Equinor ist ein breit aufgestelltes Energieunternehmen mit 21.000 Mitarbeitern, das sich in mehr als 30 Ländern weltweit der Umwandlung natürlicher Ressourcen in Energie verschrieben hat. Als größter Betreiber in Norwegen und international führend in den Bereichen Offshore-Betrieb und erneuerbare Energien gestaltet Equinor die Zukunft der Energie.
Die Digitalisierung verändert die Art und Weise, wie Equinor seine Strategien und Ziele umsetzt: Nutzung von Daten zur Verbesserung der Sicherheit, Senkung der Erschließungs- und Betriebskosten, Steigerung der Ausbeute und Entdeckung sowie Reduzierung der Treibhausgasemissionen.
Die Cloud-basierte Datenplattform von Equinor
Equinor hat OMNIA entwickelt; eine cloudbasierte Datenplattform mit Microsoft Azure zur Unterstützung ihrer digitalen Roadmap. Es umfasst sechs Programme, die drei Schlüsselfaktoren abdecken – die Entwicklung digitaler Fähigkeiten und Führung; Nutzung des externen Ökosystems; und die zunehmende Datennutzung.
Herr Pinheiro erklärt: „Die Idee hinter dieser Plattform ist es, von Datensilos über unsere gesamte Wertschöpfungskette hinweg zu einer gemeinsamen Plattform zu gelangen, die alle unsere Daten über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg orchestriert.“
"Daten ohne Kontext sind ziemlich nutzlos."
In der Welt des datengesteuerten Betriebs seien „Daten ohne Kontext ziemlich nutzlos. Sie brauchen Kontext, um sicherzustellen, dass Mensch und Maschine verstehen, was die Daten bedeuten, um sie nutzen zu können. Wenn man also Daten im Kontext hat, hat man Informationen, die für die Analyse und Visualisierung verwendet werden können.“ Er erklärt weiter, wie die Geschäftsentscheidungen von Equinor schneller und besser getroffen werden, basierend auf den Erkenntnissen, die aus den kontextualisierten und/oder analysierten Daten abgeleitet werden. All dies zusammen sind die vier Säulen von Equinor, um datengesteuerte Abläufe zu erreichen: 1) Daten, 2) Kontext, 3) Analyse und Visualisierung und 4) Geschäftsentscheidungen.
OPC UA ist ein Framework für die Konnektivität von industriellen Automatisierungsdaten – OPC UA unterstützt systematisch die Kontextualisierung von Daten, die aus den industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen von Equinor verfügbar sind.
Die OT/IT-Architektur von Equinor
Bei der Betrachtung der Architektur der heterogenen OT-Welt und der Konnektivität zur Informations- und IT-Welt sind die physischen Geräte mit Echtzeit-Controllern verbunden, die Daten an das zentrale Prozesssteuerungs- und HMI-System senden. Die Daten werden durch ein IACS Data Gateway mit der MAP Gateway Software von Prediktor unter Verwendung von OPC UA Rückwärtskonnektivität zu einem IT/OT Gateway, ebenfalls mit der MAP Gateway Software von Prediktor, getunnelt, das dann mit Informationsmodellen angereichert wird, die den Kontext hinzufügen und die Daten weiter an einen Process Historian (IMS) senden, der wiederum an einen IMS Historian Cloud Exporter gesendet wird.
Vom Cloud Exporter aus durchlaufen die Daten einen Message Broker oder ein Cloud Gateway zur Speicherung im OMNIA Data Lake. Die Daten werden auch in der OMNIA Timeseries-Datenbank zur Verfügung gestellt, so dass, wenn ein Datennutzer (Lieferant, OEM, Anbieter, Partner usw.) Zugriff auf bestimmte Daten innerhalb von OMNIA anfordert, ein Ticket erstellt wird, in dem das OMNIA-Team eine Zeitreihen-API vorbereitet, um die Anfrage zu erfüllen.
"Der stärkste Game Changer... ist OPC UA"
Ungeachtet des geschaffenen Konnektivitätsrahmens sind Daten ohne Kontext jedoch nutzlos. Sensoren können zwar Wert, Qualität und Zeitstempel liefern, aber Menschen und Software können nicht wissen, ob sich die Daten auf eine Pumpe, einen Motor oder ein Ventil beziehen oder ob der Datenpunkt mit Kohlenwasserstoffen, Upstream/Inlet oder Downstream/Outlet zu tun hat. Um diese Fragen zu beantworten, ist zusätzlicher Kontext erforderlich, damit die Sensordaten verwertbar sind.
„OPC UA ist die leistungsfähigste Lösung, um Kontext zu erhalten“, so Pinheiro. Mit dem OPC UA-Framework für die Informationsmodellierung können Daten in Informationen – Daten im Kontext – umgewandelt werden. Die Fähigkeit, Informationen hersteller- und produktübergreifend zu standardisieren, unter Verwendung von OPC UA Companion Spezifikationen, führt zu Interoperabilität.“
"... Zwei unserer vier Säulen... sind bereits etabliert."
Er fährt fort: „OPC UA als offenes, internationales, branchenunabhängiges und sicheres Konnektivitäts-Framework unterstützt Equinor dabei, kontextbezogene Daten (Informationen) in Echtzeit verfügbar zu machen. Das bedeutet, dass zwei unserer vier Säulen für eine datengesteuerte Entwicklung bereits etabliert sind. Aber um dies in großem Umfang und mit hoher Geschwindigkeit zu tun, brauchen wir Interoperabilität. Daher ist es wichtig, dass unsere Anbieter OPC UA implementieren, damit wir die Daten aus unserer [Feld-]Ebene viel einfacher und schneller in OMNIA übernehmen können.“
In Anlagen, die heterogene Automatisierungs- und Steuerungshardware und -software verwenden – was fast jedes Prozess- oder Fabrikszenario beschreibt -, wenn jeder Anbieter die gleiche Art von Daten in unterschiedlichen hersteller- und systemspezifischen Schnittstellen mit hersteller- und systemspezifischen Informationsmodellen und Semantiken liefert, müssen Menschen viel Zeit damit verbringen, inkongruente Daten zu interpretieren, indem sie die Daten zuordnen und umwandeln.
Definition von Interoperabilität
Interoperabilität bedeutet, dass ähnliche Informationen auf standardisierte Weise organisiert und definiert werden, unabhängig von Anbieter oder System. Dabei werden gemeinsame und offene Formate, Informationsmodelle und Konnektivitätsstandards vereinbart und gleichzeitig über klar definierte und verständliche Schnittstellen verfügt. Herr Pinheiro erklärt: „Wir, d.h. die gesamte Branche, müssen uns auf Standard-Informationsmodelle für bestimmte Domänen und Vermögenswerte einigen.“
OPC UA hat sich bei Johan Sverdrup im großen Maßstab bewährt
Die Enterprise Model OPC UA Library enthält alle Vorlagen für alle Objekte, Typen und Klassen, die in den verschiedenen Anlagen von Equinor definiert sind. Die Engineering Database enthält alle Tag-Namen der Geräte. Wenn man also die OPC UA Library – eine Vorlage, die für JEDES Projekt verwendet werden kann – mit der Engineering Database zusammenführt, entsteht ein anlagenspezifischer OPC UA Mapper. Das bedeutet, dass Equinor und Prediktor auf der Johan Sverdrup alle Typen und alle Objekte aus der Library kombiniert haben und so automatisch allen Anlagen Typen zugewiesen haben. Es erfolgt kein manueller Eingriff – es ist ein automatischer Prozess.
Die Enterprise Model OPC UA Library enthält alle Vorlagen aller Objekte, Typen und Klassen, die in den verschiedenen Geräten von Equinor definiert sind. Die Engineering-Datenbank enthält alle Namen der Betriebsmittel-Tags. Wenn Sie also die OPC UA Library – eine Vorlage, die mit JEDEM Projekt verwendet werden kann – mit der Engineering Database zusammenführen, erhalten Sie einen anlagenspezifischen OPC UA Mapper. Das bedeutet, dass Equinor und Prediktor bei Johan Sverdrup alle Typen und alle Objekte aus der Bibliothek kombiniert und so automatisch allen Geräten Typen zugewiesen haben. Es gibt keinen manuellen Eingriff – es ist ein automatischer Prozess.
Alles, was noch zu tun ist, ist, die Klassen zuzuweisen, die die Attribute bereitstellen, die auf den oberen Ebenen der Architektur angezeigt werden sollen.
Jeder der Feldsensoren liefert OPC UA-Daten und ist mit den Aggregating Servern (z. B. IACS-Gateway oder DIG-Servern) verbunden, wo die Daten auf das OT/IT-Gateway kopiert werden. Sobald die von den Aggregating Servern verfügbaren Daten mit der anlagenspezifischen Struktur kombiniert werden, wird das Informationsmodell vollständig gefüllt. Von dort wird das Informationsmodell an OPC UA Data Collectors und Data Archive gesendet. Die Daten werden über die WEB Access-Anwendung über das Digitalisierungstool jedem zur Verfügung gestellt, der über ein Telefon, ein Tablet oder einen Computer verfügt.
Kennzahlen
Die Equinor OPC UA Template Library umfasst 50 Objekte, 90+ Klassen und 920+ Attribute, wobei dieselbe Library für mehrere Anlagen verwendet wird, einschließlich Projekten für erneuerbare Energien – es handelt sich nicht um eine reine Öl- und Gas-Library.
Die Visualisierung von Equinor besteht aus 745+ Bildern, die mit den verfügbaren Daten verknüpft sind.
Der OPC UA Server, mit integrierter MAP Gateway-Software von Prediktor, begann mit 190.000+ Tags, hat aber seit dem letzten Upgrade nun fast eine Million Tags, die an die auf Microsoft Azure vorhandene Infrastruktur übertragen wurden.
Die Equinor OPC UA Asset Structure hat über 31.000 Geräte definiert – das sind die Geräte, auf die früher verwiesen wurde, wenn von der automatischen „Type“-Zuweisung die Rede war. Diese umfassen über eine Million „Items“ und „References“.
Zur Offenheit bekennen und der Gemeinschaft etwas zurückgeben
Equinor nutzt und profitiert von der OPC-Community und gibt durch die Bereitstellung der Informationsmodelle als Open Source der Community etwas zurück. Unter diesem Link, https://github.com/equinor/opc-ua-information-models wir die Informationsbibliothek auf GitHub gehostet und ist jetzt auch in der UA Cloud Library der OPC Foundation, https://uacloudlibrary.opcfoundation.org, verfügbar. Es steht der globalen Community zur offenen Nutzung kostenlos zur Verfügung. Equinor ist davon überzeugt, dass Offenheit der Schlüssel zur Akzeptanz ist und dass Offenheit der Geist von OPC UA ist.
Vorteile für den Endbenutzer
Ungeachtet einer Vielzahl von Vorteilen für den Endverbraucher hebt Equinor mehrere hervor, die mit einer Reduzierung der Gesamtbetriebskosten verbunden sind. Zum Beispiel gibt es Effizienzgewinne beim Austausch von Daten, ohne dass eine menschliche Übersetzung in der Mitte erforderlich ist. Die Flexibilität der Gesamtarchitektur wird durch einen einfacheren Austausch von Komponenten (Plug & Produce) erhöht, da die Schnittstellen und Informationen bei allen Anbietern gleich sind. Darüber hinaus ist OPC UA für den branchenübergreifenden Einsatz konzipiert, so dass ein Anbieter nahtlos dieselbe Schnittstelle und dasselbe Informationsmodell für eine Vielzahl von Kunden in verschiedenen Industriezweigen verwenden kann.
Im Hinblick auf Innovationen und Möglichkeiten und im Einklang mit dem Ziel von Equinor, ein datengesteuerter Betreiber zu sein, versichern sie, dass es durch die Nutzung der Absicht hinter OPC UA einfacher und kostengünstiger ist, auf qualitativ hochwertigere, kontextbezogene Daten aus dem Anlagenbetrieb und den industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen zuzugreifen. Equinor sieht einen verbesserten Zugang zu Innovationen durch breitere Gemeinschaften, Ökosysteme und Kompetenzen. Darüber hinaus wird es einen stärkeren Wettbewerb geben, da die Eigentümer/Betreiber über den geschäftlichen Nutzen konkurrieren müssen und nicht über die Bindung an einen bestimmten Anbieter.
Aktuelle und zukünftige Schwerpunktbereiche
Equinor setzt sich für eine breitere Nutzung und Standardisierung von OPC UA Informationsmodellen ein. Es besteht ein großes Potenzial für Anbieter, ihr Angebot an OPC-Technologien zu erweitern. Darüber hinaus gibt es ein starkes Bedürfnis nach einer engeren Integration zwischen den Anlagen und den Cloud-Anwendungen/-Diensten, um Daten und deren Kontext von OPC-UA-Servern verfügbar zu machen und alle Daten für OMNIA freizugeben. Darüber hinaus gibt es eine Lücke, die zwischen Engineering und Betrieb geschlossen werden kann, indem AutomationML und OPC UA aufeinander abgestimmt werden.
Equinor sieht Vorteile durch die Angleichung internationaler Initiativen, wie NAMUR Open Architecture (NOA), NAMUR Module Type Package (MTP), Open Process Automation (OPA), Plattform Industrie 4.0, zumal jede dieser Initiativen auf OPC UA als einen von mehreren Schlüsselbausteinen verweist.
Nicht zuletzt wäre es der Wunsch von Equinor, dass die Endanwender-Community geschlossen auftritt, während sie sich mit den Anforderungen der Industrie an OPC UA Technologien an die Lieferanten wendet.
Autor: Michael Clark, OPC Foundation und João Pinheiro, Senior Technical Team Lead bei Equinor
Text vom Original übernommen und übersetzt – OPC Foundation
