Cílem inteligence průmyslových iotů je zachránit životy prevencí katastrof

23. března 2005 vybuchla ropná rafinerie BP Plc v Texasu, která zabila 15 lidí a zranila více než 170. Příčinou výbuchu byli zaměstnanci BP přeplnění a přehřátí důležitého zařízení na zpracování ropy, informoval The Guardian v té době. Společnost BP nakonec vybrala více než 3 miliardy dolarů, aby zaplatila pokuty, vyřídila soudní spory a zlepšila rafinérii, kterou Marathon Petroleum Corp. koupila na začátku roku 2013 za 2, 5 miliardy dolarů.

Toto je pouze jeden příklad z dlouhého seznamu katastrof, protože v energetickém sektoru mohou rostliny a podobná zařízení katastroficky explodovat. To je už dlouho fakt života. Prodejci, kteří jsou průkopníky v infrastruktuře průmyslového internetu věcí (IIoT), však pomáhají předcházet nehodám, jako jsou tyto, automatizací. Platformy IIoT poskytují monitorování v reálném čase a preventivní údržbu, což umožňuje majitelům a provozovatelům zařízení rychleji reagovat na mimořádné situace. Tato reakční doba je urychlena prostřednictvím virtualizace, což pomáhá snížit latenci v aplikacích IoT, které fungují v zařízeních, jako jsou ropné rafinerie a elektrárny. Rozhodnutí o zařízení v elektrárnách a chemických závodech musí být učiněna v reálném čase, aby byla chráněna bezpečnost okolního obyvatelstva.

Hardcore Disaster Recovery

Přestože zotavení po katastrofě je pro většinu společností nejdůležitější, situace, které jsou zde řešeny, přesahují rámec ztraceného pracovního času v kanceláři nebo nechtějí poklesnout hostovaný web. Aby se ropným rafinériím a elektrárnám zabránilo katastrofám v reálném životě, může bezpečnostní systém (SIS) od společností, jako je Schneider Electric, „sledovat tyto kritické proměnné, které by naznačovaly exotermickou reakci, “ uvedl Christopher Lyden, senior viceprezident President of Strategy and Portfolio ve společnosti Schneider Electric. "Pokud cítí, že se tyto proměnné mění příliš rychle, pak podniknou kroky, aby proces skutečně ukončily."

Lyden je ve vynikající pozici, aby se vyjádřil k těmto situacím, protože Schneider Electric je dodavatelem automatizace, který poskytuje automatizační zařízení speciálně pro elektrárny, ropné rafinerie a ropné rafinerie. Prodejci jako Emerson Electric Co., Honeywell International a Rockwell Automation také nabízejí platformy SIS.

Podle Lydena funguje SIS jako „brzda“ provozu zařízení. "V zásadě existuje systém SIS, který zajistí odstavení elektrárny před tím, než dojde ke katastrofě nebo kritickému incidentu, " řekl Lyden. "Sleduje výkon operace a provozní aktiva. Pokud se proces začíná zrychlovat nebo pokud něco začíná ztrácet kontrolu, SIS přebírá a snižuje provoz."

SIS Schneider Electric, bezpečnostní systém EcoStruxure Triconex, je kombinací hardwaru a softwaru okrajových ovladačů, který pomáhá udržovat provozuschopnost zařízení. Systém může poskytovat varování před požáry nebo jinými hořlavými událostmi, jakož i jinými událostmi, jako jsou úniky toxických plynů, a může pomoci opravit situace. Ačkoli se platformy SIS z bezpečnostních důvodů nepřipojují k datovým sítím, stále hrají roli ve IIoT tím, že poskytují údaje operátorům v závodech a rafinériích, aby jim pomohly učinit kritická rozhodnutí.

"Například mohou operátoři dostávat výstrahy prostřednictvím palubní desky na svém smartphonu, což jim říká, že je ohrožena rostlina nebo konkrétní aktiva elektrárny. Poté mohou podniknout nezbytné kroky k odvrácení incidentu, " řekl Lyden. "Pomáháme jim pochopit jejich bezpečnostní práh, jak daleko mohou řídit proces a jejich majetek, než rostlina dosáhne nebezpečného stavu."

Redundance, autonomie a rychlé převzetí služeb při selhání

Podle Lydena by provozovatelé měli za účelem ochrany před typem katastrof, ke kterému došlo v ropné rafinérii BP zmíněné výše, udržovat rychlé převzetí služeb při selhání a automatizované řízení a také zvážit zavedení redundance na virtuálních strojích (VM). Za tímto účelem společnost Schneider Electric používá cloudovou infrastrukturu pro cloudovou infrastrukturu společnosti Wind River. „Mít nadbytečnost na virtuálních počítačích je velmi důležité a mít toto rychlé převzetí služeb při selhání znamená, že nikdy neztratí výhled na rostlinu natolik dlouho, aby jim poskytli úzkost, “ řekl Lyden.

Řídicí systém distribuce od společnosti, jako je Schneider Electric, přináší autonomním funkcím chemické závody a elektrárny. Programovatelné logické regulátory společnosti Schneider Electric, které provozují operační systém VxWorks v reálném čase (OS) větrné řeky, nechají elektrárny řídit své operace autonomně. Autonomní funkce distribučního řídicího systému pomáhají elektrárnám a ropným zařízením řídit tlak, teplotu a tok energie. Lyden to označuje jako „kontrolu srdečního rytmu“. Schneider Electric a Wind River ve skutečnosti pracují na procesní řídicí jednotce nové generace. Tento typ řídicí technologie se stará o převzetí služeb při selhání v závodech, kdy záložní zařízení přebírá selhání primární infrastruktury.

Bezpečnost a zabezpečení kritické infrastruktury

Wind River pomáhá zákazníkům, jako je Schneider Electric, integrovat různé hardwarové a ovládací aplikace průmyslových zařízení na jedné platformě. Rostliny mohou také využívat virtualizaci a kontejnery k udržení optimální dostupnosti. Společnost se specializuje na operační systémy v reálném čase a také na virtualizační technologie potřebné k dosažení špičkové inteligence.

Komponenty IIoT infrastruktury, OS v reálném čase se obvykle zaměřují na bezpečnost a aplikace kritické pro aplikace. Reagují na své prostředí v mikrosekundovém měřítku a jsou ideální pro zařízení a aplikace, které nemohou selhat. „Operační systémy v reálném čase mohou zajistit, že výpočet, paměť a mezipaměť budou vždy distribuovány na základě priority, “ řekl Jim Douglas, prezident a generální ředitel společnosti Wind River.

Spouštění operačních systémů v reálném čase paralelně s Linuxem umožňuje společnostem aplikovat strojové učení (ML) na hraně, kde mají rostliny „vysokou bezpečnostní kritičnost, “ řekl Douglas. Ačkoli operační systémy v reálném čase a Linux mohou být provozovány samostatně, může Linux společně používat součásti zařízení nebo aplikace, které nejsou kritické pro bezpečnost, zatímco operační systémy v reálném čase zpracovávají funkce kritické pro úkol. Linux je pro vestavěné systémy užitečný kvůli jeho nižším systémovým požadavkům a vyšším výkonovým schopnostem. Díky těmto funkcím s vyšším výkonem nyní můžete najít různé varianty Linuxu používaného ve výrobních halách, v programovatelných ovládacích prvcích, v letadlech a v systémech řízení letu.

Na okraji se objevuje větší výpočet, aby se zabránilo tomuto zpoždění. „Nemůžeš mít takovou latenci, “ řekl Douglas. "Pokud se něco stane, budeš mít katastrofu."

Automatizované a bezobslužné

Tyto technologie se vyvíjejí dostatečně rychle, že Lyden předpovídá, že některé plynové elektrárny se brzy stanou bezobslužnými, aby ochránily před katastrofami. "Technologie dnes není taková, že si to lidé jistí. Začínáme to však vidět na moři, " řekl Lyden. "Takže uvidíte všechny operace na skupině ropných platforem na moři provozovaných z centrální mateřské platformy s bezpilotními plošinami."

Lyden také poznamenal, že řada malých plynových elektráren je nyní spravována na dálku. "Řídím se, myslím, k této představě autonomie, což znamená, že řídicí systém má v sobě všechno, co by umožnilo kontrolu, ale stále by tam umožnilo bezpečí bez lidí, " řekl Lyden.

„Tato představa inteligentních, autonomních, okrajových zařízení, která se diagnostikují samy, “ pokračoval, „která nejenže ovládají, ale mohou také začít dělat věci, jako je správa stavu aktiv fyzického zařízení. nutné se dostat k této vizi bezpilotních rostlin. “

Okrajové výpočty a IIoT navíc vytvoří příležitosti pro koexistenci lidí a autonomních strojů. Podle Douglase bude umělá inteligence na okraji jádra IIoT. První vlna IIoT zahrnovala připojení okrajových strojů k podnikovým sítím. Pak přišla analýza a vizualizace dat. "Mohli bychom začít provádět analytiku pomocí softwaru psát věci, jako jsou vizualizační balíčky, abychom usnadnili detekci anomálií, " řekl Douglas.

„Další vlna je, že budete mít stroje, které jsou buď zcela autonomní, nebo částečně autonomní, kde mohou samy začít dělat sofistikovanější úkoly, a můžete nechat lidi, aby se více soustředili na úkoly na vyšší úrovni a nechali roboti plní úkoly na nižší úrovni, “pokračoval Douglas. "To je velká transformace. Tam přichází AI, kde když máte dostatek výpočetní síly na hraně, můžete začít dělat tento stroj mnohem chytřejším. A nechat převzít více z těchto typů úkolů, které berou hodně lidská interakce."

Analýza a zdraví zařízení

V současné době mají výrobní závody a rafinerie celou řadu zařízení, která pomáhají řídit výrobní proces, včetně kompresorů, měřidel, čerpadel a ventilů. Senzory umožňují těmto komponentám stát se inteligentními a sdílet informace o jejich provozním výkonu. Podle Lydena budou v budoucnu chemická zařízení mít čerpadla generující analytiku, která sdělí personálu, když čerpadla zkratují spouštěče nebo používají příliš mnoho proudu.

„Můžete očekávat, že čerpadla budou vybavena způsobem, který vám řekne, zda spotřebovává energii nebo zda je čerpadlo méně účinné, “ řekl Lyden. "A všechny tyto věci by byly spuštěny ze společného okrajového zařízení, které řídí jak provoz čerpadla, tak diagnostikuje čerpadlo."

Jak organizace odstraňují lidi z elektráren a ceny senzorů a měřících zařízení klesají, bude potřeba více správy rostlin prostřednictvím IIoT, aby se zabránilo selhání bezobslužných elektráren.

• Když je Cloud zaplaven, je to hrana Computing, AI na záchranu Když je Cloud zaplaven, je to Edge Computing, AI na záchranu
• Jak IoT přináší miliardy zařízení blíže k okraji Jak IoT přináší miliardy zařízení blíže k okraji
• 7 věcí, které malé a střední podniky potřebují vědět o výpočtech hran. 7 věcí, které SMB potřebují vědět o výpočtech hran

"Domnívám se, že to jsou věci této povahy, které IoT umožní, protože uvidíme mnohem více řízení zdraví zařízení, než jaké dnes vidíme, " řekl Lyden. "Dalším krokem, jak dozrává IIoT, je propůjčení těchto aktiv skutečné schopnosti kontroly. O čem mluvíme, je to, že se každé z těchto aktiv stává cyber-fyzickým systémem, který je schopen se samostatně řídit." Kromě toho budou chemické závody podle Lydena dále spojovat své dmychadla, výměny tepla, motory a čerpadla.

Kromě fyzického vývoje IIoT se analytika vyvine a bude hrát větší roli při řízení výkonu čerpadel. Kombinace zvýšené konektivity, výpočetního výkonu a analytiky pomůže rostlinám a rafinériím spravovat zdraví procesních zařízení, zlepšit rozhodování a zvýšit spolehlivost kritické infrastruktury.

Výše uvedený incident v ropné rafinérii společnosti BP, jakož i incident v rafinérii Exxon Mobile dne 18. února 2015 v Kalifornii, kde uvolňování uhlovodíků způsobilo explozi, ukazují na potřebu technologie IIoT. Inteligence, kterou přináší, může pomoci předcházet těmto typům katastrof.