圖1  將數(shù)據(jù)集成到云端，可以創(chuàng)建一個(gè)用于橫斷面分析的環(huán)境，使第三方顧問(wèn)能夠進(jìn)行高精度分析并提供優(yōu)化生產(chǎn)的建議。本文圖片來(lái)源：橫河電機(jī)

　　“ 通過(guò)廣泛的資產(chǎn)監(jiān)控，基于云的無(wú)線傳感技術(shù)可以幫助企業(yè)獲得安全性、可靠性和利潤(rùn)提升。”

　　石油和天然氣工業(yè)工廠和設(shè)施中的許多資產(chǎn)通常沒(méi)有直接或間接連接到分布式控制系統(tǒng)（DCS）或其他類型的工業(yè)控制系統(tǒng)。雖然這減少了需要DCS 輸入和輸出（I/O）的資產(chǎn)數(shù)量，但這并不意味著它們不需要監(jiān)控。許多資產(chǎn)需要定期的數(shù)據(jù)監(jiān)視，以作為改進(jìn)維護(hù)工作的一部分，而不是實(shí)時(shí)控制。例如電機(jī)、泄壓閥、安全噴淋器和疏水閥。

　　在大多數(shù)工廠設(shè)施中，未連接到DCS 的資產(chǎn)要比連接到DCS 的要多得多，并且很多由于與接入點(diǎn)的距離太遠(yuǎn)而無(wú)法或難以訪問(wèn)。如果使用傳統(tǒng)的有線傳感器，將這些資產(chǎn)連接到DCS 或其它控制系統(tǒng)以進(jìn)行監(jiān)控，那費(fèi)用將是天文數(shù)字。因此，現(xiàn)狀是無(wú)法對(duì)這些資產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)視，或由技術(shù)人員進(jìn)行最低限度的監(jiān)視，以對(duì)其進(jìn)行例行檢查。但是，日益嚴(yán)格的健康、安全和環(huán)境法規(guī)（HSE）要求，迫使工廠投資進(jìn)行更好的維護(hù)，以提高安全性、可靠性和盈利能力。

　　由于不可避免的人口結(jié)構(gòu)變化帶來(lái)了更多的年輕工人，他們有時(shí)擁有較少的情境意識(shí)和排除這些資產(chǎn)故障的能力，因此企業(yè)越來(lái)越迫切地需要實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）解決方案來(lái)處理這些問(wèn)題。數(shù)據(jù)的激增和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的組織壓縮了決策的時(shí)間框架，并帶來(lái)了更多的數(shù)字化競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

　　通過(guò)減在危險(xiǎn)地點(diǎn)工作的現(xiàn)場(chǎng)工作人員數(shù)量來(lái)提高安全性；通過(guò)將預(yù)測(cè)分析應(yīng)用于連續(xù)工廠監(jiān)控所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)來(lái)提高可靠性；通過(guò)采用能夠排除工廠設(shè)備故障和全廠改進(jìn)所需的咨詢服務(wù)來(lái)提高盈利能力。這3 個(gè)預(yù)期效益是大多數(shù)IIoT 實(shí)施的催化劑。

　　無(wú)線監(jiān)控與預(yù)測(cè)分析

　　狀態(tài)監(jiān)視與預(yù)測(cè)分析相結(jié)合，可以提高安全性、可靠性和盈利能力，從而有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，預(yù)防重大資產(chǎn)故障。過(guò)去，運(yùn)行人員攜帶便攜設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)巡查，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視并現(xiàn)場(chǎng)決策，或者通過(guò)安裝極其昂貴的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)來(lái)完成監(jiān)測(cè)。

　　前一種方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，往往無(wú)法進(jìn)行分析。后一種方法非常昂貴，只有最關(guān)鍵的資產(chǎn)才會(huì)被監(jiān)控。在一個(gè)典型的工廠中，通常會(huì)發(fā)生這兩種情況的結(jié)合。不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)實(shí)際上是無(wú)用的，而只監(jiān)測(cè)最關(guān)鍵資產(chǎn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能會(huì)錯(cuò)過(guò)不那么關(guān)鍵的資產(chǎn)（那些在故障發(fā)生后才變得關(guān)鍵的資產(chǎn)）故障。

　　用更具經(jīng)濟(jì)效益的無(wú)線傳感器代替現(xiàn)場(chǎng)巡查監(jiān)控，這種顛覆性技術(shù)將改變最佳實(shí)踐，并被證明具有很高的效率。由于工人進(jìn)入潛在危險(xiǎn)區(qū)域的時(shí)間減少，因此還可以提高安全性。

　　無(wú)線監(jiān)控可以將工人解放出來(lái)，進(jìn)行其它更具附加值的活動(dòng)。由于可以安裝的傳感器數(shù)量很大，因此可以在整個(gè)工廠或設(shè)施中進(jìn)行無(wú)處不在的大規(guī)模監(jiān)控。利用這些無(wú)線傳感器收集的數(shù)據(jù)，可對(duì)大量資產(chǎn)進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷，當(dāng)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可信的、可操作的見(jiàn)解時(shí)，就可以進(jìn)行預(yù)測(cè)性分析。

　　處理此類數(shù)據(jù)的最佳方法是使用云。眾所周知，云計(jì)算使用托管在網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程服務(wù)器而不是本地服務(wù)器或個(gè)人計(jì)算機(jī)來(lái)存儲(chǔ)、管理和處理數(shù)據(jù)。由于工廠數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)絡(luò)空間里，因此可以從任何地方對(duì)其進(jìn)行查詢。云將可訪問(wèn)性和便利性與增強(qiáng)的工廠安全性結(jié)合在一起。

　　此外，通過(guò)云任何人都可以使用經(jīng)認(rèn)證的智能設(shè)備來(lái)查看數(shù)據(jù)，專家也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和分析以改善性能。由于數(shù)據(jù)位于云中，因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單的一站式解決方案進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

　　將數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化

　　讓工人通過(guò)對(duì)設(shè)備和資產(chǎn)進(jìn)行巡回檢查來(lái)發(fā)現(xiàn)潛在故障并不是一件高效的方法。如果這些運(yùn)行人員不需填寫(xiě)巡檢報(bào)告并將其張貼到布告欄上，那么他們就可以做附加值更高的一些工作。對(duì)于人工巡檢來(lái)說(shuō)，很容易意外忽略明顯的異常跡象，因此盡管有巡檢，仍然經(jīng)常會(huì)發(fā)生故障。

　　例如，一家工廠將200 個(gè)項(xiàng)目的振動(dòng)測(cè)量外包，每月收集一次數(shù)據(jù)。每年的成本約為48,000美元，但由于數(shù)據(jù)未進(jìn)行數(shù)字化，因此客戶無(wú)法將數(shù)據(jù)用于預(yù)測(cè)性維護(hù)，所以仍然經(jīng)常發(fā)生故障。

　　橫河電機(jī)為客戶在整個(gè)工廠中布置了數(shù)十個(gè)傳感器設(shè)備，每個(gè)傳感器設(shè)備都將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫?。基于云的?shù)據(jù)管理工具提供了可視化和趨勢(shì)監(jiān)控，以指示初期故障的異常跡象。顧問(wèn)將信息提供給工廠人員以便他們采取行動(dòng)。工廠獲取實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)報(bào)告。當(dāng)預(yù)測(cè)到故障時(shí)，它們會(huì)向工廠技術(shù)人員提供自動(dòng)報(bào)警。由于數(shù)據(jù)已經(jīng)數(shù)字化，因此該方法可以幫助工廠實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)換。

　　另一家工廠在泵上安裝了無(wú)線傳感設(shè)備，監(jiān)測(cè)了6 個(gè)月的泵加速度，發(fā)現(xiàn)很多異常跡象（見(jiàn)圖2）。造成這些潛在的故障最常見(jiàn)原因是軸承組件中的滾珠破裂。盡早發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，可以對(duì)泵進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，使它們保持運(yùn)行狀態(tài)并降低因意外停機(jī)造成的成本。

　　圖2  傳感器系統(tǒng)監(jiān)測(cè)泵的加速度，并在出現(xiàn)故障之前檢測(cè)到異常跡象。

　　簡(jiǎn)單的無(wú)線傳感器易于安裝和重新定位，也易于連接到云端。云端數(shù)據(jù)為顧問(wèn)、維護(hù)經(jīng)理、運(yùn)行人員和其它工廠人員帶來(lái)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的洞察力。對(duì)于許多油氣工廠和設(shè)施而言，這是開(kāi)始IIoT 實(shí)施的最快途徑。

　　通過(guò)傳感器將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，提供無(wú)處不在的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)信息，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并采取行動(dòng)，可以預(yù)防故障和停機(jī)。將未與DCS 關(guān)聯(lián)的公用設(shè)備數(shù)據(jù)集成起來(lái)，可以優(yōu)化生產(chǎn)。數(shù)據(jù)可以作為在云端模擬工廠運(yùn)營(yíng)的數(shù)字孿生的輸入，成為工廠人員和顧問(wèn)調(diào)整工廠績(jī)效的好幫手。使用經(jīng)授權(quán)的智能設(shè)備，全球任何地方的專家都可以分析基于云的數(shù)據(jù)。

　　無(wú)線傳感技術(shù)與基于云的數(shù)據(jù)管理是一種明智的選擇，為工廠的數(shù)字化開(kāi)辟了道路。數(shù)字化可以改善性能并優(yōu)化工廠。