Gerenciamento aprimorado dos dados de pesquisa de espessura com medidor de espessura conectado e software baseado em nuvem

Introdução

Os oleodutos que transportam materiais críticos nas indústrias de petróleo e gás e química requerem inspeção regular para monitorar a corrosão. Um tipo de inspeção típica é medir a espessura da parede de tubos e tanques com um medidor de espessura ultrassônico para monitorar a integridade mecânica do ativo. Os proprietários de ativos usam equipes de inspeção interna ou, mais comumente, prestadores de serviços de inspeção contratados, para realizar essas inspeções. Além de simplesmente identificar problemas, as leituras de espessura são usadas para plotar a perda de parede ao longo do tempo para ajudar a prever quando serão necessárias manutenção e futuras inspeções. Devido às despesas envolvidas na interrupção de uma tubulação para fazer reparos ou, pior ainda, na falha de um ativo, o gerenciamento dos dados de espessura é fundamental.

No setor de inspeção, uma variedade de processos de gerenciamento de dados é empregada com base nas necessidades e equipamentos do cliente. Esses processos evoluíram com base nos avanços nas tecnologias de instrumentos e software, mas algumas empresas não estão aproveitando essas melhorias. Neste artigo, discuto o histórico do gerenciamento de dados de inspeção com medidor de espessura por ultrassom, como esses processos de gerenciamento mudaram, questões atuais e pontos problemáticos e por que algumas empresas podem não estar adotando as melhorias disponíveis. Também discuto como o surgimento da computação em nuvem e da Internet das Coisas (IoT) está melhorando significativamente os fluxos de trabalho e exploro como essas soluções estão moldando o futuro do gerenciamento de dados de inspeção.

Breve histórico dos medidores de espessura ultrassônicos

Durante a década de 1970, medidores de espessura compactos e alimentados por bateria, otimizados para muitas aplicações, tornaram-se comuns. Com o passar do tempo, os medidores continuaram a ficar menores e mais poderosos (Thickness Gage Tutorial History, n.d.). Os medidores de espessura ultrassônicos daquela época não podiam armazenar leituras digitais de espessura, portanto as empresas de inspeção transcreviam manualmente os resultados em papel para manter um registro. “Os resultados da inspeção eram registrados à mão e todos os cálculos necessários (taxa de corrosão, vida útil restante, data de vencimento da inspeção, etc.) eram feitos manualmente em um papel. Todos os registros formais e informais eram armazenados em arquivos e o gerenciamento de informações estava limitado a um único local, a sala de arquivos” (Rios, 2018).

Sempre que os dados são transcritos manualmente, existe a possibilidade de erro humano. Por exemplo, um inspetor pode acidentalmente anotar a leitura incorreta da espessura e reportar incorretamente uma medição da espessura que pode ocasionar uma manutenção cara e desnecessária ou até a falha do ativo. Além disso, as leituras manuscritas precisam ser transcritas das notas do inspetor para um relatório ou banco de dados mais formal para armazenamento e acompanhamento efetivo das inspeções. Sempre que há várias transcrições de dados de medição, o potencial de erros aumenta. Esse processo antigo de registro de dados manual é propenso a erros e altamente ineficiente, mas, naquela época, não havia solução melhor disponível.

A ascensão do registro de dados digitais

Durante os anos 80, os medidores de espessura adicionaram recursos de registro de dados interno e exibições de formas de onda. Nos anos 90, o processamento de sinal digital substituiu o circuito analógico, oferecendo melhor estabilidade e repetibilidade (Thickness Gage Tutorial History, n.d.). À medida que a tecnologia avançava, os usuários podiam armazenar leituras de espessura no registrador de dados interno de um medidor. Com isso, surgiu a necessidade de programas de interface compatíveis para facilitar a transferência de dados, a geração de relatórios e o arquivamento de inspeções anteriores. Várias empresas, incluindo proprietárias de ativos e provedoras de serviços de inspeção (ISPs), começaram a desenvolver seus próprios sistemas de gerenciamento de dados de inspeção (IDMS). Esses programas IDMS permitiam que os dados fossem rastreados e gerenciados com mais eficiência e permitiam que os dados de inspeção anteriores fossem usados para ajudar a prever a manutenção futura.

Aplicações IDMS

Hoje, alguns dos aplicativos IDMS mais populares são o UltraPIPE/PS AIM, PCMS, Meridium, ACET, Aware e RBMI (Rios, 2018). Esses programas foram rapidamente adotados por muitos dos principais proprietários/operadores, pois melhoraram o gerenciamento de ativos. Em vez de depender de logs de dados manuscritos, os programas IDMS podiam gerar arquivos de pesquisa compatíveis com instrumentos com base no ativo que precisava ser inspecionado. Esses arquivos podiam ser configurados em vários formatos, incluindo grade 2D e caldeira, e incluíam todos os locais de monitoramento de condições (CMLs) necessários para o inspetor fazer medições. O nome do arquivo podia estar associado ao trabalho ou ativo para permitir um melhor rastreamento da inspeção ao longo do tempo. A consistência da medição e a integridade dos dados melhoraram, pois estavam em formato digital. Depois que o arquivo era criado, ele podia ser transferido para um medidor de espessura ultrassônico compatível por meio de um cabo USB ou RS-232. O analista de dados no escritório podia fornecer um instrumento com todos os arquivos de pesquisa necessários para o inspetor antes do início de seu turno de trabalho. Uma vez que o instrumento fora carregado com todos os dados necessários, o inspetor podia entrar em campo e fazer todas as medições de espessura necessárias nas LMCs designadas. Em vez de escrever os resultados à mão, o inspetor podia salvar as leituras de espessura (e formas de onda/A-scans, se desejado) no registrador de dados interno do medidor. Depois que a inspeção era concluída, o inspetor levava o instrumento de volta ao escritório, onde o analista de dados conectava o cabo e transferia os arquivos do instrumento para o programa de interface.

Esse processo aprimorado eliminou a necessidade de resultados manuscritos, mas significava que o medidor precisava sair do campo para que os dados fossem transferidos para o programa de interface compatível. Isso também significava que os analistas de dados tinham que esperar para receber o instrumento e concluir a transferência de arquivos antes de poder revisar os dados. Se um erro exigisse que um novo teste fosse observado, isso geralmente acontecia depois que o inspetor já havia passado para um outro projeto. Embora o processo tenha ajudado com a integridade dos dados, ele ainda era ineficiente.

Cartões de memória removíveis

Outro avanço tecnológico que aprimorou esse processo foi a inclusão de mídias de armazenamento removíveis, como cartões SD, em medidores de espessura. Isso melhorou o fluxo de trabalho, já que os analistas de dados agora podiam carregar o cartão de memória cheio de arquivos de pesquisa, e o inspetor podia importar esses arquivos para seu medidor de espessura, salvar todas as leituras necessárias e depois exportar os arquivos atualizados de volta para o cartão SD. O uso da mídia de armazenamento removível significava que o instrumento podia permanecer em campo, pois só era preciso usar o cartão para transferir dados. Embora tenha sido uma melhoria, esse processo ainda consumia tempo e exigia movimentação física dos dados do instrumento para o analista.

Desafios e pontos problemáticos dos fluxos de trabalho atuais

Embora os medidores de espessura modernos possuam recursos de registro de dados e haja uma grande variedade de programas IDMS compatíveis com os dispositivos disponíveis, algumas empresas ainda utilizam o método de transcrição manual devido ao custo e a familiaridade com ele. As empresas que adotaram programas de registro de dados e IDMS ainda estão lidando com vários desafios. Por um lado, esses programas geralmente são caros e normalmente têm custos adicionais para atualizações do software. Por esse motivo, é o proprietário/operador normalmente quem possui a licença do software e não a empresa de inspeção. Além disso, nem todos os proprietários/operadores usam os mesmos programas IDMS, tornando cada vez mais difícil e caro para as empresas de inspeção manter a compatibilidade. A compatibilidade entre o instrumento e o programa de interface também pode ser um problema, pois uma versão mais antiga do software pode não funcionar com uma versão mais recente do firmware do dispositivo. Lidar com as unidades dos dispositivos e firewalls do computador também podem causar problemas. E, finalmente, a coleta de dados digitais exige que o inspetor tenha um bom conhecimento de trabalho sobre a funcionalidade do registrador de dados do dispositivo.

Resumo dos desafios

Os principais pontos problemáticos dos métodos de transferência de arquivos manuscritos e digitais são:

Resultados manuscritos

• Erros potenciais no momento da transcrição
• Ineficiente devido às várias etapas necessárias para obter dados no formato final
• Difícil organizar e gerenciar inspeções atuais e passadas
• Caro devido ao retrabalho necessário e/ou interrupções não planejadas

Transferência de arquivos digitais

• Ineficiente devido à necessidade de remoção do instrumento do campo
• Investimento caro para programas IDMS
• Erros de compatibilidade ao tentar transferir dados
• Requer treinamento adicional para manusear o registrador de dados do dispositivo

Embora existam alguns pontos problemáticos relacionados ao uso dos programas IDMS, há um valor claro em usá-los. Esses programas agora incluem os dados históricos de todos os ativos atuais e permitem que proprietários/operadores estimem melhor os cronogramas de manutenção necessários. Muitos desses programas também têm um nível significativo de recursos de personalização, permitindo que o usuário final adapte o programa especificamente às suas necessidades.

Benefícios da computação em nuvem

As empresas fizeram investimentos financeiros substanciais nos programas IDMS. Seus inspetores estão familiarizados com o fluxo de trabalho do software e as empresas compreendem a utilidade que esses programas proporcionam. Mas, como destacado acima, ainda existem problemas. Para enfrentar esses desafios, criamos o aplicativo Olympus Inspection Project Manager (IPM) baseado em nuvem. O aplicativo IPM ajuda os usuários, melhorando a eficiência do gerenciamento de dados, proporcionando melhor visibilidade do status do projeto e facilitando a colaboração entre inspetores, analistas de dados e tomadores de decisão.

Transferência de dados via conexão sem fio

Enquanto o setor evoluiu de resultados manuscritos para transferências de arquivos de pesquisa com fio, o próximo passo é remover o fio e fornecer recursos de transferência sem fio usando dispositivos conectados e aplicativos seguros na nuvem. Atualmente, os mesmos arquivos que são transferidos pelos programas IDMS podem ser exportados e carregados no aplicativo em nuvem IPM, possibilitando a transferência sem fio. Imagine criar e gerenciar projetos no escritório e poder distribuir as tarefas que devem ser feitas por um inspetor em qualquer lugar do mundo em que haja uma conexão com a internet. O inspetor em campo conecta seu dispositivo a um ponto de acesso móvel ou a uma rede local sem fio (WLAN), e o arquivo de pesquisa é baixado diretamente no dispositivo do inspetor. O inspetor pode tomar todas as medidas necessárias e depois enviar o arquivo de volta ao aplicativo IPM disponibilizado na nuvem para análise dos analistas de dados e tomadores de decisão. Isso fornece uma maneira rápida, eficiente e confiável de transferir dados do local da inspeção, permitindo uma tomada de decisão mais rápida. Todos os dados são mantidos em formato digital, o que elimina a necessidade de resultados manuscritos, reduzindo significativamente o potencial de erro humano. Os dados podem ser revisados no aplicativo IPM e, com base na qualidade dos dados, o arquivo pode ser reimplantado se um novo teste for necessário ou exportado em uma variedade de formatos e enviado de volta aos programas IDMS para permitir a análise estatística e a atualização da integridade mecânica do ativo.

Desenhos isométricos

Atualmente, muitos inspetores anotam os resultados de espessura manualmente em um desenho de circuito e entregam as leituras à mão aos analistas de dados. Os avanços tecnológicos atualmente em desenvolvimento para uma atualização futura do aplicativo IPM permitem que as leituras sejam enviadas via conexão sem fio de um medidor de espessura para desenhos isométricos digitais quase instantaneamente. Os inspetores poderão atualizar as medições de espessura para esse desenho de circuito enquanto estiverem em campo, economizando tempo e dinheiro.

Além disso, os usuários poderão tirar fotos de ativos ou CMLs com a câmera do tablet e incluir essas informações junto com as leituras de espessura. Todas essas informações são mantidas em formato digital e salvas na nuvem para análise dos tomadores de decisão. Esses documentos poderão ser facilmente convertidos em formatos rastreáveis que podem ser carregados de volta aos programas do IDMS e pesquisados no futuro. Acreditamos que esses aprimoramentos e os aplicativos que estão por vir aumentarão significativamente a integridade dos dados, reduzirão a necessidade de novos testes e, finalmente, reduzirão o tempo necessário para concluir as inspeções.

Gestão de Pessoas e Ativos

O aplicativo de nuvem IPM também pode ser usado para gerenciar com mais eficiência o pessoal e o equipamento de todos os projetos, trabalhos e tarefas. O painel que mostra o progresso em todas as etapas da inspeção permite o gerenciamento aprimorado dos recursos. Todos os documentos de inspeção relevantes, como instruções de trabalho e mapas do local, podem ser incluídos na tarefa, facilitando a consulta desses documentos pelo inspetor.

As vantagens discutidas acima podem ser alcançadas usando dispositivos conectados e aplicativos em nuvem da Olympus. Embora essas soluções de software ofereçam vantagens para inspetores, gerentes e proprietários de ativos, ainda existem obstáculos que limitam a adoção, assim como houve obstáculos que limitaram a adoção de abordagens IDMS com fio, fazendo com que muitas empresas voltassem a usar lápis e papel. É importante apontar esses desafios para que possam ser resolvidos, já que a adoção dessas novas tecnologias acabará por beneficiar toda a indústria.

Desafios e soluções da computação em nuvem

Conexão com internet ruim ou conexão indisponível

Como qualquer solução relacionada à internet, é essencial ter uma conexão sem fio forte e confiável. Mesmo que seja o melhor celular, tablet ou laptop, se a conexão à internet for fraca, o desempenho e a experiência do cliente não serão consistentes. Muitos locais de inspeção não oferecem conexões WLAN. Isso pode mudar no futuro, mas, por enquanto, métodos alternativos ainda precisam ser empregados. O uso de serviços de dados como 4G ou 5G pode ser uma solução, mas em certas partes do mundo as inspeções são realizadas sem serviço de celular.

Embora as vantagens da transferência de dados em tempo real possam não ser possíveis em todas as situações, os usuários ainda podem se beneficiar das melhorias de integridade e eficiência de dados de uma solução de gerenciamento de dados sem fio usando uma conexão ponto a ponto. Nesse cenário, o modo offline do aplicativo em nuvem permite a interação por meio de uma conexão ponto a ponto com um medidor de espessura com recurso de conexão sem fio. Um inspetor pode baixar todos os documentos necessários e desenhos isométricos interativos quando tiver uma conexão com a internet e salvá-los na máquina local. Quando o inspetor entra em campo, eles podem conectar seu medidor de espessura ao tablet por meio de uma conexão ponto a ponto e atualizar todos os arquivos de inspeção necessários, mantendo tudo em formato digital. Os arquivos atualizados podem ser salvos e carregados automaticamente de volta para a nuvem sempre que o inspetor voltar para uma área que tenha uma conexão com a internet. Os analistas de dados podem estar a milhares de quilômetros de distância, mas assim que as pesquisas de inspeção são carregadas automaticamente, elas podem ser notificadas, entrar no aplicativo em nuvem para revisar os dados e enviá-los de volta aos seus programas IDMS. Se houver alguma dúvida ou se um novo teste precisa ser realizado, o analista de dados pode entrar em contato com o inspetor enquanto ele ainda está próximo do local de inspeção.

Segurança de dados

Outro obstáculo na computação em nuvem é a segurança dos dados. “As empresas em todo o mundo são desafiadas pela evolução contínua do volume de ameaças à segurança e com a contratação de talentos qualificados em segurança para responder a essas ameaças”, e o setor de inspeção industrial não é exceção (Shah, 2018). Embora os aplicativos em nuvem estejam se tornando cada vez mais comuns, nem todos oferecem o mesmo nível de segurança. Muitas empresas estão desenvolvendo seus próprios aplicativos em nuvem e, embora sejam especialistas em testes não destrutivos, a segurança na nuvem provavelmente não é sua área de especialização. Para superar esse desafio, a Olympus trabalha com um provedor de nuvem especialista em segurança de dados: a Microsoft. É importante “confiar em uma nuvem criada com hardware personalizado, com controles de segurança integrados aos componentes de hardware e firmware e proteção adicional contra ameaças” (Shah, 2018). Nem todos os provedores de nuvem são criados da mesma maneira, e ter um com níveis excepcionais de segurança deve ser a principal prioridade para qualquer empresa que queira oferecer soluções em nuvem para o mercado industrial.

Acessibilidade

Um obstáculo final combina conectividade e acessibilidade à internet com segurança da conta do usuário. Com os avanços da tecnologia da informação, a ideia de ter alguém conectado remotamente ou assumir o controle de uma máquina de clientes ou colegas para fornecer assistência tornou-se amplamente aceita. Em geral, isso é feito através de um portal seguro, onde as partes envolvidas estão na mesma rede da empresa. Essa situação se torna mais desafiadora quando há duas empresas separadas, cada uma com sua própria proteção por firewall e redes sem fio protegidas. Os líderes do setor estão continuamente aprimorando a tecnologia de computação em nuvem para se tornarem mais colaborativos, oferecendo esperança de que novas e eficazes maneiras de trabalhar em conjunto sejam desenvolvidas para permitir que os usuários finais tirem o máximo proveito dos benefícios oferecidos pela nuvem.

Conclusão

Esses métodos aprimorados de inspeção melhoram significativamente a integridade dos dados e melhoram a eficiência geral, mas ainda existe o risco de erro humano associado a medições ultrassônicas incorretas. Com o medidor de espessura ultrassônico, os envolvidos na coleta de leituras devem saber identificar o que é uma leitura válida com base na forma de onda/A-scan. Alguns fabricantes de instrumentos, como a Olympus, possuem avisos embutidos para o usuário com base nas ocorrências de erros mais comuns dos inspetores (geralmente durante o processo de calibração). Continuamos a desenvolver medidas de segurança adicionais no instrumento, mas nada substitui inspetores bem treinados e experientes.

Os aplicativos em nuvem e os dispositivos IoT não são novos no mercado consumidor e têm um crescimento significativo no setor industrial. Essa revolução digital tem o potencial de alterar drasticamente a maneira como as inspeções industriais são realizadas e como os dados são gerenciados. Como qualquer mudança significativa, haverá desafios que precisarão ser resolvidos. À medida que a tecnologia e a concepção humana continuarem evoluindo, mais soluções serão disponibilizadas. A chave para proporcionar um progresso significativo será ouvir os comentários do setor e ter discussões colaborativas com todas as partes interessadas sobre como desenvolver o setor utilizando esses avanços tecnológicos.

Fontes

Rios, Efrain. “Inspection Data Management Systems Part 1: An Overview of Common Issues and Causes.” Fortress Oil & Gas, LLC, 21 de março de 2018. https://www.fortressoilandgas.com/blog/asset-integrity-consultants/inspection-data-management-systems-part-1-an-overview-of-common-issues-and-causes/.

Shah, A. (17 de abril de 2018). The 3 ways Azure improves your security. Recuperado em 13 de outubro de 2019, em https://azure.microsoft.com/en-us/blog/the-3-ways-azure-improves-your-security/.

“Thickness Gage Tutorial History of Ultrasonic Thickness Gaging.” History of Ultrasonic Thickness Gaging | Olympus IMS. Acesso em 13 de outubro de 2019. https://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/thickness-gage/introduction/history/.