Tematy 27 kwietnia 2018
Wydajna integracja systemu dzięki dostosowaniu oprogramowania w automatyce do danej usługi

Już dzisiaj na statkach gromadzi się terabajty danych. Praca stoczni oraz integratorów systemów jest znacznie trudniejsza ze względu na wszechobecny wymóg tworzenia warunków do gromadzenia danych. Systemy różnych producentów muszą współgrać ze sobą w trakcie rozruchu.

Rosnący „głód danych”, który towarzyszy postępującej cefryzacji, prowadzi do coraz większej sieci kontaktów, a tym samym do jeszcze większej złożoności. Opracowując DIMA (rozproszoną inteligencję dla instalacji modularnych), WAGO stworzyło koncepcję do zwiększenia wydajności w technice procesowej, która została już przetestowana na lądzie. Czy metoda ta może jednak zostać zastosowana dla żeglugi? Jeśli tak, to jak miałoby to wyglądać?

Stocznie są dziś zmuszone dbać o terminową realizację dostaw. Zapanowanie nad skomplikowanymi procesami i systemami staje się zatem jednym z najważniejszych wyzwań. Już dzisiaj automatyka i oprogramowanie w znaczący sposób współdecydują o złożoności statku. Stocznia musi ściśle współpracować z dostawcą nadrzędnego systemu monitoringu i kontroli. W końcu to integrator całego systemu odgrywa kluczową funkcję w trakcie rozruchu. Musi on samodzielnie wprowadzać zmiany oraz sprawdzać integralności na pokładzie. Prace muszą być realizowane w odpowiedniej kolejności, a godzina pracy na statku jest znacznie droższa niż godzina pracy w warsztacie. Armatorzy muszą obecnie, bardziej niż kiedykolwiek wcześniej, skoncentrować się na swoim głównym obszarze działalności, jakim jest mapowanie globalnego łańcucha logistycznego. Jeśli są im do tego potrzebne dane o statku, są ściśle zależni od integratorów, ponieważ są oni jedynymi dostawcami systemu monitoringu i kontroli statku. Wprowadzenie jakichkolwiek zmian w podsystemach, takich jak system bunkrowy lub kocioł, oznacza na przykład, że dostawca kotłów musi wejść na pokład. Integrator musi również wprowadzić do systemu nadrzędnego dodatkowe zmienne i zakresy wartości pomiarowych.

Dostawca kotłów, jako przykład jednego z producentów podsystemów, stale współpracuje z wieloma producentami systemów monitoringu i kontroli, aby zapewnić wiarygodną i zgodną z normami wizualizację obwodów kotłów. W przypadku wątpliwości podsystemy są regulowane nawet z dyspozytorni.

W jaki sposób DIMA może funkcjonować na statku?

W związku ze złożonością systemu na statku, wydaje się być sensowne, aby każdy członek łańcucha wartości mógł skoncentrować się na swoich głównych zadaniach: producent podsystemu projektuje instalację włącznie z automatyzacją i wizualizacją. Integrator systemu i stocznia wspólnie łączą podsystemy. Armator świadczy usługi logistyczne, uzyskuje wyższą ochronę inwestycyjną dla swojego statku i zmniejsza swoje uzależnienie od kluczowego dostawcy. Taka procedura jest już rzeczywistością w kontekście budowy maszyn. W zakresie elektrotechniki i komponentów oprogramowania interfejsy są jednak mniej równomiernie znormalizowane, a podsystemy bardzo ściśle ze sobą powiązane nawet na poziomie dyspozytorni. Często są one również centralnie zautomatyzowane.
W ramach wdrażania wymienionych poniżej działań zaradczych możnaby również zaimplementować koncepcję rozproszonej inteligencji do instalacji modularnych na statku.
W podsystemach należy wprowadzić automatyzację rozproszoną. Należy również opisać interfejs oprogramowania o wysokiej klasie abstrakcji. Wysoki stopień abstrakcji oznacza w tym przypadku, że podsystem będzie traktowany jak usługa. Usługi mogą zostać m.in. zainicjowane, zatrzymane lub sparametryzowane. Dla systemu sterowania, który staje się w ten sposób płaszczyzną sterowania procesem, będzie to jednoznaczne – niezależnie, czy będzie on uruchamiał maszynę główną, kocioł, czy też klimatyzację. Należy też wymieniać informacje zamiast danych. Wszystko to powinno odbyć się zgodnie ze znormalizowanym standardem, który zapewni niezależność od dostawców.
marine_referenz_graphic_tr_de_2000x1500.jpg

Zwiększająca się złożoność wymaga nowych rozwiązań.

W tym celu WAGO opracowało we współpracy z Uniwersytetem im. Helmuta Schmidta w Hamburgu oraz Politechniką w Dreźnie koncepcję DIMA dla techniki procesowej. DIMA spełnia wszystkie wymienione powyżej wymogi oraz postanowienia wytycznej VDI/VDE 2658, jak i zalecenia NAMUR NE148. Zasadniczym elementem tej metody jest Type Package (MTP) dla usług i informacji. Opisuje on wymnianę informacji poprzez OPC UA. Usługa jest realizowana poprzez status maszyny, patrz norma IEC61512. Wizualizacja jest opisywana w podsystemie poprzez AutomationML (Markup Language) i dlatego jest identyczna funkcjonalnie zarówno podczas pracy na miejscu, jak i w dyspozytorni czy na mostku. Obrazowanie jest zgodne z projektem danego producenta.

Testy przeprowadzone na modelowej instalacji z zakresu techniki procesowej wykazały, że uruchomienie instalacji jest możliwe w ciągu 2:30 min. W przeciwnym razie dostosowywanie układu sterowania do konwencjonalnych rozruchów trwałoby kilka dni roboczych. Pozytywne doświadczenia z zakresu techniki procesowej oraz szerokie wsparcie producentów w dziedzinie automatyzacji pozwalają założyć, że zalety oprogramowania zorientowanego na usługi w automatyzacji mogą również przyczynić się do wzrostu wydajności w przemyśle stoczniowym.

Autor: dypl. inż. ekon. (TU) Norman Südekum, kierownik Branchenmanagement Schiffstechnik w Wago Kontakttechnik GmbH & Co.KG