В современном мире, когда технологии развиваются с невероятной скоростью, безопасность на высокотехнологичных промышленных предприятиях становится все более актуальной проблемой. В этом контексте, Применение Интернета вещей (IoT) для обеспечения безопасности на высокотехнологичных промышленных предприятиях может оказаться крайне эффективным.
В данной статье мы рассмотрим, что такое IoT и как его применение может помочь в повышении безопасности на высокотехнологичных промышленных предприятиях. Мы также рассмотрим некоторые вопросы и ответы, связанные с этой темой.
Что такое IoT?
IoT (Internet of Things) – это концепция, согласно которой все устройства и машины могут быть подключены к Интернету и обмениваться данными между собой. В современном мире IoT находит применение в различных отраслях, включая промышленность, здравоохранение, транспорт и многое другое.
Обеспечение безопасности на производстве – это задача первостепенной важности, и Интернет вещей является незаменимым инструментом для ее решения. Совместное использование Интернета вещей и других цифровых технологий, включая видеоаналитику, обеспечивает полноценный результат в области безопасности. Хотя полная автоматизация может быть недостижимой целью, значительное снижение необходимости пребывания людей в опасных зонах является реалистичной и целесообразной задачей, достижение которой возможно благодаря применению цифровых решений.
Для достижения полноценного результата в обеспечении безопасности на промышленных объектах необходимо использовать комплексные решения, включающие в себя технологии видеоаналитики и Интернета вещей. Такой набор технологий выбирается на основе технико-экономического сравнения и адаптируется под конкретный кейс.
В данной статье я хотел бы рассмотреть роль различных решений класса Интернета вещей в обеспечении безопасности на промышленных объектах. При этом, я основываюсь на гипотезах о возможных опасных ситуациях, не ограничиваясь конкретными кейсами.
Контроль состояния персонала
С развитием автоматизации производства значительно снизилось количество людей, находящихся на дежурстве на сменах. С одной стороны, это может показаться успехом в обеспечении безопасности: меньше людей в опасных зонах – значит, меньше вероятность происшествий. Но есть и обратная сторона медали. Если у сотрудника, оставшегося в одиночку на ночном дежурстве в удаленной операторной, случится критическое ухудшение самочувствия, то некому будет обратить на это внимание и вызвать медицинскую помощь. То же самое относится и к сотрудникам, которые выполняют работы на производстве. В случае происшествия некому будет оказать помощь и своевременно обратиться за медицинской помощью. Полностью автоматизировать старые производства невероятно дорого, поэтому пока на производстве остаются люди.
При сокращении численности производственного персонала необходимо уделять большое внимание контролю за теми, кто остался работать в одиночку. В этой ситуации решения, основанные на Интернете вещей, оказываются наиболее приоритетными. Недорогие и компактные носимые устройства могут отслеживать множество параметров работника и вовремя сообщать об отклонении от нормального состояния.
Простой, но довольно эффективный способ контроля заключается в отслеживании ударов, падений и обездвиженности с помощью акселерометра, а также в передаче координат GPS на открытой местности или маячков iBeacon в помещении на сервер через беспроводную сеть (Wi-Fi, LoRaWAN, LTE и т. д.), где будет сгенерировано оповещение ответственного за контроль сотрудника. Лучший вариант – это звонок робота на мобильный телефон ответственного, поскольку настойчивый звонок обязательно привлечет внимание.
На рынке уже есть достаточное количество устройств, которые решают эту задачу. Аккумуляторы устройств выдерживают продолжительность смены и даже больше. Решения поддерживаются готовым программным обеспечением для мониторинга и оповещения. Решения представлены как российскими, так и зарубежными вендорами.
Контроль параметров окружающей среды на заводе
Во многих промышленных отраслях цехи с опасными компонентами являются неотъемлемой частью производства. Разливы и утечки этих компонентов могут быть опасны для человека и привести к пожарам и взрывам. Поэтому важно обеспечить своевременное оповещение персонала о наличии опасной среды в тех местах, где ее не должно быть.
В настоящее время для этих целей применяются стационарные средства измерения и оповещения в цехах. Использование технологий Интернета вещей в промышленности может снизить затраты на развертывание стационарных систем контроля параметров среды за счет удешевления инфраструктурной части и каналов передачи данных. При этом конкретные технологии выбираются в зависимости от уровня критичности и требований к частоте замеров в каждом конкретном случае.
Кроме того, существует задача контроля параметров экологической обстановки вокруг опасных предприятий. Часто для решения этой задачи используются передвижные экопосты – автомобили с измерительной аппаратурой, которые осуществляют замеры в конкретных точках вокруг предприятия по расписанию. Данные, полученные в результате замеров, обычно отправляются на завод и хранятся в базе данных. Однако применение решений Интернета вещей позволяет передавать данные сразу в систему мониторинга экологической обстановки предприятия по мере получения их на передвижном экопосту.
Некоторые из самых передовых предприятий уже устанавливают стационарные экопосты для постоянного мониторинга экологической обстановки. Они могут находиться как на территории завода, так и за его пределами, на расстоянии нескольких километров. В 2022 году беспроводная передача данных от экопостов является наиболее естественным способом получения данных.
Кроме того, в рамках стратегии устойчивого развития, которая включает в себя контроль за экологическими параметрами производства, многие компании самостоятельно понимают необходимость автоматизированного контроля конкретных объектов выбросов в атмосферу и сбросов вод. Также были определены категории объектов, которые обязательно должны быть оснащены таким оборудованием до 2025 года и передавать данные в госреестр для учета объемов выбросов и сбросов. Эти категории включают почти все объекты выбросов и сбросов нефтегазовых и металлургических предприятий. Эту задачу мы рассмотрим более подробно.
Учет выбросов и сбросов
Существует несколько способов решения данной задачи. Первый вариант – это установка физических средств измерения. Этот метод достаточно надежен и точен, однако очень дорог. Оборудование для одного объекта может стоить миллионы и даже десятки миллионов рублей в зависимости от измеряемых веществ.
Второй вариант – это контроль выбросов и сбросов с использованием цифровых двойников и математических моделей технологических процессов, основанных на данных измерительных приборов, которые включены в систему автоматизации технологических процессов. При анализе возможностей построения таких моделей было выявлено, что практически нигде нет полной оснащенности технологическими КИП для получения полного набора входных данных для моделирования. Однако дооснащение технологическими КИП может быть более дешевым, так как значительная часть необходимого оборудования уже имеется.
Новые данные также могут использоваться в системах усовершенствованного управления технологическими процессами (СУУТП) или системах оптимизации в режиме реального времени (RTO), чтобы обеспечить более точное управление технологическим процессом. Это также приведет к значительному экономическому эффекту за счет увеличения выработки продукта, повышения его качества и снижения затрат на ресурсы. Таким образом, решение задачи экомониторинга может окупиться благодаря улучшению технологических процессов.
Существует определенный риск доступности и ценообразования для многих типов сенсоров и измерительных приборов, производимых в технологически развитых странах Запада. Однако, построение математических моделей и сокращение использования разнообразных КИП для решения задач экомониторинга делает такие решения не только более доступными, но и менее затратными.
В России нет проблем со специалистами IOT – мы являемся одними из лидеров в этой области. Однако, готовых моделей не существует, так как каждая установка является уникальной и работает в различных условиях. В любом случае, модель должна быть дообучена. Из этой точки зрения, лучше иметь свою модель, которую разработали специалисты компании Софтел.
Сокращение количества и времени нахождения персонала в опасных зонах
Предупредить лучше, чем потом реагировать. На производстве есть множество труднодоступных точек контроля, к которым работники должны добираться в любую погоду, чтобы осуществлять ручной контроль и сбор данных. Несмотря на высокую культуру промышленной безопасности на ведущих предприятиях, риски все еще существуют.
Одной из целей четвертой промышленной революции является автоматизация рутинных технологических процессов. Она не только повышает уровень безопасности, но также приводит к значительным экономическим выгодам, благодаря ряду других улучшений. Некоторые из них могут быть перечислены следующим образом:
Повышение времени работы оборудования за счет точного онлайн-контроля агрегатов и использования автоматизированных сигнализаций, предупреждающих о возможных дефектах на ранних стадиях, позволяет сократить внеплановые остановки и быстрее переключаться на резервное оборудование. Также возможен переход к стратегии обслуживания по состоянию, что позволяет сократить расходы и увеличить межремонтные интервалы. Данные, полученные в ходе автоматизации ручного сбора, могут быть использованы для оптимизации технологических процессов с помощью математических моделей.
Автоматизация ручного сбора данных может быть осуществлена с помощью технологий IoT, видеоаналитики, роботов или беспилотных летательных аппаратов. Необходимо составить список контролируемых параметров при обходе и выбрать подходящие инструменты.
Повышение надежности производства также является важным фактором для обеспечения безопасности. Часто несчастные случаи происходят во время ремонтных работ, поэтому важно использовать все возможности цифровизации и автоматизации процессов для предотвращения таких ситуаций.
Заключение
В заключение хочется подчеркнуть, что внедрение грамотной цифровизации и автоматизации всегда оправдано. Это приводит к повышению безопасности и экономическим выгодам. В настоящее время уже многие отечественные вендоры предлагают решения для автоматизации технологических процессов. Также возможно разработать инструменты внутри компаний, имеющих собственные отделы цифровизации.
Не существует ограничений для внедрения новых технологий. Поэтому не стоит затягивать, а следует начинать прямо сейчас!