Pyro ble etablert i 1951, med produksjon av forbrenningsovner. I dag er de en del av Ulmatec-konsernet og har fokus på systemer for varmedistribusjon (Thermal Solutions). Gjenvinning av overskuddsvarmeenergi er ikke noe nytt, men Ulmatecs systemer har en unik funksjonalitet med strømningsfordeling basert på varmebehov fra forbrukssystemene.

– Styringen av varmedistribusjonen har lenge vært automatisert. Nå ønsket vi en ikke-proprietær og mer fleksibelløsning som gjør det enklere å legge til ny funksjonalitet, sier Christian Håhjem, leder automasjon i Ulmatec.

Et viktig element i utviklingen er den industrielle automatiseringsplattformen EcoStruxure Automation Expert (EAE) fra Schneider Electric.

– EAE er basert på standarden IEC 61499, et modelleringsspråk som benytter funksjonsblokker. Dette muliggjør maskinvareuavhengig og fleksibel distribusjon på tvers av Edge-enheter, sier applikasjonsingeniør Stian Bjerkeset i Schneider Electric AS.

Ulmatec ICHS (Integrated Central Heating System) er et helautomatisk og selvregulerende sentralvarmeanlegg for varmedistribusjon og -gjenvinning. Med kontinuerlig varmegjenvinning fra motorenes kjølevann vil systemet sikre at drivstofforbruket til fartøyets kjel minimeres. Distribusjonsfunksjonen sørger for at utnyttelsen av spillvarme til enhver tid er optimalisert, noe som gir en langt høyere utnyttelsesgrad av drivstoffets energi,

– Dette styres presist med våre løsninger. Systemene skal nå kjøres på den nye automasjonsplattformen, som gir en forbedret funksjonalitet for logging og analyse av varmeforbruk og faktiske effektivitetsgevinster, sier teknisk direktør Lars-Erik Helland i Ulmatec.

– Vi tenker alltid på hvordan kundenes behov kan løses bedre. Med den nye plattformen vil det bli enklere for oss å implementere ny funksjonalitet og lettere for kundene å selv initiere oppdateringer.

IMO (FNs internasjonale sjøfartsorganisasjon) har vedtatt bindende klimakrav for å nå netto nullutslipp fra skipsfarten innen 2050. Sentrale krav inkluderer karbonintensitetsindikator (CII), energieffektivitetsindeks (EEXI/EEDI) og påbudt skipsenergieffektiviseringsplan (SEEMP).

– Sammen med stigende bunkerspriser og økt miljøbevissthet i det maritime miljøet får teknologien stadig større betydning, påpeker Helland.

– Nye forordninger vil innebære skjerpete krav til rapportering. Dessuten ønsker rederiene å dokumentere besparelser og effekt av tiltak. Løsningen vi har utviklet sammen med Schneider Electric gjør monitorering og rapportering betydelig enklere.

PLS-er fungerer godt for automasjon, men har som oftest proprietær programvare – noe som begrenser mulighetene til å utvide med mer avansert funksjonalitet. Ulmatec hadde en visjon om en fleksibel løsning basert på Industri-PC (IPC).

– Vi valgte å skille brukergrensesnittet 100 % fra kontrollsystemet, og anvender spesialisert teknologi for hver av delene, forteller Blindheim. – Vi bruker EAE for effektiv prosesstyring i henhold til godt etablerte kontrollmetoder og protokoller, og en eller flere standardiserte web-applikasjoner i det aktuelle rammeverket for GUI og valgfrie periferitjenester.

Sentralt i løsningen er en MQTT-server (Broker), som tar i mot og sender meldinger til klientene. Når serveren mottar en melding, vil den videresendes til alle klientene som "lytter" til denne "topicen". Protokollen brukes blant annet i Facebook Messenger, og ble brukt i app-en "Smittestopp".

MQTT er designet for tilkoblinger til avsidesliggende enheter, og for systemer med begrenset båndbredde og ustabile nettverk, for eksempel i IoT.

– Med MQTT som ett felles bindepunkt mellom alle IT- og OT-tjenester, har vi bygd en plattform som gir oss den åpenheten og fleksibiliteten vi trenger, sier Bjerkeset.

I EAE har han laget et bibliotek med objekter og kommunikasjonsgrensesnitt skreddersydd for Ulmatec Pyro sitt behov.

– Plattformen kommuniserer med alle prosesser uavhengig av leverandør. Systemene fungerer separate, men alle kommuniserer over denne plattform. Om noe svikter vil man fremdeles kunne kjøre andre kritiske funksjoner, forteller Blindheim.

– Vi har utviklet plattformen slik at det blir enklere å integrere utstyr fra ulike leverandører, samtidig som det åpner kontrollrommet eller skipsbroen for nye applikasjoner. Brukerne kobler direkte til ønsket tjeneste, uten å måtte sette opp individuelle funksjoner for hvert system. Her er det én felles plattform. Rapportering blir samlet og presenteres enhetlig, sier Helland.

De ønsket å kjøre systemene mer isolert for å redusere kryss-avhengigheter. For å oppnå den ønskete fleksibiliteten bruker de Docker containere. Engineering-verktøy som EAE, VS Code og GoLand brukes for kildekode, og det genereres ‘Docker images’ som kjører i gang virtuelle containere.

– Med en nye plattformen kan du velge ut hvilke containere du skal aktivere, det vil si du velger hvor mange funksjoner som skal kjøres, forklarer Bjerkeset.

Systemer (uavhengig av leverandører) kommuniserer via MQTT enten direkte eller gjennom andre kommunikasjonsprotokoller som OPC UA eller Modbus. For eksempel blir prosessdata sendt til skipets IAS med egen gateway. Systemet kan også snakke med eldre eksisterende utstyr, eksempelvis PLS-er. Når komponenter fases ut, gjør den åpne arkitekturen det enkelt å erstatte dem med nye løsninger.

– Det er viktig at maskinbyggerne har kompetanse, og at de tar eierskap til utviklingsprosessen. Umatec – som andre maskinbyggere – har sine egne applikasjoner og ønsker til funksjonalitet, og de er flinke til å utfordre oss. Det har vært godt samarbeid i prosjektet, selv om vi noen ganger har måttet tenke utenfor boksen, sier Bjerkeset.

Prosjektet startet våren 2024, ambisjonen er at plattformen det skal være i operativ drift på skip i løpet av 2026. Schneider Electric gir mye support frem til Versjon 1.0 er ferdigstilt.

– Når applikasjonen er ferdig konvertert skal Ulmatec selv kunne utvikle løsningen videre. Denne arkitekturen er et godt rammeverk som gjør det enkelt å legge til nye applikasjoner, sier Bjerkeset.

– Vi er godt på vei med å utvikle flere valgfrie kommunikasjonsprotokoller, samt et større utvalg av grafiske og dynamiske HMI 'widgets' som brukerne kan aktivere etter behov, sier Blindheim.

– Vi startet med kjerneapplikasjonen Central Heating Manager (CHM), en samlet plattform samt GUI for brukerinteraksjoner og monitorering av totalsystemet ICHS. Andre elementer fases inn fortløpende; alle undersystemer og periferienheter skal etter hvert inn på denne plattformen.

Etter hvert som ny teknologi blir tilgjengelig og erfaringen med produktet eller systemet vokser, er mange kunder ivrige etter å oppgradere enten maskinvare eller programvare for å utnytte det fulle potensialet for drivstoffbesparelser og utslippsreduksjoner.

– Når kundens løsning er godt innarbeidet, åpner arkitekturen for at sluttbrukerne selv skal kunne initiere oppdateringer og laste ned nye applikasjoner, sier Bjerkeset.

– Plattformen vi nå har bygd vil i denne kontekst forenkle vår egen utviklingsprosess i stor grad. På denne måten kan vi mer effektivt tilby eventuelle spesialtilpasninger kunden ønsker. Slik kan plattformen i enda sterkere grad integreres med resten av skipets systemer, sier Blindheim.