Dnes, více než kdy jindy čelí vodárenský průmysl vážným problémům způsobeným zastaralou infrastrukturou, nepřipraveností na mimořádné události a budoucí vývoj. Následující seznam výzev identifikovala Americká asociace vodních děl (AWWA) ze své nejnovější zprávy o stavu vodního průmyslu, které naléhavě poukazují na nutnost udržitelných řešení, která pomohou chránit kvalitu vody a řešit její zvýšenou poptávku. Seznam 20 hlavních problémů, kterým vodárenství čelilo v roce 2021 je následující:
- Obnova a náhrada stárnoucí vodní a odpadní infrastruktury
- Financování hlavních vylepšení
- Dlouhodobá dostupnost zásobování vody
- Havarijní připravenost
- Veřejné pochopení hodnoty vodních systémů a služeb
- Ochrana povodí/zdrojových vod
- Veřejné chápání hodnoty vodních zdrojů
- Stárnoucí pracovní síla/očekávané odchody do důchodu
- Dodržování platných předpisů
- Hospodaření s podzemní vodou a její nadužívání
- Soulad s budoucími předpisy
- Otázky kybernetické bezpečnosti
- Návratnost nákladů (stanovení ceny vody tak, aby odrážela náklady za služby)
- Přitažení a udržení talentů
- Správa majetku
- Úspora vody/účinnost
- Sucho nebo periodický nedostatek vody
- Zlepšení vztahů se zákazníky, složkami a komunitou
- Správa dat
- Kontrola ztráty vody
To je docela dlouhý seznam, který mě přiměl přemýšlet o tom, jak bychom mohli tyto problémy vyřešit. Jsem zdatná triatlonistka, která má za sebou několik závodů na dlouhých tratích. Živě si pamatuji, jak jsem se cítila před prvním triatlonovým závodem Ironman. Nečekáte 2,4 mil plavání,113 mil jízdy na kole a 26 mil běhu bez pocitu intenzivní hrůzy. Abych však skutečně pochopila, co zažiji a jak mohu nejlépe zvládnout svůj první závod, hledala jsem zatraceně dobré rady od triatlonistů, kteří již závod dokončili. Opravdu není nic lepšího než mluvit s lidmi, kteří jak se říká „byli v zákopech“. Jejich zkušenosti a znalosti jsou k nezaplacení.
A tak je to i s každým průmyslem a jeho současnými výzvami. Pokud chcete vědět, co se děje, co je nového a jak přistupovat k běžným výzvám, zeptejte se lidí, kteří se pohybují v terénu a zabývají se problémy každý den. Abych se dozvěděla o současných převládajících výzvách, kterým čelí vodohospodářský průmysl, a jak je může vyřešit automatizační technologie, zeptala jsem se Andyho Gribbina, manažera rozvoje podnikání ICONICS. Andy hovoří každý den se zákazníky a partnery ve vodárenství a z první ruky ví, s jakými provozními problémy se potýkají. Zde je to, o co se ze svých zkušeností podělil.
Ve vodárenských zákopech – rozhovor s Andy Gribbinem
1. Jaká je první výzva ve vodárenství, o které chcete hovořit?
Jednou z klíčových výzev, kterým dnes průmysl čelí, je stárnoucí pracovní síla a přenos jejich znalostí. Když tito velmi zkušení technici, operátoři a systémoví manažeři odejdou, vezmou si s sebou své značné institucionální a ekologické znalosti. Jedním z řešení, jak se s touto situací vypořádat, je mít zaveden systém, který dokáže dokumentovat a formalizovat institucionální znalosti prostřednictvím stanovených standardních operativních postupů. Předběžné plánování a nástroje jako ICONICS GENESIS64 zajišťují konzistenci ve způsobu shromažďování, zobrazování a ukládání informací. Výsledkem je, že noví operátoři tráví méně času školením a mohou mnohem dříve začít působit v terénu.
2. Neexistuje žádný způsob, jak by starší pracovníci mohli školit nové zaměstnance, nebo je to tak, že nováčky může učit pouze několik zkušených pracovníků? Potřebují méně zkušení zaměstnanci, jak se říká „čas“, aby pochopili práci a rozvinuli pracovní instinkt?
Přesně tak, nevíte, co víte a často nakonec nevysvětlíte všechno. Také si myslím, že lidé mají nyní tendenci mnohem více měnit zaměstnání. Dochází k velkému opotřebení a změnám, takže lidé čelí školení a potřebě školení mnohem častěji. V minulosti lidé pracovali většinu své kariéry v jednom závodě. Nyní vidíte mladší lidi, kteří jsou mnohem více aktivní. Také ve vodárenství existují formalizované způsoby, jak věci dělat. Pokud se například vyskytnou určité typy alarmů nebo abnormalit, musí na ně personál reagovat určitými způsoby a v určitých časových obdobích. To je důvod, proč je tak důležité zavést systém pro formalizaci pracovních postupů, které pomohou nově příchozím pracovníkům naučit se jejich práci. Takové pracovní postupy jsou dostupné v rámci GENESIS64. Tyto znalosti procesu můžete automatizovat a institucionalizovat, takže když pracovníci potřebují vyřešit problémy, budou mít tak společný rámec pro jejich řešení. To povede také k větší důslednosti. Konzistence mezi operátory je důležitá v jakémkoli odvětví, ale personál ve vodárenském průmyslu musí řešit problémy systematicky.
3. Víme tedy, že stárnoucí pracovní síla je velkou výzvou. Jaká je další výzva, před kterou průmysl stojí?
Průmysl mimo jiné čelí především stárnutí infrastruktury. Řídící systémy, které byly instalovány v 90. letech a na přelomu milénia, byly ve skutečnosti postaveny tak, aby vydržely, což je dobře. Není tedy neobvyklé mít 30 let staré systémy programového logického ovladače (PLC) a vzdálené terminálové jednotky (RTU), které stále fungují dobře a jsou spolehlivé. Dnešní zařízení jsou však mnohem otevřenější, pokud jde o různé protokoly a komunikaci, a jsou často postaveny na standardních komponentech PC. Ty jsou levnější, ale bohužel často s touto nižší cenou přichází menší spolehlivost. Řídící jednotka, která může dělat mnoho různých věcí a je flexibilní, nemusí být tak spolehlivá jako něco, co je zkonstruováno tak, aby dělalo jednu věc a dělalo ji dobře po velmi dlouhou dobu.
V současné době je také potřeba zlepšit a zdokonalit zabezpečení prostřednictvím přijetí nových síťových technologií a bezpečnostních protokolů, které jsou dnes obvykle založeny na Ethernetu. Udržení adekvátního bezpečnostního postavení často vyžaduje relativně rychlou migraci technologie na SCADA vrstvě podnikových systémů. Otázka tedy zní: Jak se uživatelé orientují v této potřebě a racionalizují ji se staršími řídícími systémy? Tato potřeba vyvolává nutnost upgradovat počítače, operační systémy a verze dostupného aplikačního softwaru. Společnosti si zároveň potřebují zachovat schopnost komunikace se starší automatizační infrastrukturou. ICONICS a jeho partneři pro systémovou integraci, jako je Data Acuity, mohou zákazníkům poradit s migrací. Abychom tomu pomohli, udržujeme vysoký stupeň zpětné kompatibility.
4. Existuje nějaký odpor k přijetí nové technologie a související změně pracovních postupů?
Ano. Vlastníci a operátoři jsou v organizacích vlivní a mocní. Když si stěžují, lidé poslouchají. Tito lidé často nechtějí, aby rozložení obrazovky změnilo způsob, jakým se animace provádí. Nechtějí tuto změnu vidět, i když jim vylepšení uživatelského prostředí (UX) nebo pracovního postupu usnadní práci. I když změna zlepší jejich práci, stále mohou být proti. Jedním ze způsobů, jak se k této výzvě postavit, je mít zaveden proces řízení změn. S takovým procesem tedy můžete systematicky zavádět přijatelné změny, které operátoři lépe přijmou. To je důležité během migrace. Upgrady nejprve získají spoustu vstupů, udrží klíčové prvky toho, na co jsou operátoři zvyklí, ale také jim pomohou představit si vylepšené prostředí, které si nakonec osvojí.
5. Napadají vás ještě nějaké další výzvy?
Ano, sledovat informace o všech aktivech je velkou výzvou. Systémy SCADA byly tradičně organizovány kolem databáze plochých tagů, což je jednoduché. Každá informace má název a datový typ, ke kterému mohou být přidružená data alarmu, a podrobnosti o tom, jak jsou protokolovány. Ale nemá to žádnou strukturu. Takže spolu s přepracováním systémů, které jsou založeny na technologii, je třeba starší systémy vylepšit a aktualizovat pomocí technologie z bezpečnostních a dalších důvodů. Mělo by být vynaloženo svědomité úsilí k aplikaci více objektově orientovaného přístupu k vývoji systému, který využívá funkce, které umožňují kontextualizaci informací. Tímto způsobem jsou data přirozeně svázána s aktivy v systému.
A to je místo, kde přichází na řadu produkt jako ICONICS AssetWorX. V našem systému nabízíme možnost modelovat zařízení a aktiva, která náleží organizaci. Například obec může mít tři různá místa, z nichž každé může mít několik budov. V každé budově pak může být nastaveno několik procesů, a v každém z nich je sada zařízení, pro které existují různé podsystémy čerpadel, motorů, ventilů, potrubí a senzorů. V rámci AssetWorX lze vytvořit hierarchický model všech těchto zařízení, který poskytne kontext všem aktivům v systému. Z toho plyne mnoho výhod, pokud jde o organizaci informací, zvláště když se podíváme na naše zákazníky, kteří provozují 10 000 až 50 000 systémových tagů. Je extrémně obtížné filtrovat a zobrazovat nebo reportovat tak obrovské množství dat. Pokud je potřeba zpráva o stanici výtahu v terénu, jak lze intuitivně korelovat 30 bodů, které se vztahují k této stanici výtahu, aby data ve zprávě a způsob, jakým je prezentována byly smysluplné a použitelné? Spíše, než pomocí konvencí pojmenování je řešením AssetWorX.
Jak tři vodárny a čističky odpadních vod využily modernizace automatizační technologie k řešení systémových problémů
Vrátíme-li se zpět k tomu, jak lépe čelit současným výzvám ve vodárenství, je vždy užitečné a poučné vidět, jak to dělají ostatní. Níže stručně popíšu tři vodní zařízení, která využívala automatizační technologii k upgradu svých systémů, aby vyřešila své vlastní problémy. Výsledky: zlepšená provozní efektivita, zlepšené pracovní postupy a zvýšená odolnost kybernetické bezpečnosti.
Vodní oblast Cucamonga Valley
Cucamonga Valley Water District (CVWD) se sídlem v Rancho Cucamonga v Kalifornii obsluhuje oblast o rozloze 47 čtverečních mil s přibližně 200 000 lidmi. Tato oblast zahrnuje Rancho Cucamonga, některé oblasti San Bernardino County a části Upland, Fontana a Ontario. CVWD funguje jako zvláštní obvod, či nezávislá jednotka místní správy, která slouží potřebám své komunity. CVWD má přibližně 48 000 vodovodních přípojek, 37 000 kanalizačních s průměrnou denní spotřebou přibližně 47 milionů galonů. Zákazník od roku 2008, Cucamonga Valley Water District (CVWD), původně upravil platformu ICONICS jako součást projektu řídícího systému, aby současně modernizoval stávající čistící zařízení a zvýšil funkčnost jeho stávajících ovládacích prvků. Organizace hledala řešení HMI/SCADA, které by se snadno integrovalo se stávající infrastrukturou a které by nebylo náročné na procesor a poskytlo mobilní komponent pro zaměstnance a poskytlo komplexní možnost reportingu.
Po rozsáhlém vyhodnocení různých platforem si CVWD vybralo software ICONICS GENESIS64 HMI/SCADA, který poskytnul komplexní balíček grafiky, trendů, alarmů a upozornění. Nové funkce a nástroje poskytly CVWD příležitost zlepšit výkon systému jeho dodávky, kvalitu a efektivitu. GENESIS64 poskytuje nástroje pro zaručení bezpečného a zabezpečeného řízení souvisejícího s dodávkami vody s bezproblémovou integrací nové technologie bez ohledu na komunikační protokoly. Oblast zajišťuje nejvyšší kvalitu vody s intuitivní vizualizací ICONICS, efektním alarmem a schopností analyzovat historická data. Efektivní provoz pomocí produktové sady GENESIS64 navíc poskytuje CVWD schopnost optimalizovat systémové operace a vyvinout systém, který je vysoce škálovatelný s bezproblémovou integrací nových procesních aplikací. (Podrobnější vysvětlení tohoto případu použití naleznete v příbězích zákazníků o úspěších v Cucamonga Valley Water District Customer Success Story.)
Městský úřad pro veřejné služby Lake Cities
Lake Cities Municipal Utility Authority (LCMUA) se nachází v Lake Dallas v Texasu a poskytuje vynikající pitnou vodu, požární ochranu, tlak a sanitární kanalizaci do oblastí Shady Shores, Lake Dallas a Hickory Creek. LCMUA provozuje 21 čerpacích stanic, 3 nadzemní zásobníky, 3 podzemní zásobníky, 10 čerpadel na vodní straně (se 3 výškovými ventily) a 46 kanalizačních čerpadel na straně odpadních vod. Vzhledem k tomu, že úřad měl zastaralý systém infrastruktury, byla aktualizace systému jednou z nejvyšších priorit organizace. Jednou z možností bylo nahrazení jejich staršího SCADA systému sjednoceným novým řešením HMI/SCADA, které by zvládlo komunikaci pomocí DNP3 (Distributed Network Protocol) a rozhraní se stávajícím hardwarem Servelec Technologies Tbox s kombinovaným PLC/RTU instalovaným na každé výtahové stanici, čerpací stanici i nadzemní nádrži v jejich systému.
Městský úřad pro veřejné služby v Lake Cities vybral HMI/SCADA software ICONICS GENESIS64 s webovými klientskými stanicemi v reálném čase; Hyper Historian vysokorychlostní, spolehlivý, Mobile HMI sada pro mobilitu dat; AlarmWorX podnikový software pro vytvoření zpráv, mapování a analýzu. S GENESIS64 dosáhli vylepšené bezpečné vizualizace hladiny vody a kanalizace, stejně jako monitorování a řízení pitné a odpadní vody, nadmořské výšky, PSI, vnikových čerpadel, monitorování/řízení čerpadel, stavu selhání čerpadel a teploty. Úřad také těžil z nových alarmů a upozornění. S novým HMI/SCADA systémem vyhověl Městský úřad města Lake Cities potřebám v oblasti kvality a údržby v rámci svého systému vody a odpadních vod bez jakýchkoli problémů nebo nesrovnalostí v datech, se kterými se setkávali u svého předchozího systému. Software WebHMI a MobileHMI společnosti ICONICS jim navíc umožnil monitorovat a ovládat připojené systémy prostřednictvím „Any Glass“, protože mnoho operátorů organizace používá iPady v terénu. Úřad nyní považuje jejich vizualizaci za „špičkovou“, alarmy za „solidní“, plus jejich velmi rychlá klientská odezva, což vše byla obrovská zlepšení ve srovnání s jejich předchozím systémem. (Podrobnější vysvětlení tohoto případu použití naleznete na Lakes Cities Municipal Utilities Customer Success Story)
Metropolitní kanalizační oblast Madison
Madison Metropolitan Sewerage District (MMSD) funguje již od února roku 1930, což z něj činí jednu z nejstarších regionálních kanalizačních sítí ve Spojených státech. Dnes MMSD obsluhuje Madison a okolní komunity, které zahrnují 111 000 zákazníků a pokrývají populaci přibližně 380 000 lidí. Okres zpracovává v průměru 43 milionů galonů odpadních vod denně a je zodpovědný za sběr a čištění odpadních vod a obnovu zdrojů. Jako řízení na čištění odpadních vod čelí MMSD jedinečným výzvám. Zaprvé, náklady na čerpání jsou vyšší než u většiny zařízení kvůli jejich umístění a terénu. Neschopnost zařízení spoléhat se na gravitaci jako většina továren znamená, že veškerá odpadní voda musí být čerpána jak do závodu, tak i z něj. Zadruhé, Wisconsin má přísnější limity fosforu než většina států, což znamená, že k úpravě vody je zapotřebí více infrastruktury. A konečně, MMSD se stará o přibližně 40 čerpacích stanic ve vlastnictví jiných obcí nebo sanitárních oblastí, z nichž všechny jsou rozptýleny po celé oblasti Madison na terénu, který nemá mobilní ani internetové připojení. Okres se proto musí spoléhat na rádiovou komunikaci, aby získal živá data a informace z těchto stanic pro sledování provozu. Navíc, když nastanou problémy, musí okres vyslat posádky, aby potvrdily správný chod stanice.
Když okres začal hledat nový systém, který by nahradil jeho zastaralý, úkolem bylo vybrat nový SCADA systém, který by dokázal nejen integrovat starý systém do nového, ale také co nejlépe vyhovoval operacím a potřebám MMSD. Zařízení spravuje 5 000 aktiv s přibližně 40 000 procesními tagy, 6 000 alarmů a 5 00 historických bodů. Okres zvolil platformu ICOCNICS s nasazením GENESIS64 HMI SCADA Suite a Hyper Historian s konfigurací založenou na aktivech. Vzhledem k tomu, že platforma poskytuje kritické informace o operacích v reálném čase, může tým zařízení rychle reagovat na řešení problémů a udržovat provoz zařízení na nejvyšší možné úrovni. Kromě toho mohou operátoři snadno přistupovat k informacím, jako jsou události, alarmy a záznamy s podrobnostmi o provozu a údržbě, což přímo přispívá k efektivnějšímu provozu zařízení. Se svou pokročilou úrovní přizpůsobení umožňuje GENESIS64 týmu MMSD snadno přidávat a upravovat funkce systému podle potřeby a usnadnit nepřetržitý provoz jedním člověkem díky své schopnosti posílat různé datové toky různými směry. MMSD také zvýšil provozní efektivitu propojením GENESIS64 s některými externími systémy, jako je jeho Computerized Maintenance Management Systém (CMMS), který řídí všechny pracovní příkazy a pracovní historii. Operátoři mohou vytáhnout část zařízení, podívat se na jeho historii, zjistit, jaké údržbářské práce byly provedeny, kdo práci vykonal, zda pro ně existují volné pracovní pozice a jakékoli další relevantní informace. Tato funkce šetří čas a poskytuje aktualizované, úplné záznamy o systému.
Kromě toho je systém vzdáleného řízení procesů MMSD bezpečně uzamčen kombinací Citrixu a vysokou úrovní zabezpečení, která je součástí softwaru ICONICS. Operátoři mohou bezpečně přistupovat k systému z tabletů, telefonů, počítačů a supervizoři mohou bezpečně přistupovat k systému ze svých domovů, aby mohli řešit problémy snadněji a efektivněji. Vzhledem k neustálé hrozbě kybernetických útoků je toto přísné zabezpečení systému zásadní pro IT oddělení MMSD a pro zařízení jako veřejnou službu. (Podrobnější informace k tomuto případu naleznete v článku Madison Metropolitan Sewerage District Customer Success Story).
Zabezpečení veřejného zdraví nejvyšší kvalitou vody
Vodárenská zařízení a zařízení pro odpadní vody mají za úkol zajistit nejvyšší kvalitu vody, což je jedna z nejdůležitějších priorit souvisejících s veřejným zdravím. Mnoho zařízení čelí podstatným výzvám, jako je stárnoucí infrastruktura s nesourodými, zastaralými systémy, stárnoucí a omezená pracovní síla, omezené rozpočty a další rostoucí požadavky. Můžete se rozhodnout použít technologii k řešení svých problému. Technologie jako je software ICONICS, využívá data v reálném čase k optimalizaci účinnosti, zlepšení doby odezvy a snížení prostojů, což vede k efektivnějšímu a nákladově nenáročnému provozu. V důsledku toho budete moci lépe řídit a podporovat svou pracovní sílu tím, že svým zaměstnancům usnadníte život i práci. Budete také moci lépe vyhovět svým klientům, protože jim poskytnete vodu, kterou potřebují a očekávají. Nyní je čas vytěžit ze svých zařízení a pracovních sil maximum a připravit se na budoucnost.
Učte se od odborníků z ACE22
Připojte se k ostatním "profesionálům z vodního sektoru" na Světové konferenci o vodě ACE22 The American Water Works Assotiation v San Antoniu od 12. Do 15. června 2022 a nezapomeňte se zastavit u stánku ICONICS s číslem 25106. Budete mít příležitost „sejít se a učit se, připojit se i inspirovat se k řešení dnešních globálních problémů s vodou.“ A protože se bude diskutovat o hlavních problémech a výzvách s vodou, je to ideální příležitost pro sdílení a výměnu informací, nápadů, či osvědčených postupů a zkušeností.