Эра удаленной рабочей силы выявила межотраслевую потребность в устойчивых, перспективных системах промышленного управления, поддерживающих более эффективные, устойчивые и безопасные производственные предприятия. Благодаря интеграции автономного программного обеспечения и технологий на производственной линии, а также инновациям в системах управления технологическими процессами, операторы предприятий могут добиться долгосрочных эксплуатационных преимуществ.
Постоянный прогресс в области автоматизации технологических процессов позволяет пользователям создавать стационарные и динамические модели для проектирования установок и систем управления, оценивать производительность оборудования и устранять неполадки, оценивать технологический процесс и решать проблемы эксплуатации. Используя программное обеспечение, включая расширенное управление и управление аварийными сигналами, промышленные организации оптимизировали производственные процессы для улучшения результатов деятельности и повышения безопасности. Этот прогресс также обеспечил большую видимость рисков, связанных с технологическими процессами — в частности, усовершенствованные средства управления определили оптимальные пределы и строго выполняемые меры контроля для поддержания этих пределов.
Сегодня внедрение новых цифровых технологий на уровне завода и предприятия способно расширить возможности людей и процессов до беспрецедентной степени. Передовые функции, такие как искусственный интеллект и машинное обучение, меняют методы работы людей в промышленности.
Автономные системы управления удовлетворяют растущую потребность в оптимизации коммуникаций на предприятии, обеспечивают поддержку следующего поколения промышленных рабочих и получают более полное представление о неэффективности процессов. Автономные решения повышают безопасность и производительность труда, снижая воздействие на окружающую среду и эксплуатационные расходы за счет более адаптируемых и доступных системных активов.
Перерабатывающие отрасли никогда не испытывали такого давления, чтобы достичь производственных целей, минимизировать затраты и максимизировать эффективность активов, обеспечивая при этом здоровье и безопасность. В будущем компаниям в этих отраслях необходимо будет лучше согласовывать производственные стратегии с рыночным спросом, чтобы обеспечить максимальный рост доходов. Они также должны внедрять цифровые технологии для повышения эффективности и инвестировать в заводы для снижения углеродного следа. От безопасности до устойчивости и от производительности до надежности — препятствия, возникающие в условиях удаленной работы, усиливают потребность в более устойчивых, взаимосвязанных предприятиях.
Однако даже в то время, когда отрасли борются со структурными изменениями, а общество и экономика поворачиваются к «новой норме», у самих компаний обрабатывающей промышленности есть окно возможностей: Сейчас самое время адаптировать стратегии и технологии, чтобы помочь уменьшить сбои в работе и достичь новых уровней производительности и прибыльности.
Текущее состояние
Системы автоматизации на предприятиях непрерывного технологического процесса постоянно развиваются под влиянием конкурентного давления отрасли, требований заказчиков, внешних событий и требований безопасности. Нравится вам это или нет, но большинство существующих систем изменились в результате многочисленных мелких действий, предпринимаемых на протяжении многих лет. Система управления, первоначально установленная 25 лет назад, может включать в себя множество мелких дополнений, сделанных с течением времени, что приводит к созданию системы, которую трудно обслуживать из-за всех ее уникальных причуд. Только некоторые владельцы систем применяют стратегический подход к жизненному циклу своих систем управления. Другие, как правило, реагируют на изменения, внося их только по мере необходимости для устранения проблем.
Многие промышленные объекты также страдают от отсутствия последовательной философии в интеграции различных подсистем предприятия. Преобладающее внимание информационных технологий (ИТ) к операционным технологиям (ОТ) только усугубило эту проблему.
Кроме того, нынешнее поколение опытных промышленных инженеров, операторов и техников находится в процессе выхода на пенсию. Когда эти работники покидают завод, они уносят с собой ценные знания о проектировании и развитии системы управления, производственных процессах и соответствующих стратегиях управления. Этот уход приводит к потере коллективного ноу-хау. Наем работников для восполнения выбывших — это только одна часть решения проблемы нехватки производственных навыков. Как только новые сотрудники приходят на место, их необходимо эффективно обучить, чтобы они могли быстро повышать квалификацию и добиваться результатов.
Все эти проблемы создают основу для нового подхода к системе управления завтрашнего дня. Отрасли непрерывного производства находятся в начале переломного момента в том, что они могут сделать с помощью решений по автоматизации. Сегодняшние цели должны заключаться в том, чтобы использовать десятилетия ноу-хау процессов, найти способы интеграции подсистем и рационализации коммуникаций, а также стать более гибкими в работе с технологией управления в целом.
Что такое (и чем не является) промышленная автономность?
Тема «промышленной автономии» вызывает все больший интерес, при этом существует множество различных взглядов и убедительных мнений о том, что представляет собой автономная работа промышленного объекта. Согласно недавнему исследованию LNS Research, около 50% лидеров промышленных преобразований официально оформили инициативу по созданию автономного предприятия, и примерно 41% этих лидеров ускоряют свои усилия по созданию автономного предприятия в связи с глобальной пандемией.
Руководство, генерируемое ИИ, такое как в Experion Highly Augmented Lookahead Operations (HALO), оснащает операторов передовыми инструментами для повышения производительности.
Мир промышленной автономии является важнейшей частью того, что в конечном итоге составляет Индустрию 4.0, которая обеспечит промышленные активы и операции надежными адаптивными возможностями. Автономные системы управления будут реагировать без участия оператора на ситуации в безопасной, ограниченной области, которые не были запрограммированы или предусмотрены при проектировании системы.
Промышленная автономия позволяет промышленным компаниям использовать инновационные технологии для создания настоящей цифровой трансформации операционных стратегий. Поскольку цифровизация не является одномоментным процессом, понимание возможностей объекта, его цифровой зрелости и состояния операций имеет решающее значение для определения его следующих шагов в промышленной эволюции.
Очевидно, что промышленные технологические установки могут двигаться по траектории к промышленной автономии и добиваться аналогичных шагов по улучшению преимуществ за счет использования новых технологий. В промышленной среде тенденция к автономной работе действительно сосредоточена на оптимальном использовании передовых сенсорных и автоматизированных технологий на заводах.
Промышленная автономия — это использование технологий для улучшения ситуационной осведомленности. Речь идет о том, чтобы позволить системе предпринять оптимальные действия, которые позволят достичь желаемых результатов наилучшим образом. Этими результатами являются повышение производительности, качества, надежности работы и эффективности труда.
Промышленная автономия помогает автоматизировать множество производственных задач и убедиться, что они выполняются безупречно и последовательно. Самое главное, автономная работа может означать перемещение людей из небезопасной среды без ограничения их доступа или просмотра технологической информации.
Степень автономности работы
При рассмотрении широкого спектра оперативных задач, выполняемых на типичном технологическом предприятии, от диспетчерской до полевых работ, планирования и составления графиков, кажется, что полностью автономные операции могут быть недостижимы для многих компаний. Однако технологические отрасли будут продолжать внедрять более интеллектуальные, полуавтономные подсистемы, которые позволят персоналу предприятия сосредоточиться на задачах более высокого уровня, одновременно делая работу более безопасной, надежной и эффективной.
Простые операции будут перераспределяться приложением управления в соответствии с доступными системными ресурсами, обеспечивая продолжение операций без нарушений, без вмешательства со стороны операторов. Образец экрана — представления системы Experion PKS HIVE.
Для перехода к автономности в промышленных процессах важно определить, что может быть полностью автоматизировано, какие элементы потребуют человеческого контроля, а какие области останутся ручными. Как только эта ясность будет установлена, можно наметить путь к автономии, следуя шести прогрессивным уровням:
- Ручные операции: При традиционных ручных операциях все аспекты деятельности предприятия, включая инструкции и ведение бумажного учета, выполняются вручную. Здесь не происходит никаких автоматических действий, а все решения и все функции принимаются человеком. Большинство промышленных объектов начиналось со значительного вмешательства человека, необходимого для выполнения и поддержания операций.
- Контролируемые и оптимизированные операции: Учитывая широкое внедрение систем управления и передового программного обеспечения для управления, многие промышленные объекты попадают в категорию контролируемых и оптимизированных. Но то, что большинство из них попадают в эту категорию, не означает, что большинство преуспевает в этом. Часто множество контуров управления все еще работают в ручном режиме или настроены неправильно. Контуры управления, работающие в ручном режиме или плохо настроенные, препятствуют оптимизации процесса. Значительная часть объектов также имеет усовершенствованные модели управления, которые не отражают текущую динамику процесса или производительность оборудования, что приводит к неудовлетворительным результатам. В крайних случаях такая ситуация может привести к тому, что предприятия вообще откажутся от расширенного управления. Расширенное управление и оптимизация должны рассматриваться как решение жизненного цикла, которое постоянно обновляется.
- Интеллектуальные операции: Переход к интеллектуальным операциям — это суть Industry 4.0. Речь идет о программной аналитике — сборе данных, их анализе, получении рекомендаций и принятии конкретных мер. Компании могут использовать цифровые двойники для сравнения текущей производительности процессов и оборудования с ожидаемой производительностью. Преимущество использования подхода на основе моделей заключается в том, что производительность процессов и оборудования оценивается в соответствии с известными или физическими характеристиками производственных процессов. Пользователи могут моделировать изменения в работе предприятия и текущее поведение, проверять, дают ли модели ожидаемые результаты, и использовать цифрового двойника, чтобы замкнуть цикл между динамикой процесса и его проектированием.
- Удаленные операции: После оптимизации и интеллектуализации технологических процессов пользователи могут задуматься об использовании возможностей удаленных операций. От удаленного выполнения проектов, обслуживания и поддержки до централизованно расположенных удаленных операционных центров — эти возможности позволяют повысить эффективность работы персонала, улучшить сотрудничество и решение проблем, а также эффективно обслуживать несколько объектов или проектов. Удаленные операционные центры широко используются в промышленности, особенно в областях с распределенными активами.
- Устойчивая работа: Сегодня, как никогда ранее, владельцам предприятий требуются надежные технологии, которые помогут им противостоять сбоям без привлечения большого количества работников. Им необходимы меры по обеспечению отказоустойчивости, такие как системы резервного питания для поддержания работы оборудования. Устойчивость означает, что при возникновении сбоев система или операция продолжает работать в нормальном режиме, а восстановление происходит автоматически. Есть много примеров, когда такой метод применяется — например, в системах автоматизации процессов с резервированием. Системы управления обычно строятся с избыточными контроллерами. Если один из контроллеров выходит из строя, его функции берет на себя резервный партнер, обеспечивая нормальную работу. В то же время этот контроллер теперь не является резервным, и если он также выйдет из строя, произойдет сбой процесса. Устойчивые операции перераспределят управляющее приложение на доступные системные ресурсы, гарантируя, что операции продолжатся без нарушений, и что устойчивость системы будет поддерживаться полностью автоматически, без вмешательства со стороны операций.
- Автономные операции: В конечном счете, целью автономной работы является создание условий для того, чтобы каждый день был лучшим днем производства, а весь персонал стал экспертом в своей роли. Путь к автономности характеризуется использованием всех доступных цифровых технологий для реализации достижений в области безопасности, надежности и эффективности.
В основном, нефтегазовый бизнес в дальней разведке и добыче является автономным — устья скважин и трубопроводы в значительной степени беспилотные. Сократив физическое присутствие людей на морской платформе до тех редких случаев, когда это абсолютно необходимо, операционные компании могут значительно повысить безопасность людей и одновременно снизить эксплуатационные расходы. Горнодобывающая промышленность также быстро движется в сторону автономии, существенно сокращая количество людей на зачастую очень удаленных технологических участках в пользу централизованных операций.
Хотя вышеупомянутая модель развития имеет естественную последовательность и эволюцию — признано, что большинство предприятий будут иметь различную степень возможностей на каждом уровне — операторы предприятий могут обнаружить, что существуют ручные процедуры для некоторых операций, а также есть части оборудования, которые работают в значительной степени автономно. Поэтому полезно оценить существующие возможности на каждом этапе.
Будущие тенденции
Тенденции очевидны: Автономия — важнейшая технология, которая будет определять работу перерабатывающей промышленности в будущем. Поскольку технология выходит за рамки автоматизации, автономность и автономные системы принесут улучшения во многих областях.
Последние разработки в области промышленной автономии являются своевременным ответом на ряд ключевых тенденций в отрасли, включая стремление к обеспечению готовности и устойчивости к внешним воздействиям в период после принятия стандарта COVID-19, растущую сложность операций, старение промышленной рабочей силы и необходимость повышения квалификации.
Независимо от того, какими средствами, конструкцией или талантами располагает предприятие, интеграция автономных решений на любом уровне производства служит катализатором повышения эффективности работы за счет решения проблем безопасности, эффективности и надежности, способствуя непрерывности бизнеса. Для того чтобы наметить поэтапные шаги по достижению более автономного будущего, необходимо свободное видение. Это видение требует инвестирования в системы автоматизации стратегическим и последовательным образом с учетом полного жизненного цикла предприятия.
