ケーススタディ

ストリームライン・イノベーションズ

エッジ コンピューティング in Oil & Gas

Streamline Innovations社がStratusエッジ コンピューティング を使用して、AIを活用した予知保全、遠隔操作、99.5%のアップタイムを遠隔地の油田設備にもたらす方法。

課題

  • 独自のH2S除去プロセスを正確に監視・制御するために、OTおよびIT機能を導入するためのエッジ コンピューティング プラットフォームを特定する。
  • オイル＆ガスの遠隔地でデータ接続が制限された中での運用
  • お客様のSLA（アップタイム95％以上）を達成し、お客様の自動化予算を達成すること

解決策

  • Stratus ztC Edge™を導入し、Valkyrie Intelligent Platform™（VIP）の開発、ホスティング、保護を行う。
  • ストラタスに搭載されている仮想化技術を利用して、Inductive Automation、PostgreSQLデータベース、Python™を実行し、Seeq AIソフトウェアを重ねる。
  • ztC Edge をWANに接続し、クラウドのデータ分析、リモートでの可視化、フル機能を実現

メリット

  • 5時間離れたコントロールルームからリアルタイムのデータ分析、HMI、可視性、50のKPIのトラッキングを可能にした
  • AIを活用した予知保全により、必要なオンサイトスタッフを66%削減し、時間とコストを削減
  • リモートロケーションで99.5%のアップタイムを達成し、顧客のSLAである95%を上回り、顧客のコストポイントを満たした。

スマートからインテリジェントへ 油田機器とエッジ コンピューティング

Streamline Innovations社（本社：テキサス州サンアントニオ）は、Valkyrie™と呼ばれる独自の硫化水素（H2S）ガス処理プロセスを開発・運営しており、有害なH2Sを肥料に使われる元素状硫黄に還元します。その結果、石油・ガス、上下水道、埋立地、バイオガスなどの汚染を解消する斬新なクリーンテックプロセスを実現しています。

ストリームライン・イノベーションズ社は、Stratusエッジ コンピューティング を使用して、複雑なプロセス スキッドにインテリジェンスとリモート オペレーションを導入し、連続運転を可能にして、顧客の期待を上回る成果を上げました。同社は、StratusztC Edge を使用した Valkyrie Intelligence Platform (VIP) により、99.5% のアップタイムでユニットをリモートで監視し、オンサイトのスタッフ数を 6FTE から 2FTE に削減しました。データはztC Edge から Microsoft Azure に送信され、コントロールセンターやオペレータートラックからリモートでアクセスできる機器の集中ビューとなっています。Induction Automation社のHMI/SCADA、PostgreSQLデータベース、PythonLinux がztC Edge 上で同時に稼働していることで、チームは「階層化」されたインテリジェンスによる精密なプロセス制御を実現し、パフォーマンスを分単位、時間単位で監視・分析し、日単位、週単位で集中的に分析することができます。

独自のクリーン技術を遠隔地の石油・ガス生産に展開する

Streamline Innovations社のValkyrie硫黄除去プロセスは、生産工程でH2Sが大量に発生する石油・ガスの上流で特に効果を発揮します。同社は、独自のプロセスをスキッドに乗せて、日中にスタッフを配置できない遠隔地に展開しており、いくつかのユニークな課題を抱えています。

ワルキューレのプロセスは2つの化学反応から成り立っており、絶妙な狭帯域での制御が求められる。操業中は、ガスの流量やH2Sの濃度が刻々と変化することに対応しなければなりません。さらに、ポンプ、フィルター、ライン、バルブなど、通常の産業用機器で多相の物質を扱うため、綿密な管理、監視、メンテナンスを行わなければなりません。Streamline Innovation社の複雑なプロセスでは、化学プロセスとミニプラントの両方を正確に制御する必要がありました。

遠隔地にあるため、チームは非常に低いデータ接続性で作業しなければならず、モニタリングには現場で訓練を受けた専門家が24時間体制で必要となります。Streamline Innovation社は、これらの課題を解決するために、油田のプロセスにインテリジェンスを導入し、顧客の自動化予算を満たすことで、より多くのことをより少なく行うことを目指しました。

"Stratusを使って、人工知能によって遠隔管理され、24時間365日どこからでも見えるスマートプラントを構築しました。"
ピーター・フォト
CTO
Streamline Innovations

Stratusエッジ コンピューティング インテリジェントなオイルフィールド機器への扉を開く

Streamline Innovations社は、プロセスの信頼性を最大限に高め、同社のValkyrieプロセスに新たなリモート機能とインテリジェンスをもたらすために、Stratus ztCエッジ コンピューティング プラットフォームを選択しました。

Streamline Innovations社の最高技術責任者であるPeter Photos博士は次のように説明しています。「私たちは、膨大な時間をかけて様々なエッジ コンピューティング のデバイスをテストし、適切な技術を見つけ出しました。私たちが最初にztC Edge の可能性に惹かれたのは、真の意味での冗長化処理を実現しているからです。2台のztC Edge はリダンダントペアとして動作します。これは、何らかの理由で1台が故障しても、もう1台はサービスを中断することなく継続できることを意味します。ダウンタイムの排除は、エッジ コンピューティング の環境では他に類を見ません。

"クライアントの特定の要件を解決するためにztC Edgesの仮想化機能を検討しているうちに、もう一つの大きな利点が明らかになりました。我々は3つの仮想マシンを実行しています。最初の仮想マシンはInductive Automation Ignitionで、OPCサーバーとデータ収集を実行しています。2台目の仮想マシンはPostgresSQLデータベース、3台目の仮想マシンはPythonLinux Boxで、Pythonスクリプトを実行しています。ztC Edge の豊富な計算能力を利用して、必要な計算をすべて行うことができる、大きくてパワフルなコンピュータを手に入れることができました」と述べています。

ピーターは次のように続けます。「ValkyrieはPLCに接続されていて、分単位の計算を行っています。StratusztC Edge は、リアルタイムで計算し、Pythonを実行し、履歴データを収集し、Ignitionを実行し、Wi-Fiで通信しています。データはクラウド上のAzureデータベースに送られ、日ごと、週ごと、月ごとの計算が行われます。また、Seeqという人工知能ソフトウェアと連携して、高度なモデリングを行っています。

"Valkyrie Intelligence Platformは、既存のユニットに統合して、あらゆるプロセスに適用できるスタンドアローンボックスになりました。Stratusを搭載し、バックグラウンドでSeeqが人工知能や予知保全などの複雑な計算を行っています。"

データ収集と階層化されたインテリジェンスのためのアーキテクチャ

Valkyrie Intelligent Platformは、複数の層に渡ってインテリジェンスを提供します。PLC（Programmable Logic Controller）が最初の層、ztC Edge が次の層で動作し、クラウドが最上位の層です。それぞれが固有の強みを生かした特定の役割を持っています。例えば、PLCとztC Edge の間の強力な帯域を利用して、大量のデータをリアルタイムに管理します。エッジ環境とクラウド環境の間で帯域が低下した場合は、伝送されるデータ量が少なくなるため、クラウドの膨大な処理能力でより重い計算を行うことができます。これにより、Streamline Innovations社は機械学習を実行し、情報を運用管理にフィードバックすることで、現場レベルでの予知保全を可能にしています。

ztC Edgeの仮想マシンとパワーにより、Streamline Innovationは、反復して新しいインテリジェンスを取り入れることができます。フォトス博士は、「JavaScriptやPythonのスクリプトがあります。JavaScriptやPythonのスクリプトもあります。6時間後の天気予報を見て、それに基づいてヒーターの温度を決めるのです。竜巻警報が発令されている間は、機器を停止させることができます」。

パーミアン・ベースンでの顧客の遠隔展開

Streamline Innovations社は、テキサス州PecosのSuper Valkyrieの顧客プロジェクトに複数のValkyrieユニットを配備し、1600万立方フィートのガスを処理しました。このプロジェクトでは、3つのアミニングプラントと3つのリモートValkyrieスキッドが8マイルに渡って配置されています。お客様からは、95％以上の稼働率と決められた予算が要求されました。

Streamline Innovations社は、同社のインテリジェントプラットフォームを使用して、ユニットをTropOSワイドエリアネットワーク（WAN）に接続し、遠隔地のコントロールルームの可視化やモバイルデバイスによる接続を可能にしました。

このようなソリューションを24時間365日稼働させるためには、通常は6人のフルタイムオペレーターと大規模なオンコールメンテナンス機能が必要ですが、目標は2人のフルタイムスタッフと最小限のオフサイトメンテナンススタッフで稼働させることです。

サンアントニオの本社では、チームがリモートユニットから50の重要業績評価指標（KPI）をモニターしています。制御室で稼働しているInductive Automation Ignitionソフトウェアは、メンテナンスやコールアウトを指示し、診断や修理をより効率的に行います。また、機械学習と予知保全の機能が追加されたことで、メンテナンスの頻度も減りました。

フォトス博士は、「オペレーターがコントロールルームで見ているもの、スキッドで見ているもの、そしてサンアントニオ本社で見ているものはすべて同じです。我々の制御システムはユニット全体を監視しており、それが我々に大きな価値を与えているのです」。

"このアプローチでは、坑口から販売までの石油・ガスの経路全体をカバーするスマート機器の構築に障害はありません。エッジは、ITとOTの未来です。"
ピーター・フォト
CTO
ストリームライン・イノベーションズ

オイルフィールド・インテリジェンスの新たな可能性

ztC Edge を使用した Super Valkyrie プロジェクトでは、数時間離れた中央制御室からの完全な可視性、機能性、および分析により、スマートなアミンプラントおよびユニットを 99.5% の稼働率で稼動させることができ、顧客が規定した 95% の最低稼働率を大幅に上回りました。スタッフの数は66％削減され、お客様の自動化予算の達成に貢献しました。

「Stratusエッジ コンピューティング プラットフォームがValkyrieのような複雑なソリューションでどのような能力を発揮するかを見て、エッジテクノロジーが石油・ガス産業に多くのものを提供できることが明らかになりました。スマートウェルヘッド、スマートグリコールユニット、スマートJT（ジュール・トムソン）スキッドなどです。

"Valkyrie Intelligent Platform "をターンキーパッケージにしたことで、非常にシンプルになりました。さらに、リモートモニタリング機能を搭載することで、すべてがモジュール化されます。私たちは、既製のStratus技術を箱に入れて、運用技術プロジェクトをサービスに変えているのです」。

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