Veilige externe toegang: Innovatie drijven in procesindustrieën

Naarmate het automatiseringsniveau in de productie toeneemt, neemt ook de behoefte en het voordeel van externe toegang tot besturingssystemen en data toe. In procesproductie-industrieën stelt externe toegang operators en ingenieurs in staat om apparatuur te bedienen, data te analyseren, en het systeem op te lossen vanaf laptops, smartphones, of tablets vanuit hun kantoor, huis, of koffiezaak.

Wat is Externe Toegang?

Externe toegang is waar data en besturingssystemen elektronisch worden uitgevoerd en benaderd via het internet (of, nog beter, het privé-intranet van het bedrijf). Op deze hoeven ingenieurs en technici niet zoveel tijd door te brengen met rondlopen door een industriële faciliteit om procesdata of besturingssystemen te verzamelen. In plaats daarvan wordt data digitaal opgeslagen in near-real-time, en kunnen computers procesbesturingsbeslissingen nemen.

Procesengineering verbetert met name met externe toegang, omdat er vaak continue, steady-state processen zijn die routinematig gemonitord moeten worden. Echter, discrete productiefaciliteiten kunnen ook profiteren van externe toegang. Maar voor de basis van dit artikel richten we ons op procesproductie.

Figuur 1. Een zichtglas en een camera kunnen als backup gebruikt worden om de digitale uitlezing van vloeistofniveau in een tank te controleren. Afbeelding gebruikt met toestemming van Grainger

Voor procesproductie kunnen stroomsnelheden, temperaturen, drücken, en andere fysieke parameters bemonsterd en eenvoudig vergeleken worden met statistische procesbeheersing (SPC) grafieken om problemen op te sporen. In discrete productie is dit ook waar, hoewel de inputs kunnen omvatten: onderdeeltellingen via lichtstraalonderbreking, gewicht, of machinevisie.

Externe toegang omvat vaak toegang tot cameradata. Dit is met name nuttig om een digitale meting te controleren tegen een analoge meting. Stel: een stroommeter toont geen stroom. Een technicus kan een strategisch geplaatste camera bekijken om een eenvoudige drijver te zien die aangeeft of de stroom werkelijk gestopt is, en de passende actie ondernemen.

Met een goed geïntegreerd systeem krijgen technici en ingenieurs alleen toegang tot systemen met de juiste training en inloggegevens. Data is beperkt tot wie het nodig heeft om te zien, en besturingen blijven in handen van wie getraind is.

Voordelen van Externe Toegang

Verbeterde Veiligheid

Externe toegang bespaart werknemers tijd en moeite, maar het kan ook de veiligheid op de werkvloer verbeteren.

Bij een grote raffinaderij kunnen er duizenden temperatuur-, druk-, en stroommeters zijn die getrackt moeten worden voor kwaliteit en veiligheid. Elke eenheidsoperatie, zoals warmtewisselaars en crackers, zal extra alarmen hebben voor procesafwijkingen, waarschuwingen, en onderhoudsindicatoren.

Figuur 2. Een werknemer die PPE draait en meters controleert in een industriële faciliteit.

Figuur 3. Deze Sinclair raffinaderij in Wyoming heeft duizenden sensoren, die processen en apparatuur monitoren, en data genereren voor toekomstige analyse. Afbeelding gebruikt met toestemming van Sinclair Refinery

Voor externe toegang moesten technici hun persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) aandoen, hun klembord pakken, en door het doolhof van loopplanken en ladders dwalen, de waarden van de diverse meters noteren. Deze datapunten moesten verzameld worden, ongeacht het weer, wat betekende dat werknemers misschien ijzige ladders moesten beklimmen of in extreme hitte. Elke dag in deze omgeving was er een risico op struikelen, uitglijden, of vallen, en, weer-afhankelijk, blootstelling of hittegolf risico's.

Met externe toegang wordt de data automatisch verzameld en opgeslagen in databases in de cloud. Ingenieurs schrijven routines om de data te analyseren en op afwijkingen te controleren. Als een afwijking optreedt, kunnen ze technici naar een specifieke plek sturen om handmatige metingen te verzamelen of een onderhouds- of reparatietaak uit te voeren. Hierdoor hoeven technici niet constant door een grote faciliteit te lopen, wat hun kans op letsel verhoogt.

Beperkte Contaminatie

Met externe toegang minimaliseren fabrieksingenieurs het aantal reizen dat ze naar de faciliteit hoeven te maken. Dit is een groot voordeel in contaminatiegevoelige processen, zoals farmaceutica en halfgeleiders, waar alle personen die de faciliteit betreden een ingewikkelde in- en uitkledprocedure moeten doorlopen.

In farmaceutische productie moeten personen die elk deel van de faciliteit betreden waar farmaceutische stoffen blootgesteld zijn, gekleed en getest worden. Niet alleen beperkt het inkleedprocedure chemische contaminanten, iedereen moet getest worden om te zorgen dat geen biologische contaminanten het product bereiken. De biologische dreiging in de halfgeleiderproductiefaciliteit is beperkt, maar het potentieel voor deeltjescontaminatie is veel hoger.

Figuur 4. Een lege halfgeleiderproductie cleanroom.

Via externe toegang kunnen ingenieurs en technici processen monitoren, onderzoeken, en troubleshooten zonder de cleanroom te betreden. Data wordt verzameld uit cloud-opslag en geanalyseerd op een laptop of naar een processorcluster gestuurd voor analyse. Vaak kunnen tests op afstand besteld worden, wat betekent dat technici de ruimte alleen hoeven te betreden voor onderhoudstaken.

Databeveiliging

Een van de belangrijkste uitdagingen is het balanceren van de voordelen van externe toegang met de digitale beveiliging van apparaten. Het op afstand benaderen van cruciale machinebesturingen en data is gemakkelijk voor de ingenieur en de hacker of industriële spion.

Voor externe toegang moest een industriële spion die ontwerpen wilde stelen of kritische systemen wilde saboteren, de fysieke faciliteit infilteren, de weg leren kennen, en ofwel de kritieke data stelen of hun aanval lanceren. Vaak betekende dit dat de spion door de faciliteit of een van haar contractanten in dienst genomen moest worden, wat een uitdaging is op zich.

Nu kunnen hackers veel gemakkelijk toegang krijgen tot kritische systemen. Fysiek kunnen ze iemands laptop, tablet, of smartphone stelen. Ze kunnen gewoon over de schouder van een ingenieur kijken in een drukke koffiezaak en wat toegang krijgen. Electronisch zijn er veel scripts en technieken om data te stelen zodra het in de cloud beschikbaar is.

Werknemers moeten getraind worden in externe toegang beveiliging. Als ze dat niet zijn, is het slechts een kwestie van tijd voordat de faciliteit aangevallen wordt. Een recent rapport toonde aan dat ransomware-aanvallen meer dan 80% van cyberaanvallen uitmaakten, en de gemiddelde uitbetaling is gestegen tot meer dan $220.000.

Vanwege deze dreiging moeten sommige kritieke systemen een handmatig besturingssysteem hebben om een aanval te overrulen, of helemaal niet in externe controle geplaatst worden. De Cybersecurity and Infrastructure Security Agency (CISA) en Multi-State Information Sharing and Analysis Center (MS-ISAC) publiceerden onlangs een gezamenlijke Ransomware-gids om aanvallen te voorkomen.

De Toekomst van Externe Toegang

Veiligheid, kwaliteit, en gemak zullen nog jarenlang verbeteren. Naarmate kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning (ML) slimmer en capabeler worden, zullen ze kwaliteitsafwijkingen verder uit kunnen detecteren, wat ingenieurs in real-time alerteert.

Externe toegang zal zich blijven uitbreiden en aangevallen worden. Beveiligingssystemen zullen verbeteren, maar hacktechnieken ook. Grote faciliteiten zullen personeel moeten inzetten om robuustere veiligheidssystemen en beveilingstrainingplannen te creëren om de impact van deze aanvallen te beperken.

Procesplanten zijn meestal robuuste faciliteiten met honderden sensoren die data verzamelen. Externe toegang helpt de tijd, veiligheid, contaminatie, en veiligheid door een procesplant te verstrengen.