Lars Ledung, 800xA Simulator, 12 april, 2016 Virtuell idrifttagning med simulator 800xA Simulator. ABB Group April 6, 2016 Slide 1

Transkript

1 Lars Ledung, 800xA Simulator, 12 april, 2016 Virtuell idrifttagning med simulator 800xA Simulator April 6, 2016 Slide 1

2 Presentation Lars Ledung Area Sales Manager Simulator Solutions BU OGC, Oslo April 6, 2016 Slide 2

3 Simulatortyper Stimulerade kontra emulerade system Stimulerat Process och instrument modelleras Styrsystemet är identiskt med fabrikens Operatörsmiljön är identisk med fabrikens Emulerat Process och instrument modelleras Styrsystemet är inte identiskt med fabrikens Operatörsmiljön är inte identisk med fabrikens April 6, 2016 Slide 3

4 Livscykelsimulator 800xA Simulator Stimulerad lösning Direkt återanvändning av fabrikens applikationskod Direkt återanvändning av fabrikens HMI I/O kommunikation med dynamisk processmodell i hög hastighet Resultat Säkerställer 100% realistiskt och korrekt beteende som motsvarar den verkliga processen Effektiv och felfri överföring av applikationskod mellan simulator och fabrikssystem Lägre underhålls- och driftskostnader Ingen negativ operatörsträning April 6, 2016 Slide 4

5 Livscykelsimulator vad innebär det? Den virtuella fabriken Engineering Utcheckning Operatörsträning Kontinuerlig träning Optimering Design DCS konfiguration Uppstart Drift Modifikationer Utrustningsdesign, verifiering och tester Säkerhets- och automationssystemsverifiering och tester Optimering och What if studier Tester vid uppgraderingar och modifikationer April 6, 2016 Slide 5

6 Livscykelsimulator 800xA Simulator = 800xA komponenter + simulatorfunktioner 800xA Simulator lägger till simulatorfunktionalitet till System 800xA komponenter för att kunna fungera som ett dynamiskt stimulerat Processimulatorsystem 800xA Simulator länkar DCS till dynamisk processmodell Run mode funktioner Överföra signaler (I/O) mellan controller och modell Stoppa (Freeze) simulering utan hopp Record and replay Spara ögonblicksbilder (snapshot) i bakgrunden Klocksynkning mellan simulatormodell och DCS Köra snabbare eller långsammare än realtid Freeze mode funktioner Spara eller ladda Initial Conditions (ICs) och Snapshots Återuppta (Resume) simulering utan störning i trender (hack/hopp) April 6, 2016 Slide 6

7 Branscher som använder 800xA Simulator Marknadssegment Olja & Gas Kärnkraft/avfall Petrokemi/raffinaderier Kraftproduktion övrig Mineral & gruvor Papper & massa Infrastruktur 800xA Simulator är branschoberoende Modellerna är processpecifika

8 Livscykelsimulator Systemverifikation och test Test av applikation som del av FAT Test av komplex systemlogik såsom sekvenser Test av alla nivåer av säkerhetssystem Test och verifiering av operatörsbilder/hmi Regulatortrimning Larmstudier Utcheckning Design DCS konfiguration Uppstart Drift Modifikationer April 6, 2016 Slide 8 Using the model in conjunction with the real SAS logic will allow for an accurate and representative functional verification of the design at an early stage prior to the actual commissioning.

9 Livscykelsimulator Systemverifikation och test - Typiska resultat Inkonsistens mellan reglerstrategi och P&ID Cause & Effect diagram stämmer inte med P&ID. Kvalitetskontroll av dokumentation och implementering av applikation innan installation Ickefungerande reglerstrategier Start/stopp procedurer Fel i sekvensprogrammering Taggar, gränser, börvärden, tidsfördröjningar Rekommendationer för ändringar Operatörsinterface Förbättring av bilder före implementering Förbättring av processdesign och reglerstrategi Utcheckning Design DCS konfiguration Uppstart Drift Modifikationer April 6, 2016 Slide 9

10 Livscykelsimulator Operatörsträning I fokus för operatörsträningen: Säkerhet Undvika stopp Öka produktionen Undvika haverier och skador på dyr/avancerad utrustning Realistisk träning i en säker miljö Möjliggör träning som annars inte är möjlig eller för dyr Förbättrat självförtroende: Högre regularity Högre processflöde Operatörsträning Kontinuerlig träning Design DCS konfiguration Uppstart Drift Modifikationer April 6, 2016 Slide 10

11 800xA Simulator projektexempel Ormen Lange Ormen Lange naturgasanläggning Norges största industriprojekt Norges näst största gasfält, 140 km NV Kristiansund 375 miljarder standardkubikmeter (Sm 3 ) gas och 22 miljoner Sm 3 kondensat Mycket svåra förhållanden (vind, vågor, strömmar) Subsea med landanläggning (Nyhamna) Langeled till UK Totalt investeringsestimat: 107 miljarder NOK (2008) Driftas av Norske Shell April 6, 2016 Slide 11

12 800xA Simulator projektexempel Ormen Lange forts Q1 Processdesign verifiering Processmodell från Kongsberg Maritime 2004 Q3 Kontrollogik - kodning Ett 800xA Simulator system för engineering kopplat till processmodell Verifiering av applikationskod påbörjas. Sektion för sektion kopplas ihop Ormen Lange naturgasanläggning Norges största industriprojekt 2006 Q2 Programmeringen avslutas Operatörsträning 2 operatörsträningssystem används (1 leasat tills produktionsstart) Simulatoranläggningen nära driftscentralen Operatörsträning parallellt med processtudier och DCS uppdateringar på engineeringsimulator April 6, 2016 Slide 12

13 800xA Simulator projektexempel Ormen Lange forts Q3 Produktionsstart Tidigarelades 3 veckor Continuing using simulators Ormen Lange naturgasanläggning Norges största industriprojekt 2007 Q4 ABB serviceavtal för två 800xA Simulatorsystem Processoptimering och modifikationsstudier. Exempel: Utbyggnad av nya processektioner (elektrifiering) för operatörsträning Testa alla förändringar på simulatorn innan implementering i processen (t.ex. REUSE uppdateringar) Detektera kvarstående applikationsfel när man kör fallstudier på simulator April 6, 2016 Slide 13

14 800xA Simulator projektexempel Ormen Lange forts Q4 99 % tillgänglighet Teknisk Ukeblad Enligt Produktionschef Hollen, har anläggningen vid Nyhamna en tillgänglighet på 99% Ormen Lange naturgasanläggning Norges största industriprojekt 2011: Ett tredje simulatorsystem levereras för subsea compression pilotprojektet Design och test av styrsystemet Operatörsträning 2013: Fjärde simulatorn levereras Nyhamna extension tags I/O April 6, 2016 Slide 14

15 800xA Simulator projektexempel Nytt kokeri vid SCA Obbola MSEK investering Från batchkokeri till kontinuerligt kokeri ton oblekt långfibermassa ton kraftliner April 6, 2016 Slide 15

16 800xA Simulator projektexempel Nytt kokeri vid SCA Obbola 2015* Intern test Simuleringsmodeller: Verifiering av balanser mm Stresstester Test: DCS-Överordnad styrning - Simulator DCS, Överordnad styrning och simulering testas tillsammans - Kopia på riktiga DCS:en - Fel i kretsar, styrning, bilder mm åtgärdas Simulatorutbildning Start och stopp Träning i svåra situationer Störningar Återkommande utbildning Återkommande utbildning för befintlig personal Ny personal inkl sommarvikarier * Källa: Valmet -> Modeller OK -> Snabbare uppstart -> Operatörerna väl förberedda inför uppstarten. De kör anläggningen virtuellt flera gånger före uppstart. -> Säkerställa fortsatt hög kompetens April 6, 2016 Slide 16

17 Gemensam test: Joint FAT DCS - APC - Simulering 180 fel och förbättringar åtgärdade under joint-fat Stor skillnad på traditionell FAT och joint-fat Funktion och systemprestanda April 6, 2016 Slide 17

18 Regulatortrimning i simulator PID-parametrar förs över till skarp DCS

19 800xA Simulator projektexempel Nytt kokeri vid SCA Obbola SCA Obbola Compact Cooking 2015 Utbildningen generellt och speciellt användandet av simulatorn kortade uppstarten med 2-3 veckor. Produktionsrekord efter 4 dagars drift. - Mats Persson, Projektledare SCA

20 Varför LCS? Ekonomiska incitament BP studie* över nyttan med Operatörsträningssimulatorer (OTS): Under en 5-årsperiod installerade BP OTS vid fyra av sina största kemiska fabriker i UK. Fyra kvantifierbara kategorier: 1. Tidigare uppstart: 4 dagar 2. Efterföljande uppstarter efter underhållsstopp: 1 dag 3. Årlig besparing i snabbare återhämtnign efter störningar: 2 produktionsdagar 4. Allmän kostnadsreducering genom bättre styrning: 1 % Vid en annan anläggning skattar BP att OTS sparade nära $20 MUSD över en femårsperiod grovt raknat en payback i överkant av of 20 ggr investeringen * Uses and Benefits of Dynamic Simulation for Operator Training Systems, Dr. Tom Fiske, ARC Insights, August 9, 2007

21 Varför LCS? Simulatornytta - Resultat från kundundersökning* Slutsatser från kundundersökning Förkortad igångkörningstid 18 dagar för greenfield 2,2 dagar för ombyggnad av existerande anläggning Medelbesparing 15,3 MUSD per anläggning Återbetalning <14 månader Över 90% av de tillfrågade värderade simulatorträning som framgångsrik eller mycket framgångsrik *Economic benefits of training simulators T. M. Komulainen, R. Sannerud, B. Nordsteien, H. Nordhus World Oil Dec. 2012

22 800xA Simulator Referenser i Sverige Kund Bransch Site KSU Kärnkraft Forsmark Ringhals Oskarshamn (Barsebäck) Studsvik LKAB Gruvindustri Kiruna Svappavaara/Malmberget SCA Papper&Massa Obbola Östrand Södra Cell Papper&Massa Värö Bruk April 6, 2016 Slide 22

23 Virtuell idrifttagning med 800xA Simulator Tillsammans mer konkurrenskraftiga 1 Använda simulatorer i automationsprojekt 2 Anamma livscykelkonceptet Design, test, träning, optimering 3 Tidigt engagemang Involvera leverantören tidigt för bäst resultat Tillsammans mer konkurrenskraftiga genom att använda simulatorer i ett livcykelperspektiv

24 Virtuell idrifttagning med 800xA Simulator Tillsammans mer konkurrenskraftiga 1 Använda simulatorer i automationsprojekt Tydlig trend inom dominerande industribranscher med säkerhetsfokus och höga krav på produktivitet/tillgänglighet 2 Anamma livscykelkonceptet Design, test, träning, optimering För att uppnå maximal nytta av investeringen 3 Tidigt engagemang Involvera leverantören tidigt för bäst resultat För att kunna följa livscykelkonceptet så måste simulatorleverantören involveras i ett tidigt skede. Tillsammans mer konkurrenskraftiga genom att använda simulatorer i ett livcykelperspektiv

25 April 6, 2016 Slide 25