Mit old meg valójában a CCS digitális átalakítása, ha a létesítményben évtizedek óta működnek vezérlőrendszerek, szenzorok és üzleti szoftverek?
A rövid válasz ez. Régi, különálló rendszereket alakít át egy működő láncossá. Ez a lánc képes észlelni, dönteni és cselekedni a terepen, a vezérlőteremben és az üzleti rétegen keresztül.
A CCS létesítmények ritkán nulláról indulnak. A legtöbb már rétegeket hordoz, amelyek évek alatt épültek fel. Egy üzem lehet, hogy analóg műszerekből, digitális szenzorokból, PLC-kből (programozható logikai vezérlők), történeti adatbázisokból (historians), kezelőállomásokról, karbantartási eszközökből és ERP szoftverből áll. A nehézség nem a további eszközök beszerzése. A nehézség abban rejlik, hogy ezek a rétegek ugyanazt a nyelvet beszéljék.
Ezért számít itt az alkalmazott MI (MI = mesterséges intelligencia). A CCS-ben az MI nem csak dísznövény. Gyakorlati automatizációs halomban helyezkedik el, segít feldolgozni az adatokat, mintázatokat felismerni, és támogatni az olyan döntéseket, amelyekre a kezelőknek és tervezőknek már most szükségük van. Az érték a illeszkedésben rejlik. Az MI-nek megbízható vezérlési adatokon, tiszta időbélyegeken és világos folyamatkontextuson kell alapulnia.
Az ipari modell régebben egyszerű szerkezetű volt. A téri eszközök mérték a nyomást, az áramlást, a hőmérsékletet és a szintet. A vezérlőrendszerek kezelték a helyi logikát. Felügyeleti rendszerek mutatták meg a kezelőnek, mi történik. Az üzleti rendszerek kezelték a pénzügyeket, a tervezést és a jelentéstételt. Minden rétegnek volt feladata, de minden réteg saját adathabitusokat is őrzött.
A digitális átalakítás ezt a formát megváltoztatja. A létesítményeket az integrált rendszerek felé tolja, ahol a vezérlés, az automatizálás és az üzemeltetésirányítás összefügg. Ez nem azt jelenti, hogy minden rendszer ugyanazzá válik. Azt jelenti, hogy a felületek szorosabbak, az adatok használhatóbbak lesznek, és a kézbesítés egyik rétegről a következőre kevésbé törékeny.
A CCS-ben ez azért fontos, mert a folyamat folyamatos és elosztott. A befogás, a kompresszió, a szállítás és a tárolás mind a stabil mérésektől és a gyors reakciótól függenek. A szenzorok figyelik a folyamatot. A végrehajtók (aktuatorok) megváltoztatják azt. A perceszközök végezhetnek helyi ellenőrzéseket. A vezérlőtermek felügyelik az üzemot. Az üzleti rendszerek nyomon követik a karbantartási, tervezési és megfelelőségi munkát. Egy modern digitális kialakításnak mindent be kell tartania.
A halomról gondolkodni hasznos módja, ha rétegekben gondolunk rá.
A téri rétegen az üzem nyers jeleket gyűjt a szenzoroktól és az eszközöktől. Ennek egy része még mindig régebbi analóg csatornákon érkezik, például 4–20 mA-es hurkokon vagy 0–10 V-os jeleken. Más rész digitális műszereken, mezibuszokon vagy IoT protokollokon keresztül érkezik. Ezek a régebbi módszerek jelen vannak, de a digitális és okos szenzorok gyorsan terjednek.
A percrendszer rétegen az üzem elkezd több munkát végezni a forrás közelében. Itt történik a helyi számítás, a diagnosztika és az adatok tisztítása. A perceszközök használhatnak OPC-t, API-kat, middleware-eket vagy közvetlen adatbázis-kapcsolatokat. Gyakorlati szempontból ez a réteg segít arra, hogy a zajos jeleket olyan adattá alakítsa, amit a magasabb rendszerek használni tudnak.
A vezérlőterem rétegen a kezelőknek egyértelmű élő képre van szükségük. Itt az MI támogathat anomáliadetektálást, mintázatfelismerést és riasztások rendezését. Nem szabadna, hogy kiváltsa az alapvezérlési logikát. Segítenie kellene a csapatnak, hogy gyorsabban lásson, és jobb kontextussal cselekedjen.
Az üzleti rétegen az üzem kapcsolódik az ERP-hez, a tervezéshez, a karbantartáshoz és a jelentéstételi rendszerekhez. Itt látja az üzleti oldal a termelési adatokat strukturált formában. Sok modern projektben az integrált ERP vált dominánssá. A legjobb választású (best-of-breed) szigetlések továbbra is léteznek egyes kisebb szervezeteknél, különösen karbantartási vagy ellenőrzési eszközök esetén, de ez a modell hanyatlóban van a nagyobb digitális programokban.
A történelem azért fontos, mert megmagyarázza a mai kialakítási nyomást. Korábbi évtizedekben az üzemek gyakran vásároltak külön csomagokat vezérlésre, biztonságra, tűzvédelemre, gázmérésre és egyéb funkciókra. Később az integrált vezérlő- és biztonsági rendszerek többet hoztak össze ebből. Utána nagyobb csomagolt automatizálási csomagok jöttek nagy projektekhez. Ma a következő lépés egy inkább integrált digitális modell, amely egyetlen láncban kezeli az IoT-adatokat, az elemzést, a felhőrendszereket és az üzleti munkafolyamatokat.
Itt kap valódi munkát az alkalmazott MI. Segíthet az üzemadatok összeegyeztetésében, támogathatja a prediktív karbantartást, javíthatja az eszközkövetést, és összekötheti az üzemeltetési naplókat az üzleti rendszerekkel. A CCS-ben ez magában foglalhatja a kompresszorokat, a szivattyúkat, a szelepeket, a szenzorokat és a tárolóhelyi eszközöket. Ha ezek az eszközök nem részei a digitális modellnek, a kép hiányos marad.
Egy kis példa ezt világosabbá teszi.
Képzeljünk el egy CO2 kompressziós vonalat. A téri réteg rögzíti a nyomást és a rezgést. A percrendszer réteg ellenőrzi a rendellenes elmozdulást és kiszűri a hibás értékeket. A vezérlőterem élő trendet és figyelmeztetést mutat a kezelőnek, ha a kompresszor normál határokon kívül kezd viselkedni. Az üzleti réteg elküldi ugyanazt az adatot a karbantartási tervezésnek és az eszköznaplónak. Ha az üzem hozzáad MI-t, a modell összehasonlíthatja a jelenlegi értékeket a múltbeli üzemelési mintákkal, és segíthet korai kopásjelzés feltüntetésében.
Ez a példa mutatja a fő tanulságot. A digitális átalakítás nem egy projekt. Egy adatokkal, integrációval és felelősséggel kapcsolatos összekapcsolt döntések láncolata. A munka a jelnél kezdődik, és az üzleti rekordnál végződik. Ha egy réteg gyenge, a többi elveszíti az értékét.
A CCS programok számára a leggyakoribb hiba az automatizálás kezelése egyetlen szoftverbeszerzésként. Általában rendszerkialakítási probléma. A csapatoknak döntenie kell arról, mi marad a téri szinten, mi tartozik a percrendszerhez, mi marad valós időben, és mi kerüljön az ERP-be vagy a felhőszolgáltatásokba. Dönteniük kell arról is, mely protokollok, adatbázisok és middleware-ek elég stabilak ahhoz, hogy hosszú élettámogatást biztosítsanak.
Ezért keverednek össze a régi és az új leginkább a legtöbb üzemben. A legacy (örökölt) eszközök nem tűnnek el egy éjszaka alatt. Új szenzorok és IoT eszközök érkeznek melléjük. Az ERP központibbá válik. A percsszámítás nő. A felhőszolgáltatások bővítik a helyet az elemzésnek és a fejlett automatizálásnak. Az üzem akkor kevésbé hasonlít különálló eszközök halmazára, és inkább egy kezelt digitális rendszerhez.
Az EuroOp LLC ezt közös alkalmazott K+F mintának tekinti. A legerősebb ipari rendszereket nem egyetlen merész állítás körül építik ki. Olyan hasznos összekapcsolódások körül épülnek, amelyek már léteznek a rétegek között. Az EuroOp Insights ugyanezt a mintát követi egy alkalmazott K+F tanulsággal és egy gyakorlati következtetéssel az EuroOp termékei mögötti csővezetékről.