Hvorfor er det viktig for maskinvareutviklere å utføre cusdev av høy kvalitet

Når det gjelder automatisering av prosesser i petrokjemisk industri, spiller det ofte en stereotypi inn om at produksjon er kompleks, noe som betyr at alt som kan nås der er automatisert, takket være APCS-systemer. Dette er faktisk ikke helt sant.

Den petrokjemiske industrien er riktignok ganske godt automatisert, men dette gjelder den viktigste teknologiske prosessen, hvor automatisering og minimering av den menneskelige faktoren er kritisk. Alle relaterte prosesser er ikke automatiserte på grunn av de høye kostnadene for APCS-løsninger og utføres manuelt. Derfor er situasjonen når en ansatt manuelt sjekker om et bestemt rør er riktig oppvarmet, om den nødvendige bryteren er på og om ventilen er lukket, om lagervibrasjonsnivået er normalt - dette er normalt.

De fleste ikke-kritiske prosesser er ikke automatiserte, men dette kan gjøres ved hjelp av IoT-teknologier i stedet for APCS.

Dessverre er det et problem her – et kommunikasjonsgap mellom kunder fra petrokjemisk industri og maskinvareutviklerne selv, som ikke har kunder i olje- og gassindustrien og følgelig ikke mottar informasjon om kravene til utstyr når det gjelder bruk i aggressive, eksplosive soner, under tøffe klimatiske forhold osv.

I dette innlegget skal vi snakke om dette problemet og hvordan vi kan løse det.

IoT i petrokjemikalier

For å kontrollere noen parametere bruker vi gjennomganger for visuell og taktil inspeksjon av ikke-kritiske enheter i anlegget. Et av de vanligste problemene er knyttet til dampforsyning. Damp er en varmebærer for mange petrokjemiske prosesser, og den tilføres fra varmeanlegget til den endelige enheten gjennom lange rør. Det bør tas i betraktning at våre anlegg og installasjoner befinner seg under ganske vanskelige klimatiske forhold, vintrene i Russland er strenge, og noen ganger begynner noen rør å fryse.

Derfor må visse personer, ifølge regelverket, gå runder og måle temperaturen på rørene én gang i timen. I skalaen til et helt anlegg er dette et stort antall mennesker som nesten ikke gjør noe mer enn dette – går rundt og tar på rørene.

For det første er det upraktisk: temperaturene kan være lave, og man må gå langt. For det andre er det umulig å samle inn og, enda mer, bruke data om prosessen. For det tredje er det dyrt: alle disse menneskene burde gjøre mer nyttig arbeid. Til slutt, den menneskelige faktoren: hvor nøyaktig måles temperaturen, hvor regelmessig skjer dette?

Og dette er bare én av grunnene til at anleggs- og anleggsledere er ganske alvorlig bekymret for spørsmålet om å minimere den menneskelige faktorens påvirkning på teknologiske prosesser.

Dette er det første nyttige tilfellet av mulig anvendelse av IoT i produksjon.

Det andre er vibrasjonskontroll. Utstyret har elektriske motorer, og vibrasjonskontroll må utføres. Det utføres fortsatt på samme måte, manuelt – én gang om dagen går folk og måler vibrasjonsnivået med spesielle enheter for å sikre at alt er i orden. Dette er igjen sløsing med tid og menneskelige ressurser, igjen påvirkningen av den menneskelige faktoren på riktigheten og hyppigheten av slike inspeksjoner, men den største ulempen er at man ikke kan jobbe med slike data, fordi det praktisk talt ikke finnes data for behandling, og det er umulig å bytte til service på dynamisk utstyr i henhold til dets tilstand.

Og dette er nå en av hovedtrendene i bransjen – overgangen fra rutinemessig vedlikehold til tilstandsbasert vedlikehold, som, når det er riktig organisert, innebærer aktiv og detaljert regnskapsføring av utstyrets driftstid og full kontroll over dets nåværende tilstand. For eksempel, når det er på tide å sjekke pumpene, sjekker du parameterne deres og ser at pumpe A har klart å jobbe det nødvendige antallet motortimer for vedlikehold, men pumpe B har ikke gjort det ennå, noe som betyr at den ikke trenger vedlikehold ennå, det er fortsatt for tidlig.

I bunn og grunn er det som å skifte olje i en bil hver 15 000 kilometer. Noen kan gjøre det på seks måneder, andre trenger et år, og noen trenger enda mer tid, avhengig av hvor aktivt den aktuelle bilen brukes.

Det samme gjelder pumper. I tillegg er det en annen variabel som påvirker behovet for vedlikehold – historikken til vibrasjonsindikatorene. La oss si at vibrasjonshistorikken var OK, og pumpen ikke har fungert ennå, så vi utfører ikke service på den ennå. Men hvis vibrasjonshistorikken ikke er normal, må en slik pumpe utføres service selv om timene ikke er jobbet. Og omvendt – med en utmerket vibrasjonshistorikk utfører vi service på den hvis timene er jobbet.

Hvis alt dette tas i betraktning og vedlikeholdet utføres på denne måten, er det mulig å redusere kostnadene for service av dynamisk utstyr med 20 eller til og med 30 prosent. Gitt produksjonsskalaen er dette svært betydelige tall, uten tap av kvalitet og uten å redusere sikkerhetsnivået. Og dette er et ferdig argument for å bruke IIoT i en bedrift.

Det finnes også mange målere som informasjon nå tas fra manuelt («gikk – så – skrev ned»). Det er også mer effektivt å betjene alt dette på nett, for å se i sanntid hva og hvordan som brukes. En slik tilnærming vil i stor grad bidra til å løse problemet med energiressursbruk: Når man kjenner de nøyaktige forbrukstallene, kan man for eksempel tilføre mer damp til rør A om morgenen og mer damp til rør B om kvelden. Tross alt bygges nå varmekraftverk med en stor reserve for å nøyaktig forsyne alle enheter med varme. Men man kan bygge ikke med en reserve, men klokt, og fordele ressursene mer optimalt.

Dette er den trendy datadrevne beslutningen, når beslutninger tas basert på fullverdig arbeid med dataene som er samlet inn. Skyer og analyser er spesielt populære i dag. På Open Innovations i år var det mye snakk om stordata og skyer. Alle er klare til å jobbe med stordata, behandle, lagre, men først må dataene samles inn. Dette snakkes det mindre om. Det er svært få maskinvareoppstarter nå.

Det tredje IoT-tilfellet er personellsporing, perimeternavigasjon osv. Vi bruker dette til å spore ansattes bevegelser og overvåke lukkede områder. For eksempel utføres noe arbeid i et område der utenforstående ikke skal oppholde seg – og det er mulig å overvåke dette visuelt i sanntid. Eller en patruljebetjent dro for å sjekke en pumpe, og har vært der lenge og har ikke rørt seg – kanskje personen er syk, han trenger hjelp.

Om standarder

Et annet problem er at det ikke finnes integratorer som er klare til å lage løsninger for industriell IoT. Fordi det fortsatt ikke finnes etablerte standarder på dette området.

For eksempel, hvordan ting er hjemme: det finnes en wifi-ruter, du kan kjøpe noe annet til et smart hjem – en vannkoker, en stikkontakt, et IP-kamera eller lyspærer – koble alt dette til det eksisterende wifi-et, så vil alt fungere. Det vil definitivt fungere, fordi wifi er en standard som alt er skreddersydd for.

Men innen bedriftsløsninger finnes det ikke standarder for en slik utbredelse. Faktum er at selve komponentbasen ble rimelig relativt nylig, noe som gjorde at maskinvare på en slik base kunne konkurrere med menneskelige ressurser.

Hvis vi sammenligner visuelt, vil tallene være omtrent i samme skala.

Én sensor for et automatisert prosesskontrollsystem for industriell bruk koster omtrent 2000 dollar.
Én LoRaWAN-sensor koster 3–4 tusen rubler.

For 10 år siden fantes det bare automatiserte prosesskontrollsystemer, uten alternativer, LoRaWAN dukket opp for omtrent 5 år siden.

Men vi kan ikke bare distribuere LoRaWAN-sensorer i hele anlegget vårt.

Utvalg av teknologier

Med hjemme-WiFi er alt klart, med kontorutstyr er alt omtrent det samme.

Det finnes ingen populære og mye brukte standarder for IoT i industrien. Selvfølgelig finnes det mange forskjellige industristandarder som selskaper utvikler for seg selv.

Ta for eksempel trådløs HART, som ble laget av gutta fra Emerson – også 2,4 GHz, nesten samme wifi. Dekningsområdet fra punkt til punkt er 50–70 meter. Hvis du tenker på at området til installasjonene våre overstiger størrelsen på flere fotballbaner, blir det trist. Og én basestasjon kan i dette tilfellet trygt betjene opptil 100 enheter. Og nå setter vi opp en ny installasjon, det er allerede mer enn 400 sensorer i de innledende stadiene.

Og så har vi NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), levert av mobiloperatører. Og igjen, ikke til bruk i produksjon – for det første er det trivielt dyrt (operatøren tar betalt for trafikk), for det andre skaper det en for sterk avhengighet av teleoperatører. Hvis du trenger å installere slike sensorer i rom som en bunker, der det ikke er noen forbindelse, og du trenger å installere tilleggsutstyr der – må du kontakte operatøren, mot et gebyr og med uforutsigbare tidsfrister for å oppfylle bestillingen på nettverksdekning av anlegget.

Det er umulig å bruke ren WiFi på anleggene. Selv hjemmekanalene er tette både på 2,4 GHz og 5 GHz, og vi har et produksjonssted med et enormt antall sensorer og utstyr, og ikke bare et par datamaskiner og mobiltelefoner per leilighet.

Selvfølgelig finnes det proprietære standarder av rimelig kvalitet. Men dette fungerer ikke når vi bygger et nettverk med mange forskjellige enheter. Vi trenger én standard, og ikke noe lukket, som igjen vil gjøre oss avhengige av en eller annen leverandør.

Derfor virker LoRaWAN-alliansen som en veldig god løsning, teknologien er i aktiv utvikling og har etter min mening alle muligheter til å vokse til en fullverdig standard. Etter utvidelsen av RU868-frekvensområdet har vi flere kanaler enn i Europa, noe som betyr at det ikke er behov for å være sjenert over nettverkskapasiteten, noe som gjør LoRaWAN til en utmerket protokoll for periodisk innsamling av parametere, for eksempel hvert 10. minutt eller én gang i timen.

Ideelt sett trenger vi å motta data fra en rekke sensorer hvert 10. minutt for å opprettholde et normalt overvåkingsbilde, samle inn data og generelt overvåke tilstanden til utstyret. Og når det gjelder bypassere, er denne frekvensen lik en time i beste fall.

Hva annet mangler?

Mangel på dialog

Det mangler dialog mellom maskinvareutviklere og kunder fra petrokjemisk industri eller olje- og gassindustrien. Og det viser seg at IT-spesialister lager utmerket maskinvare fra et IT-synspunkt, som ikke kan brukes i masseproduksjon i petrokjemisk produksjon.

For eksempel LoRaWAN-maskinvare for måling av temperaturen på rør: heng den på et rør, fest den med en klemme, heng en radiomodul, lukk kontrollpunktet – og det er det.

Utstyret er absolutt egnet for IT, men det er problemer for bransjen.

Batteri på 3400 mAh. Selvfølgelig ikke det enkleste, her er tionylklorid, som lar den fungere ved -50 uten å miste kapasitet. Hvis vi sender informasjon fra en slik sensor hvert 10. minutt, vil den tømme batteriet i løpet av seks måneder. I en engangsløsning er det ingenting å bekymre seg for - skru av sensoren, sett inn et nytt batteri for 300 rubler hver sjette måned.

Men hva om det finnes titusenvis av sensorer på et stort område? Det ville tatt enormt mye tid. Ved å eliminere arbeidstimene brukt på runder, ville vi fått den samme tiden til systemvedlikehold.

En ganske åpenbar løsning på problemet er å installere et batteri ikke for 300 rubler, men for 1000, men for 19 000 mAh, det må byttes hvert 5. år. Dette er normalt. Ja, dette vil øke kostnadene for selve sensoren litt. Men industrien har råd til det, og industrien trenger det virkelig.

Ingen driver med cassdevit, så ingen vet om bransjens behov.

Og om hovedsaken

Og det viktigste er hva folk snubler over nettopp på grunn av den banale mangelen på dialog. Petrokjemi er en produksjon, og en ganske farlig produksjon, der et scenario med en lokal gasslekkasje og dannelse av en eksplosiv sky er mulig. Derfor må alt utstyr uten unntak være eksplosjonssikkert. Og ha passende eksplosjonssikre sertifikater i henhold til den russiske standarden TR CU 012/2011.

Utviklerne vet rett og slett ikke om det. Og eksplosjonsbeskyttelse er ikke en parameter som bare kan legges til en nesten ferdig enhet, som et par ekstra LED-er. Alt må gjøres om, fra selve kortet og kretsen til isolasjonen av ledningene.

Hva du skal gjøre

Det er enkelt – kommuniser. Vi er klare for en direkte dialog. Jeg heter Vasily Yezhov og eier av IoT-produktet hos SIBUR. Du kan skrive til meg her i en personlig melding eller via e-post – ezhovvs@sibur.ru. Vi har ferdige tekniske spesifikasjoner, vi vil fortelle og vise alt, hva og til hva vi trenger utstyr og hva som må tas i betraktning.

Akkurat nå bygger vi allerede en rekke prosjekter på LoRaWAN i den grønne sonen (der eksplosjonsbeskyttelse ikke er en obligatorisk parameter for oss), vi ser på hvordan det er generelt, og om LoRaWAN er egnet for å løse problemer i en slik skala. Vi likte det veldig godt på små testnettverk, nå bygger vi et nettverk med høy tetthet av sensorer, hvor det er planlagt rundt 400 sensorer på én installasjon. Når det gjelder mengde for LoRaWAN, er dette ikke mye, men når det gjelder nettverkstetthet, er det allerede for mye. Så vi skal sjekke.

På en rekke høyteknologiske messer var jeg den første som fortalte maskinvareprodusenter om eksplosjonsbeskyttelse og nødvendigheten av den.

Så dette er først og fremst et kommunikasjonsproblem som vi ønsker å løse. Vi er veldig for cusdev, det er nyttig og fordelaktig for alle parter, kunden får den nødvendige maskinvaren for sine behov, og utvikleren kaster ikke bort tid på å lage noe unødvendig eller å fullstendig omarbeide den eksisterende maskinvaren fra bunnen av.

Hvis du allerede gjør noe lignende og er klar til å ekspandere til olje- og gass- og petrokjemiske sektorer, er det bare å skrive til oss.

Kilde: www.habr.com