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LA STRADA VERSO efficienze operative

Simon Ellam di Siemens Industry Automation

I responsabili delle fabbriche di processo si impegnano per l'efficienza operativa. Massimizzare la produttività, la disponibilità e la qualità del prodotto, riducendo al minimo i costi operativi, di manutenzione e di energia, si trovano dietro ottenere il massimo dal vostro impianto. Simon Ellam di Siemens Industry Automation delinea una selezione delle aree chiave che possono avere un grande impatto sulla massimizzazione del potenziale di efficienza operativa di un impianto di processo.

L'efficienza operativa è la capacità di un'organizzazione di eseguire i suoi piani tattici mantenendo un sano equilibrio tra costi e produttività. Le aziende che gestiscono impianti di processo si preoccupano dell'efficienza economica della gestione degli impianti come rapporto tra guadagni e costi. Tutti i fattori che contribuiscono a questa equazione devono essere ottimizzati: produttività, disponibilità dell'impianto e qualità del prodotto. Tutti i fattori che influiscono su questa equazione devono essere ridotti al minimo: costi operativi e costi di manutenzione, consumo di energia e consumo di materie prime, prodotti fuori specifica, emissioni, rischi per la sicurezza e inquinamento ambientale.

Esistono molte aree in grado di supportare gli obiettivi di efficienza e la vera ottimizzazione dei processi in un impianto di processo. Quanto segue è indicativo, sebbene non esaustivo, di alcuni aspetti chiave da considerare sulla strada per migliorare l'efficienza operativa.

Trasparente operazione di processo

Il sistema di controllo distribuito (DCS) è la 'finestra del processo' - l'interfaccia uomo-macchina. Qualsiasi azione nell'impianto di processo può essere gestita e controllata tramite il DCS. Interfacce utente chiaramente strutturate offrono una panoramica eccellente dell'intero processo di produzione e garantiscono un processo di processo sicuro e confortevole. Considerando la catena di approvvigionamento generale di un impianto di produzione dall'approvvigionamento di materie prime attraverso la produzione alla consegna del prodotto, la produzione stessa è il punto centrale e il DCS è la fonte di dati centrale per le informazioni sulla produzione. L'integrazione del DCS nei processi IT della gestione della supply chain è alla base della trasparenza dei costi nella produzione, in modo tale che l'effetto finanziario di sequenze operative specifiche possa essere considerato o previsto.

Advanced Process Control (APC)
I metodi APC possono essere uno strumento essenziale per contribuire a migliorare l'efficienza operativa degli impianti di processo in termini di produttività ed economia, qualità del prodotto, operabilità e disponibilità, agilità, sicurezza e problemi ambientali. Le soluzioni APC possono essere realizzate in modo molto più economico grazie all'implementazione integrata di DCS con blocchi funzione standard e procedure guidate e modelli predefiniti per l'implementazione dei principi APC di base.

Energy Management

La gestione energetica come definita in DIN 4602 è il coordinamento predittivo, organizzato e sistematico degli acquisti, la conversione, la distribuzione e l'uso dell'energia per soddisfare i requisiti tenendo conto degli obiettivi ecologici ed economici. Gli strumenti di processo possono aiutare con la standardizzazione, la visualizzazione e l'archiviazione delle medie di energia e di uscita con i timestamp. I dati sul consumo dell'impianto sono raccolti tramite bus di campo e la trasparenza dei consumi energetici è un prerequisito fondamentale per le strategie di ottimizzazione della gestione energetica degli impianti. In questo modo la gestione energetica è ancorata accanto alla postazione operatore e alle stazioni di manutenzione come terzo pilastro del sistema di controllo del processo.

Pianificazione batch
La trasformazione degli ordini di produzione in un programma dettagliato di lotti su determinate unità d'impianto a determinati orari di partenza contiene un potenziale di ottimizzazione nel senso di un efficiente funzionamento dell'impianto. Diversi obiettivi di ottimizzazione devono essere perseguiti allo stesso tempo, considerando le risorse di produzione limitate. Questi possono includere: conformità con le date di consegna e le specifiche della qualità del prodotto; massimizzare la capacità produttiva; ridurre al minimo gli sforzi di pulizia quando si utilizzano prodotti diversi nello stesso reattore del serbatoio ed evitare i picchi di carico nel consumo di energia. Anche in questo caso, gli strumenti di ottimizzazione del processo come SIMATIC BATCH possono aiutare nella pianificazione dei lotti e nell'esecuzione automatica dei lotti pianificati.

Simulazione e allenamento
La simulazione è una tecnologia che aiuta a replicare i processi utilizzando un modello semplificato per copiare la realtà. La simulazione aiuta ad aumentare l'efficienza in diverse fasi del ciclo di vita della pianta. Nelle prime fasi dell'ingegneria DCS, la simulazione viene utilizzata dagli ingegneri per testare il software DCS con l'obiettivo di aumentare l'efficienza ingegneristica e accelerare la messa in servizio dell'impianto. Nelle fasi successive del funzionamento dell'impianto e al fine di aumentare l'efficienza operativa, l'apparecchio di Operator Guidance Systems (OGS) e Operator Training Systems (OTG) può essere applicato per scopi di addestramento dell'operatore utilizzando modelli di simulazione. Può anche essere utilizzato in esercizio se, per esempio, la valutazione di una nuova operazione come l'accelerazione delle modifiche del prodotto o le procedure di avviamento e spegnimento devono essere esaminate attentamente.

Se si realizzano nuovi impianti di processo e si utilizzano i metodi di simulazione fin dall'inizio in tutti i cicli di vita dell'impianto, i vantaggi sono evidenti in aree come l'avvio dell'impianto senza problemi e la messa in servizio rapida ed efficiente. La preparazione precoce del team di operatori che utilizza una simulazione realistica e il primo test del software DCS contribuiscono anche a tali vantaggi.

Un OTS in genere contiene le stesse immagini del sistema operativo dell'impianto reale, in combinazione con controller reali o emulati tramite PC, al fine di fornire un ambiente di addestramento realistico per gli operatori. Invece del processo reale, un simulatore di processo dinamico è collegato ai controller. Ciò consente una formazione dell'operatore efficiente e realistica e scenari di addestramento ripetibili senza rischi di sicurezza eccessivi.

Sicurezza e protezione
L'obiettivo dell'ingegneria della sicurezza è evitare incidenti e conseguenti danni dopo il verificarsi di errori al fine di raggiungere la massima sicurezza per l'uomo, i processi e l'ambiente. Il funzionamento e la costruzione di impianti di processo con potenziale di rischio devono essere conformi allo standard internazionale IEC 615 11 per la sicurezza funzionale dei sistemi di sicurezza strumentati. Un 'sistema di sicurezza strumentato' è una combinazione di sensori, dispositivi logici (ad esempio il PLC) e attuatori che rileva situazioni anomale e riporta il processo in uno stato sicuro. Per contribuire a sostenere gli obiettivi di sicurezza nell'impianto, soluzioni come un approccio integrato alla sicurezza possono fornire una reale tranquillità.

Fornire funzioni standard e fail-safe combinate in un unico controller e l'architettura fieldbus può offrire notevoli vantaggi economici mentre aumenta effettivamente i livelli di sicurezza complessivi di un processo di produzione. Le architetture DCS possono ora ospitare la connessione di dispositivi di campo di sicurezza da fermi elettrostatici e strumenti di sicurezza a inverter a velocità variabile abilitati su una singola infrastruttura di cablaggio dell'impianto, eliminando la necessità di costose installazioni di circuiti di sicurezza separati cablati. Combinate questo con strumenti integrati di ingegneria della sicurezza e display per l'operatore che integrano le informazioni di sicurezza per l'operatore in mimi standard basati su impianti, in grado di fornire vantaggi sia per l'efficienza operativa che per i crescenti requisiti di sicurezza.

Servizi Lifecycle
I costi derivanti dalla fase operativa di un impianto di processo rappresentano una quota significativa del costo complessivo del ciclo di vita rispetto al tipico anno 15-20. Durata della vita di un sistema di controllo dell'impianto. La linea di base per i proficui costi del ciclo di vita è l'elevata disponibilità degli impianti, ottenuta grazie a un robusto DCS con solidi software applicativi basati su standard e manutenzione preventiva degli impianti. Anche i costi di assistenza per il supporto tecnico, la manutenzione e gli aggiornamenti svolgono un ruolo importante. Di conseguenza, la direzione dell'impianto dovrebbe essere consapevole del fatto che i requisiti principali per un pacchetto di servizi completo comprendono: protezione degli investimenti attraverso prodotti di servizio; disponibilità del sistema garantendo la facilità di manutenzione; facilità di utilizzo mediante concetti di migrazione adeguati e chiara gestione delle obsolescenze legata al ritiro dal mercato di componenti tecnici o versioni del software.

L'obsolescenza ha in genere dimostrato un problema ciclico che è culminato nella grande quantità di sistemi di controllo legacy che vediamo sulle infrastrutture degli impianti del Regno Unito. Le conclusioni che il proprietario / operatore di un impianto giustamente disegna è che gran parte del processo decisionale per migrare verso un moderno sistema di controllo di processo è la sua capacità di essere modernizzato e innovato senza riprodurre gli stessi problemi legacy che erano già accaduti. Una moderna piattaforma DCS come Simatic PCS 7 viene fornita con quelle garanzie del ciclo di vita integrate e quindi i produttori di processi non hanno più bisogno di sentire che questo è un cross che devono scoprire.

Siemens Automation & Drives
Princess Road, Manchester
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Tel: 0845 7705070
E-mail: [Email protected]
Web: www.siemens.co.uk / automation

Process Industry Informer

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