Абинав Барнвал, Дейл Смит
Заказчики всегда нуждались в решениях для удаленного доступа к данным, однако нынешняя пандемия добавила промышленными предприятиями новых проблем. С ними можно справиться с помощью нового поколения решений для удаленного мониторинга, предоставляющих ценную аналитическую информацию о важнейших тепловых процессах. Из этой статьи вы узнаете о новейших интегрированных технологических решениях, которые позволяют безопасно подключить производственные активы к облаку, расширяя возможности управления и мониторинга рабочих характеристик благодаря постоянной и повсеместной доступности важных данных.
Отрасли, в которых используется термическая обработка, нуждаются в устойчивом повышении производительности. Среди владельцев и операторов промышленных объектов растет потребность в повышении производительности за счет сокращения незапланированных простоев. В современном конкурентном деловом климате производственные и технологические системы должны работать рационально, эффективно и устойчиво, принося выгоду.
Компании, не внедрившие современные интегрированные системы автоматизации, рискуют столкнуться с высокими затратами на энергию при выполнении повседневных операций, рисками безопасности для оборудования и персонала и штрафами за несоблюдение природоохранных стандартов. Изолированные, разработанные для конкретного заказчика решения для управления технологическими процессами также затрудняют наращивание объемов производства, необходимое для удовлетворения растущего потребительского спроса.
Кроме того, на фоне вспышки коронавируса и нарушения привычного уклада жизни персонал зачастую не может добраться до установок, поэтому особую ценность приобретают возможности удаленного мониторинга и управления. Так как же новейшие интегрированные технологические решения могут помочь оптимизировать тепловые процессы?
СОВРЕМЕННЫЕ ПОТРЕБНОСТИ И ТРУДНОСТИ
В условиях роста затрат на энергию, снижения нормы прибыли и повышения спроса на качество производителям, использующим операции термообработки, необходимо повысить производительность труда, устранить риски безопасности и снизить эксплуатационные расходы. Их основные цели:
- Повышение эффективности производства для ускорения возврата капиталовложений и снижения затрат на энергию
- Сокращение затрат на техническое обслуживание
- Сокращение незапланированных простоев для повышения эксплуатационной готовности систем нагрева
- Снижение выбросов для уменьшения рисков, связанных с соответствующими налогами и штрафами
- Повышение уровня безопасности
- Увеличение производительности для удовлетворения потребительского спроса
Есть и еще одна проблема: инженеры, операторы и техники, знакомые с промышленным тепловым оборудованием, выходят на пенсию, а молодое поколение не стремится надолго задерживаться на одном месте работы. В итоге на предприятии может не хватать сотрудников с достаточным профессиональным опытом, приобретенным на практике. В отрасли все меньше специалистов по системам сжигания топлива, а на оставшийся производственный персонал ложится все больше обязанностей.
ПОТРЕБНОСТЬ В ЭФФЕКТИВНЫХ СРЕДСТВАХ УПРАВЛЕНИЯ
В ситуации, когда малому количеству персонала приходится выполнять большой объем работы, крайне важно оптимизировать управление технологическими процессами, что подразумевает выдерживание определенных параметров в течение заданного времени с использованием входных технологических данных и управление выходными данными для получения желаемых результатов. Кроме того, наличие возможностей удаленного доступа может помочь защититься от длительных нарушений работы из-за глобальных событий, таких как пандемия COVID-19. С помощью современных технологий можно преодолеть все эти трудности, принимая более эффективные решения в отношении технологических процессов, производственных показателей, качества и безопасности, — даже если пользователи находятся за пределами объекта.
Персонал подразделений термообработки должен внедрить средства измерения и управления важнейшими технологическими переменными в реальном времени, разработать методы удаленного мониторинга этих переменных и найти способы прогнозировать поведение тепловых процессов. Конкурентоспособность любых промышленных предприятий, использующих тепловые процессы, зависит от современных технологий автоматизации. Те, кто сопротивляется переменам, останутся позади, недоумевая, почему их бизнес приходит в упадок и уступает конкурентам. Те же, кто воспользуется возможностями передовых систем управления и мониторинга технологических процессов, будут развиваться и процветать.
ЦЕННОСТЬ ПОДКЛЮЧЕННОГО РЕШЕНИЯ
Многие компании, применяющие термообработку, продолжают полагаться на разрозненные специализированные решения для поддержания работы важнейших производственных процессов. Они используют компоненты нескольких поставщиков, а также отдельные платформы и протоколы. Сложные схемы электропроводки и последовательности программирования — это норма. При использовании систем от нескольких поставщиков рабочие процессы могут требовать ручного обмена данными между системами, что увеличивает время обработки и риски нарушений. Трудно контролировать технологический процесс, когда для его выполнения задействован ряд несовместимых между собой решений.
В противовес этому внедрение единой подключенной архитектуры для промышленной теплотехники снижает объем средств управления на большинстве объектов и позволяет осуществлять удаленный мониторинг и устранение неполадок в работе важнейшего производственного оборудования. Благодаря стратегиям управления на основе единого интегрированного решения все заинтересованные стороны связаны единым автоматизированным рабочим процессом и имеют доступ к одним и тем же данным. Осуществляется непрерывный мониторинг процесса и выдаются предупреждения о любых отклонениях.Используя комплексный системный подход, производители могут добиться преимуществ за счет повышения эффективности работы оператора, эксплуатационной готовности оборудования, снижения затрат на техническое обслуживание и жизненный цикл. Они также могут использовать промышленный Интернет вещей (IIoT) для повышения безопасности, эффективности и надежности производственных операций на одном или нескольких заводах предприятия.
Инфраструктура IIoT обеспечивает безопасные методы сбора и агрегирования данных, а также применение расширенной аналитики. Кроме того, она задействует профильный опыт экспертов и позволяет конечным пользователям использовать эту информацию для определения методов сокращения или даже устранения производственных сбоев и неэффективности. Располагая большим консолидированным набором данных от экспертов, хорошо знакомых с особенностями задач термообработки, производители могут применять аналитику более высокого уровня для более детального анализа и масштабирования данных в соответствии с потребностями отдельных объектов или предприятия в целом.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРАКТИКЕ
Для реорганизации своей деятельности компании, занимающиеся термообработкой, могут использовать возможности подключения к сетям и обмена информацией. Они могут применять подключенные устройства и интегрированные системы для сбора информации о технологических процессах в реальном времени, чтобы реализовать следующие возможности:
-
Повышение производительности активов за счет более глубокого понимания особенностей работы оборудования
-
Определение изменчивости производственных процессов
- Организация удаленного мониторинга и эксплуатации
-
Внедрение передового производственного опыта
-
Повышение уровня безопасности и соблюдение нормативных требований
Автоматизация подготовки повторяющихся отчетов для повышения производительности Предприятия, использующие термообработку, теперь имеют доступ к инновационным средствам автоматизации, призванным превратить данные в ценную аналитическую информацию — от уровня периферии до уровня предприятия — и помочь улучшить конечные результаты деятельности. Например, новое решение Honeywell SlateTM Combustion Equipment Manager в рамках единой модульной платформы управления горелкой сочетает настраиваемые функции безопасности с программируемой логикой (рис. 1). Эта система позволяет уменьшить площадь, занимаемую пультами управления в диспетчерской, и может быть легко адаптирована, чтобы решать практически любые задачи в области управления сжиганием топлива — быстрее и проще, чем любые традиционные решения. Вместо отдельных контроллеров для различных функций можно приобрести необходимые модули для управления горением и настроить их использование с помощью простых команд. Уменьшая количество активов для поддержки и обслуживания, можно значительно снизить общую стоимость владения.
В обычных системах управления пульт управления часто содержит программируемый логический контроллер (ПЛК) в сочетании с отдельными устройствами безопасности, например средствами управления горелками. В таком случае эти устройства безопасности отвечают за работу и сохранность критически важного оборудования. Модули безопасности работают как отдельные автономные элементы обеспечения безопасности.
Раньше данные, полученные с помощью устройств безопасности, были связаны со средствами управления. Если функция управления предусматривала обмен данными, то ПЛК осуществлял сбор и интерпретацию информации с помощью специализированного программного обеспечения. В системах управления горением последнего поколения все данные о состоянии модулей безопасности и все не связанные с безопасностью элементы управления модулями безопасности полностью интегрированы в программируемую логику. Базовый модуль обеспечивает обмен данными и программируемую пользователем логику, а модули дискретных и аналоговых входов/выходов, не связанные с функциями безопасности, обеспечивают входные и выходные данные для логики. Программируемую логику можно использовать для реализации любых не связанных с безопасностью функций, необходимых оборудованию, которым управляет система управления горением. Это позволяет разработчику приложений реализовать различные пользовательские функции в контроллере с помощью настраиваемого сенсорного дисплея.Система Slate также может использовать микропроцессорные платформы управления горелками, включая решения уровня SIL-3 для последовательного управления работой нескольких горелок. Кроме того, она может включать в себя устанавливаемые на DIN-рейку универсальные цифровые контроллеры, поддерживающие функции программирования уставок, быстрого сканирования и встроенной диагностики. Для эффективного мониторинга, отчетности и оптимизации пользователи также могут устанавливать интеллектуальные клапаны, обменивающиеся данными с системами промышленной автоматизации.
Большинство руководителей отделов технического обслуживания знают, в какой суматохе порой приходится реагировать на критические нарушения тепловых процессов и расследовать причины происшествий. Во многих случаях выявленные сбои требуют ремонта и могут приводить к незапланированным простоям. Стремясь повысить производительность, промышленные предприятия любого размера хотят лучше контролировать активы и производственные нарушения. Опыт показывает, что из-за незапланированных простоев можно потерять значительную часть дохода. Затраты на реагирование, восстановление и оплату труда, высокие накладные расходы, снижение качества обслуживания заказчиков — это лишь некоторые негативные последствия отключений. Заводской персонал нуждается в эффективных способах доступа к данным и обмена этими данными до прибытия на место эксплуатации оборудования. Такие способы реализуются с помощью мобильных инструментов, позволяющих в реальном времени получать оповещения о превышении предельных значений рабочих параметров и отслеживать исторические данные, чтобы узнать, когда и почему возникли проблемы.
ПЛАТФОРМА HONEYWELL THERMAL IQ™
Honeywell отреагировала на потребность в более совершенных возможностях удаленного мониторинга процессов и оборудования выпуском решения Thermal IQ. Это платформа, предназначенная для предприятий, которые не могут оптимизировать свои системы термообработки из-за ограниченности или отсутствия возможностей отслеживания или удаленного доступа.
Решение также подходит международным организациям, объекты которых находятся в нескольких регионах и которые хотят наладить более тесную интеграцию своих производственных операций.
Платформа Thermal IQ, состоящая из средств беспроводной сотовой связи, мобильного приложения и панели мониторинга корпоративного уровня, надежно соединяет тепловое оборудование с облаком, обеспечивая постоянный и повсеместный доступ к важнейшим данным о тепловых процессах, обычно находящимся на уровне оборудования, с любого интеллектуального мобильного устройства или настольного компьютера.
С помощью предоставляемых Thermal IQ данных пользователи могут осуществлять надежный удаленный мониторинг тепловых процессов, в реальном времени получать оповещения о выходе за установленные пределы ключевых параметров, отслеживать исторические данные, чтобы определить время и причину возникновения различных событий, и получать практические рекомендации. Другими словами, Thermal IQ превращает данные тепловых процессов в полезную информацию.
В платформе Thermal IQ применен лучший передовой опыт в сфере киберзащиты и новейшие методы смягчения угроз, помогающие наладить строгий контроль каналов обмена данными.
Honeywell предлагает два различных решения на платформе Thermal IQ: Thermal IQ Operate — решение для удаленного мониторинга на уровне оборудования и технологических процессов, которое в реальном времени передает данные о рабочих показателях активов на интеллектуальные устройства операторов технологического оборудования, и Thermal IQ Optimize — корпоративное решение для удаленного мониторинга с помощью настольных компьютеров, обеспечивающее передачу аналитической информации в реальном времени и моделирование неполадок с возможностью раннего обнаружения событий.
для сжигания топлива к облаку, обеспечивая непрерывный доступ к важным данным о тепловых процессах"
АРХИТЕКТУРА ПЛАТФОРМЫ
Системы управления промышленным оборудованием для сжигания топлива и периферийные устройства, такие как системы управления горением Honeywell или существующие полевые датчики, записывают значения ключевых параметров на уровне оборудования, объекта и региона и передают их в сотовые шлюзы 4G, которые, в свою очередь, пересылают полученные данные на защищенную облачную платформу.
После этого собранные полевые данные обрабатываются в облаке для формирования важных параметров, сигналов тревоги и тенденций, отражающих важные особенности поведения тепловых процессов, и отображаются для пользователей на соответствующих панелях мониторинга, доступных с мобильных устройств и настольных компьютеров. В зависимости от варианта платформы Thermal IQ (рис. 2) предусмотрена возможность извлечения в реальном времени более глубоких аналитических данных, включая результаты анализа неполадок и их первопричин, предсказательную аналитику и рекомендации. Опираясь на эти аналитические данные, пользователи могут немедленно принять меры по оптимизации состояния своего теплового оборудования.
РЕШЕНИЕ THERMAL IQ OPERATE И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА
Решение Thermal IQ Operate предназначено для мобильных операторов технологических процессов и представляет собой систему удаленного мониторинга, которая в реальном времени обеспечивает пользователей актуальной информацией о показателях тепловых процессов на смартфонах и других устройствах.
Пользователи видят общую картину рабочих показателей оборудования и могут быстро и легко извлечь более подробные сведения об отдельных компонентах оборудования, чтобы просмотреть текущие оповещения и значения ключевых параметров. Они также могут сравнивать показатели процессов и систем в масштабах предприятия для выявления недостаточно производительных активов. Затем эти активы могут быть изучены и оптимизированы для доведения их производительности до уровня наиболее эффективных активов.
Пользователи заблаговременно получают оповещения с информацией о возможных неполадках или сбоях, которые могут привести к простоям. Это также позволяет техническому персоналу надлежащим образом подготовиться к выходу для устранения неполадок оборудования (например, взять с собой все необходимые инструменты), что способствует снижению затрат на техническое обслуживание.
Отслеживая исторические данные по дням, неделям или месяцам для выявления тенденций и возможностей для улучшения, Thermal IQ Operate обеспечивает работников разных уровней — от руководства до технического персонала — важной аналитической информацией, которая помогает им принимать обоснованные решения, например, о необходимости повышения уровня квалификации и производительности труда работников, эффективности процессов и производительности активов (рис. 3).
Вот пример, иллюстрирующий возможности мобильного удаленного доступа. Крупный международный производитель строительных материалов внедрил у себя решение Thermal IQ и смог определить разницу в эффективности при использовании спаренной системы мониторинга пламени. Было обнаружено, что один из датчиков пламени работает в предельном режиме — для этого было проведено сравнение его характеристик с характеристиками спаренной системы мониторинга пламени при решении одной и той же прикладной задачи. Пользователь запланировал техническое обслуживание печи и простую очистку смотровой линзы датчика пламени, чтобы восстановить надлежащий режим работы системы без внеплановой остановки производства.
от руководства до технического персонала"
РЕШЕНИЕ THERMAL IQ OPTIMIZE И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА
Решение Thermal IQ Optimize для корпоративных настольных компьютеров предназначено для предоставления аналитической информации в реальном времени, а также моделирования неполадок с возможностью раннего обнаружения событий на уровне завода, оборудования и технологического процесса для поддержания безопасной, эффективной и экономичной работы теплового оборудования.
Основанное на моделях характеристик активов и процессов Honeywell Forge, это решение извлекает данные из оборудования сжигания топлива и тепловых процессов в масштабах предприятия и формирует четкую картину состояния тепловых процессов с помощью каскадных панелей мониторинга показателей, использующих новейшие средства визуальной аналитики.
Thermal IQ Optimize обрабатывает и измеряет данные в трех категориях — безопасность, надежность и производительность — с помощью встроенных алгоритмов, которые помогают пользователям оценивать как состояние, так и бизнес-показатели активов на уровне объекта и подразделения, а также на глобальном уровне. Пользователи могут сравнивать и сопоставлять данные об оборудовании, чтобы оценить уровень работоспособности отдельных компонентов оборудования, объектов или регионов, а затем принимать соответствующие меры для его повышения.Используя интуитивно понятный интерактивный способ анализа дерева отказов, пользователи могут извлекать подробные сведения об отдельных активах для углубленного анализа, чтобы быстро и легко выявлять отклонения в работе оборудования или в техпроцессах, определять их влияние на эффективность работы предприятия и наработку на отказ (рис. 4).
Чтобы понять, как Thermal IQ работает на практике, рассмотрим пример производства стройматериалов. Thermal IQ и средства расширенной аналитики были использованы на удаленной площадке для выявления отклонения в соотношении топлива и воздуха, не замеченного персоналом завода. Это отклонение было вызвано утечкой воздуха в компенсаторе теплового расширения на нагнетателе воздуха, не обнаруженной ранее из-за того, что этот компенсатор располагался внутри установки. После устранения утечки персонал завода отметил повышение качества продукции, хотя это повышение не сразу связали с устранением утечки. Позже персонал завода все же увидел изменение соотношения топлива и воздуха, приводящее к желаемому более бедному соотношению, но не смог найти причину, которая привела к этому. Анализ, выполненный удаленно экспертом Honeywell по тепловым процессам на основании данных мониторинга и анализа тенденций Thermal IQ, позволил напрямую связать изменение качества продукции с изменением соотношения воздуха и топлива путем сравнения расхода воздуха, расхода топлива, интенсивности горения и динамики данных о силе пламени в различных сценариях. Эта аналитическая оценка помогла отделу технического обслуживания завода применить упреждающий подход к проверке компенсаторов на наличие утечек и тем самым обеспечить более высокое качество продукции и увеличение выручки. Подробное описание этого примера внедрения с пошаговой процедурой поиска и устранения неполадок см. по адресу ThermalSolutions. Honeywell.com/TIQ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Достижения в области удаленного мониторинга освобождают персонал от бремени наблюдения за работой оборудования на местах. Они помогают раскрыть потенциал используемых на промышленных объектах тепловых процессов для повышения эффективности и производительности за счет подключения людей, активов и информации в масштабах всего предприятия.
Подключенные решения для тепловых процессов существенным образом меняют подход к выполнению технологических операций и обслуживанию важнейших тепловых систем — от простых задач, таких как просмотр данных об активах на смартфоне или ноутбуке, до более сложных, таких как отправка уведомлений в реальном времени при появлении сигнала тревоги.
Новое решение позволяет отказаться от интеграции, поддержки и обслуживания специализированных решений для мониторинга и управления горением и обеспечивает более эффективное выполнение операций термообработки для оптимизации производства и бизнес-результатов.