La modularità come elemento chiave per la flessibilità e i miglioramenti di un sistema di automazione

L'intervista di TIMGlobal Media sulla tecnologia DCS aggiornata a Mark Taft, Group Vice President Global Head - Product & Portfolio Management Process Automation Process Control Products di ABB

  • da ABB Ltd
  • 4 Luglio 2022
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  • Nuovi standard come OPC UA e APL con PA DIM forniscono un accesso indipendente dalla piattaforma alla fonte delle informazioni
    Nuovi standard come OPC UA e APL con PA DIM forniscono un accesso indipendente dalla piattaforma alla fonte delle informazioni
  • L'utilizzo di interfacce di comunicazione ben definite eviterà la necessità di coordinare questi moduli funzionali
    L'utilizzo di interfacce di comunicazione ben definite eviterà la necessità di coordinare questi moduli funzionali
  • Mark Taft, Group Vice President di ABB
    Mark Taft, Group Vice President di ABB
La tecnologia DCS (Distributed Control Systems) è ormai consolidata in un'ampia gamma di settori. Quali sono, e quali sono stati i fattori chiave che hanno portato a questa tecnologia?

ABB: La tecnologia DCS è stata progettata con lo scopo di fornire un funzionamento sicuro, efficiente e affidabile dei processi industriali. Tuttavia, oggi i professionisti dell'automazione vogliono di più dai loro fornitori, tra cui agilità nell'innovazione e riduzione dei costi del ciclo di vita dell'automazione. I nostri clienti stanno lavorando a diverse iniziative di standardizzazione. 
Tra queste, l'Open Process Automation Forum (OPAF), un consorzio di utenti finali e fornitori di automazione che lavora per definire un'architettura basata su standard, aperta, sicura e interoperabile per i sistemi di automazione di processo di domani. L'obiettivo è integrare i componenti migliori della categoria e preservare il software applicativo dei proprietari degli asset a un costo significativamente inferiore.
NAMUR ha definito un modello di architettura aperta NOA (NAMUR Open Architecture) che separa le funzionalità fondamentali di controllo e automazione dalle applicazioni di monitoraggio e ottimizzazione non critiche dal punto di vista temporale descritte dall'Industrial Internet of Things (IIoT).

Con la trasformazione digitale vengono creati sempre più dati in ogni linea di produzione. Come si possono trasformare queste informazioni in utili approfondimenti dei processi?

ABB: Il DCS è stato per decenni il collegamento alle informazioni di produzione dall'impianto. ABB ha una lunga storia di integrazione di sistemi elettrici, telecomunicazioni, CMMS, gestione degli asset, documentazione e applicazioni di ottimizzazione nel nostro sistema, dando all'utente un accesso coerente agli asset dell'impianto per la massima efficienza e performance.
Nuovi standard come OPC UA e APL con PA DIM forniscono un accesso indipendente dalla piattaforma alla fonte delle informazioni, favorendo al contempo un'interoperabilità di alto livello tra sistemi e applicazioni di fornitori diversi. Con le tecnologie cloud ed edge, possiamo separare le applicazioni estese di automazione non critiche dalle risorse di controllo principali. In questo modo si ottiene una maggiore potenza di calcolo e un'implementazione più agile di tecnologie come AR, VR, machine learning e intelligenza artificiale ai margini, senza interrompere il controllo dei processi dell'impianto.

In mercati in costante evoluzione, le aziende hanno bisogno di maggiore flessibilità per i loro processi produttivi. In che modo un sistema DCS aggiornato può supportare i clienti in questo senso, soprattutto quando si tratta di un approccio di automazione modulare?

ABB: La modularità è la chiave per una maggiore flessibilità e i miglioramenti ai nostri attuali sistemi di automazione avranno hardware e software modulari. I moduli indipendenti saranno integrati per fornire l'interazione, l'orchestrazione e la coerenza a livello di sistema a cui i nostri clienti sono abituati con la nostra offerta di automazione estesa. I singoli moduli possono essere aggiornati o sostituiti senza influire sulla soluzione di automazione.
Le applicazioni di controllo di processo si baseranno su librerie di moduli di funzioni applicative riutilizzabili, riducendo gli sforzi.  L'utilizzo di interfacce di comunicazione ben definite eviterà la necessità di coordinare questi moduli funzionali.
Il concetto di automazione modulare o MTP di NAMUR si evolve con un concetto standardizzato e modulare applicato all'automazione associata agli "skid" di processo forniti dagli OEM di apparecchiature e processi per offrire un controllo di processo completo e un supporto operativo. Uno dei principali punti dolenti dell'automazione è la mappatura dei dati e delle interfacce di messa in servizio con PLC e controllori di terze parti. Le interfacce standard facilitano l'integrazione dei controllori in processi completi. In combinazione con l'implementazione modulare, i processi possono essere adattati rapidamente per realizzare nuovi prodotti.

La produzione sostenibile e la trasformazione in un'industria decarbonizzata sono sfide importanti per voi e per i vostri clienti. Come potete sostenere gli sforzi dei vostri clienti e aiutarli, ad esempio quando si tratta di integrare fonti più volatili nel loro mix energetico?

ABB: L'industria sta cercando di adottare fonti di energia rinnovabili e a zero emissioni di carbonio. Molti dovranno elettrificare i processi per utilizzare la generazione eolica e solare e l'elettricità fornita dalla rete da fonti rinnovabili. Ci sarà anche la necessità di cambiare le fonti per trarre vantaggio dai costi ottimali. Le fonti rinnovabili sono intermittenti e necessitano di stoccaggio dell'energia. L'ottimizzazione delle operazioni di processo in presenza di questi vincoli richiede fornitori in grado di integrare l'automazione di processo e l'elettrificazione.
ABB ha questa esperienza e sta identificando quali sono i buffer di processo e di materiale che possono compensare parzialmente le intermittenze delle rinnovabili. Le strategie di ottimizzazione devono tenere conto del fatto che un particolare riscaldatore di processo può essere spento per 20 minuti senza alterare la produzione, mentre un'apparecchiatura rotante vicina non può sopportare un calo di potenza anche di cinque millisecondi senza intervenire.

Il cambiamento demografico sta influenzando il settore e lo farà ancora di più in futuro. Quali concetti sono necessari in futuro per una produzione sicura ed efficace?

ABB: Un problema è la perdita di conoscenze da parte degli operatori che vanno in pensione. Gli operatori di domani non si limiteranno a monitorare i livelli e le pressioni, ma manterranno le operazioni ottimali per tutto il ciclo di vita dell'impianto.
L'intelligenza artificiale può aiutare a creare un sistema di supporto alle decisioni a partire dalle fonti di dati esistenti, come i dati di processo, gli allarmi e gli eventi, i documenti di ingegneria, gli standard e le procedure di sicurezza. Una nuova forza lavoro nativa digitale troverà questo sistema più interessante. Queste tendenze possono portare a impianti sempre più autonomi - in particolare in luoghi pericolosi o remoti - supervisionati da operatori remoti aiutati da esperti in tutto il mondo.
La carenza di talenti esperti ha portato ABB a progettare i suoi sistemi di automazione di prossima generazione utilizzando software funzionali preconfezionati e testati, completi di elementi per il controllo, la visualizzazione e i servizi associati. Il sistema faciliterà l'orchestrazione del processo complessivo dei moduli software, consentendo agli ingegneri di controllo di passare dalla programmazione della logica di controllo alla configurazione dei requisiti di automazione specifici del processo. Oltre a risparmiare tempo e fatica, i controlli di qualità sul codice pre-testato aiuteranno l'unità a diventare rapidamente operativa. Inoltre, consentirà di aggiornare agilmente la strategia di controllo e di riconfigurare i processi per soddisfare la domanda di nuove varianti di prodotto. I metodi di ingegneria automatizzata aiuteranno a sviluppare la logica di controllo del processo. Ad esempio, i diagrammi di tubazioni e strumentazione (PI&D) possono generare direttamente una prima stima della logica di controllo efficace.

ABB è da tempo leader nell'innovazione delle tecnologie di automazione e DCS. Quali sviluppi prevede per i prossimi anni?

ABB: La tecnologia di nuova generazione di ABB per i sistemi di automazione di processo consentirà alle industrie di competere in un mondo in rapida evoluzione, offrendo soluzioni di automazione adattabili e affidabili, integrate, modulari e sicure per operazioni autonome e prestazioni sostenibili.
I sistemi faciliteranno la trasformazione digitale e la collaborazione tra persone, sistemi e apparecchiature attraverso un'integrazione OT/IT sicura, garantendo la sicurezza delle persone e dell'ambiente.
Questi sistemi saranno progettati e distribuiti con strumenti che forniscono un processo di esecuzione e messa in servizio del progetto più modulare e flessibile, più semplice e più veloce e più automatizzato.
ABB ha una base installata di oltre 35.000 sistemi. Abbiamo una storia di equilibrio tra l'introduzione di nuove tecnologie e la continuità della produzione, e un impegno costante nel proteggere gli investimenti dei nostri clienti, fornendo un percorso per il futuro dei loro sistemi.
I nostri sistemi di nuova generazione consentiranno ai nostri clienti di utilizzare le soluzioni più recenti e innovative, proteggendo al contempo la loro proprietà intellettuale e gli investimenti nelle applicazioni, il che significa che possono mantenere la loro attuale infrastruttura di controllo ABB quando passano dalla tecnologia esistente a quella nuova.