Priemyselný internet mení ropný a plynárenský priemysel

Veľké výzvy a ešte väčšie príležitosti

Súčasné výzvy týkajúce sa systémov na prieskum a ťažbu v rámci ropného a plynárenského priemyslu sú extrémne. Masívny tok údajov z najnovších technológií snímačov, nových analytických techník a zložitých procesov vŕtania, meniace sa požiadavky a predpisy na monitorovanie vrtov, manažment zásobníkových nádrží a ďalšie priemyselné trendy vyžadujú inovatívne riešenia. Zároveň klesajú počty prevádzkových odborníkov, pričom sa očakáva, že až 60 % z nich odíde do dôchodku v priebehu nasledujúcich šiestich rokov.

Na riešenie všetkých týchto priemyselných zmien musia spoločnosti prijať inteligentnejšie systémy a procesy. Priemyselný internet, ktorý uľahčuje budovanie inteligentných, distribuovaných systémov, ponúka základ na získavanie údajov v reálnom čase a ich využitie na riadenie inteligentnejších a bezpečnejších prevádzok s automatizovanejším dohľadom.

Konektivita bola vždy jadrom moderného priemyslu. Prvé výrobné podniky sa objavili potom, ako inovátori našli spôsob prepojenia strojov a vyvinuli efektívne výrobné toky. Ďalšia vlna priemyselnej revolúcie – internetová revolúcia – posilnila úlohu konektivity, pričom distribuované informačné siete urýchlili globalizáciu priemyslu.

Dnes má priemyselný internet potenciál prekonať transformačné výsledky skorších fáz priemyselnej revolúcie. Dôkazy o radikálnom charaktere zmien možno nájsť v každodennom živote. Internet a web uľahčujú vyhľadanie ceny domu na druhej strane ulice, rozprávanie sa naživo so spolubývajúcim z vysokej školy, ktorý teraz žije na inom kontinente, a sledovanie televíznych repríz na tablete alebo smartfóne.

Tieto zmeny sú rovnako zásadné aj v priemyselnom prostredí. Vďaka schopnosti prepájať inteligentné objekty umožňuje priemyselný internet vecí podnikom konvergovať zariadenia a stroje do inteligentných systémov a aplikácií:

• zabudované snímače a softvér možno použiť v reálnom čase na samodiagnostiku a samoopravu,
• spoľahlivosť raketovo stúpa, pretože systémy môžu proaktívne reagovať na zmeny v prostredí,
• sofistikovanejšie stroje, služby a systémy možno rýchlo objednať a dodať.

S cieľom podporiť rozvoj priemyselného internetového pripojenia sa mnoho popredných firiem pripojilo ku konzorciu IIC. To zriaďuje testovacie zariadenia na overenie koncepcie a odporúča referenčné architektúry s cieľom vniesť do priemyselného internetu prístup založený na štandardoch a normách. V jadre priemyselného internetu existuje niekoľko protokolových štandardov vrátane systému distribúcie údajov (Data Distribution System – DDS) publikovaného spoločnosťou Object Management Group (OMG).

Ako mení priemyselný internet ropný a plynárenský priemysel?

1. Automatizácia vzdialených prevádzok

V čase, keď sa zvyšuje zložitosť lokalizácie, vŕtania a prevádzky zásobníkov plynu a ropy a prevádzkových odborníkov je čoraz menej, ponúka automatizácia mnoho výhod. Zvyšuje bezpečnosť a znižuje čas pobytu personálu priamo na mieste vrtu/prevádzky a tým znižuje náklady. Ukázalo sa tiež, že automatizácia zlepšuje kvalitu vrtu a znižuje prestoje a poruchy zariadení.

2. Zber údajov vo veľkom rozsahu

Údaje generované z jedného zásobníka môžu byť veľké; veľké pole zásobníkov môže produkovať obrovské množstvo cenných informácií. Technológie priemyselného internetu si dokážu poradiť s rozsiahlym zberom v rámci celej lokality. Medzi overené výsledky patrí lepšie využitie technických zariadení vo všetkých vrtoch, znížené množstvo odpadových vôd a rýchlejšia výroba. Rozsiahly prehľad postavený na veľkom množstve údajov zahŕňa aj možnosť obnovy uhľovodíkov a ponúka poznatky, ktoré môžu viesť k lepšiemu rozhodovaniu o umiestnení vrtov.

3. Využitie analýz

Na úplné využitie analytických nástrojov musia byť všetky komponenty skúmaného systému integrované tak, aby bolo možné spoľahlivo zhromažďovať informácie. To je obzvlášť dôležité pre analýzy v reálnom čase, ktoré priamo riadia zlepšovanie procesov a optimalizáciu výroby.

Topológia zberu údajov určených na analýzu však môže byť zložitá. Každý inteligentný stroj v rámci každého systému musí byť pripojený a údaje musia byť prenesené na úroveň podniku, prípadne do cloudu alebo riadiacich centier s cieľom konsolidácie na aplikačnej úrovni.

Použitie DDS v celom systéme umožňuje návrhárom vybudovať jedinú logickú údajovú zbernicu (DataBus), ktorá spája rôzne podsystémy. Jediný logický DDS DataBus medzi snímačom a cloudom môže vyriešiť základné zložitosti fyzických spojení medzi strojmi, systémami a lokalitami.

4. Zabezpečenie prevádzok

Nedávno prijatý bezpečnostný štandard DDS ponúka úplnú bezpečnostnú ochranu toku údajov. Tok údajov tak môže byť bezpečný a nezávislý od protokolov, úloh a uzlov. Bezpečnostný model DDS umožňuje ochranu každého toku údajov. Jednoducho umožní pripojenie len vtedy, keď úspešne prebehne autentifikácia koncových bodov a údaje sa budú prenášať len nakonfigurovanou komunikáciou. Protokol podporuje autentizáciu zisťovania, riadenie prístupu orientovaného na údaje, kryptografiu zásuvných softvérových modulov (pluginov), označovanie/protokolovanie a zabezpečený prenos údajov viacerým príjemcom súčasne – úplne v súlade so štandardmi. Pretože tento prístup využíva existujúcu architektúru orientovanú na údaje, pridanie zabezpečenia do existujúceho systému DDS nevyžaduje žiadne ďalšie programovanie; bezpečnosť je implementovaná iba konfiguráciou.

Skutočne odolné zabezpečenie vyžaduje ochranu (zastavenie nežiaducich aktivít) aj detekciu (nájdenie a nahlásenie narušenia ochrany). To je dôvod, prečo má napríklad typický notebook firewall (ochranu) aj antivírusový skener (detekcia).

DDS DataBus tiež uľahčuje kombináciu ochrany a detekcie. Pretože ide o viackanálovú zbernicu, DDS podporuje jednoduché odpočúvanie údajov. Zbernica disponuje rozsiahlymi informáciami o pripojení a prístupe k formátom údajov a umožňuje odpočúvacím programom zisťovať anomálie.

5. Výmena špeciálneho softvéru za platformy priemyselného internetu

Vývoj aplikácií distribuovaných systémov tradične vyžadoval značné množstvo sieťovej logiky a logiky spracovania chýb. Middleware DDS umožňuje nahradiť predtým nízkoúrovňové komunikačné programovanie vysokoúrovňovými, na údaje orientovanými publikačnými/prihlasovacími rozhraniami.

Témy riadia komunikáciu, nie prísne schémy fyzického adresovania (zásuvky, názvy nadradených systémov, adresy IP a porty). Centricita údajov zavedená systémom DDS zjednodušuje aplikácie odstránením nutnosti prítomnosti programu týkajúceho sa:

• analýzy a filtrovania správ,
• ukladania správ do vyrovnávacej pamäte a správy stavu,
• problémov so zisťovaním, prítomnosťou a zaraďovaním 32/64-bitových verzií.

Záver

Skutočne vzrušujúcim potenciálom IIoT je vytvárať odvážne nové inteligentné riešenia a rozsiahle distribuované systémy. IIoT zmení svet v mnohých odvetviach a budúcnosť je definovaná konkrétnymi aplikáciami: získavanie energie z obnoviteľných zdrojov, autonómne jazdiace vozidlá, lietadlá, ktoré samy lietajú, inteligentné zdravotnícke zariadenia či inteligentné nemocnice.

DDS je jedinečná komunikačná technológia. Je navrhnutá tak, aby spracovávala údaje rýchlosťou na hraniciach fyziky. Ponúka kontrolovaný prístup k tým správnym údajom, extrémnu spoľahlivosť, bezpečnosť a škálovateľnosť, ktorú potrebuje moderná priemyselná infraštruktúra.

V zásade nejde o nejaký módny trend. DDS je overené na reálnych systémoch reprezentujúcich rozsah a možnosti IIoT. Od prvého dňa bolo DDS vyvíjané pre náročné priemyselné systémy v reálnom svete v desiatkach priemyselných odvetví. Je to jediná spoločná platforma s takým širokým potenciálom uplatnenia. IIoT musí integrovať tieto osvedčené aplikácie do väčších systémov, ktoré do priemyselných systémov prinesú silu cloudovej analýzy a business intelligence. To je hlavná vízia priemyselného internetu. DDS je tým správnym štandardom, protokolom na splnenie tejto vízie, pretože poskytuje extrémne možnosti vyžadované inteligentnými strojmi a potrebné na využívanie cloudových analýz a optimalizácie.

Zdroje

[1] Five ways the Industrial Internet is changing the Oil & Gas Industry. rti White Paper. [online]. 

[2] Bailey, J.: How the industrial internet of things is creating a collective network in the Oil & Gas industry. Chetu Inc. White Paper. [online]. 

[3] Shiklo, B.: IoT: a Technological Advancement for Oil & Gas. ScienceSoft. Blogový príspevok. [online]. Publikované 22. 8. 2022. 

-tog-