Az automatizálási platform már nem csupán vezérlőrendszer

A megosztott vezérlőrendszerek évtizedeken át csendben működtek a technológiai üzemek hátterében, biztosítva a stabil termelést, a biztonságos üzemeltetést és az elfogadható hatékonyságot. Szerepük nagyrészt felügyeleti volt: figyelték a körülményeket, végrehajtották a logikát és fenntartották a folyamatosságot.

Ez a modell gyorsan változik. A modern ipari működés ma rugalmasságot, gyorsabb döntéshozatalt és folyamatos alkalmazkodást követel meg. Az automatizálási rendszerek az elszigetelt vezérlési rétegekből intelligens működési ökoszisztémákká fejlődnek, amelyek az emberi szakértelmet valós idejű digitális intelligenciával ötvözik.

Az energetikai, vegyipari, vízkezelési és gyártóüzemekben a párbeszéd már nem csupán a folyamatok üzemidejéről szól. Az üzemek tulajdonosai ma már elvárják, hogy az automatizálási platformok egyszerre támogassák a fenntarthatóságot, a munkaerő hatékonyságát, a kiberbiztonságot és az előrejelzésen alapuló döntéshozatalt.

1. ábra. Az ember és a gép együttműködése a következő generációs ipari automatizálási platformok meghatározó jellemzőjévé válik.

Az Ipar 4.0 megteremtette az alapokat, de a küldetés kibővült

Az ipari digitalizáció első hulláma erősen a kapcsolódásra összpontosított. Az IoT-eszközök, a peremhálózati számítástechnika, a felhőalapú analitika és a gépek közötti kommunikáció minden korábbinál több működési adat gyűjtését tették lehetővé a létesítmények számára.

A mai fejlődés ennél jóval tovább mutat. Az automatizálási beszállítók közvetlenül az egész üzemre kiterjedő működési stratégiákba integrálják a mesterséges intelligenciát, a gépi tanulást, a virtualizációt, a robotikát és a digitális iker technológiákat. A hangsúly az elszigetelt hatékonyságnövelésről a működési agilitásra és a hosszú távú ellenálló képességre helyeződik át.

Ez az átállás azt is megváltoztatja, ahogyan a mérnökök a munkaerő szerepére tekintenek. A kezelők már nem különülnek el az automatizálási rendszerektől. Ehelyett olyan intelligens eszközökkel dolgoznak együtt, amelyek támogatják a döntéshozatalt és csökkentik a működési kockázatot.

A létesítmények korszerűsítése során egyre inkább előtérbe kerülnek az olyan DCS-vezérlőrendszerek, amelyek képesek a valós idejű analitika, a kiberbiztonság és a vállalati szintű működési átláthatóság integrálására.

A modern automatizálási architektúra felépítése

A stabil vezérlési mag

A kritikus vezérlési funkciókhoz továbbra is determinisztikus, rendkívül biztonságos környezetekre van szükség. Az automatizálás alapvető rétegei továbbra is a folyamatköröket, a riasztásokat, a szekvenciákat és a vészlogikát kezelik a lehető legnagyobb megbízhatósággal.

Az olyan iparágakban, mint az energiatermelés, az olaj- és gázipar, valamint a vegyipari feldolgozás, ez a stabilitás továbbra is megkérdőjelezhetetlen. A leállás vagy a folyamat instabilitása jelentős biztonsági és pénzügyi következményekkel járhat.

A rugalmas digitális környezet

A stabil vezérlési réteg mellett a gyártók gyors innovációra tervezett, rugalmas digitális környezeteket hoznak létre. Ezek a környezetek felhő- és peremhálózati analitika segítségével dolgozzák fel a vezérlőkből, terepi eszközökből és műszerezési rendszerekből származó üzemi adatokat.

A digitális ikrek és a virtualizációs platformok ma már lehetővé teszik az üzemeltetők számára, hogy a folyamatmódosításokat még a termelésbe történő bevezetés előtt modellezzék. A mérnöki csapatok megszakítás nélkül szimulálhatják a fejlesztéseket, ellenőrizhetik a munkafolyamatokat és optimalizálhatják a teljesítményt.

2. ábra. A brownfield-modernizációs stratégiák egyre inkább a virtualizációtól és a többrétegű automatizálási architektúráktól függenek.

Az üzemeltetési vezérlés és a digitális innováció szétválasztása biztonságosabb modernizációs utat teremt az elöregedő létesítmények számára. Számos üzem ma már az újabb platformokat a régi berendezések mellett integrálja, ahelyett hogy megpróbálná teljesen lecserélni a rendszert.

A vegyes infrastruktúrakörnyezeteket kezelő szervezetek gyakran a modern analitikát meglévő PLC- és PAC-rendszerekkel kombinálják, hogy meghosszabbítsák az eszközök élettartamát, miközben javítják az üzemeltetési intelligenciát.

Miért vált a valós idejű adat az üzemeltetés valutájává?

A hagyományos karbantartási stratégiák nagymértékben a korábbi jelentésekre és az ütemezett ellenőrzésekre támaszkodtak. Ez a megközelítés már nem képes megfelelni a modern ipari működés gyorsaságának és összetettségének.

A mai automatizálási rendszerek folyamatosan dolgozzák fel az érzékelőkből, hajtásokból, analizátorokból, műszerezési rendszerekből és forgó berendezésekből származó élő üzemi adatokat. A mesterséges intelligencián alapuló analitika képes azonosítani a folyamat instabilitását, észlelni a berendezések állapotromlását, valamint előre jelezni a meghibásodásokat, mielőtt azok leálláshoz vezetnének.

A peremhálózati feldolgozás és a felhőalapú analitika kombinációja gyorsabban reagáló üzemeltetési modellt hoz létre. Ahelyett, hogy a létesítmények a meghibásodásokra reagálnának, előre jelezhetik az üzemeltetési kockázatokat, és dinamikusan optimalizálhatják a karbantartási ütemezést.

Ez a képesség különösen fontossá válik, ahogy az üzemek mérete és az eszközök sűrűsége növekszik. A több csatlakoztatott eszköz nagyobb adatmennyiséget generál, ami fokozza az intelligens szűrés és a kontextuális elemzés iránti igényt.

Az emberi kezelő továbbra is központi szerepet tölt be

Az autonómia gyors fejlődése ellenére az ipari automatizálás továbbra is nagymértékben támaszkodik az emberi ítélőképességre. Sőt, a legújabb technológiák közül sokat kifejezetten a kezelők képességeinek erősítésére, nem pedig a kiváltásukra terveztek.

A kiterjesztett valóságot használó felületek, a mesterséges intelligencia által támogatott diagnosztika és a távoli együttműködési eszközök ma már segítik a mérnököket abban, hogy gyorsabban értelmezzék az összetett üzemi körülményeket. A helyszíni technikusok élő üzemeltetési adatokhoz férhetnek hozzá, miközben távolról együttműködnek a világ bármely pontján dolgozó szakemberekkel.

3. ábra. A valós idejű megjelenítőeszközök átalakítják azt, ahogyan a kezelők kapcsolatba lépnek az ipari rendszerekkel.

Ez az emberközpontú megközelítés a munkaerő fenntarthatóságát is javítja. Az intelligens automatizálás csökkenti az ismétlődő feladatokat és a kognitív túlterhelést, valamint segít a kevésbé tapasztalt kezelőknek jobb döntéseket hozni nyomás alatt.

A kiberbiztonság ma már alapvető tervezési követelmény

Ahogy az ipari rendszerek egyre inkább összekapcsolódnak, a kiberbiztonság többé nem kezelhető másodlagos szempontként. Minden csatlakoztatott vezérlő, érzékelő, munkaállomás és távoli hozzáférési pont potenciális kitettséget jelent.

A modern automatizálási architektúrák ma már a biztonságot eleve magában foglaló tervezési elveket helyezik előtérbe. A konténerizált alkalmazások, a szegmentált hálózatok, a zéró bizalmi keretrendszerek és a folyamatos hitelesítés egyre inkább bevett gyakorlattá válnak a kritikus infrastruktúrák környezetében.

A cél nem csupán a támadások megelőzése, hanem az üzemfolytonosság megőrzése akkor is, ha a hálózat egy része veszélybe kerül.

Az automatizálás és a fenntarthatóság egyre inkább kölcsönösen függ egymástól

Az energiahatékonyság és a környezeti felelősségvállalás mára szorosan összekapcsolódott az ipari versenyképességgel. Az automatizálási rendszerek közvetlenül segítik az üzemeket a kibocsátások csökkentésében, az energiafelhasználás optimalizálásában és a hulladék minimalizálásában.

A villamosítási kezdeményezések, a megújuló energiaforrások integrációja és a fejlett folyamatoptimalizálás mind nagymértékben támaszkodnak az intelligens irányítási infrastruktúrára. A modern automatizálási platformok biztosítják az ESG-kezdeményezések támogatásához szükséges átláthatóságot és elemzési lehetőségeket, miközben fenntartják a termelékenységi célokat.

Az energiagazdálkodástól a prediktív karbantartásig a digitalizációt egyre inkább működési és fenntarthatósági stratégiaként egyaránt értelmezik.

Miért győz gyakran a fokozatos korszerűsítés?

A folyamatiparban egyre világosabban kirajzolódó egyik legfontosabb tanulság, hogy a sikeres átalakulás ritkán valósul meg egyik napról a másikra végrehajtott csereprojektekkel.

A leghatékonyabb korszerűsítési stratégiák jellemzően fokozatosan vezetik be az innovációt. A létesítmények ellenőrzött szakaszokban tesztelik az új technológiákat, mérik a működésre gyakorolt hatásukat, majd fokozatosan bővítik alkalmazásukat.

Ez a megközelítés minimálisra csökkenti a működési kockázatot, miközben lehetővé teszi a mérnöki csapatok számára, hogy megőrizzék bizalmukat a kulcsfontosságú termelési rendszerekben. Emellett védi a meglévő infrastrukturális beruházásokat, és hosszú távú skálázhatóságot tesz lehetővé.

Gyakorlati szempontból az agilis működés nem egyetlen technológia eredménye. Az adatok, az automatizálás, az emberi szakértelem és a működési fegyelem gondos integrációjából bontakozik ki.

Az együttműködés határozza meg a következő fejlődési szakaszt

Az ipari automatizálás jövőjét nem kizárólag a feldolgozási sebesség vagy a rendszer összetettsége alapján mérik majd. A meghatározó tényező az lesz, hogy az automatizálási rendszerek mennyire hatékonyan segítik az embereket intelligensebb operatív döntések meghozatalában.

Azok az üzemek, amelyek sikeresen ötvözik a mesterséges intelligencián alapuló felismeréseket, a valós idejű elemzést, a kiberbiztonságot és az emberi szakértelmet, nagyobb ellenálló képességgel és alkalmazkodóképességgel működnek majd, mint a még mindig merev, örökölt munkafolyamatokra támaszkodó versenytársaik.

Az automatizálási rendszerek többé nem passzív infrastruktúraként működnek. Aktív operatív partnerekké válnak, amelyek folyamatosan alakítják a megbízhatóságot, a fenntarthatóságot és az üzleti teljesítményt.

Szerző: Daniel Mercer | Vezető ipari rendszerekkel foglalkozó tudósító

Daniel Mercer több mint 14 éves tapasztalattal rendelkezik az ipari automatizálás, a folyamatirányítás korszerűsítése és az üzemek digitalizációs stratégiáinak bemutatása terén. Pályafutása során az ABB, az Emerson, a Honeywell és a Siemens automatizálási platformjait érintő terepi integrációs projekteken dolgozott energiaipari és nehézipari létesítményekben.