Stavanger: Vårgrønn er et rendyrket havvindselskap som utvikler, bygger, driver og eier havvindprosjekter og tilhørende infrastruktur i Nord-Europa. Charlotte har vært i selskapet siden 2023. Hun kom til Vårgrønn med fartstid fra både olje, gass og havvind i Equinor.

Nå er Green Volt-prosjektet utenfor Skottland øverst på agendaen for Charlotte. Det er det første kommersielle, flytende havvindprosjektet i Europa. Opptil 35 turbiner skal i aksjon. De skal produsere inntil 560 MW. Ifølge prosjektets nettsider, er Green Volt utformet for å kickstarte utviklingen av en verdensledende, lokal leverandørkjede for flytende havvind med Nordsjøen som sentrum. Intet mindre!

Kompetanseheving

Om vi tar det ned til vår del av teknologien, er Charlotte brennende opptatt av grensesnittet mellom elektro og automatisering.

- I takt med at elkraftanleggene blir mer digitale, øker gråsonen mellom elektro og automatisering, telekommunikasjon samt datasikkerhet. Det er nødvendig å heve kompetansen om elektro hos automatiseringsingeniører og det samme om automatisering hos elektroingeniører, forteller hun til AMNYTT. - Hvis ikke, vil det nye faget havne mellom to stoler. Det er uheldig, spesielt innen store elkraftprosjekter og særlig for havvind-anlegg.

Selv om det finnes veletablerte standarder for integrasjon av elektro og automatisering, blant annet IEC61850, mener Charlotte kompetansen på begge sider trenger et skikkelig løft.

Ubemannet

- Det holder ikke å si at vi kjører IEC61850 over hele fjøla. Jeg opplever at vi går glipp av mange muligheter som ligger i ny, digital teknologi dersom andre deler av den totaltekniske løsningen ikke settes opp for dette, sier hun. - Dessuten er havvindparker hovedsakelig ubemannende. Det betyr at mest mulig smidig drift og tilstandsovervåking av utstyret er ekstra viktig.

AMNYTT utfordrer henne på om det finnes arenaer som setter søkelyset på gråsonen. Og vi må be om unnskyldning for litt tekstreklame.

- NFEAs konferanse Elkraftkontroll setter temaet under lupen. Jeg er selv med i programkomiteen og holdt innlegg på årets samling i mars, forteller Charlotte. - Samtidig slår jeg et slag for konferansen Elektroteknikk i fornybar fremtid for dem som jobber med fornybart. Den går i november, og jeg er også med i programkomiteen for den.

Mer bærekraft

Vår profil byr altså på sin kompetanse utenfor arbeidsgiverens ansvarsområde. Og her passer det å flette inn at hun også er med i NFEAs styre. Men nå skal vi tilbake til teknikken. Risikoen for mangel på utnyttelse av ny, digital teknologi er noe av drivkraften for bedre kontroll på gråsonen mellom disiplinene hun er ansvarlig for. 

- Det kan være mye å hente på både investerings- og driftssiden, og derved gjøre havvind både bedre, tryggere og rimeligere, eller kort sagt, mer bærekraftig.

Og så tar hun oss med på en teknologisk turne som svinger inn digitale transformatorstasjoner, fleksible måletransformatorer og kraftkabler med kontinuerlig tilstandsovervåking. Først ut er store, solide saker som hverken går av moten eller kommer til å forsvinne med det første. Vi øker spenningsnivået til noen hundre kilovolt.

Tilstandsbasert

- Det har skjedd mye på teknologisiden innen avansert overvåking av krafttransformatorer. Allikevel ser vi at leverandørene av dem mener konvensjonelle, kalenderbaserte vedlikeholdsprogram er nødvendig, sier Charlotte. - Det kan virke litt overflødig når teknologien tilrettelegger for detaljert og dynamisk overvåking og muligheter for at slik informasjon gjøres tilgjengelig i styrings- og vedlikeholdssystemer.

Men, det er ikke bare for overvåking av krafttransformatorer at teknologien går fremover med stormskritt. Vi skal til mikroutgaven, nemlig transformatorer for måling av strøm og spenning i elektrotavler og -brytere.

- Mange bruker fortsatt konvensjonelle måletransformatorer med spesifikasjoner som settes tidlig i et prosjekt. Vi ser store fordeler med såkalte «low power instrument transformers». De kan kalibreres underveis og bedre matche endringer sent i prosjektet og dermed det ferdige anlegget, forklarer hun. - At slike måletransformatorer også byr på bedre diagnostikk bidrar til mer effektivt design og drift og gjør feilsøking enklere. Det igjen gir økt oppetid.

Kabelovervåking

Vi skal tilbake til høye spenninger og store strømmer. Vi hører nesten daglig om utenlandskabler og litt sjeldnere kabler for kraft fra og til land. Men, det vil gjerne Charlotte snakke om. Og det er altså kraftkablene fra offshore transformatorstasjoner i havvindparker til land eller olje- og gassplattformer hun er opptatt av.

- Det kan være mye å spare på å optimalisere kabeltverrsnittet slik at det ikke er større og dyrere enn nødvendig, sier hun. - Når overføringen settes i drift, kan vi overvåke temperaturen i kabelen med integrert fiberoptikk og bruke nye metoder og algoritmer for å predikere tilstanden. Det kan være verdifullt når omgivelsene endrer seg, for eksempel skiftende årstider og vær- og klimaendringer. 

Charlotte forklarer at dette kommer i tillegg til konvensjonell overvåking av temperaturen for kontroll på integriteten av kabelen. Hun bruker Green Volt-prosjektet som eksempel for å gi oss innsikt i omfanget.

- Prosjektet trenger 160 km undervannskabel og 70 km landkabel for eksport av kraft fra vindparken til land. Det koster milliarder. En reduksjon i tverrsnittet sammenlignet med konvensjonell tilnærming vil utgjøre store besparelser.

Simulator

Bruk av simulator og kunstig intelligens er andre områder hvor elektrosystem-lederen ser store besparelser og mer bærekraftige prosjekter og drift.

- Med dynamisk simulator og digital tvilling tester vi ut mer i studiefasen og gjennom hele prosjektfasen. Det bidrar til å luke ut feil og å optimalisere tekniske løsninger, forteller Charlotte. - Vi sparer også tid med virtuell igangkjøring og operatørtrening. Og sist, men ikke minst, vi kan teste ut modifikasjoner senere, i driftsfasen. Simulator er altså et godt og viktig verktøy.

Smartere og sikrere

Kunstig intelligens har også blitt en del av hverdagen hennes og hun er forventningsfull til hva fremtidig teknologi vil tilby på dette feltet. 

- Et havvindprosjekt tar gjerne 6-8 år fra tidligfase til idriftsettelse. Når KI-utviklingen går så raskt, er det viktige ikke å fokusere på hva vi skal ha, men å tilrettelegge systemet for å implementere det som kan tenkes å finnes i fremtiden, sier Charlotte. - Det gjøres ved å inkludere mye målepunkter i anlegget, designe for digitale tvillinger av nettverk og sette opp krav for gjennomtenkte kommunikasjonsgrensesnitt som er forberedt for tilkobling av hva som kan komme i fremtiden.

Hun gir oss et eksempel på hvor kunstig intelligens kan være nyttig i forbindelse med feilsøking.

- Tenk deg at istedenfor å legge ned mange timer på detektivarbeid, fysisk i anlegget, bare kunne spørre en KI-assistent hva som skjedde når noe trippet. Og at KI-en svarer hva som skjedde, hvor det skjedde og forteller hvor samme feil har stor risiko for å skje igjen, på sekunder. Det vil spare mye tid og frustrasjon og ikke minst øke både sikkerheten og oppetiden i anlegget.

Til viss grad er dette allerede mulig med dagens teknologi, men Charlotte mener vi må forberede oss for uanede muligheter med KI i fremtiden og ikke begrense oss til hvordan verden ser ut i dag.

- Ved å forberede oss for fremtidige KI-muligheter, legger vi til rett for både smartere og sikrere utvikling og drift av våre havvindparker.

Vårgrønn

• Rendyrket havvindaktør
• Utvikler, bygger, driver og eier havvindprosjekter og tilhørende infrastruktur i Nord-Europa
• Involvert i Baltic 2, Dogger Bank, Utsira Nord, Green Volt med flere
• Ambisiøse vekstplaner, sikter mot flere GW havvindkapasitet i drift eller under bygging innen 2030

Green Volt

• Havvindprosjekt utenfor Skottland
• Første kommersielle, flytende havvindprosjekt i Europa
• Inntil 35 turbiner, opptil 560 MW
• Utformet for å kickstarte utviklingen av en verdensledende lokal leverandørkjede for flytende havvind med Nordsjøen som sentrum

Charlotte Elmelid

• Født i 1988 på Akershus universitetssykehus
• Oppvokst i Örebro, Sverige
• Bor nå i Stavanger
• Gift, to barn
• Sivilingeniør i elkraftteknologi, teknikk og samfunn
• Glad i trening, maling og reiser til Italia
• Bader i havet året rundt
• Mini-CV:
  • Equinor, Hammerfest LNG, modifikasjonsprosjekter, 2013-2018
  • Equinor, Stavanger, elektrifisering av Sleipner og Gina Krog, 2018-2020
  • Vårgrønn, Stavanger, prosjektleder elektro, Baltyk II&III havvindprosjekter, 2020-2023
  • Vårgrønn, Stavanger, ansvarlig for elektriske systemer siden 2023

Kort og godt

Charlotte Elmelids personlige preferanser uten å nøle – og kun med ett svaralternativ:

Det mangler ikke på initiativer, metoder, løsninger og standarder som får automatiseringsutstyr til å snakke sammen. Men ifølge selvutnevnt «forfatter og filosof» innen industrielle styringssystemer hos Equinor, Jan Munkejord, finnes ingen one-stop-shop som knytter automatiseringsutstyr og relaterte engineeringverktøy og ditto administrative IT-løsninger sammen på en sømløs måte gjennom hele livssyklusen for et anlegg. Han tar AMNYTT med på et kjapt tilbakeblikk for å sette scenen for selskapets initiativ.

- I 2016 etablerte ExxonMobil Open Process Automation Forum, OPAF. De var lei dyre og krevende oppgraderinger på grunn av proprietære automatiseringsløsninger, forteller Munkejord. – Intensjonen var å få til løsninger basert på åpne standarder og interoperabilitet. Hendelsesdrevne styringssystemer basert på standarden IEC 61499, OPC United Architecture (UA) og Automation Markup Language (AML) er viktige byggeklosser.

Flere økosystemer

På denne siden av Atlanteren hadde Industri 4.0 vært i gang noen år, med digitalisering generelt som hovedmisjon.

- Etter å ha fulgt Open Process Automation Forum et par år, dukket vi også ned i arbeidet som skjer i Europa innenfor Industri 4.0, nå ofte forkortet til I4.0, sier han. – Det pågår et omfattende arbeid innen operasjonell teknologi, særlig automatisering, blant annet i regi av et av verdens ledende Industri 4.0-nettverk, som kalles Plattform Industrie 4.0.

Munkejord forteller at organisasjonen har overlatt noe av oppfølgingen av den interoperable, digitale tvillingen til Industrial Digital Twin Assosiation, IDTA. Både Equinor og flere av selskapets samarbeidspartnerne er med i IDTAs arbeidsgrupper.

- IDTA setter spesifikasjoner og implementeringen av den digitale tvillingen under lupen. Og nå kommer vi også inn på Asset Administration Shell, AAS. Det er implementeringen av den digitale tvillingen, et tema vi gjerne forteller mer om ved senere anledninger. 

Byggeklosser

Han forklarer at det er flere viktige teknologier i den digitale tvillingen. 

- Teknologiene rammes inn ved hjelp en referansearkitektur, Reference Architecture Model Industry 4.0, RAMI 4.0. Den peker på byggeklossene vi i Equinor tester ut i et omfattende PoC, forteller Munkejord. 

Og fortsetter med detaljer på hvilke teknologier som benyttes, og til hva:

• OPC UA i sanntidssystemene, det vil si automatiseringssystemene eller operasjonell teknologi (OT)
• Automation Markup Language (AML) for utveksling mellom engineeringverktøyene
• Asset Administration Shell (AAS) for utveksling mellom aktørene i verdikjeden

Rammeverk

Han trekker frem at Equinors prosjekt også jobber med semantisk forståelse, blant annet i henhold til Common Data Dictionary (CCD).

 -Teknologiene vi har vært innom omhandler også Resource Description Framework, RDF, en standard modell for utveksling av data på nettet. Også dette kommer vi gjerne tilbake til ved senere anledninger.

Kjære leser, vi håper du holder følge med Munkejords detaljerte budskap og referanser til standarder og initiativer. Det er en dyd av nødvendighet å svinge innom nevnte teknologier for å gi en innsikt i selskapets friske satsing for at maskiner, utstyr, løsninger og verktøy skal kunne kommunisere på en smidig, sømløs og effektiv måte.

Litt som USB

Heng med videre og vi lover at du blir enda klokere.

- I moderniseringen av automasjonssystemer ser vi også på teknologier for «plug & produce», altså NAMURs Module Type Package, MTP. Det er et konsept som ved hjelp av OPC UA og AML kobler sammen moduler på en måte som vi har blitt vant til innenfor bruk av USB-teknologien for PC-er og lignende, forteller han. - Menneske-maskin-grensesnitt (HMI), alarmer, prosesskontroll og vedlikehold er blant områdene vi jobber med i første omgang.

Det går mot innspurten for informasjon om Equinors omfattende PoC.

- Vi kikker også på initiativet Namur Open Architecture, NOA. Det sørger for å hente informasjon fra de operasjonelle systemene på en mer moderne og IT-vennlig måte. Dette blir implementert og ender opp med en standard som en rekke aktører står bak, Process Automation - Device Information Model, forkortet PA-DIM, forklarer han. - Når en også har vært ivrig på å legge inn referanser til Common Data Directive, CDD, begynner enhetsinformasjon innen operasjonell teknologi å bli ganske interoperabel.

Flerfoldige partnere

Munkejord og kollegaer er opptatt av å finne en god balanse mellom de forskjellige øko- og delsystemene. Med seg på laget har de et solid team som består av automatiseringsleverandørene ABB, Kongsberg Maritime, Siemens Energy og Siemens og engineeringselskapene Aker Solutions og Aibel. Og sist, men sikkert ikke minst, Sintef fra forskningssiden. Sistnevnte holder blant annet tak i Asset Administration Shell (AAS) Forum og informasjonsmodellering av sikkerhetsinstrumenterte funksjoner (Safety Instrumented Functions, SIF). Kjekt med norsk spisskompetanse på temaet.

Som tidligere nevnt, PoC er omfattende og komplekst. «Forfatteren og filosofen» innen styringssystemer presenterte i vinter et omfattende kravdokument om temaet internt i Equinor.

- Å formulere kravdokumenter for den Digitale Fabrikken, er en reise. Skal dette virkelig bli interoperabelt, må vi jobbe gjennom internasjonale standarder og få en felles forståelse mellom aktørene i verdikjeden, slår Munkejord fast.

AMNYTT har i skrivende stund ikke sett hele innholdet, men essensen har du allerede lest her. Ifølge Munkejord er planen å bygge opp en lab, eller demonstrasjonsmodell med utstyr og løsninger fra flere leverandører, som skal vises internt våren 2025. Stay tuned for sømløs snakking mellom utstyr og diverse programvareløsninger.

Ordlisten

Asset Administration Shell (AAS, IEC 63278-1:2023)

Standarden definerer strukturen til en standardisert, digital representasjon av en eiendel, kalt Asset Administration Shell (AAS). Asset Administration Shell gir enhetlig tilgang til informasjon og tjenester.

Formålet med Asset Administration Shell er å gjøre det mulig for to eller flere programvareapplikasjoner å utveksle informasjon og gjensidig bruke informasjonen som har blitt utvekslet på en interoperabel måte.

Asset Administration Shell Forum (AAS Forum)

Målet med forumet er å bidra til tilpasning av Plattform Industrie 4.0-teknologi (I4.0) i norsk industri, spesielt rammeverket Asset Administration Shell (AAS). Forumet er en plattform/-sted for å dele kunnskap for å utvikle digitale tvillinger/AAS av industrielle enheter og produkter. 

Automation Markup Language (AML)

AutomationML er et omfattende XML-basert, objektorientert datamodelleringsspråk. Den tillater modellering, lagring og utveksling av engineering-modeller som dekker en rekke relevante aspekter ved standardisert modellutveksling mellom verktøy. AML gir et omfattende sett med fleksible mekanismer og innovasjoner for å modellere dagens og fremtidige ingeniøraspekter.

Common Data Dictionary (CCD)

IEC Common Data Dictionary er et metadataregister som gir produktklassifisering og formaliserte produktbeskrivelser som kan brukes i sammenheng med smart produksjon og Industry 4.0.

Digital Data Chain Consortium (DDCC)

Digital Data Chain forbinder tre teknologier: Automatisk identifikasjon av fysiske objekter (IEC 61406), digital produsentinformasjon (VDI 2770) og digitale informasjonsutvekslingsplattformer (IEP) til en koordinert tilnærming for automatisert identifikasjon av objekter i arbeidsprosesser, samt automatisert tilgang til informasjon om objektene. 

Industrial Digital Twin (IDTA)

Digital Twin er en sentral del av Industry 4.0. Organisasjonens Asset Administration Shell (AAS) gjør teknologien tilgjengelig for alle bedrifter og setter bransjestandarder. AAS kommer som en IEC 63278 standard.

IEC 61499

IEC 61499-arkitekturen representerer en komponentløsning for distribuerte, industrielle automasjonssystemer som tar sikte på portabilitet, gjenbruksinteroperabilitet og rekonfigurering av distribuerte applikasjoner.

NAMUR Open Architecture (NOA)

NAMUR Open Architecture har som mål å gjøre produksjonsdata enkelt og sikkert tilgjengelig for overvåking av anlegg og utstyr samt optimalisering.

Module Type Package (MTP)

MTP er utviklet av NAMUR og gir et rammeverk for standardiserte utstyrsdatamodeller og beskrivelsesspråk for å effektivisere interoperabilitet. MTP forenkler integrasjon av DCS og PLS-baserte systemer. Poenget er såkalt Plug & Produce for modulære enheter.

Open Group 

Grenseløs informasjonsflyt gjennom global interoperabilitet på en sikker, pålitelig og rettidig måte.

Open Process Automation Forum (OPAF)

Utvikler og publiserer en åpen arkitektur og spesifikasjon støttet av sluttbrukere, leverandører og integratorer i industrien. O-PAS-standarden, en standard fra The Open Group, definerer en åpen, interoperabel og sikker arkitektur for industrielle prosessautomatiseringssystemer, ved å bruke eksisterende og nye standarder når det er mulig – en standard av standarder.

OPC UA

Open Platform Communications (OPC) Unified Architecture (UA) er en plattformuavhengig, tjenesteorientert arkitektur som integrerer all funksjonaliteten til de individuelle OPC Classic-spesifikasjonene i ett utvidbart rammeverk.

Plattform Industrie 4.0

Industrie 4.0 refererer til intelligent nettverksoppkobling av maskiner og prosesser i industrien ved hjelp av informasjons- og kommunikasjonsteknologi.

Process Information Device Information Model (PA-DIM)

Process Automation Device Information Model-standarden er en spesifikasjon som definerer kommunikasjon av vanlige prosessautomatiseringsinstrumentparametere, inkludert semantiske ID-er som definert av IEC 61987, ved bruk av OPC UA.

Resource Description Framework (RDF)

RDF er en standardmodell for datautveksling på nettet. RDF har funksjoner som letter datasammenslåing selv om de underliggende skjemaene er forskjellige, og den støtter spesifikt utviklingen av skjemaer over tid uten at alle dataforbrukerne må endres.

Reference Architecture Model Industry 4.0 (RAMI 4.0)

RAMI4.0 er et tredimensjonalt kart som viser de viktigste aspektene ved Industry 4.0. RAMI4.0 sikrer at alle involverte deltakere deler et felles perspektiv og utvikler en felles forståelse. Referansearkitekturer er et stort område som inneholder en del overlapp. Vi har også en referansearkitektur innenfor SmartGrid, industrielt tingenes internett (IIoT) og mye annet. Det er en del aktiviteter innenfor ISO/IEC for både å harmonisere og rydde opp. Som overbygning har vi IEC 63339 - Unified Reference Model for Smart Manufacturing (URMSM). 

Equinor

• Norges største selskap
• Staten eier 67 prosent
• 23.449 ansatte (2023)
• Sum inntekter: 107, 2 milliarder USD (2023)
• Egenproduksjon olje og gass 2082 millioner fat oljeekvivalenter per dag (2023)
• Energiproduksjon: 4235 GWh (2023)

Fikk du med deg saken om mediets egenskaper og strømning i AMNYTT 1/2025? Og saken om differansetrykk i nummer 2? Denne gang skal vi til magnetisme i vår Flowskole.

Elektromagnetisme er, sammen med måleblenden, på toppen av pallen som mest brukte måleprinsipp innen mengdemåling. En elektromagnetisk mengdemåler består av et målerør som er kledd med et isolerende materiale. På hver side av målerøret ligger to spoler. 

Faraday

Ved å sende en strøm igjennom disse spolene skapes et magnetfelt, som vi kan kalle B. Den induserte spenningen (U) detekteres av to elektroder når en væske med ledningsevne passerer igjennom måleren.

Vitenskapsmannen Faraday utformet en lov for sammenhengen mellom de involverte parameterne – og dermed muligheten for å beregne gjennomstrømningen: 

Spenningen U = K x BxVxD, hvor:

• K = Instrumentkonstant
• B = Magnetisk feltstyrke
• V = Mediets hastighet
• D = Rørets diameter

Rettstrekk

Så hva påvirker målenøyaktigheten til målingen? Joda, her kjenner vi igjen mye fra andre måleprinsipper:

• Installasjonen, alltid vital
• Dimensjonering, for å få gjennomstrømningshastighet som passer måleprinsippet
• Eventuelle belegg i målerøret = fy, fy

Pass særlig på å ha tilstrekkelig rettstrekk før og etter elektromagnetiske mengdemålere, med mindre de har et ess eller to i ermet, noe vi kommer tilbake til. Generelt vil måleren ha fem ganger rørdiameteren med rettstrekk før installasjonen og to ganger rørdiameteren etter. I praksis snakker vi altså om et rettstrekk på totalt syv-åtte ganger rørdiameteren.

Og med rettstrekk mener vi et 90 graders bend eller opp- eller nedkoning. 

Pumpe/ventil

Om det skulle være en pumpe eller reguleringsventil i nærheten, må avstanden til måleren oppstrøms økes betraktelig, typisk 10 til 15 ganger rørdiameteren.

Nå er det ikke alltid så lett å oppfylle installasjonskravene. Det er ikke alle applikasjoner som tillater tilstrekkelig rettstrekk. Eksempler er pumpestasjoner med begrenset plass og T-seksjoner, faktureringsmålere med albuer og nærliggende ventiler. Da kan det være kjekt å vite at det finnes elektromagnetiske målere som kan fikse slike utfordringer.

Krohnes Waterflux var for eksempel verdens første med godkjenning for null rettstrekk både før og etter installasjonen. Og i 2021 ble selskapets Optiflux 2300 godkjent med samme kreditering i full rørdiameter. Sjekk undersak for mer om disse variantene.

Belegg

På tide å sjekke ut hva som skjer ved innvendig belegg på elektromagnetiske mengdemålere. Det er lett å forstå at det er fy, fy. Arealet i røret reduseres. Væskehastigheten øker. Og målingen blir feil. 

For å gjøre vondt verre: Dersom ledningsevnen i belegget avviker fra mediets, kan målefeilen forsterkes ytterligere. 

Hva med kontroll og kalibrering under drift? Foreta regelmessige, visuelle kontroller av jording, elektriske koblinger, sjekk eventuell fuktighet i koblingsbokser og generell tilstand. Målerens interne diagnostikk bør også overvåkes/sjekkes. Den kan by på mye snadder om helsetilstanden til både prosessen og seg selv. 

En funksjonskontroll/kalibrering av forsterker kan gjøres med en simulator. Men, fullstendig verifikasjon av måleren kan kun gjøres opp imot akkreditert sporbarhet.

Langtidsstabil

Når alt dette er sagt, kan det være greit å oppsummere erfaringer med elektromagnetiske mengemålere. Ingen bevegelige deler betyr null slitasje. Det borger for god langtidsstabilitet. Og det er sjelden at belegg i målerøret skaper større problemer.

Så da kan vi vel konkludere med følgende for elektromagnetisk mengdemåling:

• Rutiner for demontering for fullstendig kalibrering/verifikasjoner er ikke nødvendig
• Tilstandskontroll under drift med rimelige tidsintervall kan være fornuftig

Hvordan går vi fram for å velge riktig «mag-meter»? Start med å bestemme materialkvaliteten på aktuelt målepunkt. Foreta en dimensjonering av målerøret. Definer hvordan innkoplingen på prosessrøret skal være. Og til slutt: Velg forsterker. Da skulle alt være klart til bestilling. Lykke til!

Rettstrekk-dødare

Som nevnte i hovedartikkelen, trenger elektromagnetiske mengdemålere rettstrekk før og etter måleren. Men, det finnes unntak. Krohne var først ute med sin Waterflux. Den leverer gode målinger med null rettstrekk både før og etter måleren.

Måleren er designet med et rektangulært rørtversnitt som fjerner forstyrrelser i strømingsprofilen. Det rektangulære tverrsnittet og det homogene magnetfeltet skal sikre at målingen er uavhengig av strømningsprofilen. Trykktapet skal også være ubetydelig, for eksempel 0,06 Bar ved 3 meter per sekund.

For den som trenger en fullboret elektromagnetisk mengdemåler uten krav til rettstrekk før/etter måleren, finnes det alternativer som selskapets Optiflux 2300. Slike varianter når kanskje ikke helt opp til samme nøyaktigheten som førstnevnte, men kan være godt nok for applikasjonen. Sjekk prosessens krav mot aktuelle datablad.

Fordeler elektromagnetiske mengdemålere

• Nøyaktige målinger
• Robust og pålitelig
• Enkel installasjon og vedlikehold
• Ingen bevegelige deler
• Bredt utvalg av applikasjoner og dimensjoner, fra millimeter til flere meter
• Flere typer linere

Begrensinger elektromagnetiske mengdemålere

• Minimum ledningsevne på fem mikroSiemens/cm (vann >20 uS/cm)
• Unntak finnes, eks. Krohne Optiflux7300Cap >0,5uS/cm (vann > 2uS/cm)
• Unngå magnetitt/jern oppløst i vann og kraftige magnetfelt
• Pass på tilstrekkelig rettstrekk før/etter måler for best mulig nøyaktighet

AMNYTTs ”Flowskole”

AMNYTT kjører artikkelserien ”Flowskolen”. Vi har alliert oss med en ildsjel og nestor innen måleteknikk, Johnny Østvang. Han har lang erfaring fra prosessindustrien, og har siden 1997 vært servicesjef hos Krohne. Her har han utviklet ”Flowskolen”, som etter eget utsagn er ”leverandøruavhengig”. Vårt opplegg er bygd over samme lest, men kan selvsagt ikke matche et kurs.

Første del dekket mengdemåling generelt, strømning og måleenheter. Andre del gikk i dybden på differansetrykk. I denne runden setter vi elektromagnetiske målere under lupen. I de neste utgavene skal vi innom ultralyd og Coriolis. «Stay tuned» for mer måleteknisk snadder.

Hannover: Videointervjuet ser du ved å klikke på videoen i artikkelen. Samtidig tar vi pulsen på noen av kommunikasjonsløsningene selskapet er opptatt av i disse dager. I denne runden hopper vi over standarden IO-Link, som selskapet ser ut til å implementere i alt av egne produkter.

Vi skal først innom feltutstyr i prosessindustrien. Og budskapet er særlig rettet mot utstyr som kommuniserer med digitale feltbusser til styringssystemene, som Foundation Fieldbus (FF) og Profibus PA.

For det finnes løsninger som kan gi slikt feltutstyr kobling til Ethernet og en langt mer fruktbar digitalisering av anlegget. Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) er svaret. 

Stresstest

Eksisterende feltutstyr med blant annet FF og PA kan altså integreres på en smidig måte mot Ethernet. Det betyr også at moderne Ethernet-teknologi kan benyttes i eksplosjonsfarlige områder. To-tråds Ethernet-teknologien kan kjøre opptil 10 Mbit/sekund på kabler som er inntil 1000 meter lange. 

Kjemiselskapet BASF har en omfattende automatiseringslab i Tyskland hvor de blant annet tester interoperabilitet mellom utstyr. Gjennom mer enn 30 forskjellige tester har de sjekket ut at feltutstyr uten direkte Ethernet-tilkobling kan kommunisere over Profinet med konvertering av signalene. De har blant annet hatt nærmere 240 feltinstrumenter, primært fra Endress+Hauser, i sving som via ti Ethernet-APL-switcher har blitt stresstestet mot tre ulike kontrollsystemer, fra ABB, Honeywell og Siemens. 

Forventningene skal ha blitt innfridd. BASF bygger nå to nye anlegg i Tyskland med teknologien, som skal i drift i løpet av 2025.

Sømløst

Ifølge Pepperl+Fuchs skal eksisterende FF-teknologier som Electronic Device Description Language (EDDL), FDI (Field Device Integration) og Field Device Tool/Device Type Manager (FDT/DTM) sluses sømløst gjennom kommunikasjonsløsningen.

På Hannover Messe 2025 viste selskapet en produktstudie om FF-H1 til Profinet-tilkobling. En Ethernet-APL-switch utgjør essensen i teknologien. Kjernen er Proxy-teknologi. Den fungerer som et smart grensesnitt mellom FF-H1 og Profinet. Og oversetter sømløst kommunikasjonen mellom de to protokollene, og skal sikre at eksisterende enheter forblir fullt operative. Du finner mer om teknologien og hvem støttespillerne er på nettstedet ethernet-apl.org.

Trådløst

Nå skal vi over til trådløs teknologi. Ikke nødvendigvis med superhastigheter ala 5G mobil. Nei, denne gangen er det standarden LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) som gjelder. Vi snakker om kommunikasjon over lange avstander med lavt energiforbruk. Kan jo være perfekt for store områder med batteridrevne sensorer, tenk tingenes internett (IoT). 

Pepperl+Fuchs har flere slike produkter i sin «WILSEN-serie». Sentralenheten er utstyrt med litiumbatteri og sender måledata via LoRaWAN til skybaserte IoT-plattformer for videre bruk og lagring. Basisenheten deler også GPS-info, temperatur og batteristatus. 10 års levetid på batteriet skal være innenfor rekkevidde.

Ifølge selskapet har flere kommuner i Norge tatt i bruk teknologien til ulike former for miljøovervåking, eksempelvis status for nivå i avfallsdunker i skjærgården og overvåking av overvann. Det finnes blant annet sensorer for overvåking av ventilposisjon og utgaver med ultralydmåling. Sistnevnte måler nivå eller avstand.

Ethernet-APL

• Robust, to-tråds, sløyfedrevet Ethernet
• Støtter migrering av eldre utstyr til moderne Ethernet-teknologi
• Hastighet inntil 10 Mbit/sekund
• Avstand opptil 1000 meter
• Inntil 50 feltenheter/500 mW per stykk
• Installasjon i eksplosjonsfarlige områder
• Nettsted: ethernet-apl.org

LoRaWAN

• Long Range Wide Area Network
• Trådløs kommunikasjon for tingenes internett (IoT)
• Toveis kommunikasjon
• Ende-til-ende sikkerhet
• Lavt energiforbruk
• Typisk batteridrevne sensorer
• Rekkevidde opptil 15 kilometer
• Nettsted: lora-alliance.org

Consigli bruker kunstig intelligens for å effektivisere prosjektering og anbudsprosesser i bygg- og eiendomsbransjen.

– Med god og mer effektiv prosjektering blir også byggeprosessen mer effektiv. Og byggherrene kan raskere ta bygget i bruk å få leieinntekter, det gir raskere tilbakebetaling på investeringen, sier Piene.

Økende kompleksitet

Eiendomsutvikling gir ofte komplekse prosjekter, og KI vil gjøre prosjekteringen mer effektiv – og mer nøyaktig.

– Med datadrevet tverrfaglig koordinering blir alle komponenter, som for eksempel rør og armatur, plassert på optimal måte. Det gjør også at man kan redusere antall komponenter, sier Piene.

I et standard kontorbygg er det gjerne flere kilometer med rør, ledninger og kabler. KI kan gjennomføre flere milliarder beregninger for å finne de best mulige løsningene ved for eksempel kabelføring og ventilasjon. Man trenger ikke lage 3D-tegninger manuelt, dette automatiseres med KI.

– I komplekse prosjekter der flere fag skal koordineres, er det lett å miste oversikten. KI samler informasjonen effektivt, slik at kundene får utnyttet tiden sin bedre, sier Piene.

Piene nevner et bygg der en ventilasjonskanal i byggetegningen var snudd 180° i forhold til det som stod i spesifikasjonen.

– Energiforbruket ved å snu luftstrømmen 180° i forhold til 45° er seks ganger så høyt. Det er menneskelig å feile, men med KI-drevet prosjektering blir dette eliminert. Det gjør også at vi får en bedre byggefase, sier Piene.

Funksjonaliteten i KI-løsningen sammenligner arkitektens tegning eller modell opp mot skriftlige spesifikasjoner og kan synliggjøre avvik.

–Det å holde oversikten over alle krav i et anbudsunderlag er vanskelig. Vår løsning vil fange opp mye av dette, noe som bidrar også til å redusere risiko i forbindelse med anbudsdokumenter, sier Piene.

– Dette kan være uklare formuleringer, henvisninger byggestandarder som er utgått eller uoverensstemmelser.

KI i Consiglis plattform bruker data som er lagret på Doffin og åpne buildingSMART-standarder som BCF (BIM Collaboration Format), for å prosjektere bygg og anlegg mer optimalt. Teknologien er bygget på at kundens informasjon fôres inn i et lukket system slik at kundedata ikke brukes til å trene systemet.

Bedre arealutnyttelse

Eiendomsselskapet Entra har har rammeavtale med Consigli , som tilgjengeliggjør den "selvprosjekterende" ingeniøren i deres prosjekter. KI bidro allerede i testfasen til å skape ekstra verdi i deres prosjekter gjennom optimalisering av arealbruk.

– Med urban vekst blir det stadig viktigere å sikre effektiv utnyttelse av hver kvadratmeter over bakken. Å kunne ta i bruk at verktøy som bidrar til en mer effektiv utnyttelse av tilgjengelige kvadratmeter er viktig for oss, sier Pål Oroszko, leder av teknisk fagteam i Entra.

Selskapet testet løsningen først i liten skala, og har etterhvert utvidet bruksområdet, slik at plattformen har blitt integrert i organisasjonen.

– Vi begynte med utforming av noen tekniske rom, nå er KI fullt med i prosjektering av Christian Krohgs gate 2 i Oslo sentrum, sier Oroszko.

– Consigli har utviklet et veldig brukervennlig verktøy. Hvis du er vant til å bruke pc, er det intuitivt å finne frem på plattformen. Den er også veldig skalerbar.

Under oppussingen av Savoy hotell, sørget funksjonen "Floorplan optimisation" for bedre utnyttelse av et definert areal.

– Det ble brukt færre kvm på tekniske rom, og med optimal planløsning fikk vi 12 % flere rom på hotellet. Det gjorde at vi høsten 2023 kunne selge prosjektet med 28 prosent fortjenste over bokførte verdier per 31. mars 2024. Vi er veldig fornøyde med det resultatet i en periode da de fleste aktører i bransjen hadde en nedskrivning av sine aktiva, sier Oroszko.

Gjør BIM enda mer nyttig

Entra har brukt KI mye i kvalitetssikring av kravspesifikasjoner, FDV-dokumentasjon og leveringsbeskrivelser. Selskapet ser på KI som et nyttig supplement, og ingen erstatning for menneskelig arbeidskraft.

– Vi kombinerer kunstig intelligens med dyktige medarbeidere for å oppnå best mulig resultater. KI tar over mange av de tidkrevende, manuelle oppgavene, noe som gir oss betydelige tidsbesparelser. Samtidig er det avgjørende å ha høyt kvalifiserte fagfolk som kan utnytte teknologien optimalt og bidra med sin ekspertise der det virkelig trengs, sier Oroszko.

Heller ikke Piene tror KI vil ta jobbene fra folk. 

– KI er et nyttig verktøy som gjør at prosjekteringen blir bedre. Det blir mindre tidsbruk, mindre materialer og mindre feil. Det er både bedriftsøkonomisk og samfunnsøkonomisk lønnsomt. Jeg ser ingen nedside med KI.

Kunstig intelligens får stadig større utbredelse, men det er også viktig å ha rett kompetanse for å kunne vurdere kvaliteten på det KI produserer. Consigli er bredt faglig sammensatt, med en kombinasjon av matematikere, fysikere, KI-eksperter og ingeniører som har inngående kjennskap til bygg- og eiendomsbransjen. Og bransjen begynner å bli mottagelig for KI.

– Spesielt større eiendomsutviklere, byggherrer og entreprenører er åpne for å ta ny teknologi i bruk. Det er ofte komplekse prosjekter, og KI vil gjøre arbeidet mer effektivt – og mer nøyaktig, sier Piene.

– De store aktørene ser at her er det store penger å spare. Og når de begynner å anvende KI, vil også de mindre følge etter.

Løsningen bringer KI direkte inn i prosjekteringsprosessen. Dette åpner for en ny epoke hvor digitale verktøy ikke bare støtter mennesker, men også selv kan ta del i planlegging og optimalisering av byggeprosjekter.

– Vi ser en stor utvikling i bruk av KI. Flere og flere ser nytteverdien, spesielt i kombinasjon med BIM. Bygningsinformasjonsmodellering har vært i bruk lenge, men når vi kobler på KI blir BIM virkelig effektivt. Vi opplever et teknologisk skifte i byggebransjen, sier Piene.

Kjært barn har gjerne flere navn. Mengdemåling ved hjelp av differansetrykk er intet unntak. En vanlig norsk forkortelse er «difftrykk», eller «DP» fra engelsk («Differential Pressure»).

Første variant ut er måleblenden. Den er sammen med elektromagnetiske mengdemålere på toppen av pallen som mest brukte måleprinsipp. Se for deg en skive som settes inn i målerøret, men med mindre diameter. Trykkfallet, altså trykkforskjellen før og etter måleblenden, er et uttrykk for gjennomstrømningshastigheten. Merk at trykkfallet er proporsjonalt med kvadratet av hastighetsendringen. Styringssystemer har typisk en funksjon som kan konvertere dette for å få et lineært resultat.

Rent medie

Det er noen forutsetninger for gode målinger med måleblende. For det første skal mediet være i én fase. Dersom mediet har flere faser, oppstår det stor måleusikkerhet. Men det finnes trøst: Om faseforholdet er kjent, kan man måle innenfor en nøyaktighet på 10 til 50 prosent. 

Deretter bør mediet være så rent som mulig. Urenheter i mediet kan tette trykkuttakene.

Avleiringer vil også påvirke måleblendens strømningsgeometri og derved selve målingen.

Trykk og temperatur påvirker også målingen. Parameterne skal enten være konstante eller korrigert for. For å få masse- og/eller volumstrøm er det nødvendig med å legge inn mediets densitet i beregningen.

Trykktap og plassering

En måleblende kan kun benyttes på en turbulent strømning. Hold differansetrykket under én bar for å unngå fare for deformasjon av selve platen. Normalt anbefales en beregning som tilsvarer et differansetrykk på rundt en halv bar. 

Så har vi rettstrekket. Normalt anbefales minimum 10-15 ganger rørdiameteren før måleren. Sjekk leverandørens anbefaling.

Måleblenden skal også plasseres der strømningsprofilen er fullt utviklet, uten rotasjon. Forsøk å unngå pulserende strømninger, et fenomen som reduserer målingens nøyaktighet.

Å følge leverandørens oppskrift på montasje av både måleblende, impulsledninger og transmitter borger for gode målinger. En feilmontert måleblende kan gi feilmålinger på 15 til 30 prosent. 

Måleblendens oppstrømskant skal være skarp, ellers øker målefeilen betraktelig. Regelmessig sjekk av blenden er viktig, særlig ved et eroderende/slipende medie. 

Det er viktig at blenden blir plassert riktig når det gjelder eksentrisitet. Unøyaktigheter her er den mest vanlige feilen, som igjen er årsak til de nevnte feilmålingene. Pass også på pakninger mellom blende og flens. Feil med innstikk i røret kan skape stor feilmåling.

Flerhullsvarianten

Så litt om impulsledningene mellom måleblenden og transmitter. Diameter på ledningene/trykkuttaket bør være over 6 millimeter. Videre skal rørene helle nedover fra trykkuttaket ved væskemåling, mens de bør stige oppover ved gassmåling.

Og til slutt: Det er viktig å passe på god isolasjon dersom mediet er nær dugg- eller kokepunkt.

Vi forlater den konvensjonelle måleblenden. Inn på podet trer måleblenden med flere hull. Sammenlignet med den klassiske utgaven byr flerhullsvarianten på reduserte krav til rettstrekk. En leverandør oppgir for eksempel fem ganger rørdiameteren før og to ganger rørdiameteren etter måleren. Noe av hemmeligheten ligger i stadig bedre transmittere som kan måle på et lavere trykkfall med god nøyaktighet. Typisk målernøyaktig er én prosent og repeterbarhet bedre enn 0,1 prosent.

Venturi

Så går turen til Venturi-røret. Det har en innsnevring i målerøret, men med begrenset trykktap, det laveste blant differansetrykkmålerne. Tapet er begrenset til 15 prosent av målt differansetrykk. Tilsvarende tall for måleblenden er 50 til 100 prosent. 

Venturi-røret har høyere fremstillingskostnader enn måleblender.

Pitot

Neste differansetrykkmåler er Pitotmåleren. Den skaper i prinsipp en middelverdi. Måleren består av to målesonder, hvorav den fremre måler det dynamiske trykket, den bakre det statiske trykket. Trykkforskjellen er, ifølge (den nederlandsfødte matematikeren) Bernouilli, proporsjonalt med kvadratet av gjennomstrømningshastigheten.

Middelverdien oppnås ved at den fremre sonden måler det dynamiske trykket i et antall punkter langs rørdiameteren, hvorved en middelverdi automatisk dannes.

Pitotmåleren har ingen bevegelige deler og har en enkel konstruksjon. Den krever relativt rene medier ettersom åpningene i målesondene ikke må tettes igjen.

Wedge

Vi fortsetter med wedge-elementet. Det er utformet som en trekant i målerøret. Det er designet for væskemåling med høyt partikkelinnhold. Elementet passer også for gass, væske med høy viskositet og slurry.

Kone-måleren

Da er vi kommet til veis ende med differansetrykkmålere som dekkes her. Navnet kone, eller cone-måler, forteller at en kone er installert i målerøret. De kan leveres med rørdiameter fra 10 til 3000 millimeter. Målerne finnes i flere varianter, med flenser, for innsveising og som innstikksløsning. Måleområdet er fra 10:1, men kan økes til 50:1 med to differansetrykktransmittere.

Nøyaktigheten er fra +/- 0,5 prosent av målt verdi. Repeterbarheten er hyggelig, +/- 0,1 prosent. Kravene til rettstrekk er heller ikke værst: 0 til 3 rørdiametere før og 0 til 1 rørdiameter etter måleren. Kone-måleren benyttes blant annet for damp, vann, våtgass og slurries.

Målere basert på differansetrykk

• Måleblende
• Flerhulls måleblende 
• Venturirør
• Pitotmåler
• Wedge-element
• Kone-måler

AMNYTTs ”Flowskole”

AMNYTT kjører artikkelserien ”Flowskolen”. Vi har alliert oss med en ildsjel og nestor innen måleteknikk, Johnny Østvang. Han har lang erfaring fra prosessindustrien, og har siden 1997 vært servicesjef hos Krohne. Her har han utviklet ”Flowskolen”, som etter eget utsagn er ”leverandøruavhengig”. Vårt opplegg er bygd over samme lest, men kan selvsagt ikke matche et kurs.

Første del dekker mengdemåling generelt, strømning og måleenheter. I denne runden setter vi differansetrykk under lupen. I de neste utgavene skal vi innom elektromagnetisme, ultralyd og Coriolis. «Stay tuned» for mer måleteknisk snadder.

AMNYTT har alliert seg med landets fremste eksperter på temaet, nemlig forskerne hos SINTEF Digital. De er involvert i flere europeiske forskningsprosjekter på temaet, blant annet DAT4.ZERO hvor også bildelsprodusenten Benteler på Raufoss deltar. Grunnet temaets omfang har vi valgt å dele artikkelen i to deler. Fikk du med deg første del i AMNYTT 1/2025?

AMNYTT (A): Hva er mulighetene og fordelene som tilbys av KI i alarmsystemer?

SINTEF (S): KI har fungert bra for å håndtere alarmer, med mange eksempler på å redusere overdreven og unødvendig alarmer, samt å forstå avvik før problemer eskalerer (det er mange dokumenter på dette).

Modenheten til KI varierer på tvers av bransjer, praksis og erfaringer. Medisin har for eksempel omfattende positiv erfaring. Vindturbiner har hatt godt av dette, med redusert menneskelig inngrep og vedlikehold som ofte er komplekst og potensielt farlig. Boring og brønnoperasjoner har også blitt bedre, spesielt når det gjelder å redusere alarmer fra «brønnspark».

A: Hva slags signaler fra feltutstyret er de mest nyttige for KI i alarmsystemer?

S: Nytten av signaler fra feltutstyr for KI i alarmsystemer avhenger i stor grad av applikasjonen eller prosessen som alarmene overvåker. To hovedtyper av signaler kan identifiseres.

Den første kategorien er hendelsesbaserte signaler som kommer punktlig, potensielt basert på operasjonell input og ofte knyttet til den pågående operasjonens status. Slike signaler kan blant annet indikere vedlikeholdsaktiviteter som rengjøring av tanker eller trykkavlastning i rørsystemer, og endrer alarmen slik at ikke utløses unødvendig.

Digitale tvillinger

Den andre typen signaler, og muligens den viktigste, er sanntidsdata om tilstanden til kritisk utstyr på anlegget. Disse inkluderer sensorer for vibrasjon, temperatur, fuktighet og trykk, som er avgjørende for å overvåke helsen og ytelsen til maskiner. Dataene bidrar til tidlig oppdagelse av potensielle feil eller problemer for alarmutløsning og kan integreres i digitale tvillinger for forutsigbart vedlikehold.

For eksempel er DAT4.ᴢᴇʀᴏ et prosjekt støttet av EU. SINTEF er koordinator av prosjektet. Prosjektet har 20 europeiske partnere som jobber for å forbedre kvaliteten i europeiske fabrikker. Innovative teknologier, som IoT og maskindata, vil samle inn og analysere data fra produksjonsprosesser (digitale tvillinger) og gi virksomheter større kontroll og bedre beslutningsgrunnlag under produksjonen.

I tillegg er LIDAR- og KI-synssystemer for roboter verdifulle informasjonskilder. Disse teknologiene kan hjelpe til med å overvåke miljøet og oppdage eventuelle farlige situasjoner eller avvik fra normal drift.

A: Hva med integrasjon med andre systemer, operasjonelle og/eller administrative?

S: Integrering av alarmsystemer med andre KI-systemer, både operasjonelle og administrative, har et stort potensial. Hovedutfordringen er å rense og filtrere store mengder data. Med store mengder data som kommer fra ulike kilder, kreves ofte betydelige menneskelige ressurser til sortering og identifikasjon av hva som virkelig er verdifullt for beslutningstaking.

Integrasjon

KI-alarmsystemer kan jobbe med maskinlæring for å analysere sanntidsdata, forutsi feil og utløse alarmer ved behov. KI kan også integreres med forretningssystemer (ERP) eller vedlikeholdssystemer, automatisere arbeidsflyt og forbedre beslutningstaking og risikostyring.

Et godt eksempel er TRICK-prosjektet, finansiert av EU, der SINTEF var involvert. Dette prosjektet bruker blockchain for å forbedre sikkerheten i tekstilindustrien. KI-systemer og alarmer brukes til å oppdage forfalskning og sikre at leverandører overholder regelverket

A: I hvilken grad kan vi stole på KI i alarmsystemer? Hvor viktig er menneskelige faktorer/operatører for å kvalifisere informasjon generert av KI?

S: Pålitelig KI er en tilnærming til KI-utvikling som prioriterer sikkerhet og åpenhet for folk som samhandler med det. Pålitelighet er knyttet til fire mulige bekymringer:

• Åpenhet, dvs. åpenheten til systemets funksjon, formål og begrensninger.
• Forklarbarhet, dvs. hvordan og hvorfor systemet gir spesifikke utfall.
• Ansvarlighet, dvs. ansvaret for systemets handlinger og resultater.
• Menneskelig autonomi, dvs. bevaring av individers frihet til å ta valg og kontroll av resultater.

De fire begrepene henger sammen. Åpenhet er nødvendig for forklaring, ansvarlighet er avhengig av åpenhet og forklarbarhet, og menneskelig autonomi støttes av åpenhet og forklarbarhet. Dermed ser vi at åpenhet og forklarbarhet er sentralt for en KI som forbedrer de menneskelige aktivitetene.

Skreddersøm

Forklarbarhet, også kalt XAI, er et komplekst område. De mange XAI-tilnærmingene er fortsatt teknologisentrerte og klarer ikke å imøtekomme bekymringene til menneskelige brukere og mangfoldige interessenter knyttet til KI-systemene. Forklaringsmetoder trenger forbedringer som gjør dem forståelige, pålitelige og verdifulle for interessentene. Ulike roller og mål påvirker behov for forklaring. For eksempel, mens utviklere av KI-løsninger må forstå interne mekanismer for å spore feil og forbedre KI-modeller, må sluttbrukere kjenne til usikkerheten i prediksjonene og kontrollere tilhørende logikk. Andre interessenter som reguleringsorganer, industriledere (og beslutningstakere), og påvirkningsgrupper (f.eks. innbyggere) har andre behov. XAI metoder må skreddersys for de ulike gruppene.

A: Noen krav/fordeler med å utvide målinger/sensorer i produksjonsprosessen? Nye målepunkter? Annen informasjon fra eksisterende feltutstyr som elektriske motorer, drives, instrumenter, ventiler og så videre?

S: Å utvide målinger og sensorer i produksjonsprosessen gir flere fordeler og kan håndtere sentrale utfordringer, spesielt med eldre maskineri. Mange selskaper har fortsatt maskiner som er over 20 år, og det kan være vanskelig å få tak i relevante data fra dem. Eldre maskiner mangler ofte tilkobling eller bruker utdaterte kommunikasjonsprotokoller som er vanskelige å integrere med moderne systemer. I tillegg kan det hende at disse maskinene ikke gir direkte tilgang til verdifulle data, eller dataene kan være vanskelig å tolke på grunn av kompatibilitetsproblemer.

I slike tilfeller er det ofte en mer effektiv løsning å legge til nye sensorer. Sensorer, spesielt de som tilbyr IoT-funksjoner, kommer med gatewayer som er enkle å installere og som gir rask tilgang til sanntidsdata.

Nye sensorer

I stedet for å investere betydelig tid i å prøve å hente og forberede data fra eldre utstyr, kan bedriftene kjøpe og installere moderne sensorer i nøkkelområder i produksjonsprosessen. Disse sensorene kan plasseres på nyttige steder for å samle informasjon fra eksisterende utstyr som elektriske motorer, drives, instrumenter, ventiler og andre maskinkomponenter.

De primære fordelene med å utvide målinger med nye sensorer inkluderer muligheten til å oppdage defekter tidlig, redusere vrak og forhindre sen oppdagelse av feil som kan føre til ytelsestap. Videre kan sensordata brukes til å forutsi vedlikeholdsbehov og planlegge reparasjoner på optimalt tidspunkt, forbedre effektiviteten og levetiden til utstyret.

A: Er dagens kontrollsystemer klare for en «flom» av nye/ekstra data? Eventuelle flaskehalser i eksisterende systemer, f.eks. i kommunikasjonssystemer som feltbusser, nettverk, HART?

S: Implementeringen av KI-baserte systemer innebærer vanligvis å inkludere ytterligere datakilder og å øke datasamplingsfrekvensen og lagringen. Standardene og ytelsene i kommunikasjonssystemer kan variere betydelig på tvers av ulike fabrikker og sektorer. Heldigvis kan moderne IIoT (Industrial IoT) lagringsløsninger og kommunikasjonsstandarder, som OPC-UA og MQTT, støtte de økte datavolumene og -strømmene.

Mange kontrollsystemer er bygget for å behandle store mengder data, men siden de fleste ikke var designet med KI-drevne applikasjoner i tankene, kan potensielle flaskehalser oppstå. Disse inkluderer begrensninger i båndbredde og datalagring, tilkoblingsproblemer og cybersikkerhetsproblemer. Nøye planlegging og trinnvise oppgraderinger av infrastruktur og arkitektur er derfor avgjørende for å utnytte fordelene med KI i industrielle applikasjoner.

I skyen

Mens noen aspekter av datainfrastrukturen er fabrikkspesifikke og krever planlagte oppgraderinger og investeringer, utnytter moderne datainfrastrukturparadigmer skyløsninger for å unngå flaskehalser.

Ved å delegere lagring og/eller behandling av data til skytjenester kan disse løsningene redusere noen av utfordringene og investeringene som trengs for å skalere og oppdatere dagens infrastruktur.

A: Noe annet å formidle om KI i alarmsystemer i industrielle kontrollsystemer?

S: Når det gjelder industrielle styringssystemer og sikkerhetskritiske applikasjoner er det viktig å sikre validitet og pålitelighet, og viktigst av alt, å unngå å gå glipp av viktige/kritiske alarmer.

Standarder for KI i alarmsystemer

Ed.2 av IEC 62682:2022 "Administrasjon av alarmsystemer for prosessindustrien"

ISO/IEC TR 5469:2024 "Kunstig intelligens - Funksjonell sikkerhet og KI-systemer"

ISO/IEC TS 22440 "KI og funksjonell sikkerhet"

IEC 62682:2022 “Prinsipler og prosesser for alarmadministrasjon”

ISO/IEC 5469 “Funksjonell sikkerhet og KI-systemer”

ISO/IEC 22440 “Funksjonell sikkerhet og KI-systemer”

SINTEF-forskerne

Følgende SINTEF-forskere har bidratt til utforming av artikkelen:

Larvik: Regnvannet i Vestfoldbyen reiser i 15-20 år gjennom lag på lag i bakken før det flommer ut i Farriskilden, rundt 30 meter under bakken. Underveis tar det med seg mineraler, derav navnet mineralvann.

Norges eldste kommersielle produsent av mineralvann er også markedsledende. Helt siden 1907 har det vært tappet mineralvann fra Farriskilden, og fra 1915 under merkenavnet Farris. I dag finnes mineralvannet i en rekke varianter, fra klassikeren blå Farris til flere typer Bris- og Frus. Joda, godt voksne husker sikkert «Hvit» Farris også, men den ble pensjonert grunnet i overkant mye kullsyre.

Feltbusser og nettverk

Men uansett variant er alle basert på mineralvann fra Farriskilden. Bris dukket opp i 2005 og Frus i 2022. Begge produktgruppene har bidratt til å løfte produksjonsvolumet. For det gjelder å følge med i tiden. Nye produkter som markedet vil ha. Ikke bare smaker. Innpakningen teller også.

Ringnes-konsernet, som eier Farris, økte volumet på boks hele 77 prosent i 2023. Derfor installerte Farris sin første bokselinje i fjor. Investeringen var på 60 millioner kroner. For å få plass, måtte deler av lageret tas i bruk. Elektriker Tom Danielsen forteller til AMNYTT at den nye tappemaskinen løfter automatiseringen til nye høyder på anlegget.

- Nå går det meste av styringen på feltbusser som Profibus og AS-Interface og på Profinet mellom PLS-en S7 fra Siemens til distribuerte I/O-moduler, frekvensomformere, ventiler, prosessinstrumenter, sensorer og annet feltutstyr.

Kontrollrom i laptop

Det er flust med maskiner og produksjonslinjer i anlegget, som også håndterer PET-flasker i ½ og 1 ½ liters størrelser. I likhet med mange andre produsenter av mineralvann og brus, starter flaskene som en liten plastklump. Høy varme og vakuum sørger for at flaskene får formen vi kjenner i butikken. 80 prosent av plasten er resirkulert for bedre bærekraft.

Med en rimelig omfattende maskinpark i fabrikken, undrer AMNYTT på hvor kontrollrommet er. Danielsen svarer kjapt:

- Min bærbare PC fungerer som kontrollrom. Med den kan jeg logge meg på maskiner og utstyr overalt. Maskinleverandørene og vårt hovedkontor (Ringnes, red. anm.) i Oslo har også sikker tilgang via nettet til styringen. Ellers styres maskinene fra lokale styrepaneler. Det funker utmerket.

Robotgjengen i sving

Vi graver oss nærmere kilden til Farris, bokstavelig talt. Den er et naturlig oppkomme. Flere kubikkmeter flommer ut hver time. Døgnet rundt. Ettersom Farris-fabrikken holder natte- og helgestengt, finnes buffertanker med kapasitet på 450 kubikkmeter. I takt med stadig vekst i volumet, jobber Farris kontinuerlig med kildeutvikling. Et nytt uttak kan komme. I år blir totalvolumet rundt 50 millioner liter Farris. 

Og det går unna i tappemaskinen. Når det kjøres 1 ½-litere, suser 26 000 flasker ut på samlebåndet i timen. Det er over syv per sekund. Ikke rart at robotene jobber i logistikken, med palletering. Og de ferdige pallene pakkes pent inn i en av verdens kjappeste wrap-around maskiner.  Det er den reneste karusellopplevelsen på steroider. 

Uansett Farris-variant skal det kullsyre til. I riktig mengde, igjen og igjen. 

Kong Coriolis

- Nøyaktig mengdemåling står i førersetet for kontroll av kullsyrenivå. Repeterbarhet er alfa og omega. Vi benytter Coriolis-mengdemålere til dette. De måler masse og inngår i en reguleringssløyfe i blandemaskinens PLS, forteller Danielsen.

Historien gjentar seg i produksjon av Bris og Frus. Begge produktgruppene består av 55 prosent mineralvann og 45 prosent såkalt byvann.

- Coriolis mengdemåling gjør jobben og sørger for å blande 55/45 prosent, uten noe slinger i valsen. Igjen er det blandemaskinens PLS som kjører reguleringssløyfen, via tellere for ekstra nøyaktighet i måleren, på Profibus.

Måleteknikk for kvalitet

Smakstilsetninger for klassisk Farris (Lime) og de ulike Bris- og Frus-variantene kjører etter samme oppskrift. Og AMNYTT ser både elektromagnetiske- og såkalt VA-metere («Variable Area») mengdemålere, stort sett med blå transmittere. Hos Farris betyr det primært Endress+Hauser og Krohne har levert instrumentene, selv om det finnes andre pushere av «blå bokser».

Danielsen levner ingen tvil om viktigheten av måleteknikkens verdi for å oppnå stabil og god produktkvalitet.

- Vi måler og tester sluttproduktene. Resultatene er veldig stabile. Mye av æren går til prosessinstrumentene i maskinparken på anlegget, avslutter han.

Farris

• Norges eldste kommersielle produsent av mineralvann
• Produksjonen startet i 1907, først som Salus, som Farris fra 1915
• Regnvann i Larvik filtreres og renses gjennom en reise på 15 år
• Flere kubikkmeter mineralvann per time kommer naturlig fra kilden
• Kilden ligger nærmere 30 meter under bakken, har flere uttak
• Produksjonskapasiteten er 50 millioner liter per år

Milepæler hos Farris

• 1907: Første produksjon av mineralvann, Salus
• 1915: Ny fabrikkbygning, samme som i dag, endrer navn til Farris
• 1988: Farris naturell (Blå), dagens klassiker, lanseres
• 1990: Første Farris med smak, Sitron
• 1995: Hvit Farris, med høyere kullsyrenivå, tas ut av sortimentet
• 2005: Farris Bris lanseres, en serie med redusert kullsyrenivå og mer smak
• 2022: Farris Frus lanseres, en serie med blanding av mineralvann og brus
• 2024: Første bokselinje, 1/3-liter

Gardermoen: Selskapets innovasjonsdager innen automatisering fant seg et godt tilholdssted bare et par steinkast fra flystripa på landets hovedflyplass. Smidig adkomst fra hele landet bidrar nok til at kunder, typisk maskinbyggere og systemintegratorer, fra fjern og nær, deltar på todagersarrangementet. 

Flere av kundene leverer også inspirerende presentasjoner av applikasjoner/anlegg, som FishGLOBEs lukkede oppdrettsanlegg i sjø og Uptimes autonome, bølgekompenserte gangbro med kran. Begge selskapene har en internasjonal profil og er gode eksempler på norskutviklet teknologi for olje/gass, havbruk og havvind. Og også hvor viktig avansert automatiseringsteknologi er for industriell innovasjon og effektiv og sikker drift.

Hver tredje maskin

Mange ble nok overrasket da digitaldirektør Frank Bråthen hos Siemens dro noen såkalte «fun-facts» fra podiet: Selskapet skiper 10 000 PLS-er, daglig! Ikke rart hver tredje maskin globalt angivelig har styring fra det tyske selskapet.

Men det er altså digitalisering som får største oppmerksomhet på innovasjonsdagene. Og helt på topp troner datasikkerhet.

- Det er ekstremt viktig, slår Bråthen fast. - Samtidig er oppetid hovedfokuset for drift av industrianlegg mens datasikkerhet ikke nødvendigvis er like høyt på dagsorden som for administrative IT-systemer.

Kan avverges

Med stadig vekst i sammensmeltingen av operasjonell teknologi, altså automatisering, og informasjonsteknologi, oppfordrer Bråthen til tett samspill mellom industridrift og IT-drift.

- Snakk sammen og ta i bruk IEC62443-standardene. Det er rene bærebjelken i datasikkerhet for operasjonell teknologi. Rundt 90 prosent av forsøk på datainnbrudd kan avverges med kjente tiltak.

Så skal vi over til kunstig intelligens. Bråthen spør salen om hvem som benytter KI i hverdagen. De fleste hender spretter i været. Når han spør om hvem som bruker teknologien til industriell produksjon, glimrer hendene stort sett med sitt fravær.

- Statistikken viser at knapt halvparten av KI-baserte pilotprosjekter for produksjon ikke overlever veien til reell bruk, kommenterer han, og indikerer at det er et stykke mellom de industrielle KI-prosjektene.

Lanserer KI-hjelper

Samtidig har han nyheter til alle som er sultne på KI-verktøy for selskapets automatiseringsteknologi. 

- Vi har lansert vår industrielle Copilot, en kombinasjon av ChatGPT og vår teknologi. Den kan lastes ned gratis fra våre internasjonale nettsider.

AMNYTT sjekker ut løsningen på messedelen av innovasjonsdagene. Matthias Flach viser oss «piloten» og gir oss eksempler på bruk. Han ber modellen legge til en navngitt PLS til prosjektet som allerede er konfigurert. Det gjøres på 1-2-3 med tilbakemelding om at det er utført av den digitale hjelperen.

- Den industrielle copiloten kan blant annet brukes til å spenne opp konfigurasjon av styringssystemet med alle komponenter og også til kodegenerering.

Nye demorigger

Det vrimler av folk på messedelen mellom innleggene fra podiet i andre enden av hallen. Siemens har tatt med seg raust med maskinvare, noe deltagerne tilsynelatende setter stor pris på. Hardware er og blir et must for industriell måling, regulering, styring, sikkerhet, overvåking og drift. 

AMNYTT møter duoen Sean Roy Easter og Julie Hallenstvedt, begge i tjeneste fra Siemens. De har med seg to nye modellrigger fullspekket med utstyr, en såkalt back-to-back-løsning. Den ene siden har væsketanker med et dusin måle- og analyseinstrumenter. Den andre siden er utstyrt med skjermer, PLS-er, I/O-moduler, drives og annet, fysisk snadder.

- Vi har gledet oss til å lansere de to riggene, og ser fram til å vise dem på konferanser og utstillinger fremover, forteller Easter til AMNYTT. - Litt av cluet er at vi kjører en live prosess på prosessiden og kan kommunisere data trådløst, via Wifi eller 5G mobilnett, til styringsdelen. Og der presenteres data som i et kontrollrom på skjermer.

Finner vannlekkasjer

Prosessdelen består blant annet av en fersk, det vil si nykommer, elektromagnetisk mengdemåler. Den måler gjennomstrømmingen i et rør. I enden av prosessdelen finner vi en såkalt clamp-on, ultralyd mengdemåler. Den monteres utenpå røret og kan flyttes på enkel måte til nye, midlertidige målepunkter.

- Et slikt oppsett kan benyttes for å jakte på lekkasjer i kommunale ledningsnettverk ved å måle differansen i nattetimer med minimalt forbruk, sier Easter.

Vi beveger oss til styringssiden av riggen. På en superbred skjerm kan vi se alt som skjer på prosessdelen, med nåverdier, trender, alarmer og så videre. Easters kollega Hallenstvedt trekker fram selskapets nyeste versjon av den redundante S7-1500R PLS-serien. Hun forteller at behovet for redundante løsninger stadig er i vekst, og at det blant annet er et vesentlig krav i styring av veituneller. 

Virtuell PLS

Men den klassiske PLS-en får selskap av helt nye varianter. Økt digitalisering gjør også sitt inntog hos arbeidshesten, som altså Siemens produserer 10 000 av hver dag. 

- Det du ser i denne Edge-datamaskinen i industriell utførelse er vår nye, helvirtuelle Simatic S7-1500 PLC, forteller Tiago Gaspar hos Siemens. – Den har samme funksjonalitet som vår fysiske S7-1500. Men nå er den altså tilgjengelig som en app for Edge-maskiner. 

Han trekker frem at appen, altså styringen, nå er en del av IT-miljøet og at løsningen gjør det enklere å hente ut mer verdi gjennom mulighetene i økt digitalisering. Kommunikasjon mot I/O-moduler gjøres på samme måte som med fysiske PLS-er. Og Gaspar har et par gode salgsargumenter til:

- Det er enkelt å skalere opp, eller ned, for å møte endringer i behovene ved å bytte Edge-maskin. Og når styringen en dag er moden for utskiftning er det en smal sak og overføre hele applikasjonen til en ny maskin.

Siemens Innovation Days

• Todagers, årlig arrangement
• Etablert i 1986
• Konferanse, utstilling og infoshops
• Kunder presenterer løsninger
• Målgruppe: Maskinbyggere og systemintegratorer