חשיבות התקינה בציוד אוטומציה ובפרוטוקולים שלי

הדחף הגדל לתקנים ב-My Automation

תעשיית הכרייה עוברת טרנספורמציה טכנולוגית עמוקה.מערכות הובלה אוטונומיות, נוקשות מבוקרת מרחוק, ורשתות ventilation-laden-laden כבר לא ניסיוניות - הן מציאות מבצעית במכרות רבים ברחבי העולם. אבל כמפעילים לפרוס את הציוד הזה מרשימת גדל והולך של יצרנים, בעיה מתמשכת מופיעה: רבים מהמערכות האלה מדברים שפות שונות.

חוסר אחידות זה יוצר חיכוך המשפיע ישירות על הפרודוקטיביות והבטיחות.כאשר עומס מיצרן אחד וממחץ אחר אינו יכול לשתף נתונים של מצב בזמן אמת, המכרה מאבד דרך ספוט.כאשר רכב אוטונומי נתקל במערך של כללי תנועה שונים מהפרוטוקולים המתוכננים למערכת הבקרה שלו, הסיכון של התנגשות עולה. Standardization הוא המנגנון שמפתור את ההתאמות הללו במסגרות משותפות לפרוטוקולים תקשורתיים, שבו כל רכיב אבטחה יכול לעבור לכל רכיב אחר.

Defining Standardization in the Mining Context

סטנדרטיזציה באוטומציה שלי היא לא מסמך יחיד או דרישה טכנית בודדת.זהו מסגרת שכבתית הכוללת ממשקי חומרה, מודלים של נתונים תוכנה, פרוטוקולי רשת, נהלים תפעוליים וקריטריונים לביצועי בטיחות ברמה החומרה, סטנדרטים להכתיב מחברים פיזיים, מאפיינים חשמליים, וממדים עולים כך שחיישנים, בקרים, ומבצעים יכולים להיות מוחלף פיזית בין מערכות.

ברמה המבצעית, הסטנדרטים לקבוע כיצד ציוד אוטומטי צריך להתנהג בתרחישים משותפים - מועדים לאזור טעינה, ניווט צומת עיוור, ביצוע חסימה בטוחה.תקנים התנהגותיים אלה הם קריטיים כי הם להבטיח כי פעולות של מערכת אוטונומית אחת צפויות הן למפעילים אנושיים והן מערכות אוטומטיות אחרות חולקות את אותה סביבה.

הנוף הנוכחי: מערכות פרופיל ועלויות שלהם

למרות היתרונות ברורים של פתיחות, שוק האוטומציה של המכרה נשבר היסטורית.יצרניות ציוד גדולות השקיעו בפלטפורמות בקרה קנייניות, פרוטוקולי תקשורת ותוכנה לניהול צי.מערכות אלה פועלות לעתים קרובות מבריק בתוך המערכת האקולוגית שלהם - צי מלא של משאיות, תרגילים, ועומסים של ספק בודד יכולים להשיג רמות גבוהות של אינטגרציה וביצועים.

ספק זה מנע עלויות מדידה.מכרה הקשורה למשפחת פרוטוקול של היצרן אחד לא יכול בקלות לקנות הצעות תחרותיות על תת-מערכות בודדות. צוותי תחזוקה חייבים לשלוט במספר ממשקים קנייניים. פרויקטים של אינטגרציה תוכנה להיות יקר ומסוכן כי מתאימים מותאמים אישית חייב להיות כתוב ושמור עבור כל זוג מערכות לא תואמים.התוצאה היא קצב איטי יותר של טכנולוגיה ואימוץ גבוה יותר של בעלות מאשר סטנדרטיזציה.

יתרונות הליבה של Standardization

יכולת ושילוב מערכת

היתרון המיידי ביותר של סטנדרטיזציה הוא היכולת לשלב ציוד מ ספקים מרובים למערכת אוטומטית קוהשטיבית. כאשר rig קידוח משתמש במודל נתונים סטנדרטי כגון OPC-UA עבור כרייה, מערכת בקרה מפקחת יכולה לקרוא את המיקום שלה, מעמד, ומדמוד פרמטרים ללא תכנות מותאם אישית. כאשר כלי רכב אוטונומי לדבוק פרוטוקול ניהול תנועה משותף, הם יכולים בבטחה לשתף דרכים עם ציוד מאויש ואפילו עם כלי רכב אחרים משוחררים כדי להיות ממוכרים.

ביצועים ואירוע Reduction

פרוטוקולי בטיחות סטנדרטיים הם ככל הנראה התרומה החשובה ביותר לכך שהתקני התקנים תורמים לתעשיית הכרייה. כללים עקביים לאופן שבו מכונות מזהה את האדם, כיצד הן מבצעות עצירות חירום, וכיצד הן מתקשרות את המדינה לבקר בטיחות מרכזי מבטלות את האווירה שיכולה להוביל לתאונות.לדוגמה, תקן בטיחות פונקציונלי של IEC 61508 ועקרונות היסוד של כרייה שלו מגדירים תהליכים קפדניים לתכנון, לאמת, לאמת, ולאמת את אותם תהליכים קריטיים של מערכת בטיחות, כאשר מדובר בתקן אבטחה אחד הוא בעל אבטחה אחר באופן דרמטי.

עלויות היעילות מעבר למעגל החיים שלי

היתרונות של סטנדרטיזציה להרחיב הרבה מעבר להכשרה ראשונית. תוכניות הכשרה להיות פשוט יותר כי מפעילים וטכנאים ללמוד קבוצה עקבית של ממשקים והליכים. תחזוקת הממציאים מתכווץ כי רכיבים סטנדרטיים ניתן לצבור ולהשתמש בהם על פני סוגים מרובים של מכונות. אינטגרציה עבור הרחבות שלי או שדרוגים טכנולוגיים להפוך מהר יותר ויקר פחות כי מסגרות התקשורת הבסיסית ובקרת כבר במקום.

חדשנות וטכנולוגיה אימוץ

סטנדרטיזציה אינה מזרזת חדשנות; היא מאיצה אותה.כאשר חברות אינן צריכות להשקיע משאבים הנדסיים בבניית פרוטוקולי תקשורת קנייניים, הן יכולות להתמקד בתקציבי R&D שלהן על שיפור ביצועי מכונה, לפתח טכנולוגיות חדשות לחישה, וליצור אלגוריתמים מתקדמים.מסגרת סטנדרטית גם מורידה את המחסום לרישיונות טכנולוגיים קטנים יותר, ומאפשרת לחברות סטארט-אפ להביא חדשנות מיוחדת – כגון זיהוי רוק-אפ או התנגשות מתקדמת – כדי למנוע אלגוריתמית משוק אלגוריתמים של סוללות ללא קומפקטיות מלאה.

תקנים וארגונים מרכזיים שמנחים את התעשייה

כמה סטנדרטים בינלאומיים רלוונטיים במיוחד לאוטומציה שלי. תקן IEC 61850, שפותח במקור עבור תת-שימושי חשמל, מותאם ליישומים כרייה כדי להגדיר מודל נתונים משותף עבור ציוד חשמל ואוטומציה. מסגרת תקשורת OPC-UA (IEC 62541) הוא יותר ויותר מאומצ בכריית עבור מודל נתונים תלוי פלטפורמה שלה תכונות אבטחה חזקות.

מינהל הבטיחות והבריאות שלי (MSHA) בארצות הברית וגופים דומים במדינות אחרות מספקים מסגרות רגולטוריות שלעתים קרובות מתייחסות או מנדט את הסטנדרטים הבינלאומיים הללו.קבוצת שיתוף הפעולה של Global Mining פועלת לתאם מאמצים על פני תחומי שיפוט ולזהות פערים שבהם נדרשים התקנים חדשים.

קרנות טכניות: פרוטוקולים, מודלים של נתונים ואבטחת סייבר

סטנדרטיזציה באוטומציה שלי נשענת על שלושה עמודי אינטרנט טכניים.הראשון הוא פרוטוקולי תקשורת שהם דטרמיסטיים, נמוכים, ומסוגלים לפעול בסביבה תת-קרקעית הקשה.סטנדרטים כגון IEEE 802.1 TSN (Time-Sensitive Networking Networking) מאומצים לספק את הקשר אמין, בזמן אמתי של כלי רכב אוטונומיים ובקרת מרחוק דורשות.

התווך השלישי הוא אבטחת סייבר.המערכת האוטומציה של המכרה הופכת להיות מחוברת יותר לרשתות ארגוניות ולאינטרנט של ניטור מרחוק, הם נחשפים לאיומים הסייבר.סדרת התקני IEC 62443 מספקת מסגרת מקיפה לאבטחת מערכות אוטומציה תעשייתית ובקרה, כולל תהליכי הערכת סיכונים, דרישות אבטחה, מפרטים מערכתיים קשיחות של מערכות אבטחת סייבר אלה לא רק מפני הפרעות ייצור, אלא גם מבטיחות שעלולה לגרום למקרים של שליטה לוגיקה.

אתגרים בדרך לסטנדרטים גלובליים

למרות המקרה המשכנע לתקינה, מכשולים משמעותיים נשארים.תעשיית הכרייה משתרעת על עשרות מדינות עם סביבות רגולטוריות שונות.סטנדרט חובה באוסטרליה עשוי להיות רק מייעצת בצ'ילה, וסטנדרט שעובד היטב עבור מכרה ענקית פתוח-בית-תאמני במדבר אטפאמה עשוי לדרוש הסתגלות לפעילות הפלטינה תת-קרקעית בדרום אפריקה.

אתגר נוסף הוא האינטרטי של ציוד מותקן.מכרות רבות פועלות ציים שנרכשו ונפרסו במשך עשרות שנים. הפעלת מכונות מורשת עם ממשקים סטנדרטיים ולוגיקה בטיחותית חדשה היא אפשרית מבחינה טכנית אך יקרה.מכירים שלי לעתים קרובות עומדים בפני בחירה בין מימון תוכנית רטרופיט וניתוק ההשקעה לטובת סדרי עדיפויות הון אחרים.המקרה העסקי לתקינה חייב להיות אחראי על העלות של מעבר ממערכות מורשת, אשר יכולות להיות אפילו לטווח ארוך.

התנגדות קונסטדור ממלאת גם תפקיד. יצרנים שהשקיעו בפלטפורמות קנייניות לעתים רואים סטנדרטים פתוחים כאיום על היתרון התחרותי שלהם. בעוד שיצרניות גדולות רבות של OEM עכשיו לתמוך בסטנדרטים מרכזיים כעניין של הביקוש ללקוח, קצב האימוץ בתוך קווי המוצר שלהם אינו תמיד תואם את מה שהשוק צריך.תקני פיתוח התקנים פועלים כדי לטפל בזה על ידי הבטחת הסטנדרטים עצמם אינם תומכים בכל טכנולוגיה של ספקים בודדים וקידום על ידי היתרונות של שוק עסקי גדול יותר.

להתקדם לעבר עתיד סטנדרטי

כמה מגמות מציעות כי התנועה לקראת סטנדרטיזציה באוטומציה שלי תאצה.האימוץ הגובר של הטכנולוגיה הדיגיטלית של תאומים - שבו העתק וירטואלי של המכרה משמש לסימולציה, אופטימיזציה, ניטור - תלוי ישירות במודלים סטנדרטיים של נתונים.ללא דרך עקבית לייצג התנהגויות ציוד וזרימות חומריות, תאומים דיגיטליים לא ניתן לבנות או לשמור בקנה מידה הנדרש עבור תובנה תפעולית משמעותית.

ההתרחבות של רשתות אלחוטיות 5G בכריית היא עוד זרז.5G תמיכה ברשת סליקה ו- אולטרה-עוצמה תקשורת חסכונית יוצרת את התשתית לשליטה בזמן אמת של ציוד נייד, אך רק אם הציוד והרשת מדברים פרוטוקול משותף. תקנים כבר עובדים על מפרטים כי מי להתאים את דרישות אוטומציה שלי עם יכולות רשת 5G, וניסויים מוקדמים בתחום האוסטרלי והממכרות הקנדיות מדגימים את הפוטנציאל.

מפעילי שלי עצמם דורשים יותר ויותר סטנדרטיזציה בחוזים רכש.כאשר חברה מכרה גדולה נושא מכרז עבור מערכות הובלה אוטונומיות, זה יכול לכלול דרישות עבור תאימות OPC-UA, IEC 61508 הסמכה בטיחות, ודבקות לסטנדרטים אבטחת סייבר שצוין.לחץ מבוסס הקונה הזה הוא לעתים קרובות המנגנון היעיל ביותר עבור הפעלת ספק ניהול אימוץ, כי הוא מחבר ישירות סטנדרטיזציה עם הכנסות.

המלצות אסטרטגיות לאופרות שלי

מפעילי שלי שרוצים למקם את עצמם על היתרונות של סטנדרטיזציה צריך לנקוט כמה צעדים קונקרטיים. הראשון, הם צריכים במפורש לציית לסטנדרטים מרכזיים בכל מסמכי רכש ציוד חדש.העלות של כולל דרישות אלה היא ליד אפס בשלב החוזה, אבל העלות של ציות רטרופיטינג מאוחר יותר יכול להיות משמעותי.שני, מפעילי צריך להשתתף בסטנדרטים פיתוח באמצעות אגודות תעשייתיות או ישירות באמצעות ארגונים כגון IEC ו- ISO מספק חשיפה מוקדמת לדרישות מתקדמות כדי לשקף דרישות תפעוליות.

שלישית, מפעילי צריך להשקיע תוכניות הכשרה כי לבנות היכרות עם ממשקים סטנדרטיים ומושגים בטיחותיים. כוח עבודה שמבין מודלים של נתונים OPC-UA ועקרונות בטיחות פונקציונליים יכול יותר ביעילות, פתרון בעיות, ואופטימיזציה של מערכות אוטומטיות.רביעי, מפעילי צריך לאשר בדיקות תאימות במהלך תהליך הקבלה עבור ציוד חדש. במקום להניח כי התנהגות ערבויות סטנדרטיות ערבויות מותאמות, הם צריכים להפעיל בדיקות כי אימות נתונים, פעולות חילופי אבטחה, תיאום, ושיתאמת בפועל.

הדרך Ahead: סטנדרטים כאפשרות

סטנדרטיזציה לעולם לא תהיה פרויקט גמור.בעוד שטכנולוגיית הכרייה מתפתחת - עם סוגים חדשים של חיישן, אלגוריתמי אוטונומיה חדשים, צורות חדשות של אחסון אנרגיה ומניעה - הסטנדרטים השולטים בהם חייבים להתפתח גם כן.תפקידם של גופם אינו להקפיא את הטכנולוגיה במקום, אלא לספק בסיס יציב שעליו חדשנות יכולה לבנות.תקן אוטומציה שלי, אשר הוקם היום חייב להיות נרחב מספיק כדי להתאים את הנחילות הרובוטיות האוטונומיות של המחר.

הפרס האולטימטיבי הוא תעשיית כרייה שבה אוטומציה מספקת את מלוא הבטחתה: אפס נזק לאדם, התאוששות משאבים מקסימלית, והשפעה סביבתית מינימלית מינימלית.השגת חזון זה דורש שכל מרכיב במכרות האוטומטית פועל כחלק ממערכת קוהרנטית ולא כאי מבודד של טכנולוגיה. Standards הם השפה שגורמת לכפירה אוטומטית האפשרית.