Cyfrowe reprezentacje rzeczywistości służą również jako interfejsy dla uzyskiwania dalszych, wartościowych informacji przez firmy z sektora energetycznego. Artykuł opisuje wykorzystanie technologii cyfrowych bliźniaków w tej branży oraz podaje przykłady z praktyki.
Obecnie technologia cyfrowych bliźniaków (digital twins) zaczyna zajmować centralne miejsce w przemyśle energetycznym – wychodzi poza BIM (Building Information Modeling – modelowanie informacji o budowaniu), aby umożliwić organizacjom skoncentrowanym na zasobach konwergencję ich technologii inżynierskich, operacyjnych i informatycznych, mającą na celu uzyskanie oferujących doznania wizualizacji i przynoszącej korzyści analizy danych.
Jak dobrze wiadomo, cyfrowy bliźniak to cyfrowa reprezentacja fizycznego zasobu, procesu lub systemu, która zawiera informacje inżynierskie, pozwalające nam zrozumieć i modelować działanie tego zasobu, procesu czy systemu. Typowo cyfrowy bliźniak może być stale aktualizowany na podstawie danych pochodzących z wielu źródeł, w tym z czujników oraz ciągłych inspekcji i kontroli, aby reprezentować jego status, warunki pracy lub położenie w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Cyfrowy bliźniak umożliwia użytkownikom wizualizację funkcjonowania danego zasobu, sprawdzanie jego stanu, przeprowadzanie analiz i generowanie użytecznych informacji, co ma na celu przewidywanie i optymalizację wydajności tego zasobu.
W sektorze energetycznym cyfrowe bliźniaki są wykorzystywane do optymalizacji działania zasobów fizycznych, systemów i procesów produkcyjnych oraz utrzymania ruchu. Wiele organizacji wykorzystujących cyfrowe bliźniaki w projektach udowadnia wartość tej technologii. Doskonałym przykładem jest tu wykorzystanie przez firmę Shell Chemical cyfrowego bliźniaka w bardzo dużym projekcie budowlanym w Pensylwanii. Shell kontroluje swoją fabrykę w trakcie jej budowy za pomocą dronów dwa razy w tygodniu.
Model rzeczywistości jest łączony z innymi danymi dotyczącymi zasobów w celu aktualizacji cyfrowego bliźniaka projektu. Ten cyfrowy bliźniak służy do śledzenia procesu budowy fabryki oraz identyfikacji powstałych problemów poprzez wizualizację zmian w czasie. Ta możliwość pozwala pracownikom firmy na natychmiastowe reagowanie na zmiany na miejscu budowy. Firma Shell przechwytuje również cyfrowy zapis, zawierający dane dotyczące zasobu i uzyskane podczas jego konstruowania, w celu wykorzystania ich w utrzymaniu ruchu oraz operacjach realizowanych w zakładzie, takich jak precyzyjna lokalizacja mediów znajdujących się pod ziemią. Cyfrowy bliźniak umożliwia organizacji lepsze wykorzystanie jej danych, zarówno teraz, jak i w przyszłości.
Wykorzystanie technologii cyfrowych bliźniaków w praktyce
Sektor energetyczny jest dobrze przygotowany do wykorzystywania technologii cyfrowych. Niezależnie od tego, czy chodzi o proste dodanie czujnika wibracji do maszyny wirującej, czy o stworzenie pełnego cyfrowego bliźniaka całej fabryki, technologie cyfrowych bliźniaków mogą obniżyć koszty ponoszone przez firmę oraz usprawnić procesy konserwacji i realizowane operacje.
Cyfrowe bliźniaki to obecnie gorący temat, zaś wiele organizacji bardzo chce ustalić, w jaki sposób mogą uzyskać największe korzyści z zastosowania u siebie tych technologii. Większość firm szuka porady, od czego powinny zacząć. Nasza porada – należy rozpocząć od zebrania użytecznych danych o posiadanych już zasobach, przygotować te dane do udostępniania, a następnie rozpocząć wdrażanie nowej technologii. Niestety, dość często w firmach te użyteczne dane są ukryte w systemach niedostępnych dla osób potrzebujących tych informacji. Jedną z największych zalet technologii cyfrowych bliźniaków jest to, że zapewnia ona szerszy dostęp do wiarygodnych, aktualizowanych informacji.
Firma Bentley produkuje otwarte, usieciowione środowisko danych, które jest zbiorem usług udostępnianych w chmurze lub instalowanych lokalnie, obsługujących kontekst cyfrowy, komponenty cyfrowe i cyfrowe przepływy pracy. Mając takie otwarte, usieciowione środowisko danych, firmy z sektora energetycznego mogą lepiej zarządzać spójnymi, sprawdzonymi i dokładnymi informacjami oraz uzyskiwać do nich dostęp. Właściciele zakładów oraz firmy realizujące projekty również mogą uzyskiwać korzyści z takiej otwartej, zintegrowanej i usieciowionej struktury.
Sektor energetyczny zawsze wykorzystywał innowacje. Istnieje kilka przykładów firm, w których technologie cyfrowe już przynoszą znaczące korzyści biznesowe. Na przykład firma Oman Gas opracowała program niezawodności i integralności, oparty na zdigitalizowanej i zautomatyzowanej platformie rozwiązania AssetWise Reliability firmy Bentley. Aplikacje tego rozwiązania ograniczają interwencję człowieka i poprawiają efektywność wykorzystania zasobów Oman Gas. Innym przykładem jest indyjska firma wydobywcza z branży ropy i gazu Cairn Oil & Gas, należąca obecnie do Vedanta Ltd. Ta organizacja wykorzystuje oprogramowanie do zarządzania pracą zasobów, aby zoptymalizować produkcję w swoich ponad 800 platformach wiertniczych. Firma wdrożyła system inteligentnego odwiertu i system zarządzania zapewnieniem przepływu w celu zarządzania ryzykiem dla integralności oraz zarządzania swoimi zapasami. Oprogramowanie AssetWise firmy Bentley tworzy usieciowione środowisko danych, które współpracuje z istniejącymi systemami firmy oraz integruje dane z wielu źródeł.
W Rosji firma Volgogradnefteproekt odgrywa kluczową rolę w cyfryzacji, współpracując z firmą Łukoil nad zagospodarowaniem pola naftowego Filanovsky na Morzu Kaspijskim. Volgogradnefteproekt ponosi ogólną odpowiedzialność za zarządzanie wszystkimi projektami Łukoil na Morzu Kaspijskim i wprowadziła zintegrowane podejście do modelowania informacji o budowaniu (BIM), konsolidujące wkłady różnych wykonawców projektu. Organizacja wdrożyła to podejście, aby dostarczać i utrzymywać spójny model 3D przy wykorzystaniu usieciowionego środowiska danych firmy Bentley. To usieciowione środowisko, wykorzystane w pracach projektowych, inżynierskich i budowlanych, już przyniosło korzyści – w tym skrócenie całkowitego czasu projektowania o 70% oraz kosztów budowy o 20%. Organizacja wykorzystuje również cyfrowy model inżynierski 3D w różnych fazach: od projektowania poprzez budowę do uruchomienia, a także do eksploatacji i konserwacji, co ma według oczekiwań obniżyć roczne koszty operacyjne dla tego pola naftowego o 30%.
Oszczędność czasu i porządkowanie informacji
Cyfrowe bliźniaki i inne technologie cyfrowe mogą z czasem pomóc sektorowi energetycznemu zaoszczędzić znaczne koszty. Rozsądne podejście wykorzystuje inwestycje, których firmy dokonały w nowe technologie, oferując bezproblemowe aktualizacje do nowych platform i wykorzystując maksymalnie istniejące systemy, czujniki oraz inne źródła danych. W wielu przypadkach wykorzystanie modelowania rzeczywistości do przechwytu aktualnych warunków pracy i stanu technicznego zakładów przemysłowych/zasobów jest tańsze niż tradycyjne techniki utrzymania ruchu.
Kolejnym krokiem dla wielu organizacji jest przetworzenie danych zgromadzonych z czujników na jeden obraz, wykorzystując modelowanie rzeczywistości do tego, aby użytkownicy mogli łatwo podejmować na czas decyzje na podstawie bieżących danych. Cyfrowe bliźniaki mogą pomóc użytkownikom w porządkowaniu swoich informacji. Posiadanie pojedynczego obrazu rzeczywistości umożliwia szybkie podejmowanie decyzji dotyczących konserwacji zasobów i realizowanych operacji, a jednocześnie zapewnia, że decyzje podejmowane są na podstawie najdokładniejszych dostępnych danych.
Cyfrowe bliźniaki pomagają użytkownikom zarówno zadecydować o opłacalności opcji biznesowej, jak i realizować działania wynikające z podjęcia tej decyzji. Kolejną korzyścią, jaką zapewniają cyfrowe bliźniaki, jest usprawnienie procesów aktualizacji informacji. Przy wykorzystywaniu tradycyjnych procesów aktualizacji zapisanie zmiany dokonanej na obiekcie/w terenie przez techników wykonujących prace konserwacyjne może zająć nawet sześć miesięcy. Jeśli ktoś spojrzy na te zapisy podczas takiej sześciomiesięcznej przerwy, to stwierdzi, że są one nieaktualne, co prowadzi do wypadków i poważnych problemów z przestrzeganiem przepisów. Procesy robocze połączone z technologiami cyfrowych bliźniaków mogą zapewnić, że wszystkie informacje będą natychmiast aktualizowane, a dane są zawsze zgodne z wymaganiami.
Kolejną z głównych korzyści jest interoperacyjność cyfrowych bliźniaków z innymi aplikacjami. Cyfrowe bliźniaki otwierają nowe możliwości dla wszystkich rodzajów nowych usług. Ze względu na gwałtowny wzrost adaptowania modelowania rzeczywistości, nowe firmy zastępują tradycyjne organizacje inspekcyjne i wykonujące badania marketingowe, dostarczając cyfrowe modele zasobów zamiast raportów. Przykładem nowej oferty usług jest niedawna zapowiedź firm Siemens Power i Bentley Systems świadczenia usług zarządzania wydajnością zasobów dla elektrowni. Ta nowa usługa w chmurze umożliwia właścicielom elektrowni pełne wykorzystanie cyfryzacji, co pomaga usprawnić planowanie oraz realizację operacji związane z utrzymaniem ruchu.
Otwarte środowisko poprawiające bezpieczeństwo
Technologia chmury obliczeniowej ma kluczowe znaczenie dla cyfrowych bliźniaków, umożliwiając współpracę, usprawniając podejmowanie decyzji oraz przynosząc lepsze wyniki projektów i wydajniej funkcjonujące zasoby. Aby mieć otwarty i bezpośredni dostęp do informacji w cyfrowych modelach inżynierskich, organizacje muszą wdrożyć usieciowione środowisko danych. Ten rodzaj środowiska umożliwia połączenie technologii inżynierskich (ET) z technologiami informatycznymi (IT) i technologiami operacyjnymi (OT) w celu poprawy wydajności, bezpieczeństwa i niezawodności ich zasobów produkcyjnych.
Platforma w chmurze Microsoft Azure może być wykorzystana do zapewnienia bezpieczeństwa i ochrony informacji. Microsoft Azure posiada wiele warstw zabezpieczeń i jest uważana przez wiele osób w branży za platformę najlepiej zabezpieczoną przed złośliwym atakiem. W rzeczywistości wiele organizacji energetycznych odkryło, że przechowywanie ich danych w chmurze jest bezpieczniejsze, niż przechowywanie ich we własnych centrach danych.
Ponadto wykorzystanie aplikacji, które działają również w usieciowionym środowisku danych – takich jak rozwiązania do współpracy nad projektem i rozwiązania do zarządzania wydajnością zasobów – zapewnia dostęp do danych i informacji zarówno na poziomie użytkownika, jak i komponentów. Oba typy rozwiązań zapewniają, że właściwe osoby otrzymują właściwe informacje we właściwym czasie, czyniąc ich cyfrowe bliźniaki bezpiecznym miejscem do przechowywania danych.
Przyspieszenie cyfryzacji w firmie
Cyfrowe bliźniaki oferują ogromne korzyści sektorowi energetycznemu. Jednak istnieją tu wyzwania – od czego zacząć, jakie są kolejne kroki i jak można przyspieszyć cyfryzację swojej firmy. Większość firm z sektora energetycznego posiada dobre systemy zarządzania dokumentami, wspierające ich procesy utrzymywania zgodności z przepisami, a także często dobre systemy zarządzania zasobami przedsiębiorstwa, wspierające utrzymanie ruchu w zakładach. Wiele z tych danych jest jednak niedostępnych dla tych osób, które ich potrzebują i często nie są tak aktualne, jak powinny.
Udostępnienie tych informacji przy użyciu podejścia stowarzyszonego – w tym wykorzystania platform mobilnych – przyniesie początkowe korzyści, w tym lepsze sposoby wyszukiwania informacji. Jeśli firma przemysłowa posiada działające zakłady, to powinna wykorzystać modelowanie rzeczywistości jako punkt startowy, aby umożliwić cyfrowym bliźniakom przechwycenie aktualnych warunków. Należy następnie połączyć te modele z informacjami z czujników, aby umożliwić pracownikom działów operacyjnych i utrzymania ruchu lepsze zrozumienie kontekstu.
Na koniec: dodanie prostych przepływów pracy do cyfrowych bliźniaków w celu rejestrowania zmian na obiektach/w terenie sprawi, że informacje będą zawsze świeże i aktualne, zapewniając solidną podstawę dla dalszych działań. Działania te mogą polegać na wykorzystaniu sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego do usprawnienia procesów realizowanych przez działy utrzymania ruchu i operacyjne, umożliwiając cyfrowym bliźniakom prawdziwe kierowanie funkcjonowaniem firmy.
Anne-Marie Walters, dyrektor marketingu przemysłowego dla branży ropy i gazu oraz produkcyjnej, firma Bentley Systems.
