Podczas gdy niektóre uzasadnienia dla projektów modernizacji systemów sterowania pozostają praktycznie niezmienione od dziesięcioleci, inne, takie jak niedobory siły roboczej, cyberbezpieczeństwo i zrównoważony rozwój, są stosunkowo nowymi względami. Przedstawiamy 6 uzasadnień aktualizacji systemów sterowania.
System sterowania w skrócie
Starzenie się sprzętu i oprogramowania pozostaje główną przyczyną modernizacji systemów sterowania.
W ostatnich latach coraz powszechniejsze stają się również modernizacje spowodowane coraz bardziej rygorystycznymi wymogami w zakresie cyberbezpieczeństwa.
Inicjatywy korporacyjne w zakresie zrównoważonego rozwoju mogą również wymagać aktualizacji systemów kontroli w celu zapewnienia ściślejszych, bardziej wydajnych kontroli i dokładniejszych pomiarów postępów.
Uzasadnienie projektu modernizacji systemu sterowania jest zadaniem, które może być wymagane od wielu pracowników wsparcia zakładu lub inżynierów korporacyjnych. Przyczyny tego stanu rzeczy zmieniały się w czasie. Podczas gdy niektóre czynniki nigdy nie znikną, inne ewoluowały, a jeszcze inne są nowe.
1. Kiedy kończy się wsparcie cyklu życia automatyzacji
Główną przyczyną modernizacji systemów sterowania zawsze było starzenie się sprzętu i oprogramowania oraz zakończenie cyklu życia. Jest to czasami określane jako “amortyzacja”. W miarę jak dostawcy modernizują swoje produkty i wprowadzają nowe linie, poprzednie oferty są wycofywane. W rezultacie wsparcie producenta staje się droższe, a nawet może całkowicie ustać. Posiadanie części zamiennych może złagodzić ten problem, ale tylko do momentu ich wyczerpania lub zaprzestania świadczenia usług naprawczych na poziomie płyty głównej. Co więcej, w miarę starzenia się systemów, awarie zdarzają się coraz częściej. I choć liczba części zamiennych może wydawać się wystarczająca na lata, może się okazać, że laptopy używane do programowania wymagają przestarzałych systemów operacyjnych, a zatem trudno je wymienić w przypadku ich utraty lub uszkodzenia. Możliwość przestojów i inne zagrożenia związane z niewspieranym i przestarzałym sprzętem pozostają zatem kluczowym czynnikiem modernizacji.
2. Zagrożenia dla cyberbezpieczeństwa w starszych systemach kontroli
Innym ważnym czynnikiem, który wciąż ewoluuje, jest cyberbezpieczeństwo. Podstawowe obawy związane z cyberbezpieczeństwem systemów sterowania istnieją od dziesięcioleci. Jednak nagłośnienie w 2010 r. afery Stuxnet w połączeniu z wydaniem kilka lat później dokumentu NIST Cybersecurity Framework zwiększyło zainteresowanie tą dziedziną. W rezultacie wiele nowych technologii cyberbezpieczeństwa jest dostępnych dla nowych systemów sterowania. Podczas gdy wcześniej kontrola cybernetyczna ICS mogła ograniczać się do korzystania z drugiej karty NIC do izolacji sieci, obecne programy bezpieczeństwa prawdopodobnie będą obejmować zapory ogniowe, kontrolę dostępu, oprogramowanie antywirusowe (lub inne EDR), automatyczne tworzenie kopii zapasowych i wykrywanie włamań. Kontrole te są bardziej opłacalne w połączeniu z modernizacją systemu sterowania.
3. Systemy sterowania nowej generacji z wbudowaną wiedzą emerytów
W ciągu ostatnich 10-15 lat zmienił się również czynnik siły roboczej. Wcześniej główną obawą było przewidywane przejście na emeryturę osób z wyżu demograficznego, które stanowiły dużą część pracowników produkcyjnych, co mogło doprowadzić do utraty wiedzy instytucjonalnej. Trend ten już się potwierdził; wielu doświadczonych pracowników produkcyjnych przeszło już na emeryturę. Co więcej, COVID-19 i rezygnacje przyspieszyły ich odpływ. Firmy, które nie przechwyciły wiedzy instytucjonalnej lub nie wdrożyły nowych systemów kontroli przed ich odejściem, znajdują się teraz w bardzo niekorzystnej sytuacji. Inne obawy związane z siłą roboczą obejmują napięty rynek pracy i niedobory siły roboczej. Nowi pracownicy muszą zostać przeszkoleni w zakresie obsługi i wsparcia systemów kontroli, co wymaga czasu. Ponadto, po przeszkoleniu tych pracowników, należy ich również zatrzymać. Jednym z możliwych rozwiązań jest skrócenie czasu szkolenia poprzez wykorzystanie cyfrowego bliźniaka. Innym jest wdrożenie interfejsów człowiek-maszyna (HMI), które wspierają dobre praktyki projektowe. Przykłady funkcji, które to ułatwiają, obejmują grafikę świadomości sytuacyjnej i funkcje zarządzania alarmami, które pozwalają pracownikom znajdować i reagować na potrzebne informacje, kiedy ich potrzebują. Dzięki temu mogą oni poświęcić czas na naukę procesów w zakładzie i rozwiązywanie problemów produkcyjnych.
4. Uzasadnienie modernizacji systemu sterowania: Bezpieczeństwo
Istnieją również inne powody modernizacji systemów sterowania. Na przykład, bezpieczeństwo elektryczne i ochrona przed łukiem elektrycznym wysunęły się na pierwszy plan w ostatnich latach. Bezpieczeństwo jest często główną wartością dla producentów i starszych projektów paneli sterowania; szerokie wykorzystanie wejść/wyjść 120VAC wymaga przeglądu . W przypadku integracji napięć AC w układach sterowania, nowa obudowa może oddzielić niebezpieczne napięcia od urządzeń niskonapięciowych. W takich przypadkach można wykorzystać budżet bezpieczeństwa elektrycznego, aby sfinansować projekt modernizacji.
5. Uzasadnienie modernizacji systemu sterowania: Ciągłe doskonalenie
Kolejnym nowym czynnikiem są metodologie ciągłego doskonalenia, które mają na celu wyciśnięcie większej wartości z ograniczonych zasobów zakładu. Podczas gdy firmy zawsze starały się maksymalizować produktywność swojego sprzętu operacyjnego, system sterowania stał się dziś bardziej integralną częścią tych wysiłków. Przykładem tego jest gromadzenie danych i udostępnianie ich systemowi realizacji produkcji (MES), który wykonuje obliczenia ogólnej efektywności sprzętu (OEE). Pozwala to zakładom poświęcić zasoby na rozwiązywanie problemów o najwyższej wartości, zamiast gonić za skrzypiącym kołem, na które narzekają pracownicy operacyjni, co może mieć niewielki wpływ na wyniki finansowe. System sterowania, który nie jest w stanie w pełni współpracować z MES, jest gotowy do modernizacji. Usunięcie zapisów papierowych i podwójnego wprowadzania danych jest obszarem, który może zaoszczędzić pieniądze zakładu i wyeliminować błędy poprzez integrację systemu sterowania z innymi systemami na miejscu, a także może być wykorzystany do uzasadnienia projektu. Inicjatywy Big Data, konserwacja predykcyjna i analityka również należą do tej kategorii. Wszystko to wiąże się z dostarczaniem kontekstowych informacji do właściwej osoby we właściwym miejscu za pomocą właściwego narzędzia.
6. Nowoczesne systemy kontroli pomagają w zrównoważonym rozwoju
Ostatnim czynnikiem modernizacji jest zrównoważony rozwój. Ponieważ cele zrównoważonego rozwoju są powszechne wśród firm produkcyjnych, operatorzy powinni ocenić, czy ich system sterowania może wspierać te cele. Jeśli nie, projekt modernizacji systemu sterowania może być częścią korporacyjnego dążenia do zrównoważonego rozwoju. Jednym ze sposobów jest posiadanie systemu sterowania, który pozwala na optymalizację wykorzystania sprzętu. Optymalizacja ta – zwłaszcza w zakładach, w których znajduje się wiele kotłów, agregatów chłodniczych i central wentylacyjnych – jest łatwą korzyścią dla zrównoważonego rozwoju. Wiele zakładów zastępuje rozruszniki silników o stałej prędkości napędami VFD. Mogą one być bardziej energooszczędne, a zwrot z inwestycji jest wymierny. Posiadanie systemu sterowania, który pozwala na zmiany procesu w celu zmniejszenia ilości odpadów i produktów niezgodnych ze specyfikacją, również wchodzi w zakres zrównoważonego rozwoju, ponieważ pomaga firmom zmniejszyć ilość odpadów. Aby osiągnąć te cele zrównoważonego rozwoju, może być wymagany projekt modernizacji systemu sterowania.
Finansowanie każdej modernizacji będzie wymagało uzasadnienia. W ostatecznym rozrachunku użytkownicy końcowi muszą zadać sobie pytanie: “Czy istniejący system spełnia nasze cele w zakresie niezawodności, zrównoważonego rozwoju, szkoleń i ciągłego doskonalenia, a jednocześnie spełnia nasze wysokie standardy bezpieczeństwa i ochrony?”. Jeśli ich stary system nie spełnia tych standardów, ważne jest, aby uwzględnić wymagania – i wynikające z nich uzasadnienie – w projekcie modernizacji.
Ian Burns jest prezesem Applied Control Engineering Inc, partnera merytorycznego Control Engineering.
