Цифровизация управления операциями в обрабатывающей промышленности

Предисловие:безопасная эксплуатация — главная забота обрабатывающей промышленности

Нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы работают с различными опасными материалами и процессами. Круглосуточный характер их операций создает огромные проблемы с точки зрения безопасности, соответствия и надежности. Несмотря на то, что постоянное внимание уделяется конкурентоспособности, качеству продукции и удовлетворению требований общества в отношении стабильного потока поставок, первостепенное внимание каждого предприятия уделяется безопасной и экологически устойчивой работе.

Цифровизация в обрабатывающей промышленности:верный путь вперед

За последние 5-10 лет широкий круг заинтересованных сторон вызвал большой интерес к характеристикам Индустрии 4.0, таким как автоматизация, развертывание робототехники, IIoT, блокчейн, облачные вычисления и интеграция ИТ/ОТ. Ведущие компании внедрили автоматизированные бизнес-процессы с надежными системами управления данными, превентивной и прогнозной аналитикой, цифровыми двойниками и т. д. Такие компании, как Shell, Exxon, BP, Reliance и Aramco, развернули эти типы технологий в разном и/или комплексном порядке для достижения целостных преимуществ. Проекты охватывают такие области, как повышение производительности, гибкое управление возможностями повышения прибыли (PIO), обеспечение требуемого качества продукции с минимальными потерями качества и, например, переработка более дешевого сырья.

Многие проекты по автоматизации и/или оцифровке также были реализованы для повышения безопасности процессов, безопасности на рабочем месте, соблюдения экологических норм, надежности оборудования и эксплуатации, целостности предприятия и так далее. Почти каждый завод или компания пытались продвигать какой-либо аспект оцифровки с осторожностью, взвешивая затраты и выгоды.

Управление операциями

Оперативное управление технологическим предприятием можно разделить на две вертикали:сменная работа и дневная работа. Как правило, сменные операции работают по графику 24/7. Целью сменных операций является выполнение всех операций безопасным и безупречным образом. У этой цели есть три аспекта, а именно:

1. Все время эксплуатировать завод и оборудование в пределах определенного рабочего окна
2. Проводить все операции в соответствии с установленными процедурами
3. Эксплуатация завода в соответствии с планами и инструкциями, полученными от дневных операций.

На технологическом предприятии обычно около 40% вращающегося оборудования находится в режиме ожидания, а остальное — в рабочем режиме. В зависимости от состояния оборудования определяется его «рабочее окно», которое необходимо соблюдать. Точно так же за остановленной установкой необходимо наблюдать и поддерживать ее в определенном состоянии остановки. Нередко на остановленном заводе можно увидеть, что колонны оказались в ситуации избыточного давления или резервуары переполнились, что привело к нежелательным событиям.

Краткий обзор прошлых несчастных случаев в обрабатывающей промышленности показывает, что ситуации часто возникают из-за работы без установленной процедуры или, иногда, с использованием неправильной процедуры.

Во избежание недопонимания сменной рабочей бригаде должны быть предоставлены надлежащие планы и инструкции в письменном формате. Например, разгрузка танкера в неправильном резервуаре или отправка покупателю не того продукта — не редкость, когда планы или инструкции недоступны.

Целью дневных операций является среднесрочное представление операций и согласование его с бизнес-планами. Дневные операции сотрудничают с техническим и инженерным персоналом и гарантируют, что правильное рабочее окно определено и доступно для сменных операций. Они также гарантируют, что все необходимые процедуры доступны. Одной из ежедневных рутинных операций является предоставление производственных планов и рабочих инструкций сменной бригаде.

Дневные операции также связаны с необходимыми компетенциями бригады, работающей с активами, и имеют сложную программу для их определения и развития.

Помимо сменных и дневных операций, есть и третий аспект:операции на месте. Целью работы сайта является надлежащее администрирование и управление всеми программами и деятельностью всего сайта. Различные сотрудники и функции в организации обеспечивают одно и то же, чтобы общие цели сайта или компании были определены и достигнуты.

Диаграмма предоставлена ​​автором.

Оцифровка управления операциями

Чтобы помочь достичь всех целей сменных, дневных и рабочих операций, некоторые аспекты их управления могут быть рассмотрены для оцифровки.

Оцифровать рабочее окно

В традиционной операции рабочее окно сохраняется как документ в Microsoft Excel, Word или документ .pdf. Такой документ обычно пересматривается и пересматривается с некоторым интервалом от трех месяцев до года. Но завод работает с рабочим окном, которое встроено в DCS в виде аварийных сигналов, и ожидается, что сменные операции будут выполняться в пределах этого окна.

Поскольку технологические установки работают в нескольких состояниях и учитывая, что различные части оборудования находятся в разных состояниях в любой момент времени, полезно определить рабочее окно для всего оборудования и процессов в зависимости от различных состояний в рамках цифровой платформы. Этот набор цифровых данных развертывается на ИТ-платформе, и при эффективной интеграции с DCS в режиме реального времени можно быть уверенным, что сменные рабочие смогут просматривать установленное рабочее окно в режиме реального времени и соответствующим образом управлять предприятием.

Honeywell, Emerson, Yokogawa и другие разработали такие типы ИТ-приложений, которые могут поддерживать цифровое операционное окно и интегрироваться с РСУ. Консорциум по нештатным ситуациям, поддерживаемый несколькими компаниями, такими как Shell, Exxon, Emerson и Honeywell, пришел к выводу, что около 40% отказов или ухудшения характеристик оборудования можно избежать, если оборудование все время работает в пределах определенного окна. Цифровая платформа позволяет сменным операторам постоянно следить за правильным рабочим окном и контролировать оборудование и условия процесса в режиме реального времени.

Оцифровка процедур и контрольных списков

Сменные работы обеспечены стандартными операционными процедурами (СОП). Почти все действия, которые обычно выполняются по сменам, документируются в виде СОП. Довольно часто некоторые СОП содержат контрольные списки. Эти СОП обычно доступны в формате Word или .pdf. Такие СОП обычно хорошо управляются мощной системой управления контентом на ИТ-платформе. Ожидается, что рабочие смены будут брать распечатку и использовать ее в соответствии с практикой на месте. После заполнения контрольные списки сохраняются или сканируются и загружаются в систему.

Есть возможность оцифровать СОПы и чек-листы. Оцифрованные СОП и контрольные списки могут быть настроены для каждой единицы оборудования настолько строго, что можно быть уверенным, что использование неправильного контрольного списка или процедуры для любой сменной задачи будет исключено.

Оцифровать рабочие планы и инструкции

Инструкции по эксплуатации обычно сообщаются путем записи в журнале, который доступен в диспетчерской завода. Сменная бригада должна прочитать то же самое и подписать, чтобы подтвердить.

Когда оперативные планы и инструкции оцифрованы, становится легко следить за тем, как сменная бригада выполняла инструкции и с какими трудностями сталкивалась при выполнении инструкций или распоряжений. Можно анализировать различные события и тенденции в отношении сменных инструкций, и можно даже «активировать» инструкции при определенных условиях, чтобы не полагаться на людей в контекстно-зависимых ситуациях.

Оцифровка системы компетенций

Компетентность сотрудников, работающих с активами, оттачивается в зависимости от количества возможностей отработки различных задач. Сменные задачи обычно включают мониторинг состояния оборудования, переналадку оборудования, изоляцию и передачу оборудования, запуск и остановку оборудования и т. д. Сотрудники, работающие с объектами, также первыми сталкиваются с чрезвычайными ситуациями и принимают соответствующие меры.

В традиционной практике компетенции определяются и измеряются количеством посещенных учебных занятий, количеством пройденных тестов, количеством часов, проведенных на тренажерах, и так далее. Однако в цифровой системе управления компетенциями можно измерить количество возможностей, с которыми столкнулся конкретный оператор, таких как обратная промывка банка фильтров, регенерация слоя молекулярного сита, изоляция оборудования и безопасная передача. Количество успешных действий и ошибок в выполнении можно отслеживать в цифровом виде и использовать для улучшения.

Оцифровка операций сайта

Как упоминалось ранее, все операции сайта связаны с администрированием и управлением. Он включает в себя определение и управление центральными стандартами, процедурами, практиками и политиками. Он включает в себя деловую координацию; планирование и планирование; управление запасами; управление материалами; управление подрядчиками; персонал; соответствие нормативным требованиям; взаимодействие с клиентами, поставщиками и общественностью; безопасность; и многие другие области знаний.

Цифровизация предоставляет возможности для повышения эффективности во многих аспектах операций на объекте, особенно в планировании производства и управлении запасами. Оцифровка может помочь с контролем и обеспечением качества; контроль затрат; управление катализаторами, химикатами и другими материалами; управление подрядчиками; и так далее.

Для повышения безопасности могут быть оцифрованы различные типы информации о безопасности процессов, такие как PFD, P&ID и таблицы данных. Сквозная оцифровка, поддерживаемая надежными структурами данных различных процессов управления безопасностью процессов (PSM), принесет организации как краткосрочные, так и долгосрочные преимущества.

Другие преимущества оцифровки

Оцифровка различных видов деятельности по управлению операциями дает огромные преимущества. Одним из них, на который стоит обратить внимание, является потенциал для разработки моделей и проведения аналитики. Оцифрованные данные можно использовать для диагностики, превентивной и предписывающей аналитики, прогнозирования остаточного ресурса оборудования, прогнозирования срока службы катализаторов, статистического контроля процессов и т. д. Во многих случаях правильно выполненная оцифровка дает более полное представление о возможностях и ограничениях процесса, что может быть использовано для более эффективного планирования.