Industriële iot-intelligentie is bedoeld om levens te redden door rampen te voorkomen

Op 23 maart 2005 ontplofte een olieraffinaderij van BP Plc in Texas, waarbij 15 mensen omkwamen en meer dan 170 gewonden vielen. De oorzaak van de explosie was dat BP-werknemers een belangrijk stuk oliebewerkingsapparatuur overvulden en oververhitten, meldde The Guardian destijds. BP heeft uiteindelijk meer dan $ 3 miljard uitgegeven om boetes te betalen, rechtszaken te regelen en de raffinaderij te verbeteren, die Marathon Petroleum Corp begin 2013 kocht voor $ 2, 5 miljard.

Dit is slechts één voorbeeld in een lange lijst van rampen, omdat in de energiesector installaties en soortgelijke faciliteiten catastrofaal kunnen exploderen. Dat is lang een feit van het leven geweest. Verkopers die pionieren met de Industrial Internet of Things (IIoT) -infrastructuur willen echter dergelijke ongevallen helpen voorkomen door automatisering. IIoT-platforms bieden realtime monitoring en preventief onderhoud, waardoor planteneigenaren en -operators sneller kunnen reageren op noodsituaties. Deze reactietijd wordt verder versneld via virtualisatie, wat helpt de latentie te verminderen in IoT-applicaties die werken in faciliteiten zoals olieraffinaderijen en energiecentrales. Beslissingen over apparatuur in energiecentrales en chemische fabrieken moeten in realtime worden genomen om de veiligheid en beveiliging van de omliggende bevolking te beschermen.

Hardcore noodherstel

Hoewel rampherstel voor de meeste bedrijven een toppunt is, gaan de situaties die hier worden aangepakt veel verder dan het verliezen van werktijd op een kantoorsite of het onverwacht laten vallen van uw gehoste website. Om olieraffinaderijen en energiecentrales echte rampen te voorkomen, kan een veiligheidsinstrumentarium (SIS) van bedrijven zoals Schneider Electric "deze kritieke variabelen bewaken die een indicatie zijn voor een exotherme reactie", aldus Christopher Lyden, Senior Vice President van Strategie en Portfolio bij Schneider Electric. "Als ze het gevoel hebben dat die variabelen te snel veranderen, ondernemen ze actie om het proces daadwerkelijk af te sluiten."

Lyden bevindt zich in een uitstekende positie om op deze situaties commentaar te leveren, omdat Schneider Electric een automatiseringsleverancier is die de automatiseringsapparatuur specifiek voor energiecentrales, olieproductiefabrieken en olieraffinaderijen levert. Leveranciers zoals Emerson Electric Co., Honeywell International en Rockwell Automation bieden ook SIS-platforms aan.

Een SIS fungeert als een "rem" op de werking van een fabriek, volgens Lyden. "Kortom, een SIS is er om ervoor te zorgen dat de plant wordt uitgeschakeld voordat een catastrofe of een kritiek incident kan plaatsvinden, " zei Lyden. "Het bewaakt de prestaties van de operatie en de bedrijfsmiddelen. Als het proces begint te versnellen of als iets de controle begint te verliezen, neemt het SIS het over en brengt het de fabriek neer."

Het SIS van Schneider Electric, het EcoStruxure Triconex-veiligheidssysteem, is een combinatie van edge-controllerhardware en -software die de uptime van installaties helpt behouden. Het systeem kan waarschuwen voor branden of andere brandbare gebeurtenissen, evenals andere gebeurtenissen, zoals lekken van giftige gassen, en kan helpen de situaties recht te zetten. Hoewel SIS-platforms geen verbinding maken met datanetwerken vanwege beveiligingsproblemen, spelen ze nog steeds een rol in IIoT door gegevens te verstrekken aan operators in fabrieken en raffinaderijen om hen te helpen kritische beslissingen te nemen.

"Operators kunnen bijvoorbeeld waarschuwingen ontvangen via het dashboard op hun smartphone, om hen te vertellen dat de plant of een bepaalde plant actief is. Ze kunnen dan de nodige actie ondernemen om een ​​incident te voorkomen, " zei Lyden. "We helpen hen inzicht te krijgen in hun veiligheidsdrempel, hoe ver ze het proces en hun activa kunnen sturen voordat de fabriek een onveilige staat bereikt."

Redundantie, autonomie en snelle failover

Volgens Lyden moeten exploitanten, om te beschermen tegen het soort ramp dat zich bij de eerder genoemde BP-olieraffinaderij heeft voorgedaan, een snelle failover en geautomatiseerde controle handhaven en overwegen om redundantie op virtuele machines (VM's) te implementeren. Om dit te bereiken, gebruikt Schneider Electric Wind River's Titanium Control on-premises cloudinfrastructuurplatform. "Het hebben van redundantie op de VM's is zeer belangrijk, en deze snelle failover betekent dat ze het zicht op de fabriek nooit lang genoeg verliezen om hen angstig te maken, " zei Lyden.

Een distributiecontrolesysteem van een bedrijf zoals Schneider Electric brengt autonome functies naar chemische fabrieken en energiecentrales. Met de programmeerbare logische controllers van Schneider Electric die het VxWorks realtime besturingssysteem (OS) van Wind River draaien, kunnen energiecentrales hun activiteiten autonoom besturen. De autonome functies van een distributiecontrolesysteem helpen energiecentrales en oliefaciliteiten de druk, temperatuur en energiestroom te regelen. Lyden noemt dit "hartslagcontrole". In feite werken Schneider Electric en Wind River aan een volgende generatie procescontroller. Dit type besturingstechnologie verwerkt failover in fabrieken, wanneer standby-apparatuur het overneemt als gevolg van storingen in de primaire infrastructuur.

Veiligheid en beveiliging van kritieke infrastructuur

Wind River helpt klanten zoals Schneider Electric om de verschillende hardware- en besturingsapps van industriële fabrieken op één platform te integreren. Planten kunnen ook gebruikmaken van virtualisatie en containers om optimale beschikbaarheid te behouden. Het bedrijf is gespecialiseerd in realtime besturingssystemen en de virtualisatietechnologieën die nodig zijn om intelligentie tot het uiterste te brengen.

Real-time besturingssystemen zijn onderdeel van een IIoT-infrastructuur en richten zich doorgaans op veiligheid en missiekritieke apps. Ze reageren op hun micro-seconde schaal en zijn ideaal voor apparaten en apps die niet kunnen falen. "Real-time besturingssystemen kunnen ervoor zorgen dat de berekening, het geheugen en de cache altijd op prioriteitsbasis worden verspreid, " zei Jim Douglas, president en CEO van Wind River.

Door realtime OS's parallel met Linux te laten draaien, kunnen bedrijven machine learning (ML) toepassen op de grens waar fabrieken "hoge veiligheidskritiek hebben", zei Douglas. Hoewel realtime besturingssystemen en Linux afzonderlijk kunnen worden bediend, kan Linux samen de niet-veiligheidskritieke delen van een apparaat of app uitvoeren, terwijl het realtime besturingssysteem de missiekritieke functies uitvoert. Linux is nuttig bij embedded systemen vanwege de lagere systeemvereisten en hogere prestaties, volgens Douglas. Vanwege deze betere prestaties, kunt u nu verschillende smaken van Linux vinden die worden gebruikt op fabrieksvloeren, in programmeerbare bedieningselementen, in vliegtuigen en in vluchtregelsystemen.

Aan de rand vindt meer berekening plaats om deze vertraging te voorkomen. "Je kunt die latentie niet hebben, " zei Douglas. "Als er iets gebeurt, krijg je een ramp."

Geautomatiseerd en onbemand

Deze technologieën evolueren snel genoeg zodat Lyden voorspelt dat sommige gascentrales binnenkort onbemand kunnen worden om te beschermen tegen rampen. "De technologie van vandaag is niet zodanig dat mensen er vertrouwen in hebben om dat te doen. We beginnen het echter offshore te zien, " zei Lyden. "U ziet dus alle activiteiten op een groep offshore olieplatforms die worden bediend vanaf een centraal moederplatform met onbemande dochterplatforms."

Lyden merkte ook op dat een aantal kleine gascentrales nu op afstand worden beheerd. "We rijden, denk ik, naar deze notie van autonomie, wat betekent dat het besturingssysteem alles in zich heeft dat controle mogelijk maakt, maar nog steeds veiligheid mogelijk maakt zonder mensen daar, " zei Lyden.

"Deze notie van intelligente, autonome, geavanceerde apparaten die zichzelf diagnosticeren, " vervolgde hij, "die niet alleen controle hebben, maar ze kunnen ook dingen beginnen te doen zoals het beheren van de conditie van de fysieke bedrijfsmiddelen. Dat soort mogelijkheden zijn noodzakelijk om tot deze visie van onbemande planten te komen."

Bovendien zullen edge computing en de IIoT kansen creëren voor mensen en autonome machines om naast elkaar te bestaan. Volgens Douglas staat kunstmatige intelligentie (AI) aan de rand zelfs centraal in IIoT. De eerste golf van IIoT omvatte het verbinden van edge-machines met bedrijfsnetwerken. Toen kwamen analyses en datavisualisatie. "We zouden kunnen beginnen met het doen van analyses met behulp van software om dingen zoals visualisatiepakketten te schrijven om het gemakkelijker te maken om afwijkingen te detecteren, " zei Douglas.

"De volgende golf is, je gaat machines hebben die ofwel volledig autonoom ofwel gedeeltelijk autonoom zijn, waar ze daadwerkelijk meer geavanceerde taken op eigen kracht kunnen uitvoeren, en je kunt mensen meer richten op taken op een hoger niveau en de robots doen de taken van een lager niveau, "ging Douglas verder. "Dat is de grote transformatie. Dat is waar AI binnenkomt, wanneer je genoeg rekenkracht op de rand hebt dat je kunt beginnen om deze machine een stuk slimmer te maken. En laat het meer van dit soort taken overnemen die veel menselijke interactie."

Analytics en apparatuurgezondheid

Momenteel beschikken fabrieken en raffinaderijen over verschillende apparatuur waarmee het productieproces kan worden bestuurd, waaronder compressoren, meters, pompen en kleppen. Sensoren zorgen ervoor dat deze componenten intelligent worden en informatie delen over hun operationele prestaties. Volgens Lyden zullen chemische fabrieken in de toekomst pompen hebben die analyses genereren die personeel vertellen wanneer de pompen de starters kortsluiten of teveel stroom gebruiken.

"Je kunt verwachten dat pompen op een zodanige manier worden geïnstrueerd dat je weet of de stroom wordt verbruikt of dat de pomp minder efficiënt wordt, " zei Lyden. "En al die dingen zouden worden uitgevoerd vanaf een gemeenschappelijk randapparaat dat zowel de werking van de pomp regelt als de pomp diagnosticeert."

Naarmate organisaties mensen uit elektriciteitscentrales verwijderen en de prijzen van sensoren en meetapparatuur omlaag gaan, zal er meer beheer van de centrales via IIoT nodig zijn om falen van de onbemande centrales te voorkomen.

• Wanneer de cloud wordt overspoeld, is het Edge Computing, AI to the Rescue Wanneer de wolk wordt overspoeld, is het Edge Computing, AI to the Rescue
• Hoe het IoT miljarden apparaten dichter bij de rand brengt Hoe het IoT miljarden apparaten dichter bij de rand brengt
• 7 dingen die MKB-bedrijven moeten weten over Edge Computing 7 dingen die MKB-bedrijven moeten weten over Edge Computing

"Het zijn dingen van die aard waarvan ik denk dat het IoT mogelijk zal maken, omdat we veel meer gezondheidsbeheer van apparatuur zullen zien dan we vandaag zien, " zei Lyden. "De volgende stap is, naarmate de IIoT volwassen wordt, om deze middelen daadwerkelijk controlemogelijkheden te geven. Waar we het over hebben, is dat elk van deze middelen een cyber-fysiek systeem wordt dat zichzelf autonoom kan besturen." Bovendien zullen chemische fabrieken volgens Lyden hun blowers, warmtewisselaars, motoren en pompen verbinden.

Naast fysieke IIoT-ontwikkelingen zullen analyses worden ontwikkeld en een grotere rol spelen bij het beheren van de prestaties van pompen. De combinatie van verhoogde connectiviteit, rekenkracht en analyse helpt fabrieken en raffinaderijen de gezondheid van procesapparatuur te beheren, de besluitvorming te verbeteren en de betrouwbaarheid van kritieke infrastructuur te vergroten.

Het eerder genoemde incident bij BP's olieraffinaderij, evenals een Exxon Mobile-raffinaderijincident op 18 februari 2015 in Californië, waarbij een uitstoot van koolwaterstoffen een explosie veroorzaakte, tonen aan dat IIoT-technologie nodig is. De intelligentie die het oplevert, kan dit soort rampen helpen voorkomen.