L'intelligence industrielle vise à sauver des vies en prévenant les catastrophes

Le 23 mars 2005, une raffinerie de pétrole de BP Plc au Texas a explosé, faisant 15 morts et plus de 170 blessés. L’explosion était due au sur-remplissage et à la surchauffe par des employés de BP d’un important équipement de traitement du pétrole, rapportait alors le Guardian. BP a finalement dépensé plus de 3 milliards de dollars pour payer des amendes, régler des poursuites et améliorer la raffinerie, que Marathon Petroleum Corp. a achetée début 2013 pour 2, 5 milliards de dollars.

Ce n’est qu’un exemple parmi une longue liste de catastrophes, car, dans le secteur de l’énergie, les usines et installations similaires peuvent exploser de manière catastrophique. Cela fait longtemps partie de la vie. Toutefois, les fournisseurs pionniers de l’infrastructure industrielle Internet des objets (IIoT) cherchent à prévenir de tels accidents grâce à l’automatisation. Les plates-formes IIoT offrent une surveillance et une maintenance préventive en temps réel, ce qui permet aux propriétaires et aux exploitants d’installation de réagir plus rapidement aux situations d’urgence. Ce temps de réaction est encore accéléré via la virtualisation, ce qui permet de réduire le temps de latence dans les applications IoT qui fonctionnent dans des installations telles que les raffineries de pétrole et les centrales électriques. Les décisions relatives aux équipements des centrales électriques et chimiques doivent être prises en temps réel afin de protéger la sécurité de la population environnante.

Récupération d'urgence après sinistre

Bien que la plupart des entreprises aient à l'esprit la reprise après sinistre, la solution à ces problèmes va bien au-delà de la perte de temps de travail au bureau ou de la chute inattendue de votre site Web hébergé. Pour que les raffineries de pétrole et les centrales électriques évitent les catastrophes réelles, un système SIS de sociétés telles que Schneider Electric peut "surveiller ces variables critiques qui indiqueraient une réaction exothermique", a déclaré Christopher Lyden, vice-président directeur. Président de la stratégie et du portefeuille de Schneider Electric. "S'ils sentent que ces variables changent trop rapidement, ils prennent des mesures pour arrêter le processus."

Lyden est dans une excellente position pour commenter ces situations car Schneider Electric est un fournisseur d'automatismes qui fournit les équipements d'automatisation spécifiquement pour les centrales électriques, les installations de production de pétrole et les raffineries de pétrole. Des fournisseurs tels que Emerson Electric Co., Honeywell International et Rockwell Automation proposent également des plates-formes SIS.

Un SIS agit comme un "frein" sur le fonctionnement d'une usine, selon Lyden. "En gros, un SIS est là pour assurer la fermeture de l'usine avant qu'une catastrophe ou qu'un incident critique ne survienne", a déclaré Lyden. "Il surveille les performances de l'opération et des actifs d'exploitation. Si le processus commence à s'accélérer ou si quelque chose commence à perdre le contrôle, le SIS prend le relais et réduit les installations."

Le système SIS de Schneider Electric, le système de sécurité EcoStruxure Triconex, est une combinaison de matériel et de logiciels de contrôleur de périphérie qui permet de maintenir la disponibilité des centrales. Le système peut avertir des incendies ou d’autres événements combustibles ainsi que d’autres événements, tels que des fuites de gaz toxiques, et aider à rectifier la situation. Bien que les plates-formes SIS ne se connectent pas aux réseaux de données pour des raisons de sécurité, elles jouent toujours un rôle dans IIoT en fournissant des données aux opérateurs des usines et des raffineries pour les aider à prendre des décisions critiques.

"Par exemple, les opérateurs peuvent recevoir des alertes via un tableau de bord sur leur smartphone, leur indiquant que l'usine ou un actif particulier de l'entreprise est en danger. Ils peuvent alors prendre les mesures nécessaires pour éviter un incident", a déclaré Lyden. "Nous les aidons à comprendre leur seuil de sécurité, à quel point ils peuvent conduire le processus et leurs actifs avant que l'usine atteigne un état non sécurisé."

Redondance, autonomie et basculement rapide

Selon Lyden, pour se protéger contre le type de sinistre survenu à la raffinerie de pétrole BP susmentionnée, les opérateurs doivent maintenir un basculement rapide, un contrôle automatisé et envisager la mise en œuvre d'une redondance sur des machines virtuelles. Pour ce faire, Schneider Electric déploie la plate-forme d'infrastructure cloud sur site Titanium Control de Wind River. "Avoir une redondance sur les machines virtuelles est très important, et ce basculement rapide signifie qu'elles ne perdront jamais de vue la centrale suffisamment longtemps pour les inquiéter", a déclaré Lyden.

Un système de contrôle de la distribution d'une société telle que Schneider Electric apporte des fonctions autonomes aux usines chimiques et aux centrales électriques. Les contrôleurs logiques programmables de Schneider Electric exécutant le système d'exploitation en temps réel (SE) VxWorks de Wind River permettent aux centrales de contrôler leurs opérations de manière autonome. Les fonctions autonomes d’un système de contrôle de la distribution aident les centrales électriques et les installations pétrolières à contrôler la pression, la température et le flux d’énergie. Lyden appelle cela le "contrôle du rythme cardiaque". En fait, Schneider Electric et Wind River travaillent sur un contrôleur de processus de nouvelle génération. Ce type de technologie de contrôle gère le basculement dans les usines lorsque l'équipement de secours prend le relais en raison d'une défaillance de l'infrastructure principale.

Sûreté et sécurité des infrastructures critiques

Wind River aide des clients tels que Schneider Electric à intégrer les divers équipements et applications de contrôle des installations industrielles sur une seule et même plateforme. Les usines peuvent également tirer parti de la virtualisation et des conteneurs pour maintenir une disponibilité optimale. La société est spécialisée dans les systèmes d’exploitation temps réel ainsi que dans les technologies de virtualisation nécessaires pour développer l’intelligence.

Composant d'une infrastructure IIoT, les systèmes d'exploitation temps réel se concentrent généralement sur la sécurité et les applications stratégiques. Ils réagissent à leur environnement à l’échelle de la micro-seconde et sont idéaux pour les appareils et les applications qui ne peuvent pas échouer. "Les systèmes d’exploitation en temps réel permettent de garantir que le calcul, la mémoire et le cache soient toujours distribués en priorité", a déclaré Jim Douglas, président et chef de la direction de Wind River.

L'exécution de systèmes d'exploitation en temps réel en parallèle avec Linux permet aux entreprises d'appliquer l'apprentissage machine (ML) à la périphérie, où les usines ont une "criticité élevée en matière de sécurité", a déclaré M. Douglas. Bien que les systèmes d'exploitation temps réel et Linux puissent être utilisés séparément, Linux peut exécuter les parties non critiques de la sécurité d'un appareil ou d'une application, tandis que le système d'exploitation temps réel gère les fonctions critiques. Selon Douglas, Linux est utile avec les systèmes embarqués en raison de ses exigences système moins élevées et de ses performances plus élevées. En raison de ces capacités plus performantes, vous pouvez maintenant trouver diverses versions de Linux utilisées dans les ateliers, dans les commandes programmables, dans les avions et dans les systèmes de contrôle de vol.

Plus de calculs sont en cours sur le bord pour éviter ce délai. "Vous ne pouvez pas avoir cette latence", a déclaré Douglas. "Si quelque chose se passe, vous allez avoir une catastrophe."

Automatisé et non habité

Ces technologies évoluent suffisamment rapidement pour que Lyden prédit que certaines usines à gaz pourraient bientôt devenir inutilisées pour se protéger contre les catastrophes. "La technologie actuelle n'est pas telle que les gens sont confiants de le faire. Cependant, nous commençons à la voir au large des côtes", a déclaré Lyden. "Vous verrez donc toutes les opérations sur un groupe de plates-formes pétrolières offshore exploitées à partir d'une plate-forme mère centrale avec des plates-formes filles sans pilote."

Lyden a également noté qu'un certain nombre de petites usines à gaz sont maintenant gérées à distance. "Je pense que nous nous dirigeons vers cette notion d'autonomie, ce qui signifie que le système de contrôle contient tout ce qui pourrait permettre le contrôle, tout en permettant la sécurité sans humains, " a déclaré Lyden.

"Cette notion de périphériques intelligents, autonomes et de pointe qui s'auto-diagnostiquent", a-t-il poursuivi, "non seulement permettent de contrôler, mais ils peuvent aussi commencer à faire des choses comme gérer l'état des actifs physiques de l'installation. nécessaire pour arriver à cette vision des plantes sans pilote ".

En outre, l’informatique de pointe et l’IIoT créeront des opportunités de coexistence pour les humains et les machines autonomes. En fait, l'intelligence artificielle (IA) au bord sera au cœur de l'IIoT, selon Douglas. La première vague de IIoT impliquait la connexion de machines périphériques à des réseaux d'entreprise. Viennent ensuite les analyses et la visualisation de données. "Nous pourrions commencer à faire des analyses en utilisant des logiciels tels que des progiciels de visualisation pour faciliter la détection des anomalies", a déclaré Douglas.

"La prochaine vague est la suivante: vous allez avoir des machines totalement autonomes ou partiellement autonomes, où elles pourront réellement commencer à exécuter des tâches plus sophistiquées, et vous pourrez amener les gens à se concentrer davantage sur des tâches de niveau supérieur et laisser le Les robots effectuent les tâches de niveau inférieur ", a poursuivi Douglas. «C’est la grande transformation. C’est là que l’intelligence artificielle entre en jeu. Lorsque vous avez suffisamment de puissance de calcul à la périphérie, vous pouvez commencer à rendre cette machine beaucoup plus intelligente. Et qu’elle prenne en charge davantage de tâches de ce type qui prennent beaucoup de temps. interaction humaine."

Analytique et santé de l'équipement

À l'heure actuelle, les usines de fabrication et les raffineries disposent de divers équipements permettant de contrôler le processus de fabrication, notamment des compresseurs, des manomètres, des pompes et des vannes. Les capteurs permettent à ces composants de devenir intelligents et de partager des informations sur leurs performances opérationnelles. Selon Lyden, à l'avenir, les usines chimiques disposeront de pompes générant des analyses qui indiqueront au personnel quand les pompes court-circuitent les démarreurs ou utilisent trop de courant.

"Vous pouvez vous attendre à ce que les pompes soient instrumentées de manière à vous indiquer si elles consomment de l'énergie ou si la pompe devient moins efficace", a déclaré Lyden. "Et toutes ces tâches seraient exécutées à partir d'un périphérique commun qui contrôlera le fonctionnement de la pompe et diagnostiquera celle-ci."

Au fur et à mesure que les entreprises retirent les personnes des centrales électriques et que les prix des capteurs et des appareils de mesure baissent, il faudra davantage de gestion des centrales via IIoT pour éviter la défaillance des centrales sans personnel.

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"Ce sont des choses de cette nature que l'IoT permettra, je pense, car nous verrons beaucoup plus de gestion de la santé des équipements que nous n'en voyons aujourd'hui", a déclaré Lyden. "La prochaine étape, alors que l'IoT arrive à maturité, consiste à conférer une capacité de contrôle réelle à ces actifs. Ce dont nous parlons, c'est que chacun de ces actifs devient un système cyber-physique capable de se contrôler de manière autonome." En outre, les usines de produits chimiques raccorderont désormais leurs ventilateurs, leurs échangeurs thermiques, leurs moteurs et leurs pompes, selon Lyden.

Outre les développements physiques de l'IdO, l'analyse se développera et jouera un rôle plus important dans la gestion des performances des pompes. La combinaison d’une connectivité accrue, d’une puissance de calcul et d’analyses aidera les usines et les raffineries à gérer l’état des équipements de processus, à améliorer la prise de décision et à renforcer la fiabilité des infrastructures critiques.

L'incident susmentionné à la raffinerie de BP, ainsi que l'incident de la raffinerie d'Exxon Mobile survenu en Californie le 18 février 2015, dans lequel un rejet d'hydrocarbure a provoqué une explosion, montre la nécessité de la technologie IIoT. L'intelligence qu'elle apporte peut aider à prévenir ces types de catastrophes.