أثر الصناعة 4.0 في مادة الكيماويات Dcs العملية

Key Impacts of Industry 4.0 on DCS Chemical Process Automation

تعزيز جمع البيانات وإمكانية الاطلاع على البيانات

وقد أدى انتشار أجهزة الاستشعار بالأشعة السينية إلى تحويل كمية وتسوية بيانات العمليات المتاحة لدائرة الأمن الوطني، حيث قد يكون للدائرة التقليدية جهاز نقل حرارة واحد، قد تكون للمصانع الحديثة أجهزة استشعار ذكية متعددة، بما في ذلك أجهزة كشف بالأشعة اللاسلكية، والأشعة تحت الحمراء، وأجهزة الكشف عن الإشعاعات المكشوفة، وجميعها تغذي مؤرخاً في العاصمة، مما يتيح للمشغلين القدرة على تحديد الأحداث التي تُعدل، وكشف عن الظواهر التي تُثُتُتَتَتَتَتَتَتَت قبل أنَّتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتْ،

تحسين عملية تحقيق الاستخدام الأمثل من خلال التحليلات المتقدمة

وقد اعتمدت البلدان النامية في الماضي على مخططات المراقبة الثابتة - برنامج التنمية الدولية، والسلاسل التعاقبية، والتغذية التي تُجرى أثناء التكليف ونادرا ما تتغير، حيث يمكن للصناعة ٤,٠، أن تستضيف خوارزميات متقدمة لمراقبة العمليات مثل الرقابة التنبؤية النموذجية التي تعيد باستمرار فتح نقاط تستند إلى أهداف اقتصادية آنية، ومن خلال إدماج دعم الاستهلاك القائم على التنفيذ، يمكن أن تنفذ الدائرة تلقائياً تغييرات في إنتاج الطاقة.

النظر في مصنع الكلور القلوي حيث تمثل الكهرباء 50 في المائة من تكاليف التشغيل، ويمكن أن تعدل دائرة معززة من قبل شركة AI في مجال التشغيل في الخلايا الكهروليتية استجابة لأسعار الكهرباء الدينامية والتنبؤات الجوية والطلب على الإنتاج - في الوقت الذي تحافظ فيه على جودة المنتجات، وهذا التعظيم سيكون مستحيلاً مع نظام تقليدي لسواتل الملاحة.

التخفيضات غير المتوقعة في وقت العمل

ويمكن أن تكلف عمليات الإغلاق غير المخطط لها في النباتات الكيميائية ملايين الدولارات يوميا في فقدان الإنتاج ونفقات استئناف النشاط، حيث تُدخل الصناعة 4.0 الصيانة المتوقعة مباشرة إلى العاصمة بتحليل بيانات الاهتزاز، واتجاهات درجة الحرارة، ومتغيرات العمليات إلى حالات الفشل في المعدات، ويمكن أن تقوم دائرة خدمات الرقابة الداخلية بعد ذلك بإثارة الانذارات، أو تعديل الحمولة تلقائيا لحماية الأصول، أو برمجة الإجازات المقررة.

فعلى سبيل المثال، نشر منتج رئيسي للإيثيلين نموذجا للتعلم الآلي على منصة دي سي إس التي حللت ضغوطات ودرجات الحرارة التي تضغط على الختم المضغوط، وقد تنبؤ النموذج بفشلات الفقمة بنسبة 72 ساعة قبل أن تبلغ 95 في المائة دقة، مما يسمح للمصنع بتخطيط إغلاق مراقَب بدلا من أن يعاني من ضربة كارثية، وهذه القدرة تتجاوز عمليات رصد الأوضاع التقليدية التي يقوم بها خلايا التحليل المحتوية مباشرة في نظام المراقبة.

زيادة المرونة مع التوائم الرقمية وال محاكاة

فالتوأم الرقمي ليس فقط بالنسبة للدراسات الهندسية؛ بل أصبحوا أدوات تشغيلية مدمجة بشكل صارم مع نظام إدارة العمليات. ويجسد التوأم الرقمي الحالة الراهنة للعملية، بما في ذلك مواقع الصمامات، ومستويات الصهاريج، وأجهزة التردّد الحركية، ويمكن للمشغلين استخدام التوأم لاختبار التغيرات - مثل التحول إلى درجة تغذية مختلفة أو تعديل درجة حرارة المفاعل - ويحدّ من التأثير قبل لمس المفاعل الحقيقي.

وعلاوة على ذلك، فإن التوأم الرقمي يتيح إجراء تغييرات منطقية في نظام إدارة الدعم الميداني، وعندما يتم تحديث سرد المراقبة، يمكن للمهندسين أن يحفّزوا المنطق الجديد على نماذج البيانات والعمليات التاريخية للتحقق من الأداء، والحاق بأخطاء تؤدي إلى تعطيل الإنتاج.

تعزيز السلامة من خلال الرصد الآلي والاستجابة

4 - زيادة السلامة العملية إلى ما وراء تحليل الطبقات الأساسية للحماية - يمكن الآن لدائرة الأمن الوطني أن تدمج النظم المجهزة بأجهزة الأمان مع بيانات عالية الاستبانة لتحديد الظروف الخطرة في وقت سابق، وعلى سبيل المثال، يمكن ربط أجهزة كشف الغاز عبر مرفق ما ببيانات سرعة الرياح واتجاهاتها للتنبؤ بسحب التشت المحتملة، مما يدفع البلدان النامية إلى بدء عمليات الإنذار بالإجلاء أو إغلاق الوحدات المتاخمة بصورة استباقية.

كما أن التحليلات المتقدمة تدعم السلامة بتحديد الحالات الشاذة قبل تصعيدها، ويمكن أن يميز نموذج للتعلم الآلي الذي تم تدريبه على مدى عقود من تاريخ الإنذار في العاصمة بين أجهزة الإنذار المزعجة والإنذارات الحقيقية، والحد من درجة انذار المشغل وتحسين الاستجابة لحالات الطوارئ الحقيقية، وإدماج محلليات الفيديو - مثل استخدام الكاميرات لكشف الأفراد غير المأذون لهم أو أجهزة الدخان - طبقة أخرى من الرصد في الوقت الحقيقي للأمان.

التحديات واستراتيجيات التنفيذ

وعلى الرغم من الوعد الهائل، فإن إدماج الصناعة ٤,٠ في النظم القائمة لدائرة خدمات الدعم الوطنية ليس بدون عقبات، فالصناعة الكيميائية متحفظة في جوهرها بسبب حرجية السلامة وعمر الأصول الطويلة - وهي نموذجية من نظم إدارة الدعم الميداني قد تعمل لمدة ٢٠-٣٠ سنة، كما أن إعادة استخدام هذه النظم القديمة بمجسات إيوت، ونماذج آي، والربط السحابي يتطلب تخطيطاً واستثماراً دقيقاً.

الاستثمار الرأسمالي المرتفع

وكثيرا ما ينطوي تحسين دائرة خدمات الدعم الصناعي على استبدال المعدات القديمة بأربعة أضعاف، وتركيب وحدات جديدة من الشبكة الدولية، وإدماج بوابات الحواف، وتراخيص برامجيات الشراء الخاصة بالمحللين والتطبيقات الرقمية المزدوجة، ويمكن لوحدة إصلاح متوسطة الحجم وحدها أن تحتاج إلى مبلغ يتراوح بين مليونين و5 ملايين دولار لتحسين شامل، ويجب على الشركات أن تبنى حالة تجارية تستند إلى العائدات المتوقعة من وفورات الطاقة، وتحسين العائدات، وتخفيض القيمة.

Cybersecurity Risks in Connected Environments

وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن تشمل الحلول التي تقدمها الصناعة 4.0 آليات مأمونة لتحديث البرمجيات، والاتصالات المشفرة، والكشف عن الشذوذ الذي يمكن أن يخطر المشغلين بالحركة غير العادية لشبكة البلدان النامية التي قد تدل على حدوث خرق، إذ يقدم العديد من البائعين في هذه البلدان الآن وحدات متكاملة لرصد أمن الفضاء الإلكتروني كجزء من برامجهم.

ألعاب المهارات وتطوير القوى العاملة

فالصناعة 4 -0 تتطلب قوة عاملة تفهم كل من الهندسة العملية وعلوم البيانات، وعمال النظم التقليدية في البلدان النامية هم خبراء في ديناميات العمليات، ولكنهم قد يفتقرون إلى المعرفة بنماذج التعليم العالي أو بصور البيانات أو البرامج السحابية، وعلى العكس من ذلك، قد لا يفهم موظفو تكنولوجيا المعلومات القيود التي تحدث في الوقت الحقيقي والآثار المترتبة على تغير شبكة المراقبة، وثمة استراتيجية فعالة تتمثل في تداخل الأفرقة، وإنشاء أدوار جديدة مثل " مهندسو المنحاز " الذي يعمل في الجامعات التي تقوم بتدريب الشركات على إقامة الشراكات.

التشغيل المتبادل بين ليجسي والنظم الجديدة

وكثيرا ما تستخدم هذه البلدان بروتوكولات الملكية وقواعد البيانات المغلقة، إذ يتطلب ربطها بالمنابر الحديثة للمنابر الأيوتية تحويلات للبروتوكولات، وبوابات مكتب مراقبة الأسلحة الكيميائية، أو حتى استبدال النظم الفرعية للمنظمة الدولية للهجرة بالكامل، ومن أجل التقليل إلى أدنى حد من التعطل، يوصى بالانتقال التدريجي: البدء بجمع البيانات من خلفيات نظام الرصد الدولي، ثم تضيف تدريجياً إلى بروتوكولات التحليلات المستقبلية، كما تُستخدم في نظام تبادل المعلومات المُغلق.

المستقبل: الجيل القادم من دائرة الصناعة التحويلية في الصناعة

ويشير مسار تطور البلدان النامية إلى عمليات مستقلة لا يُفضي فيها نظام المراقبة إلى الحد الأمثل فحسب بل أيضا إلى الثقة الذاتية وتناول النفس، وسيشكل هذا المستقبل العديد من الاتجاهات الناشئة.

حاسبة وإستخبارات محلية

وفي حين أن الحوسبة السحابية تتيح إمكانية التصعيد، فإن النباتات الكيميائية تتطلب اتخاذ قرارات منخفضة الدقة - يجب أن يغلق الصمام في الثانية صباحاً، وليس في ثواني، ويُحدث الحوسبة الجامدة إشارة مباشرة إلى أجهزة التحكم التابعة لدائرة الأمن الوطني أو إلى البوابات المجاورة، وقد تكون هذه النظم قد أدمجت نماذج نموذجية للوحدة العالمية لإدارة الشبكات العصبية من أجل التعرف على النمط، مما يؤدي إلى تحسين تحليل الصور في الوقت الحقيقي لدرجات الميكانيكية أو استقرار اللهب في المحفز.

5G and Private LTE Networks

وقد درجت شبكات الاتصال اللاسلكي في النباتات الكيميائية على إعاقة التدخل من الهياكل المعدنية والقيود على المناطق الخطرة. وتوفر شبكات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات الخاصة الترددية المنخفضة، والتردد العالي، والوصلات المحددة التي يمكن أن تدعم آلاف أجهزة الاستشعار والمحاضرات، مما سيمكن من استخدام بنية ثابتة لاسلكية حقا، ويخفض تكاليف تركيب الكابلات وييسر الاتصالات المؤقتة أو المتنقلة في أجهزة التنظيف ذات الترددات الرقمية.

العمليات المستقلة والنباتات المؤاتية ذاتيا

ومع نضج منظمة العفو الدولية، ستنتقل الدائرة من التوصية بإجراءات لتنفيذها بصورة مستقلة في إطار قيود محددة للسلامة، وسيتيح هذا " الاستخدام الأمثل للصوت المغلقة " تشغيل النباتات في ظروف شبه مؤقتة 24/7، والتكيف مع التغيرات في الأسواق، وتباينات المواد الوسيطة، وتدهور المعدات دون تدخل من جانب المشغلين، وقد ظهرت أمثلة مبكرة بالفعل في عمليات مستمرة مثل توليف الأمونيا وكسر الإيثيلين.

الإدماج المستدام

فالصناعة ٤,٠ من التكنولوجيات تمكن النباتات الكيميائية من تحقيق أهداف الاستدامة الأكثر صرامة، ويمكن أن ترصد هذه النظم نظم احتجاز الكربون وتتحكم فيها، وأن تستغل الطاقة إلى الحد الأدنى من انبعاثات غازات الدفيئة، وأن تتعقب استهلاك المياه بدقة، ويمكن للتوأم الرقمية أن تحاكي الأثر البيئي لتغيرات العمليات قبل تنفيذها، ومع تشديد الأنظمة وزيادة أهداف استدامة الشركات، ستصبح هذه النظم أداة حاسمة لإدارة الأداء البيئي.

خاتمة

فالصناعة ٤,٠ ليست مفهوما بعيد المنال للتشغيل الآلي للعمليات الكيميائية، بل هي تعيد بالفعل تشكيل كيفية بناء هذه النظم ونشرها وتشغيلها، ومن تعزيز جمع البيانات وتحقيق الاستخدام الأمثل للتنبؤ بالنفقة والتوأمة الرقمية، فإن الفوائد ملموسة وقابلة للقياس، غير أن تحقيق هذه الفوائد يتطلب نهجا استراتيجيا يعالج القيود المفروضة على رأس المال، والتهديدات المتعلقة بالأمن السيبراني، وثغرات المهارات، والتحديات القائمة على التشغيل المتبادل.

وسيكون نظام إدارة الديون والأمن في المستقبل أكثر من نظام للمراقبة: سيكون منبراً ذكياً يتعلم ويكيف ويتعاون مع البشر، ومع استمرار تطور الصناعة، من الواضح أن النباتات الكيميائية التي تتقبل هذا التحول ستكون التي تزدهر في الثورة الصناعية الرابعة.