高価です (通信事業者がトラフィック料金を請求します)。第二に、通信事業者への依存度が高すぎるためです。 バンカーなどの通信のない敷地内にこのようなセンサーを設置する必要があり、そこに追加の機器を設置する必要がある場合は、オペレーターに連絡する必要があり、料金がかかり、注文の実行期限は予測できません。ネットワークを持つオブジェクト。

サイト内で純粋な Wi-Fi を使用することは不可能です。 ホームチャンネルですら 2,4 GHz と 5 GHz の両方で妨害を受けており、生産現場には各アパートに数台のコンピューターと携帯電話だけではなく、膨大な数のセンサーと機器が設置されています。

もちろん、健全な品質については独自の基準があります。 しかし、多くの異なるデバイスでネットワークを構築する場合、これは機能しません。必要なのは単一の標準であり、再び特定のサプライヤーに依存するような閉鎖的なものではありません。

したがって、LoRaWAN アライアンスは非常に優れたソリューションであると思われます。このテクノロジーは積極的に開発されており、私の意見では、本格的な標準に成長する可能性は十分にあります。 RU868 周波数範囲の拡大後は、ヨーロッパよりも多くのチャネルがあるため、ネットワーク容量についてまったく心配する必要がなくなり、LoRaWAN はパラメータを定期的に (たとえば 10 分に XNUMX 回) 収集するための優れたプロトコルになります。またはXNUMX時間にXNUMX回。

理想的には、通常の監視画像を維持し、データを収集し、機器の状態を全般的に監視するには、10 分ごとに多数のセンサーからデータを受信する必要があります。 そして、ラインマンの場合、この頻度はせいぜい XNUMX 時間に相当します。

他に何が足りないのでしょうか？

対話の欠如

ハードウェア開発者と石油化学または石油・ガスの顧客との間の対話が不足しています。 そして、IT 専門家が IT の観点から優れたハードウェアを作成していることが判明しましたが、それを石油化学生産に一括して使用することはできません。

たとえば、パイプの温度を測定するための LoRaWAN 上のハードウェアをパイプに吊るし、クランプで取り付け、無線モジュールを吊るし、コントロール ポイントを閉じるだけです。それだけです。

IT機器は間違いなく適しているが、業界としては課題もある。

バッテリー3400mAh。 もちろん、これは最も単純なわけではありません。ここでは塩化チオニルを使用しています。これにより、-50 度でも機能し、容量を失わないことができます。 このようなセンサーからの情報を10分に300回送信すると、半年で電池が消耗してしまいます。 カスタム ソリューションに問題はありません。センサーのネジを外し、新しいバッテリーを挿入します。料金は XNUMX か月ごとに XNUMX ルーブルです。

これらが巨大な敷地に数万個のセンサーがある場合はどうなるでしょうか? これには膨大な時間がかかります。 ウォークスルーに費やす工数を削減することで、システムの保守に同じ時間を得ることができます。

この問題に対するかなり明白な解決策は、300ルーブルではなく1000ルーブルのバッテリーを取り付けることですが、19 mAhのバッテリーは000年に5回交換する必要があります。 これで大丈夫です。 はい、これによりセンサー自体のコストがわずかに増加します。 しかし、業界にはそれを買う余裕があり、業界はそれを本当に必要としています。

誰も casdev ではないので、業界のニーズについては誰も知りません。

そして肝心なことについて

そして最も重要なことは、彼らがつまずくのは、まさに平凡な対話の欠如のせいです。 石油化学製品は生産物であり、生産は非常に危険であり、局所的なガス漏れや爆発性雲の形成のシナリオが可能です。 したがって、すべての機器は例外なく防爆でなければなりません。 また、ロシア規格 TR TS 012/2011 に準拠した適切な防爆証明書を持っています。

開発者は単にこのことを知りません。 また、防爆機能は、追加の LED のように、ほぼ完成したデバイスに簡単に追加できるパラメータではありません。 基板自体や回路、配線の絶縁に至るまで全てやり直す必要があります。

何をすべきか

それは簡単です - コミュニケーションすることです。 私たちは直接対話する準備ができています。私の名前はヴァシリー・エゾフ、SIBUR の IoT 製品のオーナーです。ここに個人メッセージまたは電子メールで私に連絡することができます。 [メール保護]。 当社には既成の技術仕様があり、すべてを説明し、どのような機器が必要か、その理由と何を考慮する必要があるかを示します。

現在、私たちはすでにグリーン ゾーン (防爆が当社にとって必須パラメータではない) の LoRaWAN に関する多くのプロジェクトを構築しており、それが一般的にどうなのか、そして LoRaWAN がそのようなゾーンの問題を解決するのに適しているかどうかを検討しています。規模。 小規模なテスト ネットワークでは非常に気に入りました。現在、高密度のセンサーを備えたネットワークを構築しており、400 つの設置に約 XNUMX 個のセンサーを設置する予定です。 LoRaWAN の量という点ではこれはそれほど多くはありませんが、ネットワーク密度という点ではすでに少し多くなっています。 それでは、確認してみましょう。

多くのハイテク展示会で、ハードウェア メーカーは防爆とその必要性について初めて私の話を聞きました。

したがって、これはまず第一に、私たちが解決したいコミュニケーションの問題です。 私たちは cusdev を大いに支持しています。cusdev はすべての関係者にとって便利で有益であり、顧客はニーズに応じて必要なハードウェアを受け取り、開発者は不必要なものを作成したり、既存のハードウェアを最初から完全に作り直したりすることに時間を無駄にする必要はありません。

すでに同様の取り組みを行っており、石油、ガス、石油化学セクターに拡大する準備ができている場合は、ぜひ私たちにご連絡ください。

出所： habr.com