تعزيز موثوقية النظم الكيميائية Dcs من خلال الصيانة الافتراضية

إن نظم المراقبة الموزعة هي النظام العصبي المركزي للمصانع الكيميائية الحديثة، إذ تنسق آلاف حلقات المراقبة، والمجسات، والمحاضرات للحفاظ على الإنتاج الآمن والكفء والعالي الجودة، وأي تدهور أو فشل في هذه الشبكة المعقدة من المعدات والبرامجيات يمكن أن يؤدي إلى تعطل مكلف، أو حوادث أمان، أو إلى ظهور عناصر الصيانة التقليدية التي تتحول إلى ظروف غير مقبولة.

ما هي الصيانة الافتراضية؟

فالالصيانة الافتراضية هي استراتيجية صيانة استباقية تستخدم في الوقت الحقيقي جمع البيانات ورصد الحالات والتحليلات المتقدمة للتنبؤ بمدة احتمال فشل المعدات بحيث يمكن تحديد مواعيد الصيانة في الوقت المناسب، وخلافاً للتعهد الوقائي (الذي يتبع جدولاً زمنياً ثابتاً أو جدولاً زمنياً ثابتاً) أو الصيانة الاستباقية (التي تنتظر حدوث انهيار)، فإن الإدارة العامة للكيمياء تضغط على البيانات المستشعرية، والاتجاهات التاريخية، وأحياناً نماذج التعلم الآلى للكشف عن علامات التفوق المستمر

فوائد النظم الكيميائية في البلدان النامية

ويوفِّر إدماج الصيانة التنبؤية في النظم الكيميائية في نظام إدارة العمليات الإنمائية مجموعة واسعة من الفوائد التي تؤثر مباشرة على خط القاع، والسلامة، ونوعية المنتجات، وفيما يلي المزايا الرئيسية التي ينطوي عليها السياق الموسع:

زيادة موثوقية النظام وتأهيله

والفوائد الأكثر وضوحا هي الانخفاض الكبير في وقت النزول غير المخطط له، إذ يمكن لفشل الدائرة أن يوقف خط الانتاج بأكمله، مما يؤدي إلى فقدان الإيرادات وإجراءات إعادة التشغيل المكلفة، فالتقنيات الجاهزة للصيد، مثلا، قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة تدريجيا في مضخة حرجة أو أيام أو أسابيع من الانجراف قبل أن يتسبب في وقف الانتاج، ويبقي التدخل المبكر النظم على حالها، مما ينجم عنه أهمية خاصة في العمليات الكيميائية المستمرة.

الوفورات في التكاليف من خلال الصيانة على النحو الأمثل

فالنفقة الافتراضية تقلل من التكاليف المباشرة وغير المباشرة، إذ أن عمليات الإصلاح الطارئة عادة ما تحمل علاوة على العمل الإضافي، والشحن المعجل، وقطع الغيار في آخر لحظة، ويتيح النظام للمصانع أن تطلب عناصر في فترات الرعي العادية، والعمل في مواعيد زمنية محددة أثناء فترات الإجازات المقررة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن تمديد فترات الخدمة التي تكون في صحة جيدة، وتتجنب النباتات استبدال المواد غير الضرورية، وقطع العمل، وقد تبين أن نسبة الإعالة المتوقعة تبلغ ٣٥ في المائة)٥(.

تعزيز سلامة العمليات

وفي صناعة المواد الكيميائية، فإن فشل المعدات الواحدة - مثل صمام الإغاثة المعلق، أو ختم مضخة تسرب، أو درجة حرارة المفاعلات المهددة - يمكن أن تترتب عليه آثار كارثية، وقد يساعد الصيانة الافتراضية على أن تكون نظاما للإنذار المبكر بالنسبة للمكونات الحرجة للسلامة، مثلا، يمكن للتصوير الحراري على الألواح الكهربائية في خزانة DCS أن يكشف عن وجود صلات غير مستقرة قبل أن تؤدي إلى ظهور إخفاقات في عملية تحلل.

الأداء الأمثل للعملية ونوعية المنتجات

ويكفل نظام إدارة الديون والتحليلات المحتوي على معلومات جيدة أن تعمل حلقات المراقبة في إطار معايير تصميمها، وأن تُضفي قيوداً صارمة على درجة الحرارة والضغط والتدفق والتكوين، وأن أجهزة الاستشعار المتدهورة والصمامات اللصقية أو المصابين بالبطأ يمكن أن تسبب الارتفاع في قيمة المنتجات، وقابلاتها، وانخفاض جودة المنتجات، وتحدد الصيانة الافتراضية مسائل الأداء هذه في وقت مبكر، مما يتيح إمكانية معايرة المنتجات أو استبدالها قبل أن تتحول نوعية الإنتاج إلى نتيجة متماسكة.

التقنيات الرئيسية في الصيانة الافتراضية لدائرة خدمات الدعم الميداني

وتطبق على أصول البلدان النامية عدة تكنولوجيات لرصد الأوضاع، وتستهدف كل تقنية أساليب مختلفة للفشل وتتطلب أجهزة استشعار وطرق تحليل محددة.

تحليل اليقظة

أما رصد التأشيرات فهو أحد أكثر تقنيات إدارة المبيدات المستخدمة في تناوب الأجهزة مثل المضخات والضغط والمراوح والمزلاجات، وتوضع أجهزة التكتل الحرارية بصورة دائمة على المسكنات ذات الحوامل، وتجهز إشاراتها لاستخراج سمات مثل مستوى الاهتزاز العام، والمطياف الضوئي، والأنماط التي تستخدم الموجات الزمنية، وتحتوي بيانات الصيانة على مقياس كيميائي للزبدة.

التصوير الحراري (الرسم الحراري المأشعة تحت الحمراء)

كما يمكن للكاميرات ذات الصبغة الحمراء والمجسات الحرارية الثابتة أن تكشف عن وجود شذوذ في درجة الحرارة يشير إلى مشاكل كهربائية أو ميكانيكية، وفي سياق من البلدان النامية، فإن التصوير الحراري لا يقدر بثمن على تفتيش خزانات كهربائية، ومراكز مراقبة السيارات، ولوازم الطاقة، ووحدات قياسية من طراز I/O، وقطع طرفية، كما أن وصلات السائل المتآكل، وأجهزة الوصلات المزخرفة المحتوية على كميات زائدة، والأجهزة المعطلة، كلها تولدات الحرارية.

تحليل النفط

ويُعتبر تحليل النفط أسلوباً مثبتاً للتنبؤ بالارتداء في المعدات والعلامات والنظم الهيدروليكية، أما بالنسبة للمعدات المتصلة بدائرة خدمات الرقابة الداخلية التي تعتمد على التشحيم، مثل الضاغط الكبير، وصناديق التروس، وأجهزة الاستطلاع بالأشعة الحرارية، وتحليلات المواد التحذيرية الوبائية الوبائية الوبائية، فيمكن أن تكشف وجود معادن الارتداء (الغازي، والقصدير)، والتلوث المائي، والماء، والماء، والماء المائي، والماء، والماء، والماء، والماء، والماء المائي، والماء، والماء، والماء، والماء، والماء.

تحليل البيانات المتعلقة بالحساسات والتعلم في مجال الآلات

وجهاز التحكم في الطاقة الكهربائية هو مستودع واسع للبيانات العملية، و آلاف النقاط التي تقيس الضغط ودرجة الحرارة ودرجة الحرارة ودرجة الحرارة ودرجة الحرارة ودرجة الحرارة ودرجة الحرارة والضغط والضغط والزيادة في القدرة على التحكم في العمليات الإحصائية، وتحليل متعدد الأحواض للتعلم الآلي لهذه البيانات، يمكن للمهندسين أن يكتشفوا التغيرات الخفية التي تسبق فشل المعدات، وعلى سبيل المثال، زيادة تدريجية في معدل الضغط عبر مرشح، بالإضافة إلى زيادة في عدد الإشارات.

تنفيذ الصيانة الافتراضية في بيئة البلدان النامية

ويتطلب الانتقال من ثقافة الصيانة الاستباقية أو الوقائية إلى نهج تنبؤي محرك البيانات تخطيطا دقيقا، والاستثمار في التكنولوجيا، والتغيير التنظيمي، وترسم الخطوات التالية مسارا مثبتا للتنفيذ بالنسبة للنباتات الكيميائية.

الخطوة 1: تقييم الأهمية والأصول المختارة

ولا يحتاج كل موجود إلى نفس مستوى الرصد، إذ يمكن تحليل نقدي يستند إلى عوامل مثل تأثير السلامة، وتكاليف الإنتاج، وصعوبة الإصلاح، وقطع الغيار المتاحة، وتحديد الأولويات التي يمكن أن تُستخدم فيها عناصر الدائرة والأجهزة الميدانية في الصك أولاً.() ومن الناحية النموذجية، تكون الأصول ذات الأهمية القصوى معدات تناوبية (المضامين الكبيرة، والمضخات في الخدمات الرئيسية)، والمحللات في حلقات جودة المنتجات، ومكونات نظم مراقبة السلامة (نظام المعلومات المسبقة عن المعلومات).

الخطوة 2: أجهزة رصد حالات الانتشار

واستناداً إلى الأصول المختارة وطرق الفشل المحددة أثناء تحليل الأهمية، يتم تركيب أجهزة الاستشعار المناسبة، ويمكن أن يشمل ذلك، لأغراض تحليل الاهتزاز، إضافة مقاييس للكهرباء واستيعابها لنظام لاقتناء البيانات (سواء كانت قائمة بذاتها أو مدمجة بواسطة وحدات مدخلات من أجهزة قياس الأشعة المقطعية التابعة لدائرة خدمات الرقابة الداخلية) ويمكن أن توضع على أجهزة الفرز الصوتي الثابتة أو أجهزة نقل درجة الحرارة في أجهزة الوصل الإلكترونية.

الخطوة 3: بناء الهياكل الأساسية للبيانات

ويجب جمع بيانات رصد الطوابق وتخزينها وجعلها متاحة للتحليل، وكثيرا ما يعني ذلك توسيع تاريخ العملية الحالي (مثلا، خط الأنابيب المزود بالأجهزة الضوئية، أو عينة من أجهزة الانذار بالأشعة السينية، أو التي تستخدمها شركة " إسبين إنفلو " (OSIsoft PI) أو " تاريخية " (G Profician) بحيث تشمل اليقظة ودرجة الحرارة وغيرها من مجادار البيانات السحابية.

الخطوة 4: وضع نماذج تحليلية واستراتيجيات للأسلحة

ومع تدفق البيانات، تتمثل الخطوة التالية في تحديد العتبات ووضع نماذج التنبؤ، ويمكن أن تؤدي العتبات البسيطة )مثل مستوى الاهتزاز العام / مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس

الخطوة 5: إنشاء تدفق العمل والتدريب

فالالصيانة الافتراضية لا تتعلق بالتكنولوجيا فحسب بل تتطلب تغييراً في كيفية عمل فريق الصيانة، ويجب توجيه الأسلحة والتوصيات إلى الأشخاص المناسبين الذين لديهم تعليمات واضحة بشأن ما ينبغي تفتيشه وكيفية التحقق منه ومتى يتخذ الإجراءات، وينبغي إدماج نظام محوسب لإدارة الصيانة في منصة إدارة الحفظ بحيث يتم إصدار أوامر العمل تلقائياً عندما يتجاوز التنبؤ بالحد الأدنى.

الخطوة 6: الرصد والمراجع والتوسع

ولا توجد برامج للإدارة العامة للكيمياء مطلقاً، إذ يجب التحقق باستمرار من النماذج التنبؤية بالمقارنة بالنتائج الفعلية - إذا حدث الفشل المتوقع؟ وما مدى الفترة التي يستغرقها النظام؟ وهل توجد إنذارات كاذبة؟ وتتيح هذه الحلقة المرتدة تدوين النماذج والعتبات، ويمكن، بمرور الوقت، توسيع نطاق البرنامج ليشمل المزيد من الأصول، وإدراج مصادر بيانات إضافية (مثل بيانات الطقس أو جداول الإنتاج)، بل وحتى ربط نماذج التعلم الآلية التي تستكمل تلقائياً.

التحديات والنظر في المسألة

وفي حين أن الفوائد قاهرة، فإن تنفيذ الصيانة التنبؤية في النظم الكيميائية في البلدان النامية يشكل أيضا تحديات حقيقية تتطلب إدارة دقيقة.

الاستثمار الأولي المرتفع

ويمكن أن يتطلب تركيب أجهزة الاستشعار، والهياكل الأساسية للربط الشبكي، وتخزين البيانات، وبرامجيات التحليل استثماراً كبيراً في البداية، يتراوح في كثير من الأحيان بين مئات الآلاف وملايين الدولارات لمصنع كبير، ويعد تحليل دقيق للتكاليف والفوائد أمراً أساسياً لتبرير النفقات، ويبدأ العديد من النباتات بمشروع تجريبي بشأن مجموعة صغيرة من الأصول ذات القيمة العالية لإثبات عائد الاستثمار قبل التوسع في الإنتاج.

إدارة البيانات وأمن الفضاء الحاسوبي

ويمكن أن يزيد من سطح الهجوم على التهديدات الإلكترونية، إذ يجب تأمين أجهزة الاستشعار لرصد الطوابق وبواباتها باتباع أفضل الممارسات في مجال أمن الفضاء الإلكتروني في الصناعة، مثل استخدام تقسيم الشبكة والتوثيق والتشفير، كما أن زيادة حجم البيانات وسرعة استخدامها يتطلبان أيضا ممارسات قوية لإدارة البيانات لتجنب تحميلها الزائد من تاريخها وضمان سلامة البيانات.

مهارات القوى العاملة والثقافة التنظيمية

وقد تعتاد أفرقة الصيانة التقليدية على العمل التفاعلي وقد تكون في البداية غير واثقة من التحليلات التنبؤية، فرفع مستوى القوة العاملة لتفسير بيانات الإدارة القائمة على النتائج وإجراء تحليل الأسباب الجذرية هو استثمار طويل الأجل، وبالإضافة إلى ذلك، فإن القيود التنظيمية بين مجموعات مراقبة العمليات والصيانة وتكنولوجيا المعلومات يمكن أن تعوق تدفق المعلومات والتعاون، ويمكن للجنة التوجيهية الشاملة لعدة وظائف أن تساعد على كسر الحواجز وضمان الفشل في تحقيق الأهداف.

False Positives and Model Drift

ولا يوجد نموذج للتنبؤ دقيق بنسبة 100 في المائة، ويمكن أن تؤدي أجهزة الإنذار المخففة (الافتراضات التي لا تُحدث) إلى تقويض الثقة إذا لم تُدار على نحو جيد، وعلى العكس من ذلك، فإن الفشل الحقيقي (ال سلبي جداً) يمكن أن تترتب عليه عواقب خطيرة، وأن نماذج التواؤم من أجل التوازن والخصوصية عملية مستمرة، وكذلك مع تغير عمر المعدات أو ظروف التشغيل، يمكن أن تصبح النماذج أقل دقة بمرور الوقت، وهي ظاهرة معروفة بأنها انجرافية.

الاتجاهات المستقبلية في الصيانة الافتراضية للبلدان النامية

وبالإضافة إلى ذلك، فإن مجال [العملية التنبؤية] يتطور بسرعة، كما أن عدة اتجاهات ناشئة ستزيد من موثوقية النظم الكيميائية في البلدان النامية.() وتسمح النماذج الرقمية للتعلم من الأصول المادية - المنخفضة لسلوك المعدات في ظروف مختلفة، بما يتيح التنبؤ بسلسلة الفشل على نحو أكثر دقة، وما إلى ذلك من تحليل.() ويتيح استخدام نماذج البيانات غير المنظورة في الوقت الحقيقي للتنبؤ بالأخطار العالية الحق في المقاييس، ويقلص في الاحتياجات التقليدية للكشف عن الافتراضات.

خاتمة

ومن شأن تحسين موثوقية النظم الكيميائية في البلدان النامية من خلال الصيانة المتوقعة أن يكون خطوة استراتيجية تدعم مباشرة سلامة النباتات والامتياز التشغيلي والأداء المالي، ومن خلال الانتقال من الصيانة القائمة على التقويم إلى التنبؤات القائمة على البيانات، يمكن أن تخفض النباتات الكيميائية الوقت غير المخطط له بنسبة تصل إلى 50 في المائة، وتخفض تكاليف الصيانة بنسبة 30 في المائة، وتزيد من قيمة الأصول إلى حد ما تحسن نوعية المنتجات وسلامة العمال.