Industriell iot-intelligens har som mål å redde liv ved å forhindre katastrofer

23. mars 2005 sprengte et BP Plc-oljeraffineri i Texas og drepte 15 mennesker og skadet mer enn 170. Eksplosjonen var årsaken til at BP-ansatte overfylte og overopphetet et viktig stykke oljeprosesseringsutstyr, rapporterte The Guardian den gang. BP beskjeftet til slutt mer enn tre milliarder dollar for å betale bøter, avgjøre søksmål og forbedre raffineriet, som Marathon Petroleum Corp. kjøpte tidlig i 2013 for 2, 5 milliarder dollar.

Dette er bare ett eksempel i en lang liste over katastrofer, fordi energisektoren kan anlegg og lignende anlegg eksplodere katastrofalt. Det har lenge vært et faktum i livet. Leverandører som er banebrytende Industrial Internet of Things (IIoT) infrastruktur er ute etter å hjelpe til med å forhindre ulykker som disse gjennom automatisering. IIoT-plattformer gir overvåking og forebyggende vedlikehold i sanntid, som hjelper anleggseiere og operatører til å reagere raskere på nødssituasjoner. Denne reaksjonstiden fremskyndes ytterligere via virtualisering, noe som bidrar til å redusere latenstid i IoT-applikasjoner som opererer i anlegg som oljeraffinerier og kraftverk. Avgjørelser om utstyr i kraftverk og kjemiske anlegg må tas i sanntid for å beskytte sikkerheten og sikkerheten til den omkringliggende befolkningen.

Hardcore Disaster Recovery

Selv om katastrofegjenoppretting er overhode for de fleste selskaper, går situasjonene som blir adressert her langt utover å miste arbeidstiden på et kontorsted eller at det hostede nettstedet ditt faller uventet. For at oljeraffinerier og kraftverk skal unngå katastrofer i virkeligheten, kan et sikkerhetsinstrumentert system (SIS) fra selskaper som Schneider Electric "overvåke disse kritiske variablene som kan indikere en eksoterm reaksjon, " sa Christopher Lyden, Senior Vice President for strategi og portefølje i Schneider Electric. "Hvis de føler at disse variablene endres for raskt, tar de tiltak for å faktisk stenge prosessen ned."

Lyden er i en utmerket posisjon til å kommentere disse situasjonene fordi Schneider Electric er en automatiseringsleverandør som leverer automatiseringsutstyret spesielt for kraftverk, oljeproduksjonsanlegg og oljeraffinerier. Selgere som Emerson Electric Co., Honeywell International og Rockwell Automation tilbyr også SIS-plattformer.

En SIS fungerer som en "bremse" på driften av et anlegg, ifølge Lyden. "I utgangspunktet er en SIS der for å sikre at anlegget stenger før en katastrofe eller kritisk hendelse kan oppstå, " sa Lyden. "Den overvåker ytelsen til driften og driftsmidlene. Hvis prosessen begynner å øke hastigheten eller hvis noe begynner å miste kontrollen, overtar SIS og bringer anlegget ned."

Schneider Electric SIS, EcoStruxure Triconex Safety System, er en kombinasjon av kantkontrollermaskinvare og programvare som hjelper til med å opprettholde driften av planter. Systemet kan gi advarsel om branner eller andre brennbare hendelser, så vel som andre hendelser, som giftig gasslekkasjer, og bidra til å rette opp situasjonene. Selv om SIS-plattformer ikke kobles til datanettverk på grunn av sikkerhetsproblemer, spiller de fortsatt en rolle i IIoT ved å gi data til operatører i anlegg og raffinerier for å hjelpe dem med å ta kritiske beslutninger.

"For eksempel kan operatører motta varsler via dashbordet på smarttelefonen sin, og fortelle dem at anlegget eller en bestemt anleggsmiddel er i fare. De kan da iverksette nødvendige tiltak for å avverge en hendelse, " sa Lyden. "Vi hjelper dem med å forstå sikkerhetsterskelen deres, hvor langt de kan drive prosessen og eiendelene før anlegget når en utrygg tilstand."

Redundans, autonomi og rask mislykkethet

I følge Lyden, for å beskytte mot den katastrofetypen som skjedde ved BP oljeraffineri nevnt tidligere, bør operatørene opprettholde rask failover og automatisert kontroll, samt vurdere å implementere redundans på virtuelle maskiner (VM). For å oppnå dette, utrangerer Schneider Electric Wind Rivers Titanium Control lokale sky-infrastrukturplattform. "Å ha overflødighet på VM-ene er svært viktig, og å ha denne raske failoveren betyr at de aldri mister synet på anlegget lenge nok til å gi dem angst, " sa Lyden.

Et distribusjonsstyringssystem fra et selskap som Schneider Electric bringer autonome funksjoner til kjemiske anlegg og kraftverk. Schneider Electric's programmerbare logikkkontrollere som kjører Wind River's VxWorks real-time operativsystem (OS) lar kraftverk styre driften deres autonomt. De autonome funksjonene til et distribusjonsstyringssystem hjelper kraftverk og oljeanlegg med å kontrollere trykket, temperaturen og strømmen av energi. Lyden omtaler dette som "hjerteslagskontroll." Faktisk jobber Schneider Electric og Wind River med en neste generasjons prosesskontroller. Denne typen kontrollteknologi håndterer failover i anlegg når standbyutstyr overtar på grunn av svikt i primærinfrastruktur.

Sikkerhet og sikkerhet for kritisk infrastruktur

Wind River hjelper kunder som Schneider Electric å integrere de forskjellige maskinvare- og kontrollappene til industrielle anlegg på en enkelt plattform. Planter kan også utnytte virtualisering og containere for å opprettholde optimal tilgjengelighet. Selskapet spesialiserer seg på sanntids OSer så vel som virtualiseringsteknologiene som er nødvendige for å føre intelligens til kanten.

En komponent i en IIoT-infrastruktur, sanntids-operativsystemer fokuserer vanligvis på sikkerhet og oppdragskritiske apper. De reagerer på omgivelsene sine på en mikrosekunders skala, og er ideelle for enheter og apper som ikke kan mislykkes. "Sanntids-operativsystemer kan sikre at beregningen, minnet og cachen alltid blir distribuert på et prioritert grunnlag, " sa Jim Douglas, administrerende direktør i Wind River.

Når du kjører sanntidsoperasjoner parallelt med Linux, lar selskaper bruke maskinlæring (ML) i utkanten der planter har "høy sikkerhetskritiskitet, " sa Douglas. Selv om sanntids OS og Linux kan betjenes separat, kan Linux når de brukes sammen kjøre de ikke-sikkerhetskritiske delene av en enhet eller app mens sanntids OS håndterer de oppgavekritiske funksjonene. Linux er nyttig med innebygde systemer på grunn av dets lavere systemkrav og høyere ytelsesegenskaper, ifølge Douglas. På grunn av disse ytelsene bedre, kan du nå finne forskjellige smaker av Linux som brukes i fabrikkgulv, i programmerbare kontroller, i fly og i flykontrollsystemer.

Mer beregning forekommer i kanten for å unngå denne forsinkelsen. "Du kan ikke ha den latensen, " sa Douglas. "Hvis noe skjer, vil du få en katastrofe."

Automatisert og ubemannet

Disse teknologiene utvikler seg raskt nok til at Lyden spår at noen gassanlegg snart kan bli ubemannet for å beskytte mot katastrofer. "Teknologien i dag er ikke slik at folk er sikre på å gjøre det. Vi begynner imidlertid å se det offshore, " sa Lyden. "Så du vil se alle operasjonene på en gruppe offshore oljeplattformer som drives fra en sentral moderplattform med ubemannede datterplattformer."

Lyden bemerket også at en rekke små gassanlegg nå er fjernstyrt. "Vi kjører, tenker jeg, mot denne forestillingen om autonomi, noe som betyr at kontrollsystemet har alt i seg som vil tillate kontroll, men likevel tillate sikkerhet uten mennesker der, " sa Lyden.

"Denne forestillingen om intelligente, autonome kantenheter som er selvdiagnoserende, " fortsatte han, "som ikke bare kontrollerer, men de kan også begynne å gjøre ting som å styre tilstanden til fysiske anleggsmidler. De slags evner er nødvendig for å komme til denne visjonen om ubemannede planter."

I tillegg vil databehandling og IIoT skape muligheter for mennesker og autonome maskiner til å eksistere sammen. Faktisk vil kunstig intelligens (AI) i kanten være kjernen i IIoT, ifølge Douglas. Den første bølgen av IIoT innebar å koble kantmaskiner til bedriftsnettverk. Så kom analyser og datavisualisering. "Vi kunne begynne å gjøre analyser ved hjelp av programvare for å skrive ting som visualiseringspakker for å gjøre det lettere å oppdage avvik, " sa Douglas.

"Den neste bølgen er at du kommer til å ha maskiner som enten er helt autonome eller delvis autonome der de faktisk kan begynne å gjøre mer sofistikerte oppgaver på egen hånd, og du kan få folk til å være mer fokuserte på oppgaver på høyere nivå og la roboter gjør oppgavene på lavere nivå, fortsatte Douglas. "Det er den store transformasjonen. Det er der AI kommer inn, hvor når du har nok datamaskin på kanten til at du kan begynne å gjøre dette maskineriet mye smartere. Og få det til å ta over flere av disse type oppgaver som tar mye av menneskelig samhandling."

Analytics og utstyrshelse

For tiden har produksjonsanlegg og raffinerier en rekke utstyr som hjelper til med å kontrollere produksjonsprosessen, inkludert kompressorer, målere, pumper og ventiler. Sensorer gjør at disse komponentene kan bli intelligente og dele informasjon om driftsytelsen. I følge Lyden vil kjemiske anlegg i fremtiden ha pumper som genererer analyser som forteller personell når pumpene kortslår forretterne eller bruker for mye strøm.

"Du kan forvente at pumper blir instrumenterte på en måte som forteller deg om den bruker strømmen, eller om pumpen blir mindre effektiv, " sa Lyden. "Og alle disse tingene vil bli kjørt fra et felles kantenhet som både styrer pumpens drift og diagnostiserer pumpen."

Når organisasjoner fjerner folk fra kraftverk, og prisene på sensorer og måleinstrumenter går ned, vil det være behov for mer styring av anleggene gjennom IIoT for å unngå svikt i ubemannede anlegg.

• Når skyen er oversvømmet, er det Edge Computing, AI til redningen Når skyen er sumpet, er det Edge Computing, AI til redningen
• Hvordan IoT bringer milliarder av enheter nærmere kanten Hvordan IoT bringer milliarder av enheter nærmere kanten
• 7 ting SMBer trenger å vite om Edge Computing 7 ting SMBs trenger å vite om Edge Computing

"Det er ting av den art som jeg tror IoT vil gjøre det mulig, fordi vi får se mye mer utstyrshåndtering enn vi ser i dag, " sa Lyden. "Det neste trinnet, da IIoT forfaller, er å formidle den faktiske kontrollfunksjonen til disse eiendelene. Det vi snakker om er at hver av disse eiendelene blir et cyber-fysisk system som er i stand til å kontrollere seg selv autonomt." I tillegg vil kjemiske anlegg fremover koble blåsere, varmevekslere, motorer og pumper, ifølge Lyden.

Ved siden av fysiske IIoT-utbygginger, vil analytics utvikle og spille en større rolle i å styre ytelsen til pumper. Kombinasjonen av økt tilkobling, datakraft og analyser vil hjelpe planter og raffinerier å administrere helsen til prosessutstyr, forbedre beslutningen og øke påliteligheten til kritisk infrastruktur.

Den nevnte hendelsen ved BPs oljeraffineri, samt en Exxon Mobile-raffinerihendelse 18. februar 2015, i California, der en utgivelse av hydrokarbon forårsaket en eksplosjon, viser et behov for IIoT-teknologi. Etterretningen det bringer kan bidra til å forhindre denne typen katastrofer.