Niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z rafinerią, zakładem chemicznym, czy innym obiektem, w którym realizowane są procesy technologiczne, główny system sterowania musi działać wydajnie, bezpiecznie i ekonomicznie. Jeśli tak nie jest, być może nadszedł czas na jego aktualizację lub modernizację.
Kierownicy zakładów oraz kierownicy nadzorujący procesy technologiczne zwykle na co dzień nie zaprzątają sobie głowy tym, że ich rozproszony system sterowania (DCS) i sterowniki programowalne (PLC) z postępującym czasem ich eksploatacji staną się przestarzałe i że należałoby opracować właściwy plan i strategię działania w tym zakresie. Dlatego też, niestety, uświadomienie sobie, że platforma sterowania zakładu przetwórczego staje się nieefektywna, zazwyczaj ma miejsce zbyt późno, zarówno z perspektywy praktycznej, jak i ekonomicznej.
Świadomość tego faktu oznacza zwykle również to, że nadszedł czas, aby dokonać aktualizacji, a może nawet modernizacji systemu sterowania. I wówczas, niezależnie od tego, czy z upływem czasu następuje wymiana poszczególnych jego części, czy też całkowita wymiana sprzętu, należy pamiętać o czterech kwestiach związanych z migracją w systemie DCS:
→ stwierdzenie, że migracja w ramach systemu DCS jest konieczna,
→ określenie przyczyn migracji,
→ zaplanowanie ścieżki migracji,
→ wdrożenie planu migracji.
Konieczność migracji
John Rudolph, wiceprezes firmy Lifecycle Solutions and Services w Honeywell Process Solutions, w artykule zatytułowanym „Surviving a control system migration project” („Przetrwanie projektu migracji systemu sterowania”) napisał: „W raporcie z 2015 r. zatytułowanym ‘Distributed Control Systems Worldwide Outlook’ (‘Rozproszone systemy sterowania z perspektywy globalnej’) grupa doradcza ARC oszacowała, że okres eksploatacji systemów automatyki procesowej zainstalowanych na całym świecie, o łącznej wartości 65 mld dolarów, właśnie dobiega końca, a w wielu przypadkach może przekroczyć 25 lat. Wiele z tych systemów – o wartości 12 mld dolarów – to jedne z pierwszych rozproszonych systemów sterowania (DCS) zainstalowanych pod koniec lat 70. Jak na ironię, wielu producentów traktuje swoje systemy biznesowe i serwery poczty elektronicznej zupełnie inaczej niż swoje systemy sterowania procesami technologicznymi. Firmy podejmują wspólny wysiłek w celu utrzymania aktualnej infrastruktury IT. Podobne działania nie są jednak jeszcze powszechną praktyką w automatyce instalacji”.
Nawet jeśli istniejący system sterowania działa poprawnie po 30 latach lub nawet dłużej, nie oznacza to, że działa wydajnie, niezawodnie, bezpiecznie lub tanio. Jeff Morton, kierownik sprzedaży w Cross Company Integrated Systems Group, napisał w artykule zatytułowanym „Six action items for an aging DCS/PLC” („Sześć kroków, które należy podjąć na rzecz starzejącego się DCS/PLC”): „Budżet i wydatki inwestycyjne są w większości sytuacji ograniczone, zwłaszcza w przypadku wymiany w pełni rozproszonego systemu sterowania (DCS) lub programowalnego sterownika PLC, które często są inwestycjami o wartości wielu milionów dolarów.
Ta inwestycja jest jednak niczym w porównaniu z kosztem, który należałoby ponieść w momencie przestoju zakładu produkcyjnego i niemożności odzyskania jego rentowności przez tydzień lub dłużej.
Co więcej, istnieje wiele urządzeń nieprzygotowanych na awarię lub przestarzałość obsługującego je systemu, co może mieć katastrofalne skutki. Kierownicy ds. procesów, kierownicy zakładów lub inżynierowie muszą rozpocząć przygotowania do migracji systemu sterowania z dotychczasowego rozwiązania i technologii do aktualnie obsługiwanych rozwiązań”.
Uzasadnienie migracji w systemie DCS
Według Johna Rudolpha „proaktywność” jest nowym standardem, jeśli chodzi o uaktualnianie technologii automatyzacji. Firmy, które przechodzą na nowszy, skuteczniejszy system kontroli, zyskują kluczową przewagę nad konkurencją, która czeka, aż okres eksploatacji zasobów przedsiębiorstwa dobiegnie końca. Opcja „niepodejmowanie żadnych działań” nie jest już opłacalna.
W artykule zatytułowanym „Distributed control system upgrades for process control systems” („Modernizacja systemów sterowania rozproszonego w sterowaniu procesami”) Aneel Shahzad Baig, starszy kierownik projektu w firmie Intech Process Automation, napisał, że powodem modernizacji systemu sterowania rozproszonego są m.in:
→ zakończenie okresu eksploatacyjnego,
→ nieobsługiwane już technologie,
→ brak wiedzy lub wykwalifikowanych zasobów ludzkich do obsługi istniejących systemów,
→ problemy z wydajnością,
→ brak elastyczności w kwestii rozbudowy lub integracji z nowszymi systemami,
→ brak cech wymaganych do doskonalenia filozofii sterowania,
→ koszty utrzymania.
Laurie Ben Emerson, dyrektor ds. globalnego rozwoju działalności modernizacyjnej, oraz Aaron Crews, dyrektor ds. globalnych rozwiązań modernizacyjnych, po-
dają dodatkowe powody, dla których warto wdrożyć projekt modernizacji systemu sterowania. Ich artykuł „Using automation modernization for business success” („Stosowanie modernizacji automatyki w celu osiągnięcia sukcesu firmy”) ukazał się w kwietniowym numerze magazynu Applied Automation z 2017 roku. Są to:
→ koszt – system automatyki jest kosztowny w utrzymaniu,
→ malejąca wartość – system automatyki dysponuje niewielką liczbą narzędzi i technologii, które pomagają sprostać bieżącym potrzebom biznesowym i presjom rynkowym.
Zaplanowanie ścieżki migracji
Chociaż pierwotna decyzja dotycząca unowocześnienia i uzasadnienia projektu migracji jest konieczna, faktyczne planowanie projektu jest prawdopodobnie najistotniejszą z kwestii. W tej sytuacji do wielu decyzji stosuje się klasyczną zasadę inżynierską: „To zależy”.
John Rudolph proponuje następujące możliwości podejścia do modernizacji eksploatowanego systemu DCS:
→ odświeżenie technologiczne polegające na wymianie dotychczasowej elektroniki,
→ modernizacja technologii polegająca na wymianie istniejącego sprzętu,
→ modernizacja własności intelektualnej polegająca na przejściu na bardziej zaawansowane technologie.
Typowe alternatywy migracji, według Johna Rudolpha, mogą obejmować:
→ przeniesienie sterowania na obecnie stosowany sprzęt w celu zachowania zainstalowanych wejść/wyjść (I/O) oraz całej istniejącej technologii,
→ przeniesienie sterowania na obecnie stosowany sprzęt w celu zachowania zainstalowanych wejść/wyjść (I/O) i przeprojektowanie aktualnego oprogramowania sterującego,
→ przeniesienie sterowania na nowszy sprzęt, aktualizacja do nowych wejść/wyjść i (I/O) i przeprojektowanie aktualnego oprogramowania sterującego,
→ zmiana układu sterowania – w tym wejść/wyjść – i całkowite przeprojektowanie oprogramowania sterującego.
Z kolei Ben i Crews proponują trzy strategie w celu osiągnięcia sukcesu w modernizacji systemu DCS:
- Zaczynając, myśl o końcowym rezultacie.
2. Aktywnie zarządzaj ryzykiem projektowym.
3. Stosuj filozofię przyszłości.
Planując jakąkolwiek migrację systemu DCS, nie należy zapominać o aspekcie szkoleniowym.
„Migracja systemu DCS, zwłaszcza ta, w której wprowadzono nową platformę, wymaga przemyślenia i może wyzwolić szereg problemów, jeśli nie zostanie dobrze przeprowadzona. Szkolenia są istotną kwestią i należy do nich podchodzić z rozwagą” – stwierdza Peter Welander, specjalista ds. treści dla Control Engineering, w artykule zatytułowanym „DCS Migrations: Opportunity for improvement, or operational disaster” („Migracje DCS: szansa na poprawę albo technologiczna katastrofa”).
Wdrożenie planu migracji
W obliczu starzenia się systemu DCS należy uwzględnić wiele czynników, jednakże skupiają się one wokół czterech najważniejszych kwestii: konieczność, uzasadnienie, plan i wdrożenie. Z tego samego powodu istnieje również wiele wyzwań, które należy wziąć pod uwagę w tej sytuacji.
„Jeśli migracja systemu sterowania zostanie właściwie zaplanowana i wdrożona, firmy przemysłowe będą mogły migrować starsze platformy sterowania we własnym tempie, co pozwoli na dodawanie nowych sterowników w dowolnym momencie oraz ich integrację z istniejącym sprzętem”, twierdzi John Rudolph. „Dobrze zrealizowana strategia przeciwdziałania przestarzałej technologii przynosi znaczne korzyści operacyjne i biznesowe dzięki płynnej integracji nowych i istniejących zasobów automatyki”.
Jack Smith jest menedżerem ds. treści w firmie CFE Media.