Nieuw datamodel voor digital twin

In de procesindustrie is een uitbreiding van DEXPI (Data Exchange in the Process Industry) in de maak die een datamodel moet opleveren waarmee een volledige procesinstallatie beschreven kan worden doorheen zijn levenscyclus. Het zogenaamde Asset Lifecycle (ALC) Data Model heeft dan ook de ambitie om de ultieme digital twin te worden.

Datamodellen zijn deze dagen talk of the town in de wereld van industriële automatisering. Om in projecten rond digitalisering waarde te halen uit grote hoeveelheden data moeten de cijfers eerst omgezet worden in informatie. Dat is wat datamodellen doen door variabelen en parameters eenduidig te labelen.

In wezen zijn datamodellen vooral belangrijk om de digitalisering zelf te automatiseren. Als je bijvoorbeeld een link zou leggen tussen een productiebeheerssysteem in de plant en een ERP-systeem op kantoor, kunnen beide systemen toegang krijgen tot elkaars data. Met een datamodel kunnen de systemen ook zelf achterhalen wat de betekenis is van al die cijfers.

P&ID diagrammen

In de procesindustrie is DEXPI (Data Exchange in the Process Industry) een belangrijk voorbeeld van zo een datamodel. DEXPI wil een neutrale standaard zijn waarmee een installatie eenduidig beschreven kan worden zodat de data uitgewisseld kan worden tussen verschillende softwarepakketten.

In eerste instantie wordt daarbij gefocust op P&ID diagrammen (Piping and Instrumentation Diagrams). Dat zijn de ontwerptekeningen met de lay-out van een installatie, waarbij ook procesparameters en regelkringen gedefinieerd worden.

DEXPI heeft tot doel om alle informatie in zo een diagram eenduidig te labelen zodat alle betrokken partijen in engineering en later in operations met dezelfde data kunnen werken. Indien maintenance dan bijvoorbeeld zou beslissen om een pomp te vervangen, zou die aanpassing automatisch ook opduiken in de simulatiesoftware die gebruikt wordt om processen te optimaliseren.

BASF en Evonik zijn twee van de voortrekkers in de ontwikkeling van DEXPI. Medewerkers van Evonik gaven eind vorig jaar op de Namur meeting ook een stand van zaken over het werk in de DEXPI werkgroep en de toepassing ervan in het eigen bedrijf.

CFIHOS

Een van de recente initiatieven in DEXPI is het harmoniseren van de standaard die ontwikkeld wordt met een ander, gelijklopend initiatief, namelijk CFIHOS. Dat letterwoord staat voor Capital Facilities Information Hand Over Specification en heeft net als DEXPI tot doel om een datamodel te ontwikkelen voor het beschrijven van procesinstallaties.

CFIHOS vindt zijn oorsprong in de petrochemie en wil een standaard zijn waarmee EPC contractors (Engineering, Procurement and Construction) aan het eind van hun traject alle data kunnen overdragen aan de eigenaars en/of operators van een installatie.

Binnen Namur wordt ook gewerkt aan een harmonisatie met MTP (Module Type Package). Dat is het datamodel dat ontwikkeld wordt voor modularisering waarbij de nadruk meer ligt op het operationele, namelijk de integratie van de sturing van een procesmodule in een overkoepelend procesbeheerssysteem. Toch vertrekt ook MTP van een datamodel voor de installatie. In zijn eerste versie is het in wezen een tekstbestand waarin de module op een zodanige manier beschreven staat dat het overkoepelend systeem op basis van de beschrijving een HMI scherm kan genereren met alle componenten van de module.

Digital twin

Waar men uiteindelijk toe wil komen is een neutraal, gestandaardiseerd platform dat kan communiceren met alle softwarepakketten in ontwerp, operaties, maintenance, business enz. Dat platform moet dan de modellen bevatten die de volledige installaties omschrijven en waar alle softwarepakketten zich op baseren. Het platform geldt dan als de digital twin die op elk moment precies overeenkomt met de reële installatie.

Hoewel het principe van zo een allesomvattend datamodel eenvoudig is, kan de omvang van het project nauwelijks onderschat worden. Een P&ID bevat de functionele vereisten van een installatie met een beschrijving van procesdata (drukken, temperaturen…) tot het volledige functionele design met een beschrijving van alle componenten.

Die componenten hebben op zich ook weer onderdelen met hun eigen specificaties. Daar komt nog bij dat er een onderscheid moet bestaan tussen het concept “pomp” zoals het in een P&ID voorzien is en de reële “pomp” in een installatie. Een pomp kan op zeker moment uitgenomen zijn voor onderhoud, bijvoorbeeld, zodat ze voor operaties niet beschikbaar is terwijl een simulatie wel nog mag doen alsof ze online is.

Daarnaast moet er ook een “operations data model” komen dat tijdsgebonden informatie bevat (historiek van meetwaarden) en die informatie linkt aan de structurele data.

© Productivity.be, 24/05/2019, Foto: Namur, Evonik