用于监视和/或控制一个或多个化工厂的方法技术

公开了一种用于经由具有多于两个的部署层(14，16，30，32，34)的分布式计算系统(10)来监视和/或控制具有多个资产的化工厂(12)的方法，其中，部署层(14，16，30，32，34)包括第一处理层(14)、第二处理层(16，32，34)和外部处理层(30)中的至少两个，该方法包括以下步骤：

Method for monitoring and / or controlling one or more chemical plants

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监视和/或控制一个或多个化工厂的方法


[0001]本公开涉及一种用于经由具有多个部署层的分布式计算系统监视和/或控制具有多个资产的化工厂的方法。

技术介绍

[0002]化工生产是一个高度敏感的生产环境，特别是在安全方面。化工厂通常包括多个资产来生产化学产品。多个传感器分布在此类工厂中，以用于监视和控制目的并收集大量数据。因此，化工生产是一个数据量大的环境。然而，迄今为止，从这些数据中提高一个或多个化工厂的生产效率的收益尚未得到充分利用。
[0003]因此，在云计算和大数据分析中应用新技术引起了极大的兴趣。然而，与其他制造业不同的是，过程工业需要遵守非常高的安全标准。出于这个原因，计算基础设施通常是孤立的，对监视和控制系统的访问受到高度限制。由于此类安全标准，延迟和可用性考虑与将迄今为止的嵌入式控制系统简单迁移到例如云计算系统相抵触。弥合在高度专有的工业制造系统和云技术之间的差距是主要挑战之一。
[0004]WO2016065493公开了一种客户端设备和系统，该客户端设备和系统用于数据采集和预处理来自至少一个CNC机器或工业机器人的过程相关的海量数据，并将过程相关数据发送到至少一个数据接收者，例如所述基于云的服务器。客户端设备包括与CNC机器或工业机器人的至少一个控制器的至少一个第一数据通信接口，该数据通信接口用于经由至少一个实时数据通道连续记录硬实时的过程相关数据，以及用于经由至少一个非实时数据通道记录非实时的过程相关数据。客户端设备进一步包括至少一个数据处理单元，该数据处理单元将至少所记录的非实时数据映射到所记录的硬实时数据，以聚合上下文化的过程相关数据的集合。此外，客户端设备包括至少一个第二数据接口，该数据接口用于将上下文化的过程相关数据的集合发送给数据接收者并用于与数据接收者进行进一步的数据通信。
[0005]WO2019138120公开了一种用于改进化工生产过程的方法。在相应的化工生产设施处基于至少一些衍生过程参数通过衍生化学品生产过程来生产多种衍生化学产品，这些化工生产设施中的每一个都包括分开的相应设施内联网。至少一些相应的衍生过程参数由每个设施内联网内的相应生产传感器计算机系统从衍生化学品生产过程中测量。用于模拟衍生化学品生产过程的过程模型被记录在设施内联网外部的过程模型管理计算机系统中。
[0006]US20160320768A1公开了一种示例网络环境，该网络环境用于监视工厂过程，其中系统计算机作为根本原因分析器运行。系统计算机与数据服务器通信以访问从历史数据库收集的可测量过程变量的数据。数据服务器通信地耦合到分布式控制系统(DCS)，进而通过通信网络将收集的数据传送到数据服务器。
[0007]本专利技术的目的涉及用于监视和/或控制过程工业中的化工厂的高度可扩展和灵活的方法，该方法遵循高安全标准并允许增强的监视或控制。

技术实现思路

[0008]提出了一种经由具有多于两个的部署层的分布式计算系统来监视和/或控制具有多个资产的化工厂的方法。该部署层包括第一处理层、第二处理层和外部处理层中的至少两个。该方法包括以下步骤：
[0009]‑
提供包含指定输入数据、输出数据和资产或工厂模型的资产或工厂模板的容器化应用，
[0010]‑
部署该容器化应用以在所述部署层中的至少一个部署层上执行，其中，部署层的分配取决于输入数据、负载指示符或系统层标签，并在相应部署层上执行容器化应用以生成用于控制和/或监视该化工厂的输出数据，
[0011]‑
提供生成的输出数据以用于控制和/或监视该化工厂。
[0012]提出了一种用于利用具有多于两个的部署层来监视和/或控制具有多个资产的化工厂的系统，其中，该部署层包括第一处理层、第二处理层和外部处理层中的至少两个，该系统被配置为：
[0013]‑
提供容器化应用，该容器化应用包括指定输入数据、输出数据和资产或工厂模型的资产或工厂模板，
[0014]‑
部署容器化应用以在所述部署层中的至少一个部署层上执行，其中，基于输入数据、负载指示符或系统层标签分配部署层，并在分配的一个或多个部署层上执行容器化应用以生成用于控制和/或监视化该工厂的输出数据，
[0015]‑
提供生成的输出数据以用于控制和/或监视该化工厂。
[0016]本专利技术进一步涉及具有计算机可读指令的分布式计算机程序或计算机程序产品，当在一个或多个处理器上执行时，该指令使一个或多个处理器执行用于监视和/或控制本文所述的一个或多个化工厂的方法。本专利技术进一步涉及具有计算机可读指令的计算机可读非易失性或非暂时性存储介质，当在一个或多个处理器上执行时，该指令使一个或多个处理器执行用于监视和/或控制如本文所述的一个或多个化工厂的方法。
[0017]所提出的方法允许在控制和/或监视化工厂的分布式计算系统中进行高效的应用处理。通过引入不同的过程和存储层，应用的海量数据传输、编排和执行可以分布在不同的层上，从而实现灵活的应用处理。此外，三个系统层的概念允许高度可用的和安全的监视和/或控制，因为第二处理和外部管理层是冗余的。换句话说，可以将更关键的任务分配给不依赖于外部网络的本地计算资源，而可以将不太关键的任务分配给外部计算资源。另一个优点是，基于上下文，该方法能够实现应用部署的自动化以及对额外传感器或IOT传感器的改造需求的自动识别。
[0018]此外，所提出的方法可以经由第二处理层或外部处理层适应多个化工厂。因此，该方法实现了高度可扩展的应用编排，以用于对化工厂的更可靠和增强的监视和/或控制。特别地，可以组织在不同应用环境中的容器化应用的编排，以符合过程工业的特定需求。例如，可以为即使在多个工厂中的多个资产简化获取输入数据的容器化应用的部署。此外，根据容器化应用所需的特定数据和运行此类应用所需的计算资源，可以选择适当的处理层，从而遵循化工厂的高可用性标准。例如，可以在第二处理层上执行获取特定于工厂的计算量大的应用，同时可以在第一处理层上执行获取资产或过程特定数据并需要低延迟的过程应用。可以定义何时在何部署层上编排其他标准。
[0019]以下描述涉及上述系统、方法、计算机程序、计算机可读存储介质。特别地，系统、输入单元、计算机程序和计算机可读存储介质被配置为执行如上文所述和下文进一步描述的方法步骤。
[0020]在本专利技术的上下文中，化工厂是指任何基于化学过程的制造设施，例如使用化学过程将原料转化为产品。与分立的制造相比，化学制造基于连续或批量过程。因此，化工厂的监视和/或控制是时间相关的，因此基于大型时间序列数据集。一个化工厂可以包括超过1000个传感器，每几秒钟产生一次测量数据点。这样的维度导致需要在用于控制和/或监视化工厂的系统中处理数TB的数据。一个小型化工厂可以包括几千个传感器，每1到10秒产生一次数据点。为了比较，大型化工厂可以包括几万个传感器，例如10000到30000个，每1到10秒产生一次数据点。对此类数据进行上下文化会导致处理数百GB到数TB的数据。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于经由具有多于两个的部署层(14，16，30，32，34)的分布式计算系统(10)来监视和/或控制具有多个资产的化工厂(12)的方法，其中，所述部署层(14，16，30，32，34)包括第一处理层(14)、第二处理层(16，32，34)和外部处理层(30)中的至少两个，所述方法包括以下步骤：
‑
提供(60)容器化应用(48，50)，所述容器化应用包括指定输入数据、输出数据和资产或工厂模型的资产或工厂模板，
‑
部署(62)所述容器化应用(48，50)以在所述部署层(14，16，30，32，34)中的至少一个上执行，其中，所述部署层(14，16，30，32，34)是基于所述输入数据、负载指示符或系统层标签被分配的，并在所分配的部署层(14、16、30、32、34)上执行所述容器化应用(46，52，54)以生成用于控制和/或监视所述化工厂(12)的输出数据，
‑
提供(66)所述生成的输出数据，以用于控制和/或监视所述化工厂(12)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二处理层(16，32，34)包括比所述第一处理层(14)更大的存储和计算资源，并且/或者所述外部处理层(30)包括比所述第二处理层(16，32，34)更大的存储和计算资源。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一和第二处理层(14，16，32，34)被配置在安全网络(20)内部，其中，所述第一处理层(14)通信地耦合到所述第二处理处理层(16，32，34)，并且所述第二处理层(16，32，34)经由外部网络通信地耦合到所述外部处理层(30)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，用于执行的所述容器化应用(48，50)包括一个或多个操作，以获取输入数据，将所述输入数据提供给相应的资产或一个或多个工厂模型以生成输出数据，以及提供所述生成的输出数据以用于控制和/或监视所述化工厂(12)。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，部署由编排应用(56，58)管理，所述编排应用基于所述输入数据、所述负载指示符或所述系统层标签来管理容器化应用(48，50)的部署。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述编配应用(56，58)由所述第二处理层(16，32，34)和/或所述外部处理层(30)托管。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，由所述第二处理层(16，32，34)托管的编排应用(58)管理关键的容器化应用(48，50)，其中，由所述外部处理层(30)托管的编排应用(56)管理非关...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：