産業用IoTインテリジェンスは、災害を防ぐことで命を救うことを目指しています

2005年3月23日に、テキサスのBP Plc製油所が爆発し、15人が死亡し、170人以上が負傷しました。爆発の原因は、BPの従業員が重要な油処理装置を過熱し過熱したことでした。 BPは最終的に、罰金の支払い、訴訟の解決、製油所の改善のために30億ドル以上を払い出しました。マラソン石油は2013年初めに25億ドルで購入しました。

これは、災害の長いリストのほんの一例です。エネルギー部門では、プラントや同様の施設が壊滅的に爆発する可能性があるためです。 それは長い間人生の事実でした。 ただし、産業用モノのインターネット（IIoT）インフラストラクチャの先駆者であるベンダーは、自動化によりこれらのような事故を防止することを目指しています。 IIoTプラットフォームは、リアルタイムの監視と予防保守を提供します。これにより、プラントの所有者とオペレーターは、緊急事態により迅速に対応できます。 この反応時間は、仮想化によってさらに高速化され、石油精製や発電所などの施設で動作するIoTアプリケーションの遅延を削減するのに役立ちます。 周囲の住民の安全とセキュリティを保護するために、発電所と化学工場の設備に関する決定をリアルタイムで行う必要があります。

ハードコア災害復旧

大部分の企業にとって災害復旧は最重要事項ですが、ここで取り上げられている状況は、オフィスサイトでの作業時間の損失や、ホストされているWebサイトの予期せぬドロップをはるかに超えています。 石油精製所と発電所が実際の大災害を回避するために、シュナイダーエレクトリックなどの企業の安全計装システム（SIS）は、「発熱反応を示すこれらの重要な変数を監視できます」と、シニアバイスのクリストファーライデンは述べています。シュナイダーエレクトリックの戦略およびポートフォリオの社長。 「これらの変数の変化が速すぎると感じる場合、実際にプロセスをシャットダウンするためのアクションを実行します。」

シュナイダーエレクトリックは、特に発電所、石油生産工場、石油精製所に自動化機器を提供する自動化サプライヤーであるため、ライデンはこれらの状況についてコメントするのに優れた立場にあります。 Emerson Electric Co.、Honeywell International、Rockwell AutomationなどのベンダーもSISプラットフォームを提供しています。

Lydenによれば、SISはプラントの運転に対する「ブレーキ」として機能します。 「基本的に、SISは、大災害や重大な事故が発生する前にプラントを確実にシャットダウンするために存在します」とライデンは言いました。 「オペレーションと運用資産のパフォーマンスを監視します。プロセスがスピードアップし始めるか、何かが制御を失い始めると、SISが引き継ぎ、プラントをダウンさせます。」

シュナイダーエレクトリックのSIS、EcoStruxure Triconex Safety Systemは、プラントの稼働時間を維持するのに役立つエッジコントローラーハードウェアとソフトウェアの組み合わせです。 このシステムは、火災やその他の可燃性イベントのほか、有毒ガス漏れなどの他のイベントの警告を発し、状況の改善に役立ちます。 SISプラットフォームは、セキュリティ上の懸念からデータネットワークに接続しませんが、プラントや精製所のオペレーターにデータを提供して重要な意思決定を支援することで、IIoTで役割を果たします。

「たとえば、オペレータはスマートフォンのダッシュボードからアラートを受信し、プラントまたは特定のプラント資産が危険にさらされていることを伝えることができます。その後、インシデントを回避するために必要な措置を講じることができます」 「私たちは、工場が安全でない状態に達する前に、彼らが彼らの安全閾値、プロセスと資産をどこまで動かすことができるかを理解するのを助けています。」

冗長性、自律性、および高速フェールオーバー

Lydenによると、前述のBP製油所で発生した災害の種類から保護するために、オペレーターは高速フェールオーバーと自動制御を維持し、仮想マシン（VM）の冗長性の実装を検討する必要があります。 これを達成するために、シュナイダーエレクトリックは、ウインドリバーのTitanium Controlオンプレミスクラウドインフラストラクチャプラットフォームを展開します。 「VMに冗長性を持たせることは非常に重要であり、この高速フェールオーバーを使用することは、不安を与えるのに十分な時間にわたってプラントを見失わないことを意味します」とLyden氏は言いました。

シュナイダーエレクトリックなどの会社の配電制御システムは、化学プラントや発電プラントに自律機能をもたらします。 ウインドリバーのVxWorksリアルタイムオペレーティングシステム（OS）を実行するシュナイダーエレクトリックのプログラマブルロジックコントローラーにより、発電所はその動作を自律的に制御できます。 配電制御システムの自律機能は、発電所や石油施設が圧力、温度、エネルギーの流れを制御するのに役立ちます。 ライデンはこれを「ハートビート制御」と呼んでいます。 実際、シュナイダーエレクトリックとウインドリバーは、次世代のプロセスコントローラーに取り組んでいます。 このタイプの制御テクノロジーは、プライマリインフラストラクチャの障害によりスタンバイ機器が引き継ぐ場合のプラントのフェールオーバーを処理します。

重要なインフラストラクチャの安全性とセキュリティ

ウインドリバーは、シュナイダーエレクトリックなどの顧客が、単一のプラットフォーム上で産業プラントの多様なハードウェアと制御アプリを統合するのを支援します。 プラントは、仮想化とコンテナを活用して、最適な可用性を維持することもできます。 同社は、リアルタイムOSと、インテリジェンスを最先端に導くために必要な仮想化テクノロジーを専門としています。

IIoTインフラストラクチャのコンポーネントであるリアルタイムOSは通常、安全性とミッションクリティカルなアプリに焦点を当てています。 環境にマイクロ秒のスケールで反応し、失敗しないデバイスやアプリに最適です。 ウインドリバーの社長兼CEOであるジム・ダグラスは、次のように述べています。「リアルタイムOSにより、コンピューティング、メモリ、キャッシュが常に優先的に分散されます。

ダグラス氏によると、Linuxと並行してリアルタイムOSを実行することで、企業は「高い安全性の臨界点」があるエッジで機械学習（ML）を適用できます。 リアルタイムOSとLinuxは別々に操作できますが、Linuxを併用すると、リアルタイムOSがミッションクリティカルな機能を処理しながら、デバイスまたはアプリの安全上重要でない部分を実行できます。 ダグラスによると、Linuxはシステム要件が低く、性能が高いため、組み込みシステムで役立ちます。 これらの高性能機能により、工場のフロア、プログラム可能な制御、飛行機、および飛行制御システムでさまざまな種類のLinuxが使用されていることがわかります。

この遅延を回避するために、エッジでより多くの計算が行われています。 「あなたはその待ち時間を持つことはできません」とダグラスは言いました。 「何かが起こると、大惨事になります。」

自動化された無人

これらの技術は十分に急速に進化しており、ライデンは、いくつかのガスプラントが災害からすぐに無人になると予測しています。 「今日の技術は、人々がそうすることに自信を持っているほどではありません。しかし、オフショアを見始めています」とライデンは言いました。 「だから、無人の娘プラットフォームを備えた中央の母プラットフォームから運営されるオフショア石油プラットフォームのグループのすべての操作が表示されます。」

ライデンは、多くの小規模ガスプラントが現在遠隔管理されていることにも注目しています。 「私たちは、この自律性の概念に向かって運転していると思います。つまり、制御システムには、制御は可能ですが、人間がいなくても安全を確保できるすべてのものが含まれています」

「自己診断を行うインテリジェントで自律的なエッジデバイスの概念」と彼は続けます。「制御するだけでなく、物理的なプラント資産の状態を管理するなどのこともできるようになります。この無人植物のビジョンを実現するために必要です。」

さらに、エッジコンピューティングとIIoTにより、人間と自律マシンが共存する機会が生まれます。 実際、ダグラスによると、エッジの人工知能（AI）はIIoTの中心になります。 IIoTの最初の波は、エッジマシンをエンタープライズネットワークに接続することでした。 次に、分析とデータの視覚化が登場しました。 「異常を検出しやすくするために、視覚化パッケージなどのソフトウェア作成ツールを使用して分析を開始できます」とダグラス氏は述べています。

「次の波は、完全に自律的または部分的に自律的なマシンがあり、実際に自分でより高度なタスクを実行できるようになり、より高いレベルのタスクに人々を集中させて、ロボットは下位レベルのタスクを実行します」とダグラスは続けました。 「それが大きな変革です。AIの出番です。エッジで十分な計算能力があれば、この機械をよりスマートにすることができます。そして、これらのタイプのタスクの多くを引き継ぐことができます。人的交流。"

分析と機器の健康

現在、製造工場や精製所には、コンプレッサー、ゲージ、ポンプ、バルブなど、製造プロセスの制御に役立つさまざまな機器があります。 センサーにより、これらのコンポーネントはインテリジェントになり、動作パフォーマンスに関する情報を共有できます。 ライデンによると、将来的には、化学プラントにはポンプがスターターを短絡させているか、電流を過剰に使用していることを人に知らせる分析結果を生成するポンプが搭載される予定です。

「ポンプが電力を消費しているのか、ポンプの効率が低下しているのかを知らせる方法でポンプが装備されることが期待できます」とライデン氏は述べています。 「そして、それらすべては、ポンプの動作を制御し、ポンプを診断する共通のエッジデバイスから実行されます。」

組織が発電所から人員を撤去し、センサーと測定デバイスの価格が下がると、無人発電所の故障を避けるために、IIoTを介した発電所の管理を強化する必要があります。

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「IoTが可能にすると思うのは、その性質のものです。なぜなら、今日見られるよりもはるかに多くの機器の健康管理が見られるからです」とライデンは言いました。 「IIoTの成熟に伴う次のステップは、これらの資産に実際の制御機能を付与することです。私たちが話しているのは、これらの資産がそれぞれ自律的に制御できるサイバー物理システムになることです。」 さらに、ライデンによれば、化学プラントは今後、ブロワー、熱交換器、モーター、およびポンプを接続します。

物理的なIIoT開発の次に、分析は開発され、ポンプのパフォーマンス管理においてより大きな役割を果たします。 強化された接続性、コンピューティング能力、および分析の組み合わせは、プラントおよび精製所がプロセス機器の健全性を管理し、意思決定を改善し、重要なインフラストラクチャの信頼性を高めるのに役立ちます。

前述のBPの石油精製所での事件と、2015年2月18日のカリフォルニアでの炭化水素の放出が爆発を引き起こしたExxon Mobile精製所の事件は、IIoT技術の必要性を示しています。 それがもたらすインテリジェンスは、これらのタイプの災害の防止に役立ちます。