Oprogramowanie symulacyjne umożliwia sprawdzenie projektu w świecie wirtualnym bez ponoszenia wydatków, opóźnień czasowych i niebezpieczeństw, jakie wiążą się z przeprowadzeniem prób w świecie rzeczywistym. Daje to doskonałą okazję do przetestowania zakładu i zagadnień związanych z konserwacją we wczesnych fazach projektowania, które umożliwiają inżynierom porównanie i sprawdzenie, w jaki sposób modyfikacje planowania harmonogramu, czasów przestoju i strategii konserwacyjnych mogą wpłynąć na redukcję kosztów związanych z cyklem życia procesów.
Symulacja statyczna
Oprogramowanie do symulacji statycznej jest wykorzystywane w podstawowych i koncepcyjnych fazach projektowania cyklu życia zakładu. Symulacja pomaga inżynierom w zrozumieniu procesów, a także ukrytych konsekwencji związanych z wprowadzeniem zmian konfiguracyjnych dla czynników środowiskowych, konserwacyjnych i biznesowych.
Decyzje podjęte podczas fazy projektowania mają decydujący wpływ na długoterminową żywotność ekonomiczną, a także na środowiskowe zrównoważenie procesów; wszystkie aspekty muszą być rozważone. Projekt koncepcyjny przy pierwszej sposobności oferuje stworzenie roboczego zrównoważonego procesu, który inżynierowie mogą polepszać podczas fazy projektowania szczegółów przy wykorzystaniu standardowych praktyk projektowania, takich jak odzyskiwanie ciepła lub zastrzeżonych praktyk optymalizacyjnych przedsiębiorstwa.
Bardzo ważne jest przeprowadzenie licznych analiz przypadku dla każdej części procesu i każdego urządzenia indywidualnie przy zachowaniu ograniczeń dotyczących całego procesu. Symulacja statyczna umożliwia przeprowadzenie analiz przypadku dla określenia odpowiedniej lokalizacji dla podajnika instalacji do destylacji, projektu wymiennika ciepła i innych przypadków koncentracji ciepła. Analizy przypadku powinny uwzględniać dostosowywanie rozmiaru urządzeń i uwarunkowania dotyczące napraw (takie jak planowanie i implikacja wyłączonego z użytkowania sprzętu).
Symulacja dynamiczna
Symulacja dynamiczna bada reakcje systemu przed ostatecznym przekazaniem zakładu do odbioru, demonstrując, w jaki sposób proces zostaje uruchomiony i jak funkcjonuje. Badania te weryfikują, czy proces jest bezpieczny i czy może być przeprowadzony w różnych warunkach, do których zaliczamy rozruch, wyłączanie, a także funkcjonowanie w specyficznych okolicznościach. W tym okresie należy przeprowadzić badania nad strategiami eksploatacji zakładu w celu redukcji odpadów.
Systemy kontroli zakładu i logika sterująca powinny być przetestowane wirtualnie za pomocą dynamicznych symulacji, tak aby zapewnić odpowiednią reakcję na przeprowadzane procesy. System kontroli wyjściowej wykorzystuje dynamiczną symulację do zapewnienia właściwego zachowania zakładu i systemu, a także bezpieczeństwa wykonywanych operacji.
Symulacje dynamiczne muszą również uwzględniać scenariusze, w których nastąpiło zakłócenie procesów. Do scenariuszy testowych zaliczamy: eksplozje, zapalenie, zakłócenie lub zmianę w procesie zasilania, awarie zaworów/rur, awarie urządzeń, urządzenia niezdatne do pracy, a także czas przestoju. Dzięki testowaniu odkrywamy najkrótszą ścieżkę, która pozwala doprowadzić proces z powrotem do normalnego stanu.
Optymalizacja i monitoring online
Podczas gdy dynamiczne i statyczne symulacje pomagają w stworzeniu i testowaniu procesów operacyjnych, oprogramowanie do optymalizacji online dostarcza bardzo dokładnego przeglądu stanu fabryki w czasie. Wymaga jednak dodatkowych danych z systemów IT, ujednolicenia tych danych i optymalizacji wydajności, bazując na ograniczeniach dostarczonych przez operatora, który znajduje się w pomieszczeniu kontrolnym.
Sukces w tym obszarze wynika z wydajnej komunikacji międzywydziałowej i wzajemnej współpracy. Inżynierowie i menedżerowie muszą współpracować z działem IT w celu powiązania odpowiednich danych z oprogramowaniem, a także z wydziałem inżynierii procesów, tak aby zapewnić dokonywanie pomiarów na odpowiednich zmiennych. Muszą oni również współpracować z inżynierami-automatykami, aby zapewnić odpowiednią konfigurację systemu, a także z operatorami i zarządem w celu uzyskania ogólnozakładowej zgody i poparcia dla ich decyzji. Implementacja oprogramowania optymalizacyjnego przyczynia się do uzyskania większego zysku, bezproblemowego użytkowania i konserwacji, a także zwiększenia bezpieczeństwa środowiska dzięki redukcji odpadów i zbędnych mediów.
Spośród tych trzech typów oprogramowania, symulacja statyczna i dynamiczna zapewniają największe szanse na wprowadzenie ułatwień w konserwacji w procesie projektowania. Wczesne stadium określania procesu i jego ustawienia jest najlepszym momentem na rozpoczęcie testowania implikacji harmonogramu konserwacji, nieprawidłowości w pracy wyposażenia, napraw, wymiany części i czasu przestoju.
Joseph McMullen jest product managerem grupy SimSci-Esscor Business Line Management od 2006 roku. Dołączył do SimSci-Esscor w 2001 jako starszy inżynier wsparcia technicznego.
Artykuł pod redakcją Michała Piłata
Autor: Joseph McMullen
