Installation von Yokogawas Alarmmanagement-Lösung für ein räumlich weit verteiltes Netzwerk in einem der größten Erdgasfelder Europas

Einleitung

Eine große vollautomatisierte Anlage zur Förderung von Erdgas aus mehreren räumlich entfernten Bohrlöchern und Tanklagern in Europa sollte mit einer Alarmmanagement-Lösung ausgestattet werden. Alle Bohrlöcher und Tanklager sind mit einer zentralen Steuerungs- und Überwachungszentrale verbunden und bilden eines der größten verteilten Prozessleitsysteme weltweit. 

Die besondere Herausforderung bei diesem Projekt war, dass für die Anlage (mit über 750.000 potenziellen Alarmen) eine ganzheitliche Lösung zum Alarmmanagement erforderlich war, die einen sicheren, effektiven und effizienten Betrieb eines der größten Gasfelder der Welt gewährleisten muss. Wichtig war auch, dass die Alarmmanagement-Lösung vom gesamten Betriebspersonal einschließlich der Anlagenfahrer, Ingenieure und Manager angewendet werden kann.

Nach sorgfältiger Planung und Implementierung hat Yokogawa eine Lösung bereitgestellt, die den geltenden Industrienormen und Richtlinien entspricht und den Arbeitsaufwand der Anlagenfahrer auf ein Minimum reduziert.

Für dieses Projekt wurde eine effiziente und effektive Lösung zur Alarmrationalisierung gefunden, die gemäß der strategischen Zielsetzung des Unternehmens entwickelt wurde, ein Programm zur kontinuierlichen Verbesserung einzuführen, dass sich über viele Jahre hinweg auszahlt.

Projektumfang

Der Auftraggeber hat zunächst eine Reihe von Anforderungen aufgestellt, die die gewünschte Lösung erfüllen musste. Die entwickelte Alarmmanagement-Lösung wurde dann in Betrieb genommen und umfasst die folgenden Elemente:

• Eine Master-Alarmdatenbank zur Verwaltung von Alarmsollwerten und -attributen
• Dashboards zur Unterstützung der monatlichen Routinewartung
• Berichte bei Schichtende zur Unterstützung der Schichtübergaben
• Wöchentliche und monatliche zusammenfassende Berichte zur Unterstützung von Planungstreffen
• Drill-Down-Funktionen zur Unterstützung der Ursachenanalyse (RCA) durch Wartungsingenieure
• Einrichtung eines einheitlichen Portals, um einen Einzelzugangspunkt für alle Systeme bereitzustellen und eine nahtlose Benutzer-Erfahrung über sämtliche Standorte hinweg sicherzustellen
• Ein Benchmarkingsystem zur Messung der Leistungssteigerung seit der Installation des Alarmsystems

Implementierung

Bei diesem Projekt musste Yokogawa eng mit dem Kunden zusammenarbeiten, um die für seine spezifischen Bedürfnisse ideale Lösung zu finden. Nach sorgfältiger Analyse der Anforderungen und Vorgaben des Kunden hat Yokogawa sich Gedanken darüber gemacht, wie genau diese ideale Lösung aussehen müsste. Zwar konnten einige Anwendungen weiter genutzt werden, aber aufgrund des Projektumfangs und der hohen Projektanforderungen musste eine ganze Reihe zusätzlicher Funktionen und Erweiterungen entwickelt werden.

Einheitliches Einzelportal

Ein einheitliches Einzelportal bereitzustellen, spielte bei diesem Projekt eine wichtige Rolle, da die Alarmmanagement-Lösung vom gesamten Anlagenpersonal einschließlich der Ingenieure, Anlagenfahrer und Manager bedient werden würde.

Dies stellte eine große Herausforderung dar, weil die Alarmdaten in mehreren unterschiedlichen Langzeitarchivierungssystemen gespeichert werden, wobei jedes Langzeitarchivierungssystem für das Speichern der Alarme von mehreren Standorten zuständig ist (siehe Abbildung 4: Systemarchitektur).

Einzelzugangspunkt auf höchster Ebene

Um sich nahtlos zwischen verschiedenen Standorten hin und her bewegen zu können und die zugrundeliegende Architektur für den User unsichtbar zu machen, wurde ein „Single Point of Information“ auf höchster Ebene implementiert. Diese Webseite stellt eine Karte dar, in der die Standorte aller Bohrlöcher und Tanklager verzeichnet sind (Abbildung 1: Einheitliche Webportal-Homepage). Von diesem Zugangspunkt aus hat der User Zugriff auf die Webseiten von verschiedenen zugrundeliegenden Webservern und über ein Gateway-Zugang zu allen in den Langzeitarchivierungssystemen gespeicherten Daten.

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ABBILDUNG 1: EINHEITLICHE WEBPORTAL-HOMEPAGE

Jeder auf der Karte verzeichnete Standort kann ausgewählt werden, woraufhin sich ein Menü öffnet, das den User zu der ausgewählten Alarmmanagement-Funktion führt.

Die Lösung von Yokogawa umfasst drei Alarmmanagement-Funktionen: die Master Alarm Database, bereitgestellt von Exaquantum/AMD, Alarm Reporting and Analysis, bereitgestellt von Exaquantum/ARA und Sequence of Events Recorder, bereitgestellt von Exaquantum/SER.

Standortübergreifende Zusammenarbeit

Dieses Konzept ist besonders wichtig für jedes Projekt, das eine Zusammenarbeit über mehrere Standorte hinweg erfordert, wobei eine webbasierte Schnittstelle an einem entfernten Standort über eine sichere Internetverbindung exponiert werden kann.

Bei dieser Lösung kann der Kunde mit Hilfe einer einzigen Master-Alarmdatenbank (bereitgestellt von Exaquantum/AMD) Sollwerte und Alarmattribute für alle Standorte verwalten, so dass sich standardmäßige konzeptionelle Änderungen von einem zentralen Standort aus schnell und einfach anwenden lassen.

Wartungsdashboard

Das Konzept ist so ausgelegt, dass nur minimale Bedienereingriffe erforderlich sind; deshalb ist jede andauernde Alarmaktivität ein Hinweis darauf, dass die vorgegebene Leistung in diesem Bereich nicht erreicht wird.

In enger Zusammenarbeit mit dem Unternehmen wurden spezielle Dashboards entwickelt, die alle historischen Kenndaten zu Alarmaktivitäten auf einen Blick erkennen lassen (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Exemplarisches Dashboard für Alarm Reporting and Analysis (Exaquantum/ARA)

Dieses Dashboard hat sich bestens bewährt und wurde in die neueste Version der Exaquantum Alarm Management Suite (R3.01) integriert.

Das Dashboard unterstützt auch Drill-Down-Funktionen, sodass der User durch Anklicken einer der farbigen Flächen in der Heatmap beispielsweise zu den aufschlussreichen Alarmberichten gelangt, die für den betreffenden Tag vorgefiltert sind. Der User kann dann einen weiteren Drill-Down durchführen und detailliertere Informationen einsehen, bis schließlich die Rohdaten zu Alarmen und Ereignissen angezeigt werden, die für eine Ursachenanalyse (RCA) in der Funktion ‚Sequence of Events Recorder‘ (Exaquantum/SER) verwendet werden können. Mit der Funktion Exaquantum/SER kann der User gefilterte Ereignisse vor, während und nach einem Alarmereignis einsehen.

Schichtübergabeberichte

Der Kunde benötigte einen Bericht, der am Ende jeder Schicht erstellt wird und die folgenden Informationen enthält:

Abbildung 3: Exemplarischer zusammenfassender Schichtbericht

• Anstehende Alarme bei Schichtende
• Top-10-Alarme nach Vorkommenshäufigkeit während der Schicht
• Alarme, die vom Anlagenfahrer bei Schichtende unterdrückt werden
• Alarme, die bei Schichtende kalibriert werden
• Durchschnittliche Alarmrate der Schicht
• Alarmratenverteilung nach Stunden

Der Bericht wird nach jeder Schicht automatisch als pdf-Datei in einem File-Share-Ordner gespeichert (siehe Abbildung 3). Dieser Bericht kann wie alle anderen Berichte per Mail an mehrere Empfänger verschickt werden.

Wöchentliche und monatliche zusammenfassende Berichte stehen ebenfalls für Management- und Planungstreffen zu Verfügung.

Es hat sich gezeigt, dass diese Berichte auch für viele andere Kunden nützlich sind, weshalb sie in das Exaquantum Produkt ‚Alarm Reporting and Analysis‘ (Exaquantum/ARA) integriert wurden.

Systemarchitektur

Alarme von allen Standorten (Bohrlöchern und Tanklagern) werden, wie weiter unten dargestellt, in einer Reihe von Exaquantum Langzeitarchivierungssystemen aggregiert.

Abbildung 4: Systemarchitektur

Vorteile dieser Lösung

Bessere Bedienereffizienz: Alle Standorte arbeiten nach dem Prinzip „Augen auf, Hände weg“, wobei von einen alarmfreien Betrieb während der Inbetriebnahme und bei unterschiedlichen Durchsatzraten ausgegangen wird. In einem System mit über 750.000 möglichen Alarmen ist das Potenzial für eine Überlastung der Anlagenfahrer enorm.

Darum hat Yokogawa eine Alarmmanagement-Lösung konzipiert, entwickelt und implementiert, bei der die Belastung der Anlagenfahrer auf ein Minimum reduziert wird, was wertvolle Zeit spart und die Anlageneffizienz erhöht.

Einheitliche und zugängliche Umgebung: Berichte und Analysen zur operativen Leistung aller Standorte sind von einem einheitlichen Einzelportal aus zugänglich und können von Anlagenfahrern, Ingenieuren und Mitgliedern des Managements eingesehen werden. Das System analysiert und misst die Leistung basierend auf den Vorgaben und gewährleistet ein effektives Alarmmanagement.

Einhaltung von Industriestandards und Richtlinien: Eine Alarmrationalisierung gemäß den Anforderungen der Norm ISA 18.2 war bei diesem Projekt eine Grundvoraussetzung und stellt einen wichtigen Bestandteil des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses dar.

Abbildung 5: Alarmmanagement-Prozess in Anlehnung an ANSI/ISA 18.2

Alarmrationalisierung - Reduzierung des Alarmaufkommens: Alarmberichte und Alarmanalysen helfen dem Bedienpersonal, überflüssige und falsch konfigurierte Alarme zu erkennen und zu unterbinden, um die Anzahl der zu bewältigenden Alarme zu reduzieren. Aufgrund der Anlagengröße und -ausdehnung ist dies besonders wichtig, da die Anlagenfahrer in der Lage sein müssen, effizient zu arbeiten und sich auf solche Alarme zu konzentrieren, die priorisiert und behandelt werden müssen.

Effektive Alarmprüfung: Die Prüfung der Alarmkonfiguration ist effizienter, da alle (vorgeschlagenen und tatsächlichen) Änderungen in der Master-Alarmdatenbank enthalten sind, einschließlich anderer relevanter Daten wie z.B. konzeptionelle Entscheidungen, Rationalisierungsstand und Dokumentationen. Die Bereitstellung all dieser Informationen an einem Ort führt zu erheblichen Verbesserungen bei den Protokollaufzeichnungen.

Messung des Fortschritts: Im Rahmen des unermüdlichen, kontinuierlichen Verbesserungsprozesses werden dem Kunden die Werkzeuge an die Hand gegeben, die es ihm ermöglichen, die Leistungsfähigkeit seiner Anlage aufzuzeigen, zu bemessen und zu bewerten. Die Messung des Fortschritts und ein effektives Benchmarking werden dadurch sichergestellt, dass alle Berichte zusammen mit den Auslegungsdaten in der Master-Alarmdatenbank hinterlegt sind. Dies gewährleistet einen schnellen und einfachen Zugang zu wichtigen Informationen, um das Leistungsverhalten der Anlage besser verstehen zu können. 

Hauptvorteile

Einzelportal: Angesichts der Anlagengröße, der hohen Anzahl an Alarmen und der vielen unterschiedlichen Standorte war die Bereitstellung eines Einzelportals für das Alarmmanagement eine Grundvoraussetzung für dieses Projekt.

Maßgeschneiderte Kundenberichte: Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Kunden, um seine Bedürfnisse und Anforderungen vom frühesten Entwicklungsstadium an voll und ganz zu verstehen, war Yokogawa in der Lage, spezifische Berichte in die Alarmmanagement-Lösung zu integrieren. Es handelt sich um eine ausgesprochen kundenorientierte Lösung, die greifbare Vorteile bietet.

Kundenzusammenarbeit: Dank der erfolgreichen Zusammenarbeit konnte Yokogawa eine neue Funktionalität konzipieren und schaffen, die in das Produkt eingeflossen ist. Das neue Dashboard stellt ein großartiges besonderes Produktmerkmal dar, da alle historischen Kenndaten zu Alarmaktivitäten auf einen Blick einsehbar sind. Die Übersichtlichkeit und Bedienfreundlichkeit der Lösung sind von unschätzbarem Wert für Anlagenfahrer, Ingenieure und Manager.

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