Эффективное управление данными толщинометрии с помощью подключенного к облачному сервису толщиномера

Введение

Трубопроводы, транспортирующие нефтяное сырье, газы и разнообразные химические продукты, требуют регулярного контроля на предмет коррозии. Технический осмотр представляет собой измерение толщины стенок труб и резервуаров с помощью ультразвукового толщиномера для оценки целостности объекта. Для проведения диагностики состояния, владельцы активов используют штатных контролеров или прибегают к услугам провайдеров в области НК. Помимо выявления проблем, данные по толщине используются для построения графика утонения стенок с течением времени, с целью определения даты проведения следующего технического обслуживания. Учитывая затраты, связанные с остановкой трубопровода для ремонта или, что еще хуже, с отказом актива, управление данными толщины имеет решающее значение.

В области контроля качества, используются разные процессы управления данными в зависимости от потребностей клиентов и оборудования. Эти процессы развивались по мере усовершенствования технологий, однако некоторые компании не используют эти достижения. В этой статье я расскажу об истории управления данными ультразвуковой толщинометрии, как изменились эти процессы, о текущих проблемах и болевых точках, а также о том, почему некоторые компании не внедряют новые технологии. Я также объясню, как появление облачных вычислений и технология Интернета вещей (англ. Internet of Things, IoT) улучшают рабочие процессы, и как эти решения формируют будущее управления данными контроля.

Краткая история ультразвуковых толщиномеров

В 1970-х гг., стали распространяться сравнительно компактные толщиномеры с батарейным питанием, предназначенные для широкого спектра действий. Со временем, толщиномеры становились все меньше и мощнее (Thickness Gage Tutorial History, без даты). Поскольку ультразвуковые толщиномеры той эпохи не сохраняли цифровые данные, контролеры вручную записывали результаты измерений в блокнот. «Результаты измерения фиксировались вручную, а все необходимые расчеты (скорость коррозии, остаточный срок службы, срок выполнения контроля и т.д.) производились вручную на бумаге. Официальные и неофициальные записи хранились в картотечных шкафах, а управление информацией ограничивалось архивом компании» (Rios, 2018).

Всякий раз, когда данные записываются вручную, есть вероятность человеческой ошибки. Например, контролер мог случайно записать и передать неверное значение толщины, что могло привести к дорогостоящему и ненужному ремонту, или даже поломке оборудования. Более того, рукописные записи необходимо было перенести из блокнота контролера в более официальный отчет или базу данных, для эффективного хранения и отслеживания результатов контроля. И чем больше нужно было перенести записей, тем больше возрастала вероятность ошибки. Этот устоявшийся процесс записи данных вручную был ненадежным и крайне неэффективным, но другого решения не было.

Цифровая регистрация данных

С 1980-х гг., в толщиномарах появилась возможность регистрации данных и отображения форм сигналов. В 1990-х гг., цифровая обработка сигналов заменила аналоговые схемы, улучшив стабильность и повторяемость (Thickness Gage Tutorial History). С усовершенствованием технологий, появилась возможность сохранения показаний толщины на внутреннем регистраторе данных. Вместе с этим, возникла потребность в совместимых интерфейсных программах для упрощения передачи данных, создания отчетов и архивирования результатов измерений. Несколько компаний, включая владельцев активов и поставщиков инспекционных услуг, начали разработку собственных интегрированных систем управления данными (IDMS). Программы IDMS позволили отслеживать данные и более эффективно управлять ими, а также позволили использовать прошлые данные для прогнозирования даты следующего обслуживания.

Приложения IDMS

Сегодня, одними из самых популярных приложений IDMS являются: UltraPIPE/PS AIM, PCMS, Meridium, ACET, Aware и RBMI (Rios, 2018). Эти программы были приняты и реализованы многими ведущими операторами/владельцами, поскольку они существенно улучшили управление активами. Теперь, рукописные записи данных можно было отложить; программы IDMS способны создавать файлы контроля, совместимые с инструментами (толщиномерами). Эти файлы могли быть созданы в разных форматах (н-р, 2-мерная сетка (2D) и бойлер) и включать все необходимые точки мониторинга состояния (CML) для выполнения измерений. Имя файла можно было соотнести с заданием или активом для лучшего отслеживания контроля во времени. Воспроизводимость измерений и целостность данных существенно улучшились благодаря цифровому формату. После создания файла его можно было отправить на совместимый ультразвуковой толщиномер посредством кабеля USB или RS-232. Аналитик данных, работающий в офисе, предоставлял контролеру прибор со всеми необходимыми файлами контроля перед началом рабочей смены. После загрузки в инструмент всех необходимых данных, контролер мог выйти в поле и выполнить измерения толщины на обозначенных участках CML. Теперь, вместо записи результатов измерений в тетрадь, контролер мог сохранять данные по толщине (и формы сигналов/А-сканы) на внутренний регистратор данных прибора. После завершения контроля дефектоскопист относил прибор обратно в офис, где аналитик данных переносил файлы из толщиномера в интерфейсную программу ПК.

Благодаря такому усовершенствованному процессу, больше не было необходимости в рукописных записях, но это требовало доставки прибора с «поля» в офис для передачи данных в интерфейсную программу. Аналитикам данных приходилось ждать прибор, чтобы перенести файлы и просмотреть данные. Если выявлялась ошибка, требующая повторного анализа, это обычно происходило тогда, когда контролер уже работал на другом проекте. Даже если данный метод помог улучшить целостность данных, он все еще был неэффективным.

Съемные карты памяти

Еще одним технологическим достижением, улучшившим рабочий процесс, является использование съемных носителей информации, таких как SD-карта. Аналитики данных теперь могли сохранять файлы контроля на карту памяти, а контролер мог импортировать эти файлы в свой толщиномер, сохранять все необходимые показания, а затем экспортировать обновленные файлы обратно на SD-карту. С использованием съемных носителей информации теперь не требовалось приносить прибор с «поля», поскольку для передачи данных требовалась только карта. Несмотря на эти улучшения, рабочий процесс все еще занимал много времени и требовал физического перемещения данных с прибора аналитику.

Проблемы и «болевые точки» текущих рабочих процессов

Несмотря на то, что современные толщиномеры имеют возможность регистрации данных, и существует широкий спектр программ IDMS, совместимых с устройствами, некоторые компании по-прежнему используют рукописные записи ввиду малозатратности метода и по уже устоявшейся привычке. Компании, внедрившие цифровую регистрацию данных и программы IDMS, сталкиваются с другими проблемами. Во-первых, эти программы обычно дорогие и часто требуют дополнительных затрат на обновление программного обеспечения. По этой причине, лицензией на программное обеспечение обычно владеет оператор/владелец, а не инспекционная компания. А поскольку операторы/владельцы не используют одни и те же программы IDMS, инспекционным компаниям становится все труднее и дороже поддерживать совместимость. Совместимость между прибором и интерфейсной программой также может стать проблемой, поскольку старая версия ПО может не работать с более новой версией прошивки устройства. Работа с драйверами устройств и брандмауэрами также может вызвать проблемы. И, наконец, сбор цифровых данных требует от контролера хороших рабочих знаний о функциях регистратора данных устройства.

Краткое изложение проблем

Основные проблемы, связанные с рукописными записями и передачей цифровых данных:

Рукописные записи

• Высокая вероятность ошибок при записи показаний
• Неэффективность ввиду многочисленных этапов, необходимых для преобразования данных в финальный формат.
• Трудности с организацией и управлением текущих и прошлых задач контроля
• Высокие издержки ввиду необходимости проведения повторных процедур и/или внеплановых простоев

Передача цифровых файлов

• Неэффективность ввиду необходимости перемещения прибора с поля в офис.
• Большие вложения в программы управления данными IDMS
• Проблема совместимости при передаче данных
• Требует дополнительного обучения по работе с регистратором данных устройства

Несмотря на проблемы, связанные с программами IDMS, их использование является огромным преимуществом. Эти программы теперь включают архивные данные всех текущих активов и позволяют операторам/владельцам лучше прогнозировать графики технического обслуживания. Многие из этих программ имеют значительный уровень настраиваемости, позволяя конечному пользователю адаптировать программу под свои нужды.

Преимущества облачных вычислений

Компании вложили значительные средства в разработку и внедрение интегрированных систем управления данными (IDMS). Их контролеры хорошо знакомы с рабочим процессом программного обеспечения, и компании понимают преимущества этих программ. Но как мы упоминали выше, остается еще много проблем. Для решения этих проблем, мы создали облачное приложение Olympus Inspection Project Manager (IPM). Приложение IPM повышает эффективность управления данными, улучшает видимость состояния проекта и упрощает сотрудничество между контролерами, аналитиками данных и специалистами, принимающими решения.

Беспроводная передача данных

Поскольку отрасль эволюционировала от рукописных записей к проводной передаче файлов контроля, следующий этап состоит в устранении кабеля и обеспечение возможности беспроводной передачи данных с использованием подключенных устройств и безопасных облачных приложений. Файлы контроля, которые в настоящее время передаются программами IDMS, можно экспортировать и выгружать в облачное приложение IPM, что обеспечивает возможность беспроводной передачи. Представьте, что вы создаете проект и управляете им из офиса, а затем отправляете задание контролеру, находящемуся в любой точке мира, где есть подключение к интернету. Контролер в полевых условиях подключает свое устройство к мобильной точке доступа или беспроводной локальной сети (WLAN), чтобы загрузить файл контроля непосредственно в устройство. Контролер выполняет все необходимые измерения, а затем загружает файл обратно в облачное приложение IPM для анализа данных аналитиками и специалистами, принимающими решения. Это быстрый, эффективный и надежный способ передачи данных с места исследования, позволяющий быстро принимать решения. Все данные хранятся в цифровом формате, что устраняет необходимость в рукописных записях, значительно снижая вероятность человеческой ошибки. Данные можно просматривать в приложении IPM, и, в зависимости от качества данных, файл можно повторно развернуть в случае необходимости повторного анализа, или экспортировать в разных форматах и загрузить обратно в программы IDMS, для статистического анализа и обновления механической целостности актива.

Изометрические чертежи

В настоящее время, многие контролеры записывают результаты измерений на рабочем чертеже, а затем вручную передают данные аналитикам. В настоящее время проводится обновление приложения IPM, которое позволит мгновенно передавать данные с толщиномера на цифровые изометрические чертежи по беспроводной сети. Контролеры смогут обновлять данные по толщине, находясь «в поле», что экономит время и деньги.

Кроме того, пользователи смогут делать снимки объектов или CML с помощью своего планшета и включать эти изображения вместе с показаниями толщины. Все данные будут сохраняться в цифровом формате, в облаке, чтобы специалисты, принимающие решения, могли тут же посмотреть их. Эти документы можно будет легко преобразовать в отслеживаемые форматы, которые можно загрузить обратно в программы IDMS и сделать доступными для поиска. Мы считаем, что дальнейшие улучшения приложения существенно повысят целостность данных, уменьшат необходимость в повторных тестах и, в конечном итоге, сократят время выполнения контроля.

Управление персоналом и активами

Облачное приложение IPM также можно использовать для более эффективного управления персоналом и оборудованием в рамках реализации проектов, заданий и задач. Панель мониторинга, отображающая прогресс на всех уровнях контроля, позволяет улучшить управление ресурсами. Все релевантные документы контроля, такие как рабочие инструкции и карты участка, могут быть включены в задачу, что упростит контролеру возможность их просмотра при необходимости.

Все вышеперечисленные преимущества могут быть достигнуты с помощью подключенных устройств и облачных приложений Olympus. Эти программные решения представляют большую ценность для контролеров, менеджеров и владельцев активов, но есть еще некоторые препятствия, также как и при внедрении проводной передачи данных IDMS, из-за чего многие компании возвращались к использованию карандаша и бумаги. Важно обозначить эти проблемы и найти пути решения, поскольку внедрение новых технологий в конечном итоге принесет пользу всей отрасли.

Проблемы и решения облачных вычислений

Проблемы отсутствия или медленной работы интернета

Для реализации любого интернет-решения необходимо иметь стабильное и надежное беспроводное соединение. Даже если у вас лучший мобильный телефон, планшет или ноутбук, при низкой скорости интернета производительность и качество обслуживания клиентов пострадают. Часто, на месте проведения контроля нет возможности подключения к беспроводной сети (WLAN). В будущем все может измениться, но пока необходимо использовать альтернативные методы. Решением может стать использование сети 4G или 5G, но в некоторых уголках мира контроль проводится без технологии мобильной связи.

Даже если передача данных в режиме реального времени возможна не во всех ситуациях, пользователи могут использовать беспроводную одноранговую сеть для улучшения целостности данных и эффективного управления данными. В этом случае, автономный режим облачного приложения позволит взаимодействовать через одноранговое соединение с толщиномером с поддержкой беспроводной сети. При подключении к интернету, контролер сможет загрузить все необходимые документы и изометрические чертежи и сохранить их на своем локальном компьютере. Выехав в «поле», контролер сможет подключить свой толщиномер к планшету через одноранговое соединение и обновить все файлы контроля, сохраняя все в цифровом формате. Обновленные файлы могут быть сохранены, а затем автоматически загружены обратно в облако всякий раз, когда у контролера будет возможность подключения к сети интернет. Аналитики данных могут находиться за тысячи километров, но после автоматической загрузки файлов контроля они могут получить уведомление, зайти в облачное приложение, просмотреть данные и загрузить их обратно в свои программы IDMS. В случае возникновения каких-либо сомнений или необходимости повторного теста, аналитик данных может связаться с контролером, пока тот еще находится на месте исследования.

Безопасность данных

Другая проблема облачных вычислений — это безопасность данных. «Компании по всему миру сталкиваются с возрастающим числом всевозможных угроз и нехваткой квалифицированных специалистов по информационной безопасности», и индустрия производственного контроля не исключение (Shah, 2018). И хотя облачные сервисы становятся все более распространенным явлением, не все они обеспечивают одинаковый уровень безопасности. Многие компании разрабатывают свои собственные облачные приложения, но являясь экспертами, например, в области неразрушающего контроля, они не являются таковыми в сфере информационной безопасности. По этой причине, компания Olympus сотрудничает с Microsoft, поставщиком облачных услуг и экспертом по информационной безопасности. «Положитесь на облако, которое разработано с настраиваемым оборудованием, элементами управления безопасностью, интегрированными во все компоненты оборудования и встроенного ПО, а также дополнительными средствами защиты» (Shah, 2018). Не все облачные провайдеры могут обеспечить должный уровень безопасности; сотрудничество с надежным провайдером — главный приоритет любой компании, которая хочет предложить облачные решения для промышленного рынка.

Доступность

И наконец, последним препятствием является подключение и доступ к сети интернет, а также безопасность учетных записей пользователей. С развитием информационных технологий, появилась возможность удаленного входа в корпоративную сеть или взятие под контроль устройства клиента/коллеги для оказания помощи. Как правило, это делается через безопасный портал, где участвующие стороны находятся в одной локальной сети. Ситуация усложняется, если речь идет о двух отдельных компаниях, каждая из которых имеет свой собственный брандмауэр и защищенные беспроводные сети. Лидеры отрасли непрерывно продвигают технологии облачных вычислений, стараясь сделать их более совместными — это повысит эффективность сотрудничества и позволит конечным пользователям в полной мере воспользоваться преимуществами облачного сервиса.

Заключение

Эти усовершенствованные методы выполнения контроля значительно улучшат целостность данных и общую эффективность, но все еще существует риск человеческой ошибки, связанный с неправильными ультразвуковыми измерениями. При ультразвуковом измерении толщины, контролеры должны понимать, что является действительным значением на основе формы волны/А-скана. Некоторые производители оборудования, например Olympus, интегрировали в приборы предупреждения для пользователей, основанные на наиболее часто допускаемых ошибках (обычно в процессе калибровки). Мы продолжаем разрабатывать и внедрять дополнительные меры безопасности, но ничто не может заменить квалифицированных и опытных операторов.

Облачные приложения и устройства IoT не являются новыми на потребительском рынке и приобретают все большее значение в промышленном секторе. Эта цифровая революция может кардинально изменить порядок проведения производственного контроля и систему управления данными. Любые существенные изменения сопровождаются проблемами, которые необходимо решать. По мере того, как меняются технологии и человеческое сознание, будут появляться новые решения. Для достижению прогресса необходимо прислушиваться к потребностям отрасли, проводить переговоры со всеми заинтересованными сторонами, использовать технологические достижения.

Источники

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

Shah, A. (2018, April 17). The 3 ways Azure improves your security. Retrieved October 13, 2019, from 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. Accessed October 13, 2019. https://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/thickness-gage/introduction/history/.