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Análise de Novas Tecnologias de Automação dedicadas ao Setor Químico

CONGRESSO 2018 ABIQUIM

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INTRODUÇÃO

1. Automação na área química• Contextualizar o tema automação e sua importância dentro da indústria Química • Objetivos e desafios da automação na indústria química

2. Realidade da automação na 4ª. Revolução industrial aplicadas à segurança de processo:• NOA - busca de dados fora do sistema de controle de processo e seu monitoramento• Colaboração entre sistemas e Mobilidade• Manutenção preditiva• Relação entre IT-OT e Cybersecurity industrial

3. Casos• Mobilidade• Como tratar cybersecurity

4. Serviços e Novas Tecnologias• Serviço Consultoria (diagnóstico, planejamento, acesso remoto, aplicação e

instalação)• Tecnologias disponíveis em automação

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• Contextualizar o tema automação e sua importânciadentro da indústria Química

• Objetivos e desafios da automação na indústriaquímica

Automação na Área Química

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Contextualizar o tema automação e sua importância dentro da indústria Química

Elétrica

Ramo de Engenharia que atua em sistemas de energia elétrica

Instrumentação

Ramo de Engenharia que atua na medição,monitoramento e controle de variáveis de processo

Automação

Ramo de Engenharia que atua no controle e gerenciamento de máquinas e processos produtivos

6Adaptado ISA 95

Contextualizar o tema automação e sua importância dentro da indústria Química

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Contextualizar o tema automação e sua importância dentro da indústria Química

Principais objetivos da Automação

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Contextualizar o tema automação e sua importância dentro da indústria Química

Relação entre Automação e Informática (TI)

• Automação => Contribui com as soluções através do conhecimento do processo defabricação (tecnologias e conceitos aplicáveis)

• Informática (TI) => Contribui com a infraestrutura (instalação, operação e manutenção).

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• NOA - busca de dados fora do sistema de controle deprocesso e seu monitoramento

• Colaboração entre sistemas e Mobilidade• Manutenção preditiva• Relação entre IT-OT e Cybersecurity industrial

Realidade da Automação na 4ª. Revoluçãoindustrial aplicadas à Segurança de Processo:

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Melhoria das abordagens existentes como base para a utilização eficiente e flexível daIndústria 4.0 na indústria do processo.

• Adicional às estruturas existentes

• Aberta para novas abordagens dentrode IIoT

• Baseada em padrões existentes

• Integração simples dos componentes deTI do chão de fábrica à gestão

• Menor custo dos sensores por conta dosmenores custos de integração

• Não impacta em risco de disponibilidadeou segurança da base instalada

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NOA – NAMUR Open Architecture

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Integração corporativa• Operadores remotos tem acesso aos mesmos dados operacionais ou de manutenção

que os operadores locais• Mantém um fluxo de trabalho comum de operação e manutenção ao longo de vários

sites e sistemas• Servidores de analítica e otimização dos ativos residem na Nuvem e seus parâmetros

tornam-se ubíquos

Sala de Controle CentralSalas de Controle Local

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Colaboração entre Sistemas

1. Problema detectado com base na monitoração de condição (CBM)2. Verificação e despacho de ordem de serviço para inspeção3. Submissão de ordem de reparo ao sistema de manutenção4. Ordem é adicionada e programada automaticamente5. Sequência de ações para correção é tomada6. Operação é notificada

Integração com CMMS

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Suporte Operacional no Equipamento com Realidade Aumentada

Investigação & manutenção

assistida

• Identifica, reconhece equipamento

• Manobras operacionais padrão

• Procedimentos de manutenção

• Identificação e tratamento de anomalias no equipamento

• Recursos:

• Modelagem fotográfica ou artificial do equipamento

• Conexão com sistema real de automação e de processo

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Supervisão do equipamento

ou processo • Identificação inteligente do

ambiente

• Monitora parâmetros de múltiplos contextos (produção, eficiência, alarmes) em tempo real para o mesmo equipamento ou processo

• Não necessita procedimento de bloqueio (LOTO) ou outras qualificações

• Recursos:

• Modelagem fotográfica do ambiente fabril

• Conexão on-line com sistema de automação e de processo

Supervisão Operacional com Realidade Aumentada

Mobilidade e Colaboração

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Suporte Remoto colaborativo

• Identifica, reconhece equipamento

• Manobras operacionais padrão

• Procedimentos de manutenção

• Identificação e tratamento de anomalias no equipamento

• Recursos:

• Modelagem fotográfica ou artificial do equipamento

• Colaboração remota com especialista

Suporte Remoto de Manutenção com Realidade Misturada

Mobilidade e Colaboração

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Espera-se que os ativos presentes nas malhas de controle e de segurança forneçaminformações seguras e precisas sobre eles mesmos e sobre os processos, promovendo oplanejamento e execução das manutenções preditivas:

• Identificar uma falha ainda durante seu desenvolvimento

• A informação detalhada sobre a falha ajuda identificar sua causa raiz

• Priorizar e agir de modomais rápido e preciso comDashboards IIoT

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Estação de Engenharia Estação de Operação

Controle de Processo

Rede inteligente deativos

NUVEM

Manutenção Preditiva

Diagnósticos embutidos Dados de processo Ano e local de fabricação Manuais e ciclo de vida Comunicação:

- Wifi, - Zigbee, - QR Code, - RFID

Realidade virtual Realidade aumentada

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Manutenção Preditiva

• IEC61508 – para a segurança funcional de sistemas eletrônicos, elétricos e eletrônicosprogramáveis, garantindo maior segurança aos processos principalmente em malhas desegurança (junto aos demais padrões relacionados, IEC61511 e ISA 84.01).

• Outros (ISO, ANSI/ISA, ATEX, etc.) – relacionados a segurança intrínseca, redução defalhas sistemáticas, integração a ambientes específicos etc.

• NAMUR NE107 – objetiva operações na planta mais seguras e com diretrizes claras;economia por procedimentos bem definidos e maior disponibilidade para a planta.

ManutençãoRequerida

Falha Check de função

Fora de Especificação

Controle de Processo, Manutenção, Gerenciamento de Ativos

Padrões como pré-requisitos

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Manutenção Preventiva

FTA / FMEA / FMECA / RCA / RCM

Padrões de

manutenção

Sinais de

entrada

Data

SheetCorrente

Tensão

Temperatura do enrolamento

Temperatura do rolamento

Vibração do rolamento

Sobrecarga

Falha de ventilação

Redução de energia

Falha de terra

Falta de lubrificação do rolamento

Desgaste do rolamento

Falha de sensor

Número de partidas

Num partidas à quenteEntradas

Saídas

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Manutenção Preditiva

• Heurística baseada em “machine learning”

• Usado quando o algoritmo da regra não é conhecido ou é muito complexo ou pordemais influenciado por carga, condição operacional ou ambiental.

Diagnóstico baseado em modelos de comportamento

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Os novos direcionamentos tecnológicos conduzem a um novo paradigma comercial eindustrial, pois com a integração vertical e horizontal que ela possibilita, é ilógico oprocesso produtivo não se beneficiar da conectividade.

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Desenvolvimento de um programa

◦ Equipe multidisciplinar com suporte (patrocínio) para ação

◦ Avaliação de Risco

- Quantificação das ameaças

- Determinação dos impactos

- Determinação da incidência

◦ Tratamento das vulnerabilidades e de seus impactos operacionais

◦ Gestão de incidente e da continuidade operacional

◦ Controle e monitoração

Desenvolvimento de uma cultura

◦ Treinamento e compliance

Relação entre IT-OT e Avaliação de Risco

Confidencialidade

Integridade

Disponibilidade

IT

OT

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Relação entre IT-OT e Cybersecurity industrial

A garantia da disponibilidade, integridade e confidencialidade é obtida através deequipamentos, procedimentos e mudança cultural

Modelo de proteção em zonas e conduítesAutenticação, Autorização, Contabilidade –Triplo A

Política, Procedimento, Documentação, e Conformidade

Proteção fim-a-fim, Integridade, Prevenção contra perda de dados, Anti Virus / Malware

Segmentação de rede (Acesso remoto seguro, DMZ, rede de produção)

Gestão de Patches, Endurecimento da segurança de Workstations e Servidores

Monitoração do desempenho da rede / Gestão central e alerta de segurança

Registro de Eventos, Manutenção e recuperação de desastre de Sistemas e de rede

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• MOBILIDADE

• COMO TRATAR CYBERSECURITY

CASOS

( Oxiteno & Basf )

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CASOS - Oxiteno & Basf

MOBILIDADE - SMARTPHONE & TABLETS

Benefícios Típicos:• Aumento da disponibilidade 10-30%• Custos de Manutenção Reduzidos e Eficácia Mecânica 5-30%• Aumento da produtividade da força de trabalho 20-30% +• Aumento da visibilidade dos dados não instrumentados 20-30% +• Visibilidade da conformidade

reguladora> 30%• Retorno típico em 6-12 meses

• Preocupações:• Atmosferas Explosivas• Cybersecurity

Gestão de Alarmese Exceções

Processos de Partida/Parada

Normas Regulamentadoras

Treinamento de Operadores

Dados de Processo

Mudança de Produto

RotinasOperacionais

Logbook

Lock Out / Tag Out

Execução deOrdens de Manutenção

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CASOS - Oxiteno & Basf

MOBILIDADE - SMARTPHONE & TABLETSRonda Operacional Típica:

Operador

Equipamentos

Rotina Gestão

Descarte LV

Portal Web

Manual

OPMAN

Supervisor

ManualRelatórios de

turno e diurno

Especialistas

Check-list

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CASOS - Oxiteno & Basf

Portal Web

Auto

OPMAN

Operador

Equipamentos

Intelatrac

Supervisor

Auto

Especialistas

Relatórios de turno e diurno

Operador

Rotina Gestão

Tag RFIDIdentificação comSegurança do Ativo

Historian Support

• Wonderware

• OSI PI

• AspenTech

• Honeywell

MOBILIDADE - SMARTPHONE & TABLETSRonda Operacional com Soluções Móveis:

Check-listno

Handheld

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MOBILIDADE - BASF

Exemplos de Check Lists EletrônicosVálvulas Bloqueadas Abertas ou FechadasChuveiros de Emergência e Lava Olhos

Infraestrutura implementada. Piloto definido. Aguardando certificação nacional para os dispositivos mobile.

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MOBILIDADE - BASF

Número de plantas que utilizam soluçãomobile.

55

Número de check listseletrônicos

>5400

Número de operadores treinados

1900

Número de dispositiosmobile

>1100

BRASIL

Infraestrutura implementada. Piloto definido. Aguardando certificação nacional para os dispositivos mobile.

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MOBILIDADE - BASF

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Automation Security – BASF & OXITENO

Time global com representantes em cada regiao orientados pela ISO 27x e IEC 62443

Represenante local (ponto focal)

Treinamento e conscientização

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Automation Security - BASF

Adaptado ISA 95

34Adaptado ISA 95

Automation Security – BASF

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SERVIÇOS E NOVAS TECNOLOGIAS

• Serviço Consultoria (diagnóstico, planejamento, acessoremoto, aplicação e instalação)

• Tecnologias disponíveis em automação

AÇÕES ABINEE

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AÇÕES ABINEE

SERVIÇO DE CONSULTORIA (diagnóstico, planejamento, acesso remoto, aplicação e instalação)

• Avaliação de vulnerabilidade cibernética – chão de fábrica ao ERP• Avaliação do ciclo de vida da planta• Análise de maturidade• Consultoria para o desenvolvimento do plano de transformação digital

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• Drivers para comunicar sistemas proprietários - Digital Enablers

• Hardware para integrar sistemas “ilhados” – Digital Enablers

• Ferramentas para diagnóstico, análise de dados e sensors virtuais;

• Infraestrutura de nuvem com alta capacidade de processamento de informações;

• Algoritmos para auto aprendizado - Machine Learning

• Avaliação de vulnerabilidade cibernética – chão de fábrica ao ERP

• Modelo de uso de software sob demanda (subscription) – Software as a Service (Saas)

• Apresentação de informação em tablets com contexto em localização;

• EPIs com inteligencia para detectar e informar acidente com time de campo;

• Portal consolidado de informações para melhor tomada de decisão;

• Digitalização de procedimentos operacionais;

• Integrar sistemas de naturezas distintas – Abrir Ordem Manutenção com X horas de uso

SOLUÇÕES DISPONÍVEIS

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Tecnologia disponíveis Integradas de Automação

• PIRÂMIDE

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Gestão Corporativa

Gestão de Produção

Sistemas de Controle e Segurança

Dispositivos de Campo

Instrumentos para área classificada -Zona 0 e 1 (NR10)

Segurança intrínseca durantemanutenção (NR10)

Ativos inteligentes Auto Calibração e Diagnóstico Polarização reversa SIL – Safety Integrity Level (NR13, IEC) PST - Partial Stroke Test Monitoramento de vazamento

• Elétrica:₋ Proteção contra arco

elétrico₋ Acionamentos inteligentes

de motores• Manufatura:

₋ Cortina de luz (proteção esegurança em máquinas –NR12)

Dispositivos para atendimento à NR12 Botoeiras, sensores de presença, etc.

Dispositivos de Campo

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Gestão Corporativa

Gestão de Produção

Sistemas de Controle e Segurança

Dispositivos de Campo

Sistemas de Controle e Segurança SISTEMAS DE CONTROLE Intertravamento Sequenciamento de procedimentos Gestão de bateladas e receitas Controle Regulatório Gerenciamento de Alarmes Gerenciamento de malhas

SISTEMAS DE SEGURANÇA BMS - Burner Management System –

Sistemas de combustão F&G – Fire & Gas - Central de fogo e gás

industrial e predial ESD – Emergency Shutdown – Sistema

de desligamento de emergência SOE - Sequence of Events – análise de

trip (elétrica e processo) Monitoramento da performance das

malhas de segurança (real x projetado) Redundância e votação (1oo2, 2oo3,

etc) – CPU, Cartão, sensor e acionador

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Gestão Corporativa

Gestão de Produção

Sistemas de Controle e Segurança

Dispositivos de Campo

Gestão de Produção Gerenciamento de energia –

otimização do consumo, controle dedemanda, qualidade

Gerenciamento de eficácia -desempenho, disponibilidade equalidade (OEE)

Gerenciamento de ativos –monitoração da condição em temporeal, classificação e priorização deatividade, manutenção preditiva/prescritiva (big data, analytics)

Gerenciamento de produção –planejamento e execução das ordensde produção

Gerenciamento de qualidade –análise e certificação de amostras

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Gestão Corporativa

Gestão de Produção

Sistemas de Controle e Segurança

Dispositivos de Campo

Gestão Corporativa

Gestão de Segurança - SMS (validade

de treinamentos, certificações e EPIs)

Gerenciamento da Manutenção –

Ordens, Notas, Recursos, partes e

peças

Segurança patrimonial - Controle de

Acesso, Detecção de invasão

perimetral e CFTV

Segurança Cybernética – CyberSecurity

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