ABB Ability Collaborative Operations Centers

2018-01-30 - Dossier Tecnologia tratto da mondoABB 38|17
A cura di: Servizi Editoriali, ABB Italia

Due realtà dell’eccellenza genovese. Le sedi ABB di Genova – una nel Green Building di Sestri Ponente e l’altra al Molo Giano nel Porto Antico – ospitano due ABB Ability™ Collaborative Operations Centers (COC), strutture all’avanguardia per l’erogazione di servizi avanzati basati sul digitale. Il COC di Sestri ha la responsabilità per il business della produzione di energia mentre quello del porto è focalizzato sul settore navale.



Entrambi esprimono la capacità di innovazione delle tecnologie e dei modelli di business che ABB sta sviluppando a partire dalla nuova offerta integrata della piattaforma ABB Ability™, che comprende oltre 180 soluzioni e servizi digitali industriali che garantiscono un supporto completo per affrontare le sfide della Quarta rivoluzione industriale.
L’offerta digitale integrata di ABB co- pre tutti i settori industriali e si estende dal singolo componente fino al cloud, con prodotti, sistemi, soluzioni e servizi che permettono di sfruttare tutte le potenzialità dell’Internet of Things industriale, trasformando la semplice comprensione dei dati in azioni puntuali che “chiudono il cerchio” e creano valore per il cliente.
La piattaforma si avvale di partnership strategiche con Microsoft e IBM e permette di sviluppare nuovi processi e far evolvere quelli esistenti, fornendo analisi e ottimizzando la programmazione e il controllo dell’operatività. Liberando tutto il potenziale dei big data, della connettività, dei sensori intelligenti e di tecnologie in precedenza isolate le une dalle altre, ABB Ability™ permette di collegare informazioni e analisi direttamente in sala controllo e di usarle per prendere le migliori decisioni operative.

Energia, acqua e infrastrutture

Nel Green Building di Genova si lavora all’ultima generazione di tecnologia di controllo per impianti di generazione di energia tradizionale, rinnovabile e distribuita, per le microreti, per l’industria dell’acqua e per le infrastrutture, oltre che per le “smart city” di domani.
Punto di riferimento per l’intera unità Power Generation & Water, Genova ha la responsabilità della Ricerca & Sviluppo del sistema di controllo distribuito ABB Ability™ Symphony® Plus, studiato per le applicazioni nel campo della produzione di energia e dell’acqua, che negli ultimi dieci anni ha risolto le sfide dei clienti in 300 unità nel mondo grazie anche a una politica di “Evoluzione senza Obsolescenza”.
La stessa sede ospita l’unità Grid Automation, centro di eccellenza mondiale per l’automazione delle energie rinnovabili (eolico e fotovoltaico) e delle microreti.
Dal Remote Control Center, che presto diventerà il primo ABB Ability™ Collaborative Operations Center al mondo dedicato all’energia, e da altre infrastrutture sono monitorati quasi 700 impianti termici, idroelettrici, fotovoltaici, eolici, di desalinizzazione e di ricarica per veicoli elettrici.
Con l’uso di algoritmi specifici, gli esperti sono impegnati in un ciclo di miglioramento continuo delle loro prestazioni. Nel caso di microreti o sistemi di generazione distribuita se ne studia anche il bilanciamento ottimale.
Nella Demo Room il controllo si espande in una visione d’insieme dell’impianto, per valutarne le prestazioni e lo stato di salute e fornire al cliente i dati per effettuare le migliori scelte operative e manutentive. Sono inoltre in sperimentazione soluzioni 3D e in realtà virtuale per il monitoraggio dei sistemi idroelettrici e per le barriere del MoSE di Venezia, al quale ABB fornisce l’automazione e il sistema elettrico integrati.

L’attività del COC
Il Collaborative Operations Center della divisione Industrial Automation monitora attualmente 112 impianti convenzionali: termici, cicli combinati, idroelettrici e a biomasse. Questi impianti, situati prevalentemente in Italia, fanno riferimento a 45 diversi clienti. Oltre ad attivare connessioni relative a contratti di assistenza e manutenzione da remoto, il COC eroga 94 servizi avanzati focalizzati principalmente sull’ottimizzazione delle performance, il monitoraggio delle emissioni e la gestione dei piani di carico. La tipologia varia in base alle esigenze dei clienti: si va dall’erogazione dei servizi base come il supporto all’analisi di anomalie del sistema di automazione tramite collegamento remoto al monitoragio e ottimizzazione delle performance di processo.



Quali sevizi?
I servizi erogati sono organizzati per macro-categorie e sotto-categorie. Le prime corrispondono alle attività di ottimizzazione, di sicurezza informatica, di manutenzione predittiva, di supporto operativo e tecnico e infine di analitica.
Sotto la voce ottimizzazione rientrano i servizi di monitoraggio delle emissioni, l’ottimizzazione dell’energia, l’ottimizzazione delle performance e la gestione degli allarmi. La sicurezza informatica copre tutti gli aspetti di gestione di Cyber Security and Safety.
Nella manutenzione predittiva rientrano il controllo dello stato di salute di impianti e componenti (Asset Health) e il Condition Monitoring System. Il supporto operativo e tecnico affronta tutte le problematiche di gestione quotidiana degli asset mentre nella categoria Analytics rientrano le simulazioni di processo e le analisi e visualizzazioni avanzate dei dati dal campo.
Tra i servizi di miglioramento delle performance si possono citare le soluzioni di flessibilizzazione dei cicli combinati, le ottimizzazioni dello start-up della caldaia, le ottimizzazioni della combustione nei cicli termici attraverso sistemi di Advanced Process Control. E ancora: sistemi evoluti per l’abbattimento delle emissioni di NOX e SOX, valutazione degli stress dei componenti principali quali turbina e boiler, monitoraggio e ottimizzazione dei loop di controllo delle logiche di automazione, e soluzioni di efficienza energetica.
Tutti questi servizi presentano “due anime”. La prima è automatica: quando viene installato in impianto un applicativo per l’abbattimento delle emissioni, questo attiva azioni che hanno impatto diretto sugli output dell’impianto stesso o di parte di esso. La seconda anima è invece consulenziale: l’azione di monitoraggio genera reportistica e suggerimenti operativi destinati al cliente.

Come sono forniti
L’erogazione dei servizi avviene principalmente su due livelli di “deployment” della soluzione. Uno è “on premise”, con installazione dell’applicativo in sito e collegamento da re- moto per fornire servizi aggiuntivi. In altri casi, invece, l’applicativo è installato nel cloud, secondo il modello “software as a service”.
Tutti i dati sono gestiti nel rispetto della massima sicurezza informatica, sia per quanto riguarda le installazioni in sito, sia per quanto concerne le connessioni al COC di Genova.
A questo aspetto si collega la sicurezza del trattamento dei dati, che ha rilevanza contrattuale: è infatti il cliente il proprietario unico dei dati scambiati con il centro ABB e che sono utilizzati esclusivamente in base a quanto previsto dal contratto di assistenza (visualizzazione, ulteriore utilizzo per confronti, analisi, eccetera). Il medesimo approccio si applica a tutte le proprietà intellettuali eventualmente coinvolte nelle applicazioni del Collaborative Operations Center.
I servizi vengono erogati e supportati 24/7 attraverso collegamenti telefonici e informatici e tramite il team di esperti del COC in base a un contratto di manutenzione, supportato da software di gestione e monitoraggio delle richieste che vengono aperte di volta in volta dal cliente.
Oltre alle applicazioni avanzate, si parla anche di servizi di “troubleshooting” - ricerca guasti, manutenzioni preventiva e correttiva - per i quali il COC utilizza tecnologie avanzate come la realtà aumentata a supporto del collegamento e per rendere più efficace l’intervento remoto dell’operatore di ABB.
Un aspetto fondamentale è la rapidità del supporto, che può essere garantito in termini di risposta e accesso a uno specia- lista in tempi estremamente ridotti, fino a 15 minuti dalla richiesta.
Il valore aggiunto offerto dal COC risiede proprio nella capacità di affiancare all’intelligenza dell’applicativo la disponibilità dell’esperto. Ciò che differenzia ABB è la possibilità di schierare esperti di tecnologie di automazione ma anche di tutti i processi che i software vanno a controllare o a migliorare. Il COC vanta competenze complete sul processo termodinamico, sui processi idroelettrici, sul monitoraggio delle vibrazioni e quindi sulle pratiche manutentive legate alle condizioni dei macchinari. E i suoi tecnici hanno una conoscenza approfondita dei sistemi di controllo distribuito, dei sistemi di eccitazione del generatore e di tutti i dispositivi elettrici e strumenti di processo che completano il portafoglio necessario al buon funzionamento di un impianto per la produzione di energia elettrica e per la gestione del ciclo dell’acqua.

Sensoristica sotto controllo
Fra i servizi offerti dal COC c’è anche la valutazione della qualità dei dati provenienti dai sensori in campo, necessaria per stimare l’affidabilità di una misura che potrebbe essere alterata o da un eventuale guasto del trasmettitore, o da una specifica condizione di processo (Sensor Dyagnostics e Failure Identification). ABB installa applicativi che permettono di correlare l’insieme dei parametri di processo per valutare l’affidabilità della singola misura.



Piena operatività per il settore marittimo

L’espansione dei COC consolida la posizione di ABB come uno dei principali fornitori di soluzioni digitali nell’industria marittima. Il centro di Genova fa infatti parte di una rete globale che comprende Singapore, Billingstad (Norvegia), Helsinki (Finlandia), Dalfsen (Paesi Bassi) e Miramar (Florida). Questi centri monitorano in tempo reale da remoto centinaia di navi in tutto il mondo, raccogliendo, analizzando ed elaborando i dati che queste inviano. La responsabilità del supporto è suddivisa fra i centri secondo 3 diversi livelli di competenza, a partire dal primo che offre il servizio per 24 ore al giorno, 7 giorni su 7, fino ad arrivare all’assistenza di specialisti del singolo sistema interessato. La disposizione globale permette l’approccio “follow the sun”, così che in qualsiasi orario del giorno ci sia sempre un team pronto a intervenire.
I Collaborative Operations Centers raccolgono i dati che possono essere condivisi su una piattaforma comune con i clienti. Quando viene attivato un allarme critico a bordo di una nave, i centri sono allertati e i tecnici di ABB iniziano a risolvere il problema. ABB sta già monitorando più di 600 navi.
Genova, che è Centro di Eccellenza per i Sistemi di Automazione a bordo nave, è particolarmente orientata al Service. Utilizzando gli strumenti di monitoraggio remoto e di Data Analytics, il centro si connette via satellite con la nave e accede ai dati relativi alle apparecchiature di bordo e alle loro performance per valutarne lo stato ed eventualmente prevedere interventi di manutenzione preventiva, riducendo inefficienze, disservizi e abbattendo i costi di cantiere. L’accesso ai dati consente ai tecnici di ABB di segnalare proattivamente agli armatori eventuali criticità prima ancora che queste si manifestino al personale di bordo, ben al di là del Service tradizionale.
Attraverso la piattaforma ABB Ability™ Octopus8, ABB offre inoltre supporto in tempo reale ottimizzare la navigazione. Il sistema può infatti valutare l’orario di arrivo in porto previsto e le condizioni meteo nell’area mettendoli in relazione con parametri specifici di scafo, dati di carico, velocità, consumi e condizioni dello scafo, per assistere il comandante nel tracciare la rotta ottimale, con benefici in termini di risparmio energetico, riduzione delle emissioni e comfort dei passeggeri nelle navi da crociera.
Gli ABB Ability™ Collaborative Opera- tions Centers rappresentano dunque un vero e proprio cambio di paradigma nell’assistenza alla gestione delle flotte: i team tecnici sono collegati e tutti gli attori coinvolti dispongono di informazioni corrette e aggiornate. Tutto diviene più veloce, più sicuro, più redditizio: la rete dei COC assicura ai clienti un facile accesso alle competenze ABB, un processo univoco di risoluzione dei problemi, maggiore efficienza. Diminuiscono i tempi necessari per gestire il Service e l’analisi dei dati, la loro visualizzazione e i KPI specifici incrementano la consapevolezza complessiva. La manutenzione mirata e più efficace allunga la vita utile degli asset. L’unità di Genova opera su yacht, traghetti, navi da crociera, piattaforme, bulk e porti ed è specializzata nell’ammodernamento e nel rifacimento degli impianti in esercizio.



Navi connesse
Il 26 marzo del 1930 dall’Elettra ancorata a Genova, Guglielmo Marconi accese le luci del municipio di Sydney. Attraverso un segnale radio HF, ricevuto da uno switch analogico, effettuò la prima dimostrazione di azionamento remoto.
Prima dell’avvento delle tecnologie VSAT e di quello che è definito come Satellite Broadband Communication, le telecomunicazioni in ambito marino erano demandate a sistemi VHF, MF e HF, di cui un’ulteriore evoluzione fu il radio telex. Con la diffusione di sistemi di comunicazione stabile VSAT, grazie a un’adeguata ampiezza di banda a prezzi accessibili, dalla metà degli anni 2000 le navi hanno iniziato a comunicare in maniera stabile con terra.
Pur rimanendo soggetti a latenze minime di 250ms per ciò che riguarda l’invio e la ricezione dei pacchetti di dati, oggi è possibile considerare nella macro topologia della WAN di una compagnia di navigazione la nave come una LAN “mobile” a tutti gli effetti. Bande di frequenza C (4/6 GHz), Ku (12/14 GHz) e Ka (26,5/40 GHz) permetto- no di connettere in maniera pressoché sta- bile le navi a terra.
Il sistema si compone tipicamente di un modem installato a bordo, connesso alla rete della nave, che attraverso uno specifico cablaggio è collegato all’antenna satellitare. Il segnale modulato dall’antenna è “rimbalzato” dal satellite verso il teleporto, dove i dati vengono opportunamente instradati. La connettività “real-time” è una realtà.

Sensoristica a bordo delle navi
Gli apparati di bordo, a esclusione dei sistemi SCADA e PLC, non avevano fino a pochi anni fa la possibilità di comunicare il loro stato e le misure rilevanti relative alla “salute” dell’impianto o componente di esso.
Oggi sensori specifici e la disponibilità anche in contesti mobili di comunicazioni stabili, permettono di “strumentare” la totalità dell’infrastruttura tecnica e funzionale di una nave: motori elettrici, quadri elettrici, interruttori e apparati di distribuzione elettrica, drives, strumenti di misura e turbo- chargers, oltre che infrastrutture avanzate dal punto di vista delle comunicazioni di campo, quali impianti di automazione, drives e PLC.
Considerando per esempio il motore di un’elica, è possibile diagnosticare da remoto il suo stato di funzionamento, quante ore di moto ha effettuato e se stanno occorrendo anomalie funzionali tali da richiedere interventi di manutenzione preventiva.
Per effettuare diagnostica con fini di manutenzione condizionata allo stato della macchina su un motore elettrico, è necessario conoscere la velocità di rotazione, la temperatura di alcune zone, vibrazioni, tensioni e correnti elettriche. Sensori specifici permettono di leggere stati, valori e misure, componendo un corollario dei dati vitali della macchina, che è continuamente monitorata. Un PLC specifico raccoglie quindi le informazioni, inviandole a un server database. I dati vengono normalizzati, interconnessi tra loro e analizzati prima dalla piattaforma Edge a bordo (un sistema che permette la diagnostica online sugli apparati da parte del Direttore di Macchina, del Capo elettricista e del personale tecnico), quindi automaticamente trasferiti sul server di analisi a terra, permettendo di avere evidenza di stati anomali e prevedere per tempo manutenzioni.
In vari casi documentati, l’architettura e il processo di supporto ABB hanno permes- so agli armatori di risparmiare notevolmente sui servizi di riparazione, basandosi non solo sulle tabelle di manutenzione periodica, ma soprattutto sui dati provenienti dagli apparati stessi.
La conoscenza del possibile guasto, data dall’analisi delle informazioni, permette inoltre agli ingegneri di ABB di aumentare l’efficienza del Service utilizzando solo le parti di ricambio corrette e riducendo quindi i costi.

Cyber Security e Governance
ABB è all’avanguardia del mercato dei Servizi Digitali Industriali, offrendo una vasta gamma di software “embedded” e applicazioni sviluppate utilizzando metodologie avanzate. Per supportare questa offerta, nel 2009 è stato lanciato da ABB a livello globale il programma per il miglioramento del software che si concentra su tre aspetti principali: persone, processi e tecnologie. Un processo interdivisionale di Software Development Methodology sovrintende alla gestione asset, sviluppo software e all’interconnessione dei siti remoti, creando un “safe enviroment” come pilastro per la crescita dell’Internet of Things. Cyber Security per ABB è conoscenza del rischio, che si ottiene attivamente rendendo visibili i potenziali gap da colmare, con un monitoraggio continuo. Sistemi specifici, implementati a diversi livelli, permettono di condurre operazioni sotto costante scansione, supportando con specifiche politiche di Disaster Recovery la Business Continuity.

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