Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Yokogawa nabízí dokonalost v péči o aktiva

číslo 12/2006

Yokogawa nabízí dokonalost v péči o aktiva

Na třetím setkání svých zákazníků z oblasti EMEA (Europe, Middle East, Africa) v Praze v říjnu 2006 seznámili představitelé společnosti Yokogawa Electric Corporation přítomné s konceptem aktivit společnosti ohledně péče o výrobní aktiva a s odpovídajícím souborem svých produktů Asset Excellence Solutions. V celosvětovém měřítku byl dotyčný koncept oficiálně představen na desáté výroční konferenci poradenské firmy ARC Advisory Group v únoru 2006.

Model VigilantPlant Operational Excellence

Model provozně dokonalého výrobního závodu VigilantPlantTM představila Yokogawa v roce 2004. Produkty, které v jeho rámci postupně vytváří, umožňují provozovatelům po celý životní cyklus závodu řídit ho co možná nejdokonaleji po stránce výrobní, péče o výrobní aktiva i bezpečnosti – tedy dosahovat tzv. provozní dokonalosti (Operational Excellence – OpX).

V souladu s celkovou koncepcí – „jasně vidět – předem vědět – hbitě jednat„ – má model VigilantPlant tyto tři základní části:

  • Production Excellence k zajištění pružnosti a přizpůsobivosti výrobních procesů,

  • Asset Excellence k zajištění dostupnosti výrobních aktiv a jejich maximálního využití po celý životního cyklu závodu,

  • Safety Excellence k zajištění ochrany zdraví personálu, funkční bezpečnosti a ochrany životního prostředí.

Každá z nich nedílně obsahuje i hlediska životního cyklu. Jejich průnik tudíž tvoří čtvrtou, odvozenou část modelu s úkolem zajistit dokonalý chod závodu po celou dobu jeho životního cyklu – tzv. Plant Lifecycle Excellence (zvýrazněná centrální část na obr. 1)

Obr. 1.

Obr. 1. Model VigilantPlant Operational Excellence

V dalším se článek omezí jen na hlavní rysy konceptu společnosti Yokogawa pro oblast péče o výrobní aktiva – Asset Excellence Solutions. Pod pojmem (výrobní) aktiva se v tomto článku rozumí především veškerá hmotná automatizační technika jako řídicí systémy, provozní přístroje (snímače, převodníky, regulační ventily atd.), točivé stroje (čerpadla, kompresory), popř. jiná dále uvedená zařízení nacházející se v závodě.

Asset Excellence – dokonalost v péči o výrobní aktiva

Značný vzrůst zájmu o metody správné péče o výrobní aktiva (Asset Management – AM, Plant Asset Management – PAM) je úzce spjat s počátkem „éry průmyslových sběrnic„ okolo roku 2000. Jde o metody slibující dosažení větší dostupnosti a vyššího stupně využití aktiv, což pro jejich provozovatele znamená menší celkové náklady na zajištění požadovaných funkcí (tzv. Total Cost of Ownership – TOC).

Uvedený názor, propagován společnostmi jako Emerson, Honeywell, ABB a odnedávna i Invensys, se v několika posledních letech všeobecně rozšířil. Nyní Yokogawa přichází se svým konceptem Asset Excellence Solutions. Čím se od ostatních odlišuje?

Především jde o promyšlenou a srozumitelnou strukturu vycházející z názoru, že v péči o aktiva jsou pro úspěch výrobního závodu u každého jeho aktiva rozhodující tyto čtyři faktory:

  • spolehlivost (asset reliability) jako často přehlížený, přesto nejzákladnější předpoklad nepřetržité výroby; jen uživatelé zcela neústupní v otázkách spolehlivosti mohou očekávat, že jejich aktiva budou dennodenně spolehlivě pracovat a že výroba bude stále agilní a také bezpečná,

  • dostupnost (asset availability), které se dosahuje zajištěním potřebné údržby jako nadstavby nad inherentní spolehlivostí aktiva; uživatelé mohou dosáhnout větší dostupnosti aktiv zdokonalením možností jejich inženýrské obsluhy a údržby přímo v provozních podmínkách,

  • předvídatelnost (asset predictability) chování jako nový výdobytek umožněný moderními metodami sledování on-line a prediktivní diagnostiky; uživatelé, kteří neváhali a rozhodli se jít touto cestou, hlásí rychlou návratnost prostředků i pokračující přínosy díky možnosti optimalizovat postupy údržby a minimalizovat prostoje,

  • výkonnost (asset performance) jako stále unikající meta, spíše cesta než definitivně určený cíl, vyžadující nepřetržité zlepšování po celý životní cyklus závodu; uživatelé sledující cestu trvalého zlepšování výkonnosti potřebují za dlouhodobého partnera spolehlivého dodavatele automatizačních řešení, který s nimi sdílí vyvstávající problémy a spolupracuje při zvyšování stupně využití a výkonnosti aktiv v závodě.

Uvedený výčet je současně stručným popisem cesty, kterou společnost Yokogawa nabízí svým zákazníkům k dosažení dokonalosti v péči o aktiva (přehledně znázorněna na obr. 2).

Obr. 2.

Obr. 2. S produkty společnosti Yokogawa lze snadno dosáhnout dokonalosti v péči o výrobní aktiva

Na začátku uvedené cesty podle obr. 2 jsou vysoká kvalita a spolehlivost aktiv, základní vlastnosti všech produktů společnosti Yokogawa, od provozních přístrojů, přes řídicí systémy po celková řešení a služby. K dosažení druhého stupně – dostupnosti aktiv – je ke kvalitě a spolehlivosti třeba přidat udržovatelnost; to umožňuje nový produkt FieldMate®. Dostupnost kombinovaná s moderními diagnostickými metodami dovoluje dosáhnout třetího stupně v úrovni péče o aktiva, tj. schopnosti předvídat chování aktiv. Nástrojem je zde sada programů Plant Resource Manager (PRM) včetně nástroje k realizaci moderních diagnostických metod (PRM Advanced Diagnostics Applications – PAA).

Jakmile provozovatel dosáhne vyšších úrovní spolehlivosti, dostupnosti a předvídatelnosti chování svých aktiv, chce je využívat po co nejdelší dobu, popř. je ještě dále zdokonalovat. Dalším stupněm, či spíše trvalým procesem, je proces nepřetržitého zdokonalování péče o aktiva během celého životního cyklu závodu, k jehož podpoře Yokogawa nabízí novou ideu InsightSuiteTM AE.

Uvedené stupně a jim příslušné podpůrné nástroje v rámci modelu VigilantPlant (vigilant – bdělý, ostražitý) vedou uživatele k žádoucímu výsledku – cestou mj. co nejdokonalejší péče o výrobní aktiva dosahovat vytčených podnikatelských cílů. Dále bude podrobněji pojednáno o deklarovaných stupních a nástrojích.

Spolehlivost aktiv

Inherentně spolehlivá výrobní aktiva jsou základem přinášejícím jejich provozovateli výhodu minimálního počtu výpadků a neklesající kvality aktiv. Nepřetržitě řídit kritické procesy dokážou jen uživatelé používající tu nejspolehlivější řídicí techniku.

O společnosti Yokogawa je známo, že její hlavní síla spočívá ve skutečně velmi spolehlivých řídicích systémech a kvalitních, dlouhodobě stabilních snímačích.

V případě systémů CS3000 společnost nyní kombinací redundance, možností výměny jednotek za chodu a moderních metod diagnostiky dosahuje spolehlivosti až 99,999 995 3 %. Tedy za bájnou hranicí „sedmi devítek„, která znamená odhadovanou dobu výpadku při jedné provozní řídicí stanici (FCS) asi 3 s za rok, tj. střední dobu do poruchy (MTBF) 4 500 let, při deseti stanicích 31 s za rok a 450 let (pro porovnání: spolehlivosti 99,99 % odpovídají čísla 0,86 h/rok a čtyři roky při jedné, popř. 8,6 h/rok a 0,4 roku při deseti stanicích).

Z nabízených snímačů mají např. převodníky tlaku řady EJA hodnotu MTBF = 1 249 let při přesnosti ±Provozovatelé závodů vybavených řídicími systémy a provozními přístroji značky Yokogawa se tedy mohou zcela věnovat řízenému procesu při plné důvěře ve spolehlivost klíčových automatizačních prostředků. To je první z vlastností, které odlišují společnost Yokogawa od ostatních.

Dostupnost aktiv

Co nejlepší dostupnosti aktiv, druhého stupně na cestě podle obr. 2, se dosahuje tím, že se inherentně spolehlivá aktiva zařadí do určitého systému údržby. Protože údržba je co do spotřeby živé práce důležitá a velmi významná část denních aktivit ve výrobních provozech, je v nejvyšším zájmu provozovatelů, aby byla vykonávána co nejrychleji a nejefektivněji. Efektivní postupy údržby nejen vedou k úspoře práce, ale současně zvyšují dostupnost celého závodu. Z pohledu životního cyklu aktiv je důležitá i rychlost a efektivita inženýrských činností při uvádění aktiv do provozu, při změnách či rozšiřování technologických zařízení apod.

Rychle uvést potřebné přístroje do provozu a efektivně je udržovat je úkolem provozních techniků různých kategorií. Ti, mají-li být schopni provádět inženýrink a údržbu přístrojů po celý jejich životní cyklus a řešit problémy co nejblíže místa jejich vzniku ve výrobních provozech, potřebují mít k dispozici vhodný provozní pracovní nástroj.

Obr. 3.

Obr. 3. Nástroj FieldMate s jedinou společnou databází výrazně zjednodušuje pracovní procesy při nastavování a údržbě

Softwarový nástroj FieldMate, který společnost Yokogawa nyní uvádí na trh, není běžný konfigurátor, ale komplexní nástroj k podpoře veškeré činnosti provozních techniků v oblasti péče o provozní přístroje, tj. jejich inženýrinku i údržby, v prostředí PC.

Je to první přenositelný nástroj pro inženýrink a údržbu provozních přístrojů na světě, který podporuje oba způsoby ukládání a přenosu údajů o přístrojích – Device Description (DD) i Field Device Tool/Device Type Manager (FDT/DTM).

Hlavním heslem při jeho vývoji bylo „jeden nástroj pro všechno„, kde „všechno„ zahrnuje všechny možné provozní přístroje ve všech fázích životního cyklu závodu i všechny zúčastněné pracovníky (obr. 3):

  • FieldMate spolupracuje se všemi provozními přístroji všech dodavatelů komunikujícími po sběrnicích jako Foundation Fieldbus, HART, Profibus atd. při použití metody DD anebo FDT/DTM; při použití FDT/DTM může podporovat také systémy elektrických pohonů apod.

  • podporovány jsou všechny fáze životního cyklu závodu uvedené na obr. 3 při trvalém ukládání veškerých údajů o zařízení, a to nejen statických, ale i záznamů z auditů apod.,

  • nástroj i uložené údaje jsou kdykoliv a odkudkoliv dostupné přístrojářům při uvádění zařízení do chodu, provozním operátorům při jejich každodenní obsluze i pracovníkům údržby při plánování i realizaci potřebných údržbářských zásahů.

Koncept jediného nástroje umožňuje také dosáhnout úspory investic spjatých s obdobím od začátku instalace po etapu spouštění zařízení.

Lze říci, že při použití nového nástroje FieldMate je možné dosáhnou výrazně lepší dostupnosti provozních přístrojů i dalších zařízení, a tudíž zkrátit doby uvádění zařízení do chodu a trvání odstávek a vcelku zvýšit produktivitu závodu. Jde o druhou odlišující vlastnost.

Předvídatelnost chování aktiv

Třetím stupněm na cestě k dokonalosti v péči o aktiva je dosáhnout předvídatelnosti jejich chování. Předvídat je úkolem především pracovníků údržby, kteří musí sledovat technický stav aktiv, posuzovat ho a optimální údržbou aktiv maximalizovat jejich dostupnost, a tím také dobu provozuschopnosti závodu.

Obr. 4.

Obr. 4. Postavení produktu Plant Resource Manager (PRM) k řídicímu systému

K pokrytí všech aspektů údržby aktiv, včetně možnosti předvídat jejich budoucí chování, je určena již zmíněná sada programů Plant Resource Manager (PRM), vlajkový produkt společnosti Yokogawa v péči o aktiva. Zatímco FieldMate je nástroj vhodný pro provozní techniky k práci v režimu off-line, sada PRM pracuje on-line a představuje společný, centralizovaný prostředek k řízení údržby. Vztah sady PRM k řídicímu systému je patrný z obr. 4. Ve vztahu k systémům typu MES a ERP funguje PRM obdobně jako server databáze technologických dat Yokogawa ExaQuantum, ovšem s tím rozdílem, že podnikové úrovni nejsou poskytována technologická data, ale údaje o stavu výrobních aktiv apod. spjaté s údržbou.

Základním modulem sady PRM je hlavní databáze údajů, zakládaná pro každé jednotlivé zařízení. Jakmile je zařízení v PRM jednou definováno, uloží se do příslušného záznamu statické informace jako název zařízení, označení modelu, jméno dodavatele a další jednotlivé parametry. Dále lze zaznamenávat dynamické informace jako např. historii údržby, výsledky auditů, historii výstražných hlášení apod. S tím, jak PRM expanduje také do oblasti diagnostiky, může po definování příslušných dat a operací s nimi poskytovat i diagnostické údaje, vydávat varování na základě současného a popř. i predikovaného stavu apod.

V současné době pokrývá PRM pouze provozní snímače s plánem na rozšíření i na točivé stroje, pohony a systémy pohonů a další zařízení v oboru automatizace nespojitých výrob atd. Objektem v databázi PRM může v budoucnu být i celá provozní jednotka, např. výměník tepla, kotel apod., sledovaná stejně jako jednotlivý přístroj, včetně následné diagnostiky.

Diagnostika je metoda přinášející do péče o aktiva nové vhodné prvky. Základem je inherentní diagnostika na úrovni přístrojů, nyní již obvyklá. Avšak lze jít ještě mnohem dále. Yokogawa nabízí např. diagnostiku připojení přístroje k technologickému zařízení. Dále, s použitím nástroje PAA a ve spolupráci se svými zákazníky, chystá software pro diagnostiku řídicích smyček (tzv. Loop & Equipment Diagnostics) s výhledem na budoucí diagnostiku výkonnosti celých provozních jednotek s využitím modelového přístupu.

Odlišný od běžných zvyklostí je v souboru PRM i způsob zpracování výstražných hlášení, když výstrahu původem v procesu sice zpracovává operátor technologického zařízení, ale souvisí-li se stavem nebo chováním provozního přístroje, je informován také provozní technik. Výstrahu původem z prediktivní diagnostiky řeší pracovník údržby.

Shrnuto platí, že v závodech s centrálním sledováním aktiv prostřednictvím souboru programů PRM lze snadno zjistit stav aktiv, včetně predikovaného, a zajistit jejich maximální dostupnost při optimalizaci celého procesu údržby. To je třetí odlišnost.

Trvalý růst výkonnosti

Čtvrtým a vrcholným stupněm dosažitelným na cestě k dokonalé péči o výrobní aktiva je etapa stálého udržování a zlepšování využití aktiv a výkonnosti závodu. Sledovat v závodě, co se s aktivy děje, a na základě zjištěných skutečností rozhodovat o potřebných opatřeních je úkolem vedoucích pracovníků závodu.

Nová idea, kterou do této oblasti vnáší společnost Yokogawa, má název InsightSuiteTM AE Asset Excellence Services což ale není označení jen pro softwarový produkt.

Obr. 5.

Obr. 5. Široká nabídka služeb v rámci ideje InsightSuite AE

Jde o službu, nikoliv však o servisní kontrakt na údržbu, ale o soubor služeb poskytujících přidanou hodnotu při správě celého životního cyklu závodů či podniků na nejvyšší úrovni jejich řízení. Využívají se přitom produkty, know-how a zkušenosti společnosti Yokogawa.

Konkrétně InsightSuite AE skrývá množství konzultačních, diagnostických a optimalizačních služeb, využívajících funkce a data poskytované produkty FieldMate a PRM jako podsystémy, jak ukazuje obr. 5.

Cílem nabídky služeb pod hlavičkou InsightSuite AE je pomoci zákazníkům společnosti Yokogawa naplno využít potenciál uložený v jejich výrobních aktivech, a to v podmínkách vzájemného dlouhodobého vztahu založeného na zcela otevřené spolupráci obou stran. To je čtvrtá odlišnost.

Závěr

Společnost Yokogawa, podle svého modelu provozně dokonalého výrobního závodu VigilantPlant, představeného před dvěma roky, nyní pod názvem Asset Excellence Solutions, postupně realizuje svůj koncept k dosažení dokonalosti v péči o výrobní aktiva v automatizaci zejména spojitých technologických procesů. Scénář, který nabízí, má čtyři hlavní kroky:

  • zajistit kvalitu a spolehlivost používaných řídicích systémů a provozních přístrojů, což je tradičně silná stránka její nabídky,

  • doplněním kvality a spolehlivosti o udržovatelnost, umožněnou unikátním nástrojem FieldMate, dosáhnout maximální dostupnosti aktiv nezávisle na jejich druhu a původu,

  • použitím sady programů pro on-line sběr a zpracování údajů z provozních zařízení Plant Resource Manager, postupně rozšiřované o moderní metody diagnostiky, umožnit nejen sledovat stav, ale i předvídat budoucí chování aktiv,

  • zajistit, aby jednou dosaženou úroveň v oblastech kvality a spolehlivosti, dostupnosti a předvídatelnosti chování aktiv bylo možné trvale udržovat i dále rozvíjet s ohledem na životní cyklus závodu, což umožní množina nadstavbových služeb InsightSuite AE.

Jak předložený scénář, tak dodávané i připravované produkty a služby výrazně odlišují nabídku společnosti Yokogawa v oblasti péče o aktiva od nabídky ostatních dodavatelů.

Podle firemních materiálů Yokogawa
zpracoval Ing. Karel Suchý

YOKOGAWA – Reprezentační kancelář
1. máje 120
703 00 Ostrava
tel.: 595 953 967
fax: 595 955 673
http://www.yokogawa.com