La soluzione IoT di Siemens consente a Chengdu Xihui Water Environmental di sfruttare le informazioni sui dati

Fondata nel 2016 a Chengdu, in Cina, Chengdu Xihui Water Environmental Co., Ltd. (Chengdu Xihui) realizza e gestisce impianti di trattamento delle acque reflue (stazioni) e reti di approvvigionamento.

Chengdu Xihui gestisce sette impianti, tra cui l'impianto di trattamento delle acque reflue industriali Ande Industrial Park nel quartiere di Pidu, nonché l'impianto di trattamento delle acque reflue nella città di Tuanjie, che ha una capacità giornaliera di trattamento che raggiunge 190.000 tonnellate. Sebbene l’azienda Chengdu Xihui abbia raggiunto ottimi risultati, la gestione di un impianto di trattamento delle acque reflue presenta difficoltà intrinseche.

Il processo di trattamento delle acque reflue è lungo ed è costituito da attrezzature e segmenti isolati. La maggior parte dei passaggi comportano procedure manuali che richiedono una scarsa automazione. Tuttavia, con l'aumento delle normative di conformità governative, i processi manuali sono uno svantaggio. Per essere realmente efficienti, gli impianti di trattamento delle acque reflue devono trovare un modo per digitalizzare le operazioni al fine di conformarsi alle normative e risparmiare tempo e denaro.

Nel 2019, l’azienda Chengdu Xihui ha riconosciuto l’esigenza di una trasformazione digitale e ha cercato una soluzione Internet of Things (IoT) industriale. Chengdu Xihui ha scelto Insights Hub, la soluzione IoT industriale di Siemens per migliorare il processo decisionale operativo. Ciò ha permesso a Chengdu Xihui di estendere le proprie capacità IoT e connettere quasi tutte le risorse e i processi fondamentali in tutti gli impianti. Chengdu Xihui ha inoltre ottimizzato la trasparenza operativa e i costi operativi relativi a manutenzione, energia e prodotti chimici, garantendo al contempo la qualità dell'acqua in uscita.

Sono tre le sfide principali che Chengdu Xihui ha affrontato con l'implementazione di Insights Hub. La prima è stata la qualità dell'acqua, che è una priorità assoluta di Chengdu Xihui. In passato, Chengdu Xihui utilizzava un processo manuale per gestire i problemi di qualità dell'acqua, come la concentrazione di ossigeno disciolto (DO), la quantità di acqua prelevata, la quantità di aerazione, il dosaggio dei prodotti chimici e il rapporto di riflusso. I sensori DO e del potenziale di riduzione dell'ossidazione (ORP) hanno valutato la concentrazione di ossigeno disciolto e quindi caricato i dati sulla supervisione e l'acquisizione dei dati (SCADA) tramite il controllore a logica programmabile (PLC). Solo allora sono state apportate delle modifiche. A causa di questi lunghi processi manuali, è stato molto difficile mantenere la qualità dell'acqua a un livello stabile.

Un'altra sfida per Chengdu Xihui sono stati i costi operativi. I primi tre costi operativi sono la manutenzione di macchine e componenti, il consumo energetico e i prodotti chimici. Senza la trasparenza della misurazione e del processo, gli impianti sono costretti a fare un uso eccessivo di sostanze chimiche e di trattamenti eccessivi per garantire che la produzione di acqua sia conforme alle normative. L'uso eccessivo di sostanze chimiche, a sua volta, accresce l'utilizzo della macchina, la sua manutenzione e il consumo energetico.

La terza sfida è stata caratterizzata dai tempi di inattività dell'impianto non pianificati. Quando si gestiscono otto impianti di trattamento delle acque reflue contemporaneamente, il guasto di uno di questi non solo influisce sulla qualità della produzione di acqua, ma anche, e in modo significativo, sui costi operativi dovuti ai tempi di inattività.

Sfrutta le soluzioni IoT per ottenere una completa trasparenza operativa

Dopo aver implementato Insights Hub, Chengdu Xihui ha iniziato a connettere risorse e processi isolati fondamentali per abbattere le barriere. MindConnect® 2040, la soluzione di connettività plug-and-play, connette facilmente risorse e processi. Chengdu Xihui ora utilizza MindConnect 2040 per connettere i PLC ad apparecchiature e processi fondamentali e acquisire approfondimenti sui dati IoT in tempo reale.

Chengdu Xihui ha anche sfruttato molte delle applicazioni e delle soluzioni di Insights Hub per promuovere ulteriormente l’implementazione di IoT, soluzioni possibili perché parte della piattaforma aziendale Siemens Xcelerator di software, hardware e servizi.

Ad esempio, con Industrial IoT Asset Manager, Chengdu Xihui ha creato modelli di dati di IoT che consentono di definire i punti di raccolta dei dati di IoT e di gestire le risorse delle attrezzature. Chengdu Xihui utilizza Insights Hub Monitor per visualizzare tutti gli impianti, le linee di produzione e le attrezzature sul cloud e per realizzare il monitoraggio da remoto tra impianti e linee di produzione definendo autonomamente le regole di avviso e gli eventi di risposta. Con Insights Hub Monitor, Chengdu Xihui può anche controllare i dati operativi di qualsiasi risorsa e inviare le informazioni operative delle attrezzature al fornitore di queste ultime in tempo reale tramite avvisi di indicatori chiave di prestazione (KPI), come definito in Insights Hub Monitor, richiedendo al fornitore di attrezzature di condurre la risoluzione dei problemi delle attrezzature da remoto.

"In qualità di partner di fiducia nel campo dell'automazione industriale, Siemens fornisce prodotti con servizi di alta qualità e di classe mondiale", afferma Zhang Chenghui, General Manager di Chengdu Xihui. "Nel frattempo, Siemens comprende il settore delle acque reflue e le nostre sfide. Insights Hub ci offre tutta la trasparenza e gli insight, basati sui dati, necessari per prendere le decisioni giuste e rafforzare la nostra strategia di digitalizzazione”.

Sfruttare l'IoT per monitorare e ridurre il consumo energetico

Il consumo energetico di risorse critiche, come un soffiatore, in un impianto di trattamento delle acque reflue deve essere costantemente monitorato e valutato. Il consumo energetico di un soffiatore rappresenta il 50% del costo operativo totale. Qualsiasi metodo che consenta di ridurre il consumo energetico dei soffiatori rappresenta un vantaggio significativo per Chengdu Xihui. Sulla base di un'analisi completa dei dati di IoT effettuata con Insights Hub, Chengdu Xihui può associare ora la capacità di soffiaggio del soffiatore ai prezzi correnti dell'elettricità, usufruire dell'elettricità al di fuori delle ore di punta e, di conseguenza, controllare la potenza di uscita di un soffiatore garantendo al contempo la qualità della produzione di acqua. In questo modo si mantiene la capacità di soffiata un livello inferiore per ridurre al minimo il costo dell'energia elettrica.

"Grazie a Insights Hub, le risorse fondamentali sono ora ben gestite", afferma Li Junwen, Maintenance Manager di Chengdu Xihui. "Siamo in grado di pianificare la manutenzione in anticipo e anche di lavorare a stretto contatto ed efficientemente con il fornitore di attrezzature e di servizi".

Secondo un'analisi industriale di IoT, Chengdu Xihui ha ridotto drasticamente i costi elettrici mensili del 10% e ha realizzato un risparmio sui costi del 10% perfezionando e digitalizzando l'ampio modello di somministrazione chimica.

"Con Insights Hub possiamo misurare, analizzare e ottimizzare i nostri costi di processo e di funzionamento", afferma Jiang YuLiang, Digital transformation director di Chengdu Xihui. "Non solo possiamo mappare chiaramente qualsiasi collo di bottiglia, ma anche capire il rapporto tra funzionamento in caso di guasto e costi".

Abilitare la manutenzione intelligente

Sulla base di dati storici e in tempo reale raccolti dai soffiatori, l'apprendimento automatico (ML) e l'analisi avanzata possono fornire avvisi tempestivi al personale addetto alla manutenzione prima del guasto di un soffiatore. Gli avvisi possono essere inoltrati al fornitore dell'apparecchiatura per la diagnostica remota o per ripristinare la macchina. Le applicazioni che uniscono i dati di IoT in tempo reale con i dati storici sulle prestazioni consentono ai fornitori di attrezzature di svolgere il proprio lavoro in modo molto più corretto e rapido.

Con l'analisi avanzata e l’apprendimento automatico, la manutenzione dell'impianto è passata da un approccio reattivo o pianificato a un approccio proattivo. Ora le risorse possono essere gestite sulla base di dati operativi e relativi allo stato reale, anziché con una manutenzione programmata e non necessaria o successiva al verificarsi di guasti. Ciò riduce i tempi di inattività e consente alle risorse di funzionare costantemente a livelli elevati di affidabilità e usabilità.

Riepilogo

Attraverso l'implementazione a livello aziendale di Insights Hub, Chengdu Xihui non solo ha digitalizzato il monitoraggio e la gestione dell'intero processo di trattamento delle acque reflue, ma ha trovato il punto di equilibrio più corretto e scientifico tra qualità e costo del prodotto grazie a un'analisi approfondita dei dati di IoT, riducendo in modo significativo i costi.

Chengdu Xihui ha vinto le sfide aziendali trasformando al contempo le proprie conoscenze ed esperienze industriali in applicazioni Insights Hub. Grazie alle conoscenze del settore di Chengdu Xihui, queste applicazioni sono preziose e significative per l'intero settore. In futuro, Chengdu Xihui intende rilasciare le applicazioni appena sviluppate nell'Insights Hub Store, creando così un nuovo modello di business orientato ai servizi. Chengdu Xihui non solo prevede di fornire servizi applicativi di IoT per i fornitori di attrezzature tradizionali, ma anche per lo stesso tipo di impianti di trattamento delle acque reflue. Con Insights Hub, Chengdu Xihui prevede di offrire un nuovo modello di business all'intero settore: operation as a service.

"Con la trasparenza e gli insight basati sui dati forniti da Insights Hub, abbiamo trovato il modo più corretto e scientifico per mantenere stabile la qualità dell'acqua ottenendo al contempo enormi risparmi sui costi", afferma Zhang. "Abbiamo sviluppato le nostre applicazioni, che potrebbero tornare utili ad altre aziende nel nostro settore".