Víceparametrové řízení jako klíčová kompetence

Základní metoda, kterou provozní týmy vždy používaly pro manuální víceparametrové řízení, nevyžaduje modely procesů ani optimalizátory v reálném čase. Tuto metodu lze automatizovat a získat tak méně křehký a snadněji zvládnutelný nástroj pro víceparametrové řízení. Obrázek poskytla společnost APC Performance Základní metoda, kterou provozní týmy vždy používaly pro manuální víceparametrové řízení, nevyžaduje modely procesů ani optimalizátory v reálném čase. Tuto metodu lze automatizovat a získat tak méně křehký a snadněji zvládnutelný nástroj pro víceparametrové řízení. Obrázek poskytla společnost APC Performance

Zdravá vrstva víceparametrového pokročilého řízení procesu (Advanced Process Control – APC) by měla být v procesním průmyslu klíčovou kompetencí.

Klíčovou kompetencí se rozumí soubor dovedností, jejichž zvládnutí je nezbytné pro úspěch v podnikání. Obecně se například uznává, že klíčovou kompetencí v procesním průmyslu je vytvoření a udržování zdravého systému řízení základní vrstvy procesu (Base-layer Process Control – BPC).

V procesním průmyslu je rovněž klíčovou kompetencí zdravá vrstva víceparametrového pokročilého řízení procesu (Advanced Process Control – APC) – nebo by měla být. To se může zdát jako těžký úkol vzhledem k historickému boji, který již procesní průmysl svedl ve snaze zvládnout konvenční technologii víceparametrového řízení na bázi modelu. Když však zhodnotíme získané poznatky a znovu se podíváme na konvenční pojetí APC, bude mnohem zřetelnější, jak a proč se víceparametrové řízení musí stát klíčovou kompetencí.

Praktická koncepce víceparametrového řízení

Hlavním poznatkem je potřeba mít snáze pochopitelnou praktickou koncepci víceparametrového řízení a jeho zásadní role v provozu procesu. Sdílená praktická koncepce víceparametrového řízení je nezbytná k tomu, aby víceparametrové řízení jako nástroj, který dokáže automatizovat a optimalizovat mnoho aspektů provozu procesu, bylo pochopitelnější pro aktéry v provozu, jako jsou procesní technici, provozní pracovníci a manažeři. V minulosti zůstávalo víceparametrové řízení obvykle v rukou specialistů na APC a pro provozní tým bylo většinou neznámou černou skříňkou. Přístupnější praktická koncepce umožní, aby místní provozní tým dokázal efektivněji identifikovat, zavádět, provozovat, udržovat a obsluhovat aplikace víceparametrového řízení, přičemž hlavním aspektem klíčové kompetence je odpovědnost na lokální úrovni a sdílené praktické znalosti o této technologii.

Stejně jako regulátor s jednou smyčkou automatizuje časté úpravy výstupu ventilu, které by jinak obsluha musela provádět ručně, víceparametrový regulátor automatizuje časté úpravy žádané hodnoty regulátoru s jednou smyčkou.

Takto se procesu dotýká jakýkoli víceparametrový řídicí systém, a to bez ohledu na použitou technologii (na bázi modelu nebo bez modelu). Je to nejjednodušší způsob, jak pochopit skutečnou roli víceparametrového řízení v provozu procesu – automatizuje práci při provádění úprav žádaných hodnot skupin vzájemně propojených regulátorů pro účely řízení a optimalizace omezení uzavřené smyčky.

Kvalitativní přínosy automatického víceparametrového řízení lze také chápat jako v zásadě stejné jako u řízení s jednou smyčkou – větší včasnost a konzistentnost, méně alarmů a narušení omezení a větší optimalizace. Tyto výhody sahají od přirozených výkonnostních výhod uzavřené smyčky (oproti otevřené smyčce) přes významná provozní a ekonomická zlepšení až po rozsáhlé výhody spojené s konvenčními aplikacemi víceparametrových regulátorů v rozsáhlé matici.

Manuální versus automatické víceparametrové řízení

Pokud operátoři provádějí úpravy žádané hodnoty a výstupu pro skupiny souvisejících regulátorů, jedná se o manuální víceparametrové řízení. Pokud se k automatizaci těchto úprav použije víceparametrový regulátor, jedná se o automatické víceparametrové řízení (nebo s uzavřenou smyčkou). Časté upravování sestav souvisejících regulátorů je neodmyslitelným aspektem téměř každé technologické operace. Smysluplnějším způsobem, jak se dívat na procesy, není to, zda mají či nemají víceparametrové řízení, ale zda je manuální nebo automatické. Stejným způsobem pohlíží procesní průmysl na zdraví řízení základní vrstvy – kolik regulátorů je v automatickém a kolik v manuálním režimu.

Absence zdravé vrstvy APC s víceparametrovým řízením je ekvivalentem nadměrného počtu smyček základní vrstvy v manuálním režimu. Poukazuje to na potřebu řešit nedostatek manuálního víceparametrového řízení. Provozní týmy přitom již dávno široce chápou zásadní důležitost řízení s uzavřenou smyčkou oproti řízení s otevřenou smyčkou.

V mnoha provozech se dnes využívá například určitá forma klíčových ukazatelů výkonnosti (KPI) regulátorů v manuálním režimu za účelem měření a řízení zdraví základní vrstvy procesu (Base-layer Process Control – BPC). V procesním průmyslu podobná metrika pro měření a řízení zdraví APC chybí, ale jsou k dispozici alternativy, které lze použít, jako je zásah do smyčky nebo metriky neuspokojivých smyček (viz chybějící metriky v průmyslu).

Všude tam, kde jsou operátoři často zaneprázdněni nastavováním regulátorů nebo kde jsou provozní podmínky v neoptimálním stavu, existuje příležitost pro automatické víceparametrové řízení.

Zejména procesní technici, kteří jsou často hlavními osobami v terénu, pokud jde o celkovou odpovědnost za optimalizaci procesu, mají tendenci tyto podmínky pravidelně pozorovat a často by vyměnili své „království“ za efektivnější řešení, aby se nemuseli neustále obtěžovat s „naháněním“ provozu. Víceparametrové řízení jako klíčová kompetence nabízí řešení.

Cesta ke klíčové kompetenci: Víceparametrové řízení

Dalším klíčovým poznatkem je to, že řízení na bázi modelu a optimalizace v reálném čase nejsou nezbytně nutnými součástmi víceparametrového řízení. Jsou součástí způsobu, jakým konvenční technologie APC řeší problém víceparametrového řízení. Existují však i jiné způsoby, jak realizovat automatizované víceparametrové řízení s uzavřenou smyčkou; tyto způsoby jsou méně složité a snadněji zvládnutelné.

Uživatelé mohou například vidět, jak se provozní týmy běžně zabývají manuálním víceparametrovým řízením, a to bez podrobných modelů nebo optimalizátorů v reálném čase. To naznačuje alternativní cestu k víceparametrovému řízení prostřednictvím automatizace metod, které provozní týmy tradičně používají k manuální správě omezení a optimalizaci (obrázek 1).
Využívá se zde osvědčený přístup k víceparametrovému řízení procesu a přidávají se výhody automatizace – výkonnost řízení s uzavřenou smyčkou v reálném čase, integrované odborné znalosti a konzistentnost a odpovídající zlepšení výkonnosti procesu (viz „Co je XMC?“)

Allan G. Kern, PE, je vlastník a konzultant společnosti APC Performance LLC. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com