يهدف الذكاء الصناعي للإنترنت إلى إنقاذ الأرواح عن طريق منع الكوارث

في 23 مارس 2005 ، انفجرت مصفاة لتكرير النفط BP Plc في تكساس ، مما أسفر عن مقتل 15 شخصًا وإصابة أكثر من 170. وكان السبب في الانفجار هو قيام عمال BP بالإفراط في زيادة حرارة قطعة مهمة من معدات معالجة النفط وارتفاع درجة حرارتها ، وفقًا لما ذكرته الغارديان في ذلك الوقت. قامت شركة BP في النهاية بتسديد أكثر من 3 مليارات دولار لدفع الغرامات ، وتسوية الدعاوى ، وتحسين المصفاة ، التي اشترتها Marathon Petroleum Corp في أوائل عام 2013 مقابل 2.5 مليار دولار.

هذا مجرد مثال واحد في قائمة طويلة من الكوارث لأنه في قطاع الطاقة ، يمكن أن تنفجر المنشآت والمرافق المماثلة بشكل كارثي. كانت هذه حقيقة طويلة من الحياة. ومع ذلك ، فإن البائعين الرائدين في البنية التحتية لإنترنت الأشياء الصناعية (IIoT) يتطلعون للمساعدة في منع وقوع مثل هذه الحوادث من خلال الأتمتة. توفر منصات IIoT مراقبة في الوقت الحقيقي والصيانة الوقائية ، مما يساعد على تمكين مالكي ومشغلي المصنع من الاستجابة بسرعة أكبر لحالات الطوارئ. يتم زيادة وقت التفاعل هذا عن طريق المحاكاة الافتراضية ، مما يساعد على تقليل زمن الوصول في تطبيقات إنترنت الأشياء التي تعمل في مرافق مثل مصافي النفط ومحطات الطاقة. يجب اتخاذ القرارات بشأن المعدات في محطات الطاقة والمصانع الكيميائية في الوقت الحقيقي لحماية سلامة وأمن السكان المحيطين.

المتشددين التعافي من الكوارث

على الرغم من أن الاسترداد بعد عطل فادح أمر مهم بالنسبة لمعظم الشركات ، فإن المواقف التي تتم معالجتها هنا تتجاوز مجرد فقدان وقت العمل في موقع المكتب أو انخفاض موقع الويب المستضاف بشكل غير متوقع. وقال كريستوفر ليدن ، نائب أول ، من أجل أن تتجنب مصافي النفط ومحطات الطاقة الكوارث الواقعية ، فإن نظام أدوات السلامة من شركات مثل شنايدر إلكتريك يمكنه "مراقبة هذه المتغيرات الحرجة التي قد تكون مؤشراً على رد فعل طارد للحرارة". رئيس الاستراتيجية والحافظة لدى شنايدر إلكتريك. "إذا شعروا أن هذه المتغيرات تتغير بسرعة كبيرة ، فإنهم يتخذون إجراءات لإيقاف العملية فعليًا."

إن Lyden في وضع ممتاز للتعليق على هذه المواقف لأن Schneider Electric هي مورد للأتمتة يوفر معدات الأتمتة خصيصًا لمحطات الطاقة ومحطات إنتاج النفط ومصافي النفط. يوفر بائعون مثل Emerson Electric Co. و Honeywell International و Rockwell Automation أيضًا أنظمة SIS.

تعمل SIS بمثابة "فرامل" في تشغيل المصنع ، وفقًا لما قاله ليدن. وقال ليدن: "في الأساس ، هناك SIS لضمان إغلاق المصنع قبل وقوع كارثة أو حادثة حرجة". "إنها تراقب أداء العملية والأصول التشغيلية. إذا بدأت العملية في الإسراع أو إذا بدأ شيء ما يفقد السيطرة ، فإن SIS تتولى المصنع وتهبط فيه."

يعد نظام شنايدر إلكتريك SIS ، نظام السلامة EcoStruxure Triconex ، عبارة عن مزيج من أجهزة وبرامج التحكم في الحافة التي تساعد في الحفاظ على وقت تشغيل النباتات. يمكن للنظام توفير تحذير من الحرائق أو غيرها من الأحداث القابلة للاحتراق وكذلك الأحداث الأخرى ، مثل تسرب الغازات السامة ، والمساعدة في تصحيح المواقف. على الرغم من أن منصات SIS لا تتصل بشبكات البيانات بسبب المخاوف الأمنية ، فإنها لا تزال تلعب دوراً في IIoT من خلال توفير البيانات للمشغلين في المصانع والمصافي لمساعدتهم على اتخاذ قرارات حاسمة.

وقال ليدن "على سبيل المثال ، يمكن للمشغلين تلقي تنبيهات عبر لوحة القيادة على هواتفهم الذكية ، وإبلاغهم بأن المصنع أو أحد أصول المصنع في خطر. ويمكنهم بعد ذلك اتخاذ الإجراءات اللازمة لتجنب وقوع حادث". "نحن نساعدهم على فهم عتبة سلامتهم ، إلى أي مدى يمكنهم دفع العملية وأصولهم قبل وصول المصنع إلى حالة غير آمنة".

التكرار ، الحكم الذاتي ، والتجاوز السريع

وفقًا لـ Lyden ، من أجل الحماية من نوع الكارثة التي حدثت في مصفاة النفط BP المذكورة سابقًا ، يجب على المشغلين الحفاظ على الفشل السريع والتحكم الآلي ، وكذلك النظر في تطبيق التكرار على الأجهزة الافتراضية (VMs). ولتحقيق ذلك ، تنشر شركة شنايدر إلكتريك منصة البنية التحتية السحابية Titanium Control التابعة لشركة Wind River. وقال ليدن: "التكرار في أجهزة VM أمر بالغ الأهمية ، ويعني هذا الفشل السريع أنها لا تفقد أبدًا نظرتها إلى المصنع لفترة كافية لإعطائها القلق".

يوفر نظام التحكم في التوزيع من شركة مثل Schneider Electric وظائف مستقلة للمحطات الكيميائية ومحطات الطاقة. تعمل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الخاصة بشنايدر إلكتريك التي تدير نظام التشغيل في الوقت الحقيقي (OS) لنظام Wind Wind's VxWorks على السماح لمحطات الطاقة بالتحكم في عملياتها بشكل مستقل. تساعد الوظائف المستقلة لنظام التحكم في التوزيع محطات الطاقة ومنشآت النفط في التحكم في ضغط الطاقة ودرجة الحرارة وتدفقها. يشير ليدن إلى هذا باسم "التحكم في نبضات القلب". في الواقع ، تعمل شركة Schneider Electric و Wind River على وحدة تحكم عملية من الجيل التالي. يعالج هذا النوع من تقنية التحكم الأعطال في المصانع ، عندما تتولى المعدات الاحتياطية الفشل في البنية التحتية الأساسية.

سلامة وأمن البنية التحتية الحرجة

يساعد Wind River العملاء مثل Schneider Electric على دمج تطبيقات الأجهزة والتحكم المتنوعة للمنشآت الصناعية على منصة واحدة. يمكن للنباتات أيضًا الاستفادة من المحاكاة الافتراضية والحاويات للحفاظ على التوافر الأمثل. تتخصص الشركة في أنظمة التشغيل في الوقت الفعلي بالإضافة إلى تقنيات المحاكاة الافتراضية اللازمة لرفع مستوى الذكاء إلى الحافة.

عادةً ما تركز أنظمة تشغيل الوقت الفعلي ، وهي أحد مكونات البنية التحتية IIoT ، على تطبيقات السلامة والمهام الحرجة. إنها تتفاعل مع بيئتها على نطاق صغير ، وهي مثالية للأجهزة والتطبيقات التي لا يمكن أن تفشل. وقال جيم دوغلاس ، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة Wind River: "يمكن أن تعمل أنظمة التشغيل في الوقت الفعلي على ضمان توزيع الحوسبة والذاكرة وذاكرة التخزين المؤقت دائمًا على أساس الأولوية".

وقال دوغلاس إن تشغيل أنظمة تشغيل في الوقت الفعلي بالتوازي مع نظام Linux يتيح للشركات تطبيق التعلم الآلي (ML) على الحافة حيث تتمتع المصانع "بأهمية عالية في السلامة". على الرغم من أن أنظمة التشغيل في الوقت الفعلي و Linux يمكن تشغيلهما بشكل منفصل ، عند استخدامهما معًا ، يمكن لـ Linux تشغيل الأجزاء غير الآمنة في جهاز أو تطبيق بينما يتعامل نظام التشغيل في الوقت الفعلي مع الوظائف المهمة. نظام Linux مفيد مع الأنظمة المدمجة نظرًا لانخفاض متطلبات النظام وقدرات الأداء العالية ، وفقًا لدوغلاس. بسبب هذه القدرات عالية الأداء ، يمكنك الآن العثور على نكهات مختلفة من Linux تستخدم في أرضيات المصنع ، وفي عناصر التحكم القابلة للبرمجة ، وفي الطائرات ، وأنظمة التحكم في الطيران.

يحدث المزيد من الحساب عند الحافة لتجنب هذا التأخير. قال دوغلاس: "لا يمكنك الحصول على هذا الكمون". "إذا حدث شيء ما ، فستواجه كارثة".

الآلي وغير المأهولة

هذه التقنيات تتطور بسرعة كافية بحيث يتوقع ليدن أن بعض محطات الغاز قد تصبح قريبا غير مأهولة للحماية من الكوارث. وقال ليدن: "التكنولوجيا اليوم ليست بهذه الدرجة التي يثق بها الناس في القيام بذلك. ومع ذلك ، بدأنا نراها في الخارج". "لذلك سترى جميع العمليات على مجموعة من منصات النفط البحرية تعمل من منصة أم مركزية مع منصات ابنة غير مأهولة".

أشار ليدن أيضًا إلى أن عددًا من محطات الغاز الصغيرة تتم إدارتها عن بُعد. وقال ليدن "أعتقد أننا نسير نحو فكرة الحكم الذاتي ، وهذا يعني أن نظام التحكم يحتوي على كل شيء فيه يسمح بالتحكم ، لكن لا يزال يسمح بالأمان دون وجود البشر هناك".

"هذه الفكرة من الأجهزة الذكية المستقلة ذات الحافة التي يتم تشخيصها ذاتياً" ، لا يكتفي بالتحكم ولكن يمكنها أيضًا البدء في فعل أشياء مثل إدارة حالة الأصول المادية للنباتات. هذا النوع من القدرات ضرورية للوصول إلى هذه الرؤية من النباتات غير المأهولة ".

بالإضافة إلى ذلك ، ستوفر الحوسبة المتطورة و IIoT فرصًا للبشر والآلات المستقلة للتعايش. في الواقع ، ستكون الذكاء الاصطناعي (AI) عند الحافة في قلب IIoT ، وفقًا لدوغلاس. تضمنت الموجة الأولى من IIoT توصيل الأجهزة المتطورة بشبكات المؤسسات. ثم جاءت التحليلات وتصور البيانات. وقال دوغلاس: "يمكننا أن نبدأ في إجراء التحليلات باستخدام برامج تكتب أشياء مثل حزم التصور لتسهيل اكتشاف الحالات الشاذة".

"الموجة التالية هي ، سيكون لديك آلات إما مستقلة تمامًا أو مستقلة جزئيًا حيث يمكن أن تبدأ فعلًا في القيام بمهام أكثر تطوراً بمفردها ، ويمكنك جعل الناس أكثر تركيزًا على المهام العليا والسماح لل الروبوتات تفعل المهام ذات المستوى الأدنى ، "واصل دوغلاس. "هذا هو التحول الكبير. حيث يأتي الذكاء الاصطناعى ، حيث عندما يكون لديك قوة حسابية كافية على الحافة ، يمكنك البدء في جعل هذه الآلية أكثر ذكاءً. وجعلها تأخذ أكثر من هذا النوع من المهام التي تتطلب الكثير من التفاعل الإنساني."

التحليلات والمعدات الصحية

حاليًا ، تمتلك المصانع ومصافي التكرير مجموعة متنوعة من المعدات التي تساعد على التحكم في عملية التصنيع ، بما في ذلك الضواغط وأجهزة القياس والمضخات والصمامات. تعمل المستشعرات على تمكين هذه المكونات لتصبح ذكية ومشاركة المعلومات حول أدائها التشغيلي. وفقا ليدن ، في المستقبل ، سيكون للمصانع الكيماوية مضخات تولد تحليلات تخبر العاملين عندما تنفد المضخات في البداية أو تستخدم الكثير من التيار.

وقال ليدن "يمكنك توقع ضخ المضخات بطريقة تخبرك ما إذا كانت تستهلك الطاقة أم أن المضخة أصبحت أقل كفاءة". "وسيتم تشغيل كل هذه الأشياء من جهاز حافة مشترك يتحكم في تشغيل المضخة ويشخص المضخة."

عندما تقوم المنظمات بإزالة الأشخاص من محطات توليد الطاقة ، كما تنخفض أسعار أجهزة الاستشعار وأجهزة القياس ، ستحتاج إلى إدارة أكثر للمحطات من خلال IIoT لتجنب فشل المحطات غير المأهولة.

• عندما يتم غمر السحابة ، وحوسبة الحافة ، ومنظمة العفو الدولية للإنقاذ عندما غمرت السحابة ، وحوسبة الحافة ، ومنظمة العفو الدولية للإنقاذ
• كيف يصل إنترنت الأشياء إلى مليارات الأجهزة أقرب إلى الحافة كيف يصل إنترنت الأشياء إلى مليارات الأجهزة
• 7 أشياء تحتاج الشركات الصغيرة والمتوسطة لمعرفتها حول الحوسبة الحافة 7 أشياء تحتاج الشركات الصغيرة والمتوسطة إلى معرفتها عن الحوسبة الحافة

وقال ليدن: "أعتقد أنه من هذه النوعية الأشياء التي سيمكنها إنترنت الأشياء ، لأننا سنشهد إدارة صحة المعدات أكثر بكثير مما نراه اليوم". "الخطوة التالية إذن ، مع نضوج IIoT ، تتمثل في نقل القدرة الفعلية على التحكم في هذه الأصول. ما نتحدث عنه هو أن تصبح كل واحدة من هذه الأصول نظامًا فيزيائيًا إلكترونيًا قادرًا على التحكم في نفسه بشكل مستقل." بالإضافة إلى ذلك ، مع التقدم إلى الأمام ، ستربط المصانع الكيماوية مراوحها ، ومبادلات الحرارة ، والمحركات ، والمضخات ، وفقًا ليدن.

إلى جانب التطورات المادية IIoT ، ستطور التحليلات وتلعب دورًا أكبر في إدارة أداء المضخات. سوف يساعد الجمع بين زيادة الاتصال والطاقة الحاسوبية والتحليلات المصانع والمصافي على إدارة صحة معدات العمليات وتحسين عملية صنع القرار وتعزيز موثوقية البنية التحتية الحيوية.

إن الحادثة المذكورة أعلاه في مصفاة تكرير النفط التابعة لشركة BP ، وكذلك حادثة مصفاة Exxon Mobile في 18 فبراير 2015 ، في كاليفورنيا ، والتي تسبب فيها إطلاق الهيدروكربون في حدوث انفجار ، تظهر الحاجة إلى تكنولوجيا IIoT. يمكن أن يساعد الذكاء الذي تجلبه في منع هذه الأنواع من الكوارث.