Intelligentie optimaal benutten

Alle instrumenten zijn vandaag de dag wel op de een of andere manier ‘smart’ te noemen. Daar kun je heel veel mee. Maar doe je dat ook? Nouryon Functional Chemicals in Herkenbosch gebruikt al sinds 2007 ‘smart’ instrumentatie op basis van HART-technologie. Maar de mogelijkheden van de intelligentie werden voorheen niet volledig benut.

Bij Nouryon wilde men inzicht in de status en gezondheidstoestand van hun aangesloten smart-instrumenten en daarmee werken aan een voorspellend onderhoudstoepassing voor de kritische procesinstrumentatie. Endress+Hauser leverde hiervoor een Plant Asset Management-systeem waarbij industriële tablets een essentiële rol spelen.

In Herkenbosch spreken we Jaap van de Westeneng van Endress+Hauser - die het hele traject vanaf het begin mee heeft vormgegeven - en Guido van den Hombergh van Nouryon. Guido vertelt over het project in zowel de nieuwe als de bestaande procesinstallaties. “We zijn nu al ruim een jaar bezig met het idee. De aanleiding om het op te pakken was de bouw van een nieuwe fabriek, hier op het terrein. We maken producten waarbij natriumcyanide vrij komt met een hoog NTA-gehalte. In 2022 wordt het gebruik hiervan verboden in Europa, maar gelukkig is er een nieuwe grondstof gevonden: een vloeistof die natriumcyanide vervangt. Deze vervanging vraagt een verandering van het proces, waarvoor een nieuwe fabriek moest worden gebouwd. Tja, en als je dan op enig moment een moderniseringsslag wilt maken, is dat natuurlijk het ideale moment.”

Nieuwe processen

In de nieuwe fabriek wordt het nieuwe product gesproeidroogd en geracemiseerd, waarna het een chelatenbehandeling ondergaat. Voor de nieuwsgierigen: een racemisch product is een optisch inactief mengsel van twee stoffen die zelf tegengesteld optisch actief zijn. En chelaten zijn chemische stoffen die neerslag van bepaalde metaalionen voorkomen. Voor dit proces in deze nieuwe fabriek was een nieuw besturingssysteem nodig. Het complete beheren van het systeem en de bijbehorende instrumentatie en access points werd bij Endress+Hauser ondergebracht. Voor het sproeidrogen kocht Nouryon een turnkey-installatie.

In een nieuwe situatie kun je dus een goed begin maken met het ontsluiten van de intelligentie. En omdat op alle sites dezelfde aanpak wordt gehanteerd, is het in zijn totaliteit een omvangrijk project geworden. De instrumentatie was er op alles sites dan wel klaar voor, maar het ecosysteem, zowel digitaal, fysiek als voor de medewerker, moest op de juiste manier worden ingericht en klaargestoomd.

Intelligentie benutten

Omdat alle nieuwe instrumenten ‘smart’ zijn, kon het beheer in de nieuwe fabriek direct heel goed worden ingeregeld en konden er ook gelijk tablets ten behoeve van onderhoud en beheer worden aangesloten op het netwerk.

Naast dat de tablets in de werkplaats en in het veld worden gebruikt, zijn ze ook verbonden met het Netilion cloudbased ecosysteem. Alle relevante informatie wordt in de cloud opgeslagen en kan gebruikt worden voor verschillende digitale services. De integratie van de data in gestandaardiseerde API’s heeft Endress+Hauser samen met partner UReason verzorgd.

Van den Hombergh: “De installed base van de instrumentatie is overal volledig Endress+Hauser, en zij hebben ook een goed begrip van de applicaties waar wij mee werken. We krijgen nu een notificatie bij afwijkingen, en de parameters en inrichting zijn dusdanig opgezet dat het geheel een voorspellende functie heeft. De mogelijkheden die de smart instrumenten bieden, worden nu echt gebruikt.”

Optimaal gebruik

“We willen ongeplande en onnodige downtime door slijtage vroegtijdig identificeren. Door het bieden van nieuwe inzichten kunnen daardoor terugkerende kalibraties aanzienlijk worden verminderd. In de installed base zijn veel elektromagnetische en Coriolis-flowmeters geïnstalleerd en daarmee kun je veel meer dan alleen de meetwaardes doorgeven.”

In de praktijk werden eerder vaak corrigerende maatregelen uitgevoerd - zoals kalibratie of vervanging van instrumenten, die later onnodig bleken te zijn geweest en het oorspronkelijke probleem niet hadden opgelost. De inbedrijfstelling van instrumenten was vooral gericht op de applicatieparameters en er werd minder aan dacht besteed aan specifieke instellingen die zijn gerelateerd aan procesafwijkingen zoals empty pipe, low flow cut off, burn out direction en fail safe settings. Het gebeurde regelmatig dat afwijkingen door het instrument op het display werden gemeld, maar dat ze niet door het instrument konden worden verzonden of door het systeem worden opgevraagd omdat de infrastructuur hiervoor niet geschikt was.

Verificatie en kalibratie

De verificatie gebeurt direct in het meetpunt zonder procesonderbreking en de aanvullende meetwaarden vergemakkelijken voorspellend onderhoud voor verdere optimalisaties van het proces. Door de Heartbeat Technology is de integriteit van de meetpunten beter te bewaken en wordt er eenvoudiger inzicht gegeven in de beschikbaarheid en betrouwbaarheid van de productiemiddelen, dankzij de informatie die 24/7 ter beschikking staat. Met name voor de kritische Coriolis-flowmetingen levert dit een groot voordeel op, omdat deze onderhevig zijn aan asymmetrische slijtage van de meetbuis (erosie door corrosie) en daardoor onnauwkeurig worden.

Ecosysteem

Alle intelligentie in de HART-instrumentatie moest worden ontsloten met behulp van een digitaal ecosysteem. Daarmee konden de mogelijkheden optimaal benut worden en werden er nieuwe inzichten verkregen. Op basis van het Netilion IIoT cloudbased ecosysteem kan met verschillende digitale services – bijvoorbeeld Netilion Health - inzicht worden geven in de status en gezondheidstoestand van ieder aangesloten HART-instrument. Van den Hombergh: “We wilden te allen tijde interferentie met de bestaande- en nieuwe besturingssystemen voorkomen én wij wilden aantoonbaar veilig zijn. Daarvoor hebben we een bypasssysteem aangelegd met de Fieldgate SFG250 HART ethernet gateway als fundamentele bouwsteen, om relevante onderhoud- en beheergegevens digitaal uit de HART-instrumenten te ontsluiten.”

Om die meerwaarde zo optimaal mogelijk in te kunnen zetten, is niet alleen een digitale ontsluiting, maar ook een gedragsverandering nodig. “Daarom hebben we intern alle partijen betrokken bij de opzet. Want ‘Industrial Internet of Things (IIoT)’ is uiteindelijk toch gewoon mensenwerk en het vraagt een gedragsverandering om het optimaal te benutten. De hardware was er al wel, maar de software in combinatie met de werkprocessen laat het werken.”

Om de HART-instrumentatie ten volle te benutten en de data overal toegankelijk te maken als informatie, is het Netilion IIoT cloud-based ecosysteem volgens het NAMUR Open Architecture (NOA) model opgezet, waarbij de data via een gecertificeerd cloud-ecosysteem wordt ontsloten. Het informatiemodel is volledig gestructureerd en kan benaderd worden via REST API en OPC UA communicatie services. Nouryon is eigenaar van de data en kan via permissie-toekenning zelf bepalen welke gebruikers toegang hebben tot welke data. In de werkplaats van de Technische Dienst wordt ‘realtime’ de status en gezondheid van de aangesloten instrumenten weergegeven. Zo creëer je echte situational awareness: zijn mijn assets gezond?

Realisatie

Om het Netilion IIoT cloud-based ecosysteem op de gewenste manier in te richten, waren er verschillende stappen nodig. Ten eerste moest er op iedere stroomkring een communicatieweerstand worden aangebracht om digitale HART-communicatie mogelijk te maken. Daarnaast was er een HART ethernet gateway nodig om de bypass en ontsluiting van de data te realiseren en die data op het maintenance netwerk met de verschillende industriële tablets te delen. Tot slot was er voor het ontsluiten van de lokale data naar het Netilion IIoT cloudbased ecosysteem een FieldEdge-device nodig en kwamen er industriële tablets voor het configureren en automatisch uploaden van de instrumentparameter- en configuratierapporten naar de cloud.

“De omslag die we moesten maken was vooral dat we niet langer uitsluitend vanuit de automatisering moesten denken, maar ook vanuit beheer. Doordat we de ontsluiting op deze manier via een bypass hebben gedaan, verstoren we de besturing niet en dat is de kracht van de oplossing. In de besturing merk je er helemaal niets van. Samen met Endress+Hauser hebben we het hele project geëngineerd en uitgevoerd. Inclusief de hands-on Run & Maintain-training. Daarvan is voor de gebruiker de industriële tablet het belangrijkste ‘gereedschap’ waarvan de software werkproces-georiënteerd is en intuïtief in gebruik. We hebben nu inzicht in alle aangesloten instrumentatie en die hoeft niet meer uitgebouwd te worden om te kalibreren, dat kan nu inline gebeuren. We zijn nu samen met Endress+Hauser de volgende stap aan het zetten in voorspelbare betrouwbaarheid, zodat afwijkingen in een vroeg stadium gedetecteerd worden en de kalibratie-intervallen verder geoptimaliseerd worden.”

Resultaat

Smart instrumenten leveren data die inzicht geven in hun status en gezondheidstoestand. De tijd tussen de kalibratiecycli is hierdoor aanzienlijk verlengd en onderhoud gebeurt nu op basis van conditie. Daarnaast is het niet langer nodig om instrumenten uit te bouwen voor kalibratie, de verificatie kan nu inline en automatisch gebeuren. Alle functionaliteit en intelligentie die al in de instrumenten aanwezig was, wordt nu niet langer alleen gebruikt voor besturen, maar ook voor het beheren en onderhouden van de assets.

Guido van den Hombergh is zeer te spreken over de oplossing en over de samenwerking.“Het geheel werkt prettig en intuïtief en de samenwerking verliep heel goed. De open houding van samenwerken bevalt ons uitstekend. En persoonlijk vind ik het heel interessant om te zien hoe men bij Endress+Hauser alle metingen relateert aan natuurkunde.”