Արդյունաբերական օբյեկտների աճող էլեկտրաֆիկացումը փոխում է գործարանների նախագծման, շահագործման և ընդլայնման եղանակները։ Էլեկտրական ենթակառուցվածքն այլևս չի կարելի դիտարկել որպես արտադրական ավտոմատացումից առանձին կոմունալ շերտ։ Այս փոփոխությունն ընդունելով՝ Hitachi Energy-ն և Rockwell Automation-ը հայտարարել են համագործակցության մասին, որի նպատակն է ստեղծել ինտեգրված «ցանցից մինչև գործընթաց» ճարտարապետություն՝ արտադրության համար պատասխանատու էլեկտրաէներգետիկ ենթակառուցվածքը կապելով ավտոմատացման և թվային համակարգերի հետ։
Առանձին համակարգերից դեպի «ցանցից մինչև գործընթաց» ճարտարապետություն
Ավանդաբար էլեկտրաէներգիայի բաշխումը, էներգիայի որակը, պաշտպանությունը, էներգիայի կառավարումը, գործընթացների կառավարումը և արտադրության ավտոմատացումը հաճախ նախագծվել են որպես առանձին ինժեներական ուղղություններ։ Այդ մոտեցումը կարող է սահմաններ ստեղծել էներգիա մատակարարող և այն սպառող համակարգերի միջև։
Hitachi Energy-ի և Rockwell Automation-ի առաջարկած մոտեցումը շարժվում է դեպի ավելի համակարգված ճարտարապետություն։ Այն միավորում է ցանցին միացման, էներգիայի որակի, պաշտպանության և կառավարման, էներգիայի կառավարման, գործընթացների ավտոմատացման և թվային գործառնությունների ոլորտների փորձը։
Ինժեներական տեսանկյունից այս հայեցակարգի արժեքը պարզապես ավելի շատ համակարգեր նույն ցանցին միացնելը չէ։ Ավելի նշանակալի փոփոխությունն այն է, որ էլեկտրական պայմանները և արտադրական պահանջները կարող են ներառվել պլանավորման և գործառնական միասնական մոդելում։
Ինչու է էլեկտրաֆիկացումը դառնում արտադրական խնդիր
Արդյունաբերական էլեկտրաֆիկացումն ավելի ու ավելի է կապվում արտադրական հզորության հետ՝ այլևս դիտարկվելով ոչ միայն որպես էներգետիկ կամ կայունության ծրագիր։
Էլեկտրական բեռի ավելացումը կարող է ազդել ենթակայանի հզորության, բաշխման ճարտարապետության, էներգիայի որակի, պաշտպանության համակարգման, շարժիչների համակարգերի, էլեկտրական շարժաբերների և արտադրական սարքավորումների մատչելիության վրա։ Միաժամանակ արտադրական գործընթացների փոփոխությունները կարող են ուղղակիորեն փոխել էլեկտրական բեռնվածությունն ու շահագործման պահանջները։
Սա երկկողմանի կապ է ստեղծում. էլեկտրական համակարգն ազդում է արտադրության վրա, իսկ արտադրությունն է որոշում, թե ինչպես պետք է նախագծել և շահագործել էլեկտրական համակարգը։
Հետևաբար, «ցանցից մինչև գործընթաց» ճարտարապետությունը կարող է ապահովել միասնական շրջանակ՝ ինժեներական նախագծման, գործարկման և գործարանի շահագործման ընթացքում այս փոխկախվածությունները հաշվի առնելու համար։
Հանքարդյունաբերությունն ու մետաղագործությունը՝ որպես սկզբնական կիրառման ոլորտ
Համագործակցության սկզբնական ուշադրության կենտրոնում կլինեն հանքարդյունաբերությունն ու մետաղագործությունը։ Այս ոլորտը հստակ ցույց է տալիս, թե ինչու պետք է էլեկտրական ենթակառուցվածքն ու ավտոմատացումը դիտարկել միասին։
Հանքաքարի մանրացումը, աղացումը, փոխադրումը և հանքանյութերի վերամշակումը մեծ քանակությամբ էլեկտրաէներգիա են սպառում։ Հետևաբար, էլեկտրամատակարարման ընդհատումը կամ էներգիայի որակի վատացումը կարող են ազդել սարքավորումների օգտագործման, արտադրության շարունակականության և գործառնական ծախսերի վրա։
Հանքարդյունաբերական ընկերությունները նաև ճնշման տակ են՝ մեծացնելու հզորությունները՝ միաժամանակ արդիականացնելով գործող օբյեկտները։ Էլեկտրաֆիկացումը մեկ այլ ինժեներական գործոն է ավելացնում այն նախագծերին, որոնք արդեն իսկ սահմանափակված են կապիտալի, ենթակառուցվածքների և գործարկման պահանջներով։
Ընկերությունները վկայակոչում են վերլուծություն, ըստ որի՝ նոր հանքարդյունաբերական հզորությունների ստեղծման համար աճի կապիտալ ծախսերը հաջորդ տասնամյակում կարող են հասնել մոտ 1 տրիլիոն դոլարի։
Էներգիայի որակը ավտոմատացման արդյունավետության մաս է
Կարևոր ինժեներական նկատառումներից մեկը էներգիայի որակն է։
Ավտոմատացման ինժեներները հաճախ կենտրոնանում են կարգավորիչների հասանելիության, ցանցի ավելորդության, մուտք/ելք համակարգերի աշխատանքի, չափիչ սարքավորումների և կառավարման տրամաբանության վրա։ Սակայն այս համակարգերը, ի վերջո, կախված են էլեկտրական ենթակառուցվածքից, որը պետք է ապահովի համապատասխան լարման որակ, պաշտպանություն և անխափանություն։
Մեծ հզորության շարժիչները, փոփոխական արագությամբ էլեկտրական շարժաբերները, փոխակերպիչները և այլ ուժային էլեկտրոնային սարքավորումներ կարող են էլեկտրական խանգարումներ առաջացնել կամ բեռի պահանջկոտ պրոֆիլներ ստեղծել։ Իսկ էլեկտրական անկայուն պայմանները կարող են տարածվել դեպի ավտոմատացման սարքավորումներ և արտադրական գործընթացներ։
Հետևաբար, էներգիայի որակի մասին տեղեկությունների ինտեգրումը ավտոմատացման և գործառնական տվյալների հետ կարող է ապահովել գործարանի աշխատանքի ավելի ամբողջական պատկերը։
Պաշտպանությունն ու կառավարումը գործառնական ավելի լավ համատեքստի կարիք ունեն
Ավանդաբար պաշտպանական համակարգերն աշխատում են էլեկտրական պարամետրերի և նախապես սահմանված պաշտպանության սխեմաների հիման վրա։ Մինչդեռ գործընթացների ավտոմատացումն արձագանքում է արտադրական պայմաններին և սարքավորումների վիճակներին։
Այս ոլորտների ավելի խորը ինտեգրումը կարող է գործառնական թիմերին օգնել էլեկտրական իրադարձությունները հասկանալ արտադրական ակտիվների համատեքստում։ Օրինակ՝ էլեկտրական խանգարումը կարելի է գնահատել ոչ միայն որպես պաշտպանության համակարգի իրադարձություն, այլև պարզել, թե արտադրական որ համակարգերն են տուժել, ինչպես է փոխվել սարքավորումների օգտագործումը և արդյոք անհրաժեշտ է վերականգնել արտադրությունը։
Սա չի վերացնում անկախ պաշտպանական գործառույթների անհրաժեշտությունը։ Փոխարենը՝ հնարավորություն է ստեղծում բարելավելու տեղեկատվության փոխանակումը պաշտպանության, էլեկտրական կառավարման, գործընթացների ավտոմատացման և վերահսկող համակարգերի միջև։
Թվային գործառնությունները կապող շերտ են ստեղծում
Երբ արդյունաբերական օբյեկտը շահագործվում է, էլեկտրաֆիկացման, ավտոմատացման և թվային տեխնոլոգիաների համադրությունը կարող է բացահայտել էներգիայի սպառման, արտադրական արդյունավետության և ակտիվների օգտագործման մասին տեղեկություններ։
Այս տեղեկությունները կարող են աջակցել գործառնական վերլուծությանը և հիմք ստեղծել էլեկտրական բեռնվածության ու արտադրական վարքագծի միջև կապերը բացահայտելու համար։
Իմ կարծիքով՝ սա համագործակցության առավել գործնական կողմերից մեկն է։ Թվային ինտեգրումն առավել օգտակար է, երբ նախկինում մեկուսացված ինժեներական տվյալները վերածում է տեղեկությունների, որոնց հիման վրա կարող են գործել օպերատորներն ու սպասարկման թիմերը։ Պարզապես ավելի շատ տվյալներ հավաքելը չի բարելավում գործարանի աշխատանքը, եթե այդ տվյալները կապված չեն սարքավորումների վիճակների, արտադրական պահանջների և գործառնական որոշումների հետ։
Ապագա հզորությունների պլանավորում
Արդյունաբերական էլեկտրական համակարգերը հազվադեպ են մնում անփոփոխ։ Արտադրական հզորությունը կարող է մեծանալ, կարող են տեղադրվել լրացուցիչ էլեկտրական շարժաբերներ, գործարկվել նոր գործընթացային սարքավորումներ, իսկ ապագայում օբյեկտի մաս կարող են դառնալ էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրները։
Էլեկտրական և ավտոմատացման համակարգերը միմյանցից անկախ նախագծելը կարող է դժվարացնել հետագա ընդլայնումը, քանի որ յուրաքանչյուր փոփոխություն կարող է պահանջել աշխատանք մի քանի ինժեներական ուղղություններում։
Փոխարենը, համակարգված ճարտարապետությունը կարող է ստեղծել մասշտաբավորվող հիմք՝ արտադրական հզորությունների ավելացման, էլեկտրաֆիկացման ընդլայնման և էներգիայի նոր աղբյուրների ինտեգրման համար։
Սա հատկապես կարևոր է հանքարդյունաբերական նախագծերի համար, որտեղ ենթակառուցվածքը կարող է ստիպված լինել հարմարվել օբյեկտի շահագործման ողջ ընթացքում տեղի ունեցող էական փոփոխություններին։
Ինժեներական առավելությունը՝ ավելի քիչ սահմաններ
Համագործակցության օգտին բերվող ամենաուժեղ տեխնիկական փաստարկը էլեկտրատեխնիկայի և ավտոմատացման ինժեներական ուղղությունների միջև սահմանների նվազեցումն է։
Ժամանակակից արդյունաբերական օբյեկտը կարող է ներառել միջին և ցածր լարման բաշխման համակարգեր, պաշտպանության և կառավարման սարքավորումներ, շարժիչներ ու էլեկտրական շարժաբերներ, PLC կամ DCS համակարգեր, արդյունաբերական ցանցեր, չափիչ սարքավորումներ, էներգիայի կառավարման հարթակներ և ակտիվների մոնիթորինգի հավելվածներ։ Այս համակարգերն արդեն ֆիզիկապես փոխազդում են, նույնիսկ եթե նախագծվում և կառավարվում են առանձին։
«Ցանցից մինչև գործընթաց» հայեցակարգն ընդունում է այդ ֆիզիկական փոխազդեցությունը և փորձում է ապահովել ինժեներական նախագծման ու գործառնությունների ավելի համակարգված շրջանակ։
Նախագծային թիմերի համար սա կարող է բարելավել համակարգման գործընթացը համակարգերի նախագծման, գործարկման, անսարքությունների վերացման և հետագա ընդլայնման ժամանակ։
Հանքարդյունաբերությունից և մետաղագործությունից այն կողմ
Թեև սկզբնական թիրախը հանքարդյունաբերությունն ու մետաղագործությունն են, նույն ինժեներական սկզբունքները կարող են կիրառվել նաև էներգատար այլ ոլորտներում։
Արտադրական գործարանները, տվյալների կենտրոնները, քիմիական օբյեկտները, տրանսպորտային ենթակառուցվածքները և այլ խոշոր արդյունաբերական օբյեկտներ ավելի ու ավելի են կախված էլեկտրամատակարարման բարձր հուսալիությունից և խիստ վերահսկվող արտադրական գործընթացներից։
Էլեկտրաֆիկացման տարածմանը զուգընթաց «էլեկտրական համակարգ» և «արտադրական համակարգ» հասկացությունների տարբերությունը գործառնական տեսանկյունից շարունակելու է նվազել։
Ինչ է սա նշանակում արդյունաբերական ավտոմատացման համար
Hitachi Energy-ի և Rockwell Automation-ի համագործակցությունն արտացոլում է արդյունաբերական ինժեներության ավելի լայն միտում. էլեկտրական ենթակառուցվածքն ավելի ու ավելի տեսանելի բաղադրիչ է դառնում արտադրական արդյունավետության մեջ։
Երկարաժամկետ հնարավորությունը միայն էլեկտրական սարքավորումները ավտոմատացման ցանցերին միացնելը չէ։ Նպատակն է ստեղծել ճարտարապետություն, որտեղ էլեկտրական պայմանները, արտադրական պահանջները, ակտիվների օգտագործումը և էներգիայի սպառումը հնարավոր կլինի դիտարկել միասին։
Արդյունաբերական ավտոմատացման ինժեներների համար սա նշանակում է, որ ապագա գործարանների ճարտարապետությունները, հավանաբար, կպահանջեն ավելի սերտ համակարգում էլեկտրական բաշխման, պաշտպանության, էլեկտրական շարժաբերների, PLC/DCS հարթակների, արդյունաբերական ցանցերի, էներգիայի կառավարման և թվային գործառնությունների միջև։
Գործնական արդյունքը կախված կլինի այն բանից, թե ինչպես ընկերությունները այս հայեցակարգը կվերածեն կոնկրետ ճարտարապետությունների և արդյունաբերական կիրառությունների։ Սակայն տեխնիկական ուղղությունը հստակ է. արդյունաբերական գործընթացների էլեկտրաֆիկացմանը զուգընթաց էներգետիկական ճարտարագիտությունն ու ավտոմատացման ճարտարագիտությունն ավելի ու ավելի պետք է նախագծվեն որպես նույն համակարգի մասեր։
