Relatório Final ABAST16 v5 - prominp
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Relatório Final ABAST16 v5 - prominp
º N RELATÓRIO FINAL COMITÊ SETORIAL: RF-ABAST-16 FOLHA: ABAST 1 de 37 COORDENADOR DO COMITÊ SETORIAL: ENTIDADE: Luiz Alberto Gaspar Domingues Petrobras COORDENADOR DO PROJETO: ENTIDADE: Maucir de Almeida CÓDIGO DO PROJETO: Petrobras TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRO FINAL - PROJETO ABAST-16 ABAST-16 NOME DO PROJETO: ESTRUTURAÇÃO DO CETAI – CENTRO DE EXCELÊNCIA EM TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ÍNDICE DE REVISÕES REV 0 DESCRIÇÃO E/OU FOLHAS ATINGIDAS EMISSÃO ORIGINAL REV. 0 REV. A REV. B REV. C CONTROLE DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA EMISSÃO (Coordenador do Projeto) APROVAÇÃO (Coordenador do Comitê Setorial) As aprovações abaixo serão aplicáveis quando da emissão dos produtos finais APROVAÇÃO (Coordenador Executivo) APROVAÇÃO (Coordenador do Comitê Executivo) DATA ASSINATURA RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 2 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 ÍNDICE 1 HISTÓRICO ..................................................................................................................... 4 1.1 ANTECEDENTES AO PROMINP ........................................................................................................................ 4 1.2 APÓS O PROMINP ................................................................................................................................................ 6 2 2.1 DIRECIONAMENTO ESTRATÉGICO.............................................................................. 8 VISÃO ....................................................................................................................................................................... 8 MISSÃO.................................................................................................................................................................................. 9 3 PROJETOS ESTRUTURANTES ................................................................................... 11 3.1 OTIMIZAÇÃO E CONFIABILIDADE DE SISTEMAS DE CONTROLE AVANÇADO ................................ 11 3.2 CURSOS DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS ......................... 13 3.3 AVALIAÇÃO DE ANALISADOR ON-LINE PARA RTO.................................................................................. 14 3.4 DESENVOLVIMENTO DE UM CONTROLADOR ROBUSTO PARA PROCESSOS DE REFINO ......... 15 3.5 DESENVOLVIMENTO DO SIMULADOR DE REFORMA CATALÍTICA..................................................... 16 3.6 INFRAESTRUTURA PARA O CETAI................................................................................................................ 16 3.7 OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DE UNIDADES FCC................................................................................. 17 3.8 PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO ............................................................................................................ 17 4 PROJETOS ESTRATÉGICOS....................................................................................... 19 4.1 TREINAMENTO EM AUTOMAÇÃO – CEFET-PR.......................................................................................... 19 4.2 DESENVOLVIMENTO DE ANALISADOR NIR EM LINHA – UNICAMP - PROREC ................................ 20 4.3 OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DINÂMICA ................................................................................................. 21 4.4 WIRELESS - INFORMAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO ELETRÔNICA PARA AUTOMAÇÃO DE PROCEDIMENTOS DE CAMPO ...................................................................................................................................... 22 Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 3 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 4.5 5 GOMM .................................................................................................................................................................... 23 INVESTIMENTOS .......................................................................................................... 26 RECURSOS INVESTIDOS ................................................................................................................................................ 26 6 RECOMENDAÇÕES...................................................................................................... 27 ESTRUTURAR O CONSELHO GESTOR....................................................................................................................... 27 APROVAR O REGIMENTO INTERNO............................................................................................................................ 27 ESTRUTURAR O NOVO COMITÊ EXECUTIVO........................................................................................................... 27 RENOVAR O TERMO DE COOPERAÇÃO COM A FUSP .......................................................................................... 27 ANALISAR, REVISAR E APROVAR O PLANO TÁTICO DO CETAI......................................................................... 27 7 ANEXO 1 - PROPOSTA DE REGIMENTO INTERNO DO CETAI................................. 28 8 ANEXO 2 - PROPOSTA DE PLANO DE AÇÃO DO CETAI ......................................... 30 A2.1 - PLANO DE AÇÃO ................................................................................................................................................... 30 A2.2 – RECURSOS HUMANOS NECESSÁRIOS ......................................................................................................... 32 9 ANEXO 3 - ATA DE REUNIÃO DO CONSELHO GESTOR DO CETAI........................ 33 10 ANEXO 4 – EMENTA DO CACOP - CURSO AVANÇADO EM CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS (CACOP) .......................................................................... 34 16 a 20/04/2007 - Pré-requisito: nenhum....................................................................................................................... 34 Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 4 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 1 HISTÓRICO 1.1 ANTECEDENTES AO PROMINP Pode-se dizer que a história da área de aplicações em automação industrial na PETROBRAS teve início em 1986 com a adoção de uma política de troca de instrumentação obsoleta, pneumática e eletrônica analógica, por eletrônica digital e por oportunidades em novas instalações. Em 1989, este conceito foi revisto, com a emissão de um Plano Diretor de Automação Industrial - PDAI, voltado para a atratividade dos investimentos em automação. A formação de recursos humanos foi priorizada com a organização de diversos cursos de Especialização em Automação e Controle Avançado de 440 horas com a Universidade de São Paulo (USP), com a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e com a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) no período de 1988 a 1994. Na USP foram organizados três cursos com o Departamento de Engenharia Química, mais especificamente o Laboratório de Simulação e Controle de Processos. Na UFRJ foram organizados três cursos com o Programa de Engenharia Química da Coordenação de Programas de Pós-Graduação de Engenharia (PEQ/COPPE). Na UFMG foi organizado um curso com o Departamento de Engenharia Elétrica. Ao todo estes cursos formaram uma massa crítica de conhecimento na Empresa com 79 especialistas. No início da década de 90 observou-se que, apesar da capacitação na PETROBRAS ter atingido um alto nível, havia poucas aplicações de automação industrial em andamento no Refino, resumindo-se a algumas experiências desenvolvidas de maneira isolada na Refinaria Presidente Bernardes de Cubatão. Além disso, os grandes investimentos previstos na substituição de instrumentação analógica por digital faziam antever grandes oportunidades de implantação de estratégias de controle avançado. Por esta razão, fazia-se necessário um esforço de coordenação para que os investimentos em capacitação gerassem os resultados desejados. Assim, decidiu-se criar um grupo de trabalho com alguns profissionais de refinarias com o objetivo de estudar, desenvolver e aplicar estratégias de controle avançado no refino. O núcleo de automação industrial foi então criado em 1992, como um grupo de trabalho temporário, sediado na então DIRINF-SP (atual TI-SPS) com engenheiros da RPBC, Refinaria Henrique Lage (REVAP) e Refinaria de Paulínia (REPLAN), totalizando 4 profissionais. Por algum tempo juntaramse a eles mais um engenheiro da SEDE e um da REPLAN. Os objetivos definidos naquela ocasião foram: • • • Participação no projeto de controle avançado da REVAP/U-210, que estava sendo contratado junto à empresa americana PROFIMATICS (posteriormente absorvida pela HONEYWELL), prevendo total transferência da tecnologia empregada; Desenvolvimento de um controlador multivariável da PETROBRAS, dentro de um programa de capacitação realizado na forma de mestrados na USP; Implantação dos resultados obtidos na transferência de tecnologia e nos mestrados em projetos de controle para unidades da RPBC, REVAP e REPLAN. Os objetivos foram integralmente alcançados após 2 anos e os profissionais participantes do grupo de trabalho (Núcleo de Controle Avançado - NCA) foram transferidos para a sede, porém fisicamente Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 5 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 instalados na RPBC. Esta localização foi escolhida na época por apresentar menores custos financeiros para a empresa e menores deslocamentos por parte dos funcionários. Desta forma as referências ao núcleo, no contexto formal, dizem respeito a um grupo vinculado ao então DEPIN. O núcleo operou então com 3 de seus membros originais, tendo realizado projetos em praticamente todas as refinarias: RPBC, REVAP, REPLAN, Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP), Refinaria Duque de Caxias (REDUC), Refinaria Landulpho Alves (RLAM), Refinaria Gabriel Passos (REGAP) e Refinaria Getúlio Vargas (REPAR). Em 1996 a experiência em termos de aplicações de controle avançado foi consolidada na forma de um produto, o SICON, que facilitou e agilizou a execução dos projetos nas unidades. O grau de sucesso da estratégia desenvolvida e implementada pela PETROBRAS foi evidenciado por vários fatos, entre os quais podemos citar: • • • Opinião de consultor de renome internacional (Dr. Zak Friedman), que avaliou os projetos de controle avançado da PETROBRAS em 1994; Situação da REDUC/U-1250 onde um projeto efetuado pela empresa DMCC (atual ASPEN), considerada a melhor do mundo nesta tecnologia, apresentou sucessivos problemas que quase inviabilizaram a sua utilização. Após a substituição do controlador da DMCC pelo da PETROBRAS o sistema passou a funcionar com bom desempenho; Comercialização do SICON. O controlador da PETROBRAS foi implementado nos reatores de polimerização (Linha C) da RHODIA-STER de Poços de Caldas - MG. Em julho de 1997, a antiga GETEP (atual AB-RE/TR) assinou um convênio com a FUSP – Fundação de Apoio à Universidade de São Paulo – para a realização de atividades de P&D, capacitação a suporte às atividades do Núcleo de Controle Avançado. Com este convênio, que contou também com recursos da FAPESP, a área de atuação deste núcleo foi expandida passando a incorporar o desenvolvimento de tecnologia de otimização em tempo real (RTO), além de planejamento e programação de produção e técnicas de inteligência artificial. Para viabilizar a execução das atividades previstas no convênio, o núcleo foi transferido para instalações na Universidade de São Paulo, preparadas com este fim. O convênio representou um redirecionamento das atividades do núcleo, que voltou a priorizar atividades de P&D com o objetivo de viabilizar um novo salto tecnológico através da incorporação da tecnologia de RTO ao seu portfólio. Considerando os resultados obtidos pelo NCA, o AB-RE solicitou à Diretoria, através do DIP 341 de 16 de outubro de 2000, autorização para criação do Centro de Excelência em Tecnologia de Aplicação em Automação Industrial. A proposição foi aprovada e comunicada através da ata D.E. 4.277, item 5, de 26/outubro/2000 Apesar disso, com o encerramento do convênio com a USP em 31 de outubro de 2000, o NCA foi extinto e seus profissionais transferidos para a sede da Petrobras no ano seguinte. Assim a criação do Centro de Excelência ficou praticamente sem efeito. Uma das poucas atividades significativas que foram levadas adiante foi a realização na USP do curso de Especialização em Controle e Otimização de Processos Químicos, iniciado em 27/01/2003 e para o qual contamos com recursos da Universidade Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 6 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Petrobras. Foram realizadas 2 turmas do citado curso, tendo-se treinado 26 profissionais da Petrobras (nomes no Apêndice 1). A partir de 2003 buscou-se estruturar o Centro de Excelência, denominado provisoriamente de CETAA, através de ações para estabelecer o seu modelo de gestão. Assim foi criado o Comitê Executivo com a seguinte composição: • • • • • • Lincoln F. L. Moro (coordenador executivo) – AB-RE/TR/OT Antonio Carlos Zanin – AB-RE/TR/OT Mário César M. M. de Campos – CENPES/EB/AOT Vítor M. dos Santos Lisboa - E&P/ENGP/IPSA Antonio Maylinch Teruel – RPBC/OT Gil Roberto V. Pinheiro – AB-RE/ES/TEIE Na primeira reunião do comitê, realizada em 13/06/2003, definiram-se algumas ações, entre elas temos: • • • Buscar a assinatura de um termo de cooperação com a FUSP para estruturar o Centro; Realizar ações de divulgação, como criação de uma página na intranet e confecção de “Folder”; Realizar um seminário de automação envolvendo empresas internacionais da área. O termo de cooperação com a FUSP foi assinado em 26 de novembro de 2003, mas pouco pôde ser feito para realmente implementar o Centro, em função da ausência dos recursos humanos e baixa disponibilidade de recursos financeiros. Essa dificuldade de mobilização de recursos gerou iniciativas como o Projeto Estruturante “Desenvolvimento e implantação de controlador preditivo de horizonte infinito na OXITENO”, cujo objetivo foi o desenvolvimento, em programas de mestrado e doutorado, de uma tecnologia de controle inovadora, conhecida como controlador preditivo de horizonte infinito (IHMPC). O sistema de produção de óxido de etileno da empresa OXITENO apresenta problemas de controle desafiadores e se mostrou adequado para demonstrar as vantagens do IHMPC. O projeto utilizou financiamento da FINEP e recursos oriundos da venda de uma licença do sistema SICON para aquela empresa. 1.2 APÓS O PROMINP A implantação do Centro de Excelência ganhou impulso com a inclusão no PROMINP do projeto ABAST-16, denominado “Ampliação da Participação da Indústria Nacional de Softwares e Serviços de Otimização no Refino e Petroquímica”. Esse projeto previa, entre outras atividades, a elaboração de proposta de modelo de gestão do centro de excelência e forma de integração e associações com outras unidades tecnológicas, como o LEAD (Laboratório de Engenharia de Aplicação e desenvolvimento) que o CENPES está implantando. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 7 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 O maior esforço foi dedicado à obtenção de recursos para implantação real do CETAI, através de projetos de P&D e de infra-estrutura. Vários desses projetos foram iniciados tanto no âmbito do CETAI propriamente dito quanto em instituições que não fazem formalmente parte do mesmo. Nos capítulos 3 e 4 é feita uma lista desses projetos e apresentado o estado atual dos mesmos. Em 2007 foi estruturado o conselho gestor do CETAI, sendo que a primeira reunião foi realizada em 26/02/2007 (ata no anexo) Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 8 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 2 DIRECIONAMENTO ESTRATÉGICO 2.1 VISÃO O CETAI é referência mundial em otimização de processos através de aplicações de automação industrial. É capaz de gerar e implementar tecnologias de vanguarda, que resultam em significativo aumento da lucratividade das instalações industriais. A otimização de processos, em especial os processos de refino, se baseia no uso de medições freqüentes e abrangentes do estado das unidades de processo para gerar uma grande quantidade de dados. Esses dados são usados em modelos matemáticos e outras ferramentas analíticas que fornecem uma comparação entre o desempenho atual e o desejado e que permitem planejar o futuro com maior confiança. Assim, a principal característica da refinaria otimizada é o processo de decisão e atuação baseado na melhor previsão disponível do futuro, enquanto que o esquema tradicional se caracteriza por reações ao que acaba de acontecer. Todo esse processo de decisão se baseia na tecnologia de automação de processos, que é a área tecnológica que une conhecimentos de engenharia de processos, tecnologia de operação e produção e tecnologia de sistemas & informação para gerar aplicações que suportam as funções da produção e que apóiam o atendimento dos objetivos de negócio de uma empresa. A automação é responsável pelas aplicações (softwares) utilizadas na gestão da produção e coresponsável pela infra-estrutura (hardware) que suporta essas aplicações, que podem ser de dois tipos: 1. 2. Aplicações que visam melhorar a qualidade da informação. Nesta categoria podemos citar os bancos de dados de processo, os sistemas de reconciliação de dados e balanço material, inferências de propriedades físico-químicas etc.; Aplicações que visam atuar, diretamente ou através de outras aplicações, sobre o processo de produção. Neste caso temos o controle de processos, a otimização em tempo real etc. A atuação do CETAI está baseada em um conceito inovador que foi denominado Refinaria Virtual. Segundo esse conceito, no futuro teremos um modelo matemático dinâmico, representando todos os equipamentos, fluxos de processo e utilidades e possibilidades de decisão e atuação existentes na refinaria real. Esse modelo matemático será continuamente ajustado e alimentado com informações para representar o mais fidedignamente possível o comportamento da refinaria real em termos de variáveis de processo, qualidade de produtos finais e intermediários, consumo de energia e utilidades etc. Assim, o modelo pode ser usado para estimar o efeito sobre os resultados da refinaria de decisões operacionais antes que as mesmas sejam realmente implementadas. Isso permitirá a otimização global da refinaria praticamente em tempo real. O modelo permite também a avaliação criteriosa do desempenho da refinaria, pois pode ser alimentado com condições de operação padronizadas e os resultados comparados com os realmente obtidos. Adicionalmente, o modelo pode ser usado em atividades off-line como, por exemplo, testes de corrida virtuais, projetos de modificações e revamps, treinamento etc.. A figura 2.1 mostra de maneira gráfica o conceito de refinaria virtual. Relatório Final do Projeto ABAST-16 º N RELATÓRIO FINAL CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: 9 de 37 ABAST-16 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Maior detalhamento: Otimização off-line Modelo1 Modelo2 Modelo3 f(y,u,p)=0 f(y,u,p)=0 f(y,u,p)=0 φ p DRTO model Inferências y Modelo dinâmico De processo Modelo: •controle; •Treinamento; •projeto dy/dt=f(y,u,p) u p adaptação controle u y Refinaria Figura 2.1 – Conceito de Refinaria Virtual MISSÃO A missão do CETAI é apoiar a Petrobras no emprego do estado da arte da tecnologia de otimização como um diferencial competitivo. Para que possa realizar sua missão os seguintes objetivos devem ser buscados: 1. 2. 3. 4. Dar suporte tecnológico à atividade de otimização do Refino; Integrar as equipes de toda a Petrobras que trabalham com esse objetivo; Estabelecer parcerias de longo prazo com empresas de tecnologia e universidades; Desenvolver, aplicar e garantir a efetividade das tecnologias de otimização; Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 10 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 5. Fomentar a formação, no país, de uma sólida base de empresas e pesquisadores. Os seguintes fatores são críticos para que o CETAI possa realizar seus objetivos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Capacitação dos profissionais (qualidade e quantidade); Divulgação adequada dos resultados e popularização do conhecimento; Avaliação e gestão contínua de resultados; Velocidade na aplicação e desenvolvimento das soluções; Eficácia das soluções implementadas; Integração, padronização, ciclo de vida adequado e atualizações fáceis da tecnologia empregada; 7. Integração das equipes; 8. Tecnologia compatível ou superior aos padrões internacionais. As atribuições do CETAI, definidas de acordo com sua missão são as seguintes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Implementar, divulgar e prover assistência técnica aos algoritmos de controle e otimização. Desenvolver, implementar e avaliar a efetividade de soluções de planejamento e programação de produção. Promover a integração entre as camadas de otimização on-line e off-line. Planejar e propor novos projetos de P&D. Coordenar e executar projetos de P&D. Monitorar a eficácia das soluções de otimização on-line implementadas nas UNs e atuar para obter melhores resultados. Transformar os resultados dos projetos de P&D em aplicativos, responsabilizando-se pelas atualizações, suporte, documentação, assistência técnica etc. Executar atividades de capacitação e divulgação. As ações resultantes dessas atribuições serão sempre executadas em consonância com as diretrizes emitidas pela Gerência de Otimização do AB-RE/TR. Relatório Final do Projeto ABAST-16 REV. º N RELATÓRIO FINAL RF-ABAST-16 CÓDIGO DO PROJETO: 0 FOLHA: 11 de 37 ABAST-16 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 3 PROJETOS ESTRUTURANTES Ao longo do projeto PROMINP ABAST-16 vários projetos foram criados, sendo que apenas uma parte deles faz parte da carteira do CETAI, por estarem cobertos pelo termo de cooperação que deu origem ao centro. A tabela lista os projetos que compõem essa carteira. Título do Projeto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Otimização e confiabilidade de sistemas de controle avançado - PROREC Curso de especialização em otimização e controle de processos – TR/OT & UP Analisadores on-line para otimização em tempo real PROREC Desenvolvimento de um controlador robusto para processos de refino PROREC Desenvolvimento do simulador de reforma catalítica - PROREC Infra-estrutura para o CETAI - ANP Otimização em tempo real de unidades FCC PROREC Programas de Pósgraduação – TR/OT Desenvolvimento e implantação de controlador preditivo de horizonte infinito na OXITENO FINEP Início Término Status Coordenador 21/1/05 Ago/08 Andamento Lincoln F. L. Moro 01/03/05 28/02/06 Concluído 01/10/05 Dez/07 Andamento Antonio Carlos Katata 07/07/05 Jan/08 Andamento Jose Manuel Gonzalez Tubio Perez 19/10/05 Out/07 Andamento 08/06/06 Dez/07 Andamento 01/07/05 Out/07 Andamento Lincoln F.L.Moro 02/01/05 - Andamento Lincoln F.L.Moro 01/06/04 10/11/05 Concluído Antonio Carlos Zanin Rogério G. Herkenhoff Joyce Stone De Souza Aires Lincoln F.L.Moro A seguir é feita uma descrição dos principais projetos estruturantes do CETAI, levando-se em conta a relevância para os objetivos e priorizando-se os mais recentes. 3.1 OTIMIZAÇÃO AVANÇADO E CONFIABILIDADE DE SISTEMAS DE CONTROLE Seguindo o que foi definido no Plano Diretor de Automação Industrial (PDAI89), a Petrobras desenvolveu a tecnologia de controle preditivo multivariável e a implantou em dezenas de unidades nas várias refinarias. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 12 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 A implantação desses sistemas, chamados de controle avançado, gera benefícios substanciais para a empresa, estimados em mais de US$ 35.000.000/ano. Apesar disso, análises recentes indicam que esse benefício é apenas cerca de metade do que pode ser atingido com a utilização plena das potencialidades da tecnologia. Existem vários fatores que explicam essa diferença: 1. O algoritmo utilizado (Controlador preditivo multivariável linear mono-modelo) é inadequado para controlar alguns sistemas que apresentam significativas alterações no comportamento conforme o ponto de operação. 2. Existem inferências de propriedades físico-químicas que, apesar de cruciais para o adequado controle da unidade, apresentam baixa confiabilidade e aderência aos resultados analíticos. 3. Alguns sistemas tiveram seu desempenho degradado devido a mudanças em equipamentos ou no modo de operar das unidades, sem que houvesse a adaptação dos sistemas de controle a essas alterações. Essa não adaptação pode ser devida à inadequação do algoritmo atual à novas condições ou por desconhecimento ou falta de capacitação para efetuá-la. 4. Algumas unidades de processo de grande importância e grande potencial de retorno não possuem sistemas de controle avançado instalados. O potencial a ser auferido e os problemas que estão impedindo que tal potencial seja atingido, justificaram a execução de um projeto P&D para remover tais problemas. O projeto foi incluído na carteira do PROREC (PD-01186), o qual alocou R$ 1.421.141 para sua execução. O projeto proposto se constitui das seguintes etapas: • • • • • • Criação de uma metodologia de avaliação de desempenho de controladores multivariáveis e inferências, através da consolidação das práticas já existentes e do estudo de novas formas de avaliação; Análise do desempenho dos controladores instalados. Essa análise será efetuada continuamente; Identificação das causas dos problemas de desempenho destes controladores; Proposição de soluções para os problemas encontrados, incluindo os associados às inferências, sintonia, modelos inadequados, não-linearidades (incluindo novos controladores), integração entre a camada de otimização (PL ou PQ) e a de controle, etc. Implementação das soluções; Reavaliação do desempenho dos sistemas modificados. Como resultado a Petrobras disporá de novos métodos e softwares de avaliação de sistemas de controle avançado e novos algoritmos de controle e de inferências. Até o momento os principais resultados do projeto são: • Em 22/09/2005 foi assinado contrato com a FUSP (contrato R/3 Contrato: 4600190453 – com Prazo até 21/09/07) para desenvolvimento de metodologia de avaliação de controladores preditivos; Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 13 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 • • • Efetuado desenvolvimento do controlador multivariável para uso em sistemas de mistura em linha; Efetuada implantação piloto do sistema de avaliação de controladores regulatórios BRPerfex na REVAP. Esse sistema foi desenvolvido por uma parceria entre a Petrobras e a empresa TriSolutions (Porto Alegre – RS); Efetuada licitação por Carta Convite de serviços de implantação de controladores preditivos multivariáveis. 3.2 CURSOS DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS Foram realizadas duas turmas deste curso, que visou formar profissionais qualificados para exercer os seguintes tipos de atividade: 1. Análise e solução de problemas envolvendo estruturas de controle/otimização de sistemas industriais; 2. Implantação de projetos de controle e otimização, incluindo a seleção da tecnologia a ser implantada; 3. Acompanhamento e diagnóstico de sistemas de controle/otimização, visando a ampliação ou o aprimoramento do sistema. Os cursos foram realizados em convênio com a Universidade de São Paulo e tiveram duração aproximada de 09 meses. As seguintes disciplinas foram incluídas nos cursos: Módulo Horas I Introdução ao Controle de Processos Químicos Contínuos 36 II Controle Digital de Processos Químicos 36 III Modelagem e Métodos Matemáticos Aplicados à Eng. Química 36 IV Projeto de Controle Clássico e Simulação de Processos 36 V Métodos Estatísticos para Reconciliação de Dados Industriais, 36 Análise de Processos e Monitoramento de Plantas VI Projeto sobre Reconciliação de Dados, Análise e Monitoramento de 36 Processos Industriais VII Métodos de Otimização de Processos 36 VIII Projeto sobre Otimização de Processos 36 IX Controle Avançado de Processos 36 X Projeto de Controle Avançado de Processos 36 XI Identificação de Modelos Dinâmicos de Processo 36 XII Projeto de Identificação de Modelos de Processos 36 Total 432 A primeira turma do curso foi realizada no período de 27/01/2003 a 30/04/2004. Os seguintes profissionais da Petrobras participaram dessa turma: Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 14 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 2- Alberto Sérgio da Silva BARRIGA (RECAP) 3- Alexandre Meirelles Machado (RLAM) 4- Alexandre Wanderley (REDUC) 5- Antonio Carlos Katata (REVAP) 6- Eduardo Rocha Prado (RLAM) 7- Eriosvaldo Martins de Oliveira (FAFEN-SE) 8- Francisco de Assis Pinto Marques (REMAN) 9- Hildebrando F. de Castro Filho (REVAP) 10- José Henrique França Lucca (RECAP) 11- José Hugo Eder Martins (REMAN) 12- Marcelo Kenji Hassimoto (TI-SP) 13- Paulo Roberto Rocha de Ávila (FAFEN-BA) 14- Sérgio Luiz Ballin (SIX) 15- José Manuel Gonzalez Tubio Perez (Engenharia) A segunda turma, na qual participaram os 12 profissionais listados abaixo, foi realizada no período de 14/03/2005 a 28/02/2006. 1- Alberto Jamhour (SIX) 2- Edwin Carvalho (REVAP) 3- Fabiano da Mata Almeida (REGAP) 4- Fabiola Adriana Pereira (RPBC) 5- Francisco Romino Ayres Correia (LUBNOR) 6- Jorge Orestes Gomes Pereira (REDUC) 7- Leandro Rossatto (RECAP) 8- Loester Pedro Da Silva Junior (RLAM) 9- Marcos Aurélio Evangelista (REPAR) 10- Maria Laura Pires Rabello (REDUC) 11- Miguel João Borges Filho (CENPES) 12- Roberto Takao Izumi (REVAP) Atualmente está em andamento a terceira turma do curso, que foi renomeado como CACOP Curso Avançado em Controle e Otimização de Processos (descrição do curso no anexo 4). 3.3 AVALIAÇÃO DE ANALISADOR ON-LINE PARA RTO Uma das maiores dificuldades que tem impactado negativamente o desempenho dos sistemas de controle avançado das unidades de destilação atmosférica e vácuo e praticamente impedido a implantação de sistemas de Otimização em Tempo Real (RTO) nessas unidades está relacionada ao imperfeito conhecimento das propriedades da carga. A ausência de uma caracterização em tempo real do petróleo faz também com que as inferências de propriedades físico-químicas apresentem baixa confiabilidade. Algumas iniciativas já foram tomadas no sentido de sanar essa dificuldade. Já foi executado um projeto com o objetivo de correlacionar o espectro NIR de petróleo com propriedades como destilação PEV e densidade, com bons resultados. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: 15 de 37 ABAST-16 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Assim, este projeto visa avaliar a tecnologia que melhor se aplica para caracterização de petróleo e a influência de analisadores em linha nos sistemas de RTO e Controle Avançado. A caracterização em tempo real do petróleo permitirá determinar com maior precisão as inferências de propriedades físico-químicas e rendimentos dos derivados. Os benefícios esperados estão relacionados à utilização de sistemas de RTO e a um melhor desempenho das inferências utilizadas pelo controle avançado. Dados de literatura indicam que um sistema de RTO apresenta benefícios de US$ 0,25/ton de carga. Segundo acompanhamento do AB-RE/TR/OT (Abastecimento – Refino - Tecnologia do Refino - Otimização) as principais UDAVs que possuem sistemas de controle avançado apresentam um “gap” de desempenho equivalente a uma perda de US$ 12 milhões/ano. Estima-se que, pelo menos 30% deste valor seja devido ao desempenho inadequado das inferências, como resultado de uma caracterização inadequada da carga. Este projeto está incluído no PROREC (PD-01189) e deverá se concentrar em duas linhas principais: 1. Avaliação da tecnologia NIR para caracterização de petróleo. Essa etapa está sendo executada através de um contrato assinado em 8 de dezembro de 2005 com a FUSP (R/3 4600199753, Org. Compras 0050, valor total de R$ 288.400). 2. Avaliação da tecnologia de ressonância magnética (MRA), que será realizada pela REVAP. 3.4 DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS DE REFINO UM CONTROLADOR ROBUSTO PARA Este projeto, no qual deverão ser investidos mais de R$ 1.200.000 faz parte do PROREC sob o No PD-01193 e possui duas vertentes complementares: 1. Desenvolvimento de um controlador robusto aplicado a processos de refino. Um controlador robusto apresenta comportamento estável, mesmo quando submetido a variações no comportamento do processo, ou seja, quando o modelo utilizado pelo controlador representa um comportamento significativamente diferente do comportamento real do processo. 2. Aplicação do controlador robusto a uma unidade de hidrotratamento e de geração de hidrogênio. Para a execução da atividade 1 foi assinado em 7 de julho de 2005 um contrato com a FUSP no valor de R$ 200.000 e duração prevista de 30 meses. A atividade 2 está sendo executada com recursos humanos da própria Petrobras. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 16 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 3.5 DESENVOLVIMENTO DO SIMULADOR DE REFORMA CATALÍTICA A Petrobras vem buscando aumentar seu conhecimento sobre o processo de Reforma Catalítica, tendo em vista que essas unidades deverão assumir um papel de grande importância no esquema de refino, ao contrário do que se verifica atualmente. Esse projeto visa desenvolver um modelo estático para esse processo e, para isso, foi feito um contrato com a FUSP no valor de R$ 323.209. Deste modo, a maior parte do esforço de desenvolvimento ficará com a universidade, permitindo que os técnicos da Petrobras se dediquem ao desenvolvimento de modelos de aplicação mais imediata. 3.6 INFRAESTRUTURA PARA O CETAI O objetivo deste projeto é dotar o CETAI da infra-estrutura básica de instalações físicas, incluindo obras civis, equipamentos computacionais e de comunicação para que ele possa desenvolver dentro da USP as atividades previstas no projeto de sua criação. Desde o seu estabelecimento, o CETAI tem funcionado precariamente usando as instalações do LSCP – Laboratório de Simulação e Controle de Processos do Departamento de Engenharia Química da USP. Atualmente, estão em desenvolvimento nessas instalações vários projetos de P&D custeados pelo programa PROREC, que envolvem a participação de professores da USP, engenheiros da Petrobras, alguns dos quais desenvolvendo programas de mestrado ou doutorado e alunos regulares de pós-graduação que desenvolvem dissertações nos temas dos projetos. Alunos de iniciação científica também estão ligados a esses projetos. Esse grupo de pesquisadores tende a se tornar ainda mais numeroso com o inicio de outros de projetos que estão dentro do programa de desenvolvimento da Petrobras. Ressalte-se ainda, que o CETAI, através da Universidade Corporativa, patrocina o Curso de Especialização em Controle e Otimização de Processos com duração média de um ano e carga horária de 400h. Cada turma do curso tem a participação de aproximadamente de 15 engenheiros da Petrobras. Todas essas atividades justificam a instalação de um espaço próprio para o CETAI de forma que não haja compartilhamento das instalações regulares da USP nem possíveis conflitos entre as atividades acadêmicas e as atividades do centro. Adicionalmente, pretende-se também será instalar o Laboratório de Analisadores in line, dedicado à pesquisa no uso de técnicas espectroscópicas diversas para analisadores em linha visando a otimização de processos. O laboratório será dividido em dois locais, um para a pesquisa com os analisadores em si e outro para a retaguarda analítica necessária para as calibrações e similares. Pretendemos utilizar dois laboratórios da USP (400m2 em um, 200m2 no outro, aproximadamente) para isso, que serão reformados e equipados. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 17 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Esse projeto, para o qual foram solicitados R$ 3.930.000, foi incluído na proposta da Rede Temática de Instrumentação, Automação, Controle e Otimização - IACOT, submetida à ANP em 08/junho/06. Em 04/set/06 ocorreu a aprovação pela ANP, a qual foi publicada no D.O.U. No 170. A construção da infraestrutura está em andamento com conclusão prevista para dezembro de 2007. 3.7 OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DE UNIDADES FCC A área de Abastecimento da Petrobras vem historicamente implementando aplicativos em tempo real através de uma estratégia híbrida, envolvendo aquisição de tecnologia de fornecedores comerciais para subsidiar o desenvolvimento interno. Por exemplo, no caso do controle avançado, foram adquiridos 3 projetos de fornecedores internacionais para UDAV da REVAP, FCC da REDUC e U-Coque da REGAP. Com base nessa experiência, foi desenvolvida e implementada a tecnologia Petrobras nas outras unidades. Pretende-se agora utilizar a mesma estratégia no caso da Otimização em Tempo Real (RTO). Já está em andamento um projeto para validação desta tecnologia através de um projeto na UDAVREVAP fornecido pela ASPENTECH. Pretendemos agora validar a tecnologia através da aquisição de um software de RTO e fornecimento de consultoria para que a equipe Petrobras implemente em uma unidade FCC. Isto se faz necessário, pois as unidades de craqueamento apresentam desafios únicos, que não serão abordados no projeto da UDAV, entre eles temos a questão da integração entre o modelo de conversão e os de separação através de destilação. Esse projeto segue duas linhas em paralelo: uma privilegiando o desenvolvimento interno e a outra visando basicamente a absorção de conhecimento fornecido por uma empresa de tecnologia. Assim, seguindo a primeira linha, foi implementado em maio/06, um sistema de RTO na REVAP/U-220 utilizando modelo FCCSim da KBC integrado com o SICON, software de controle avançado da Petrobras. Esse sistema está em operação com resultados satisfatórios. Por outro lado, foi realizada a seleção de um fornecedor para a tecnologia de otimização em tempo real através de licitação internacional. Essa tecnologia será implantada no FCC da RPBC e, após a avaliação dos resultados, será feita uma definição das características obrigatórias e desejadas para um otimizador em tempo real aplicado a unidades de FCC, de modo a subsidiar os futuros desenvolvimentos no SimCraq-RTO. Este projeto está também sendo custeado pelo PROREC (PD-01820), que vai investir R$ 1.600.000 até o seu término. 3.8 PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO O objetivo, neste caso, é dar suporte a programas de pós-graduação (mestrados e doutorados) desenvolvidos por funcionários da Petrobras em universidades no Brasil e exterior através da proposição de temas alinhados aos objetivos do CETAI, acompanhamento dos trabalhos e participação nas bancas e qualificação e defesa. Essa abordagem, que usa programas de pósRelatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 18 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 graduação de funcionários alinhados às necessidades de desenvolvimento, tem-se mostrado muito positiva para a absorção de novas tecnologias. Na prática, há dificuldades com relação ao alinhamento dos prazos dos projetos industriais com os prazos acadêmicos, em geral mais dilatados, mas a evolução da tecnologia de controle e otimização na Petrobras é resultado, em grande parte, de programas de mestrado e doutorado efetuados por funcionários. Pode-se, por exemplo, citar as seguintes Teses e Dissertações: • • • • • • • • • • • CONTROLE PREDITIVO ROBUSTO COM REALIMENTAÇÃO DE SAÍDA. José Manuel G. Tubio Perez. USP 2006; IDENTIFICAÇÃO DE SISTEMAS EM MALHA FECHADA USANDO CONTROLADOR PREDITIVO MULTIVARIÁVEL. Filipe C. P. Dos Reis Miranda. USP 2005; MODELAGEM E CONTROLE DE NÍVEL DO TUBULÃO DE UMA CALDEIRA DE VAPOR AQUATUBULAR DE UMA REFINARIA DE PETRÓLEO. Francisco de Assis Pinto Marques. COPPE 2005. CONTROLE PREDITIVO DE HORIZONTE INFINITO PARA PROCESSOS INTEGRADORES COM TEMPO MORTO. Oswaldo Luiz Carrapiço. USP 2004. IMPLANTAÇÃO DE UM CONTROLADOR MULTIMODELOS EM UMA COLUNA DEPROPANIZADORA INDUSTRIAL. Carlos Roberto Porfírio. USP 2001 REFINERY SCHEDULING. Marcus Vinicius de O. Magalhães. Imperial College 2004. IMPLEMENTAÇÃO INDUSTRIAL DE UM OTIMIZADOR EM TEMPO REAL. Antonio carlos Zanin. USP 2002 APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE PROGRAMAÇÀO MISTA-INTEIRA NÃO-LINEAR PARA PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÀO EM REFINARIAS DE PETRÓLEO. Paulo R. Smania. USP 2002. PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÃO OTIMIZADA DE MISTURAS DE PRODUTOS NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO. Jades Marques de Miranda. UNIFEI 2001. UTILIZAÇÃO DE ALGORITMOS GENÉTICOS PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÃO DE UMA REFINARIA DE PETRÓLEO. Herval P. de Castro. UFSC 2001. TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃO MISTA INTEIRA PARA O PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÃO EM REFINARIAS DE PETRÓLEO. Lincoln F.L. Moro. USP 2000. Relatório Final do Projeto ABAST-16 º N RELATÓRIO FINAL CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: 19 de 37 ABAST-16 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 4 PROJETOS ESTRATÉGICOS Nesta seção serão apresentados os projetos que foram criados e/ou apoiados pelo PROMINP ABAST-16, mas que não são considerados parte da carteira do CETAI por estarem cobertos pelo termo de cooperação do centro. No entanto, estes projetos abrem espaço para uma integração futura das entidades envolvidas ao CETAI. Título do Projeto 1 2 3 4 5 Treinamento em automação – CEFET-PR Desenvolvimento de analisador NIR em linha – UNICAMP PROREC Otimização em tempo real dinâmica - PROREC Informação e Identificação eletrônica para Automação de procedimentos de campo GOMM – Gerenciador de Operações de movimentação e mistura Início Término Status 08/08/05 Nov/06 Andamento 01/07/05 Dez/07 Andamento 01/02/05 Jun/08 Andamento 10/4/05 Abr/07 Andamento 1/4/04 Jul/07 Andamento Coordenador Clovis De Almeida Junior Aerenton Ferreira Bueno Euclides Almeida Neto Mário Mello Massa de Campos Ana Clélia Ferreira 4.1 TREINAMENTO EM AUTOMAÇÃO – CEFET-PR A UN-REPAR, assim como outras refinarias, possui atualmente equipamentos de SDCD da empresa ABB, que são usados para o controle de suas unidades. A implantação e configuração desses sistemas é uma etapa intensiva no uso de mão de obra de alta capacitação, cuja disponibilidade no Brasil é baixa. Isto se deve ao fato de que a demanda contínua por essa mão de obra não é muito elevada, ficando aquecida apenas quando são implementados novos sistemas de SDCD de médio e grande porte. Sendo assim a ABB, da mesma maneira que outras empresas que fornecem esse tipo de sistema (Emerson, Metso, Yokogawa, Honeywell etc), não conseguem justificar o treinamento e contratação de mão de obra nacional para utilização nessas instalações, sendo mais vantajoso trazer técnicos do exterior quando necessário. Além disso, alguns trabalhos, como configurações, confecção de telas, implementação de lógicas, etc., são bem mais difíceis quando os executantes não estão familiarizados com os padrões e convenções do sistema Petrobras, levando a demanda intensa dos recursos humanos próprios para adequar as configurações e verificar a qualidade dos trabalhos. Considerando que a execução dos novos projetos na REPAR, onde os investimentos até 2009 superarão um bilhão de dólares, implicará na necessidade de se dispor de profissionais habilitados na instalação e configuração dos sistemas digitais e com conhecimento das nossas instalações e práticas, buscou-se uma alternativa para promover essa capacitação. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 20 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Dessa forma discutiu-se com o CEFET-PR a formatação de um treinamento em automação para alunos de graduação em engenharia. O curso seria ministrado pelo CEFET-PR e pela ABB que, além de instrutor, também forneceria os equipamentos, material didático e softwares. A turma, após este treinamento, participará de um projeto de automação na REPAR onde será feita a consolidação dos conhecimentos adquiridos nos cursos. À Petrobras coube custear bolsas para os alunos e complementação salarial para os professores do CEFET-PR envolvidos no treinamento. Para regular os repasses e definir os parâmetros de execução do treinamento, foi assinado um convênio entre a UN-REPAR, o CEFET-PR e a Fundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico do CEFET-PR. 4.2 DESENVOLVIMENTO DE ANALISADOR NIR EM LINHA – UNICAMP PROREC Este projeto pretende obter um protótipo plenamente funcional de um analisador NIR para aplicação imediata em refinaria. O analisador será construído nos laboratórios do Instituto de Química (IQ) da UNICAMP, utilizando materiais de procedência nacional ou importada, adquiridos pelo IQ. O instrumento deve ser constituído de uma fonte de radiação infravermelho, dispositivo seletor de comprimento de onda, suporte de cela para amostras líquidas, detector, processador de sinal e dispositivo de processamento (computador). As características de desempenho do instrumento deverão ser tais que permitam a análise de óleo diesel e gasolina, com ênfase no intervalo espectral de 5.000 a 4.000 cm-1. O instrumento deverá ser conectado a um microcomputador, com um software capaz de controlá-lo, adquirir e processar espectros e calcular propriedades da amostra analisada, utilizando arquivos de calibração multivariada desenvolvidos através de programas comerciais como o Unscrambler ou Pirouette. O protótipo de bancada deverá ser avaliado quanto à precisão e exatidão das determinações, bem como à sua disponibilidade. Deverão ser determinadas a resolução e a reprodutibilidade espectral e a relação sinal-ruído e estabilidade em longo prazo do instrumento. Para a avaliação do desempenho do instrumento para a previsão de propriedades, serão desenvolvidas calibrações multivariadas por meio da análise de um conjunto de amostras de gasolina ou óleo diesel. Um conjunto externo de validação será utilizado para a determinação da precisão e exatidão dos valores preditos. Tais parâmetros deverão ser comparados aos valores típicos de desempenho obtidos por instrumentos comerciais, conforme relatados em artigos científicos ou relatórios técnicos. A disponibilidade será determinada através de um teste de operação contínua, num sistema fechado de circulação de amostra por período não inferior a dez dias. Em seguida o protótipo do analisador de bancada, já avaliado e aprovado nos testes da etapa anterior, será adaptado para ser instalado em uma unidade industrial, visando sua utilização como analisador de processo. A adequação do instrumento envolve a instalação de um sistema capaz de adquirir a amostra proveniente do processo, bem como uma mistura de referência, além de tolueno, pentano e ar Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 21 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 comprimido para limpeza periódica da cela. Deverá incluir um sistema de válvulas que permita a seleção automatizada (controlada por um microcomputador) da corrente de interesse para introdução na cela, sua permanência nela durante a aquisição do espectro e seu descarte. Deverá incluir também um sistema adequado para condicionamento da temperatura da amostra. O sistema deverá estar acondicionado em um gabinete vedado e pressurizado para atender às exigências da classificação de área do local onde será instalado. O instrumento deverá ser controlado por um microcomputador, que também deverá receber o sinal espectral, processá-lo utilizando calibrações multivariadas e fornecer o resultado das previsões a um CLP (Controlador Lógico Programável) por meio de uma interface com protocolo MODBUS. Após a adequação ao uso industrial o protótipo será instalado na refinaria Henrique Lage (REVAP) e efetuada nova avaliação do desempenho do analisador em condições reais. Para isso o analisador de processo deverá ser transportado até a refinaria Henrique Lage (REVAP), em São José dos Campos, e será instalado no interior de um container com ar condicionado já existente. Deverão ser feitas as interligações com o sistema de amostragem existente para obtenção da amostra de processo, além das demais correntes para referência e limpeza periódica da cela. O microcomputador acoplado será interligado ao PLC para envio dos resultados através de MODBUS. O analisador deverá operar continuamente por um período de 30 dias, em paralelo com um analisador comercial já existente, utilizando os modelos de calibração multivariada desenvolvidos na etapa 1. Serão repetidos os testes para avaliação do desempenho do instrumento (realizados na etapa 2), utilizando amostras reais de processo, quanto à precisão e exatidão dos resultados previstos, bem com quanto à disponibilidade. Após a avaliação industrial será elaborada uma especificação técnica, informando com detalhes os materiais utilizados na construção do protótipo, suas especificações comerciais, dimensões etc., para permitir a construção de um novo analisador similar ao protótipo desenvolvido. Também deverá ser elaborado um relatório final do trabalho desenvolvido, descrevendo os resultados obtidos, dificuldades encontradas, recomendações e conclusões. Para execução do projeto foi assinado em 18/10/2005 um convênio entre PETROBRAS/REVAP e UNICAMP através da FUNCAMP. Esse contrato prevê um aporte de R$ 610.000,00 e seu término está previsto para 31/12/2007. 4.3 OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DINÂMICA O foco deste trabalho é o desenvolvimento de um otimizador dinâmico em tempo real (D-RTO Dynamic Real Time Optimization), tecnologia que vem tendo a atenção das universidades no mundo e de empresas de automação. Atualmente há duas linhas de técnicas de RTO, que são as baseadas em modelos seqüenciais modulares ou em equações abertas. Como a Petrobras já desenvolve sistemas de RTO usando modelos seqüenciais modulares, este projeto deverá utilizar a abordagem de equações abertas. Isto permitirá formar um juízo de valor quanto a aplicabilidade de cada técnica. Além disso, este projeto contribuirá para o desenvolvimento da solução final de RTO da Petrobras e, também, representará um salto tecnológico em direção ao estado da arte das Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 22 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 técnicas de otimização em tempo real. Como suporte a este desenvolvimento, iremos contar com a co-orientação de pesquisadores de dois centros importantes no mundo. O desenvolvimento de métodos de otimização do projeto, deverá ser feito com apoio de pesquisadores da Carnegie Mellon University - Pittsburg - EUA, enquanto que a implementação e teste da DRTO contará com apoio da Aachen University - Alemanha. O projeto foi incluído na carteira do PROREC (PD-01204), o qual alocou R$ 592.623,00 para sua execução. 4.4 WIRELESS - INFORMAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO ELETRÔNICA PARA AUTOMAÇÃO DE PROCEDIMENTOS DE CAMPO A automação de procedimentos é fundamental para garantir a confiabilidade operacional das instalações industriais. Atualmente, praticamente todos os equipamentos de uma planta de processo, como bombas, compressores, fornos, caldeiras, válvulas motorizadas, estão sendo equipados com sistemas de automação dedicados a sua partida, parada e a operação. Por outro lado, uma unidade industrial sempre terá uma série de equipamentos de campo, que não terão uma supervisão automática. Existirão válvulas manuais, drenos, etc. que dependerão sempre de informações via rádio para que o operador de painel tome conhecimento dos seus estados (aberta, fechada, sistema drenado, etc.). A principal razão para esta falta de automação é o custo, pois não existe uma viabilidade econômica para a automação de todos estes equipamentos. Assim, sempre existirão válvulas manuais no campo, drenos, equipamentos a serem inspecionados, etc., que dependem da ação do operador no campo. A tecnologia wireless e a identificação destes equipamentos via etiquetas inteligentes (transponders) permite que os operadores, com apoio de computadores de mão (PDAs), sigam um procedimento registrado, informem uma ação executada para o operador de painel, sejam informados sobre a válvula correta a ser aberta etc., tudo isto em tempo real. Assim um sistema de informação e identificação eletrônica para automação de procedimentos de campo permite uniformizar os procedimentos de partida, parada e de operação, contribuindo para minimizar os riscos de uma atuação indevida no processo, que poderia levar um equipamento ou sistema a operar em uma região indesejável. Como exemplos, poderíamos citar: o transbordamento de um tanque, a contaminação de um produto, a abertura de uma válvula de segurança, etc. Estes eventos poderiam colocar em risco o meio ambiente, as pessoas e as instalações industriais. Portanto, podemos afirmar que estes sistemas de automação contribuem ao final para o aumento da continuidade operacional e da segurança geral do processo, na qualidade do produto e na confiabilidade operacional das instalações industriais. O projeto wireless está sendo aplicado na área de “Transferência e Estocagem - TE” da RECAP. O objetivo é a implantação de um sistema informatizado de apoio às operações de campo (manuais), que seja extensível a todas as áreas (Refino, Utilidades e Transferência e Estocagem) permitindo um maior controle sobre as mesmas e suprindo os usuários com informações em tempo real de maneira a melhorar o desempenho e a segurança de sua atividade. Além disso, a implantação do sistema permitirá realizar o controle das operações e possibilitará que rotinas não automatizadas Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 23 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 possam ser executadas de forma eficaz, com total rastreabilidade do processo, reduzindo e ou eliminando erros, assegurando a qualidade dos produtos e execução das manobras operacionais. O modelo adotado de automação de procedimentos para estas operações manuais é a utilização da tecnologia wireless associada com a identificação de cada um destes equipamentos com um “transponder”, que é um componente básico da tecnologia RFID (“Radio Frequency IDentification”). Neste caso cada válvula, dreno, equipamento, alinhamento manual etc., seria identificado com uma etiqueta, que é o “transponder”. Este dispositivo permite que se salvem informações tais como os dados de processo do equipamento, histórico de manutenção, o estado atual da válvula (aberta ou fechada), etc. A importância de se identificar cada equipamento é permitir que o operador de campo leia com o seu computador de mão (PDA – Personal Digital Assistant) estas informações gravadas no transponder e verifique se a válvula que ele deve abrir é realmente aquela que ele está preste a abrir. Como o PDA se comunica via wireless com a sala de controle, o operador de painel também pode intervir e evitar uma operação errada. O sistema também permite que o supervisor passe a receber e acompanhar o estado de diversos sistemas manuais, inclusive se uma drenagem foi ou não realizada, quando ela foi realizada, etc. Isto é, quando o operador de campo confirma o novo estado de uma válvula no seu PDA, esta informação será automaticamente atualizada no sistema supervisório, fazendo com que o operador de painel tenha dados mais consistentes e uma visão mais clara do estado atual da planta industrial. Existirá, portanto, um sistema para gerenciar as tarefas dos operadores de campo, através do qual os operadores de painel podem demandar a execução de novas tarefas. Será possível também configurar operações de rotina, que serão solicitadas ao operador segundo uma programação predefinida. Este gerenciador será também responsável por fornecer as informações para o SDCD via um servidor OPC. Este projeto faz parte da carteira do PROREC como PD-01196, sendo que foram alocados R$ 438.332,00 para sua execução. 4.5 GOMM Os processos de mistura e movimentação estão entre as principais atividades realizadas nos órgãos operacionais da Petrobras. O processo de movimentação envolve a criação de uma ordem, a seleção de alinhamentos, o acompanhamento de transferências de produtos e o monitoramento de linhas, tanques e quantidades movimentadas. O processo de mistura engloba o processo de movimentação, e vai além dele, incluindo a combinação de um conjunto de componentes para formar um produto através de uma “receita”. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 24 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Esta parte do processo demanda otimização e controle rigoroso de variáveis de qualidade e também variáveis físicas, como vazão e volume. Atualmente apenas uma pequena parcela das refinarias da Petrobras possui sistemas para automação dos processos de movimentação e mistura. Na maioria delas a realização desses processos é manual, sendo o controle geralmente realizado através de planilhas e, portanto, mais sujeito a erros. Desprovido de ferramentas especializadas, o operador é responsável por controlar as vazões e variáveis de qualidade, a fim de atingir a especificação adequada do produto produzido na mistura. O crescimento contínuo da produção e a constante busca por eficiência operacional tornam crucial a automação desses processos de movimentação e mistura de produtos em todas as refinarias da Petrobras. Foi decidido desenvolver um novo sistema para atender a área de transferência e estocagem. A decisão se baseou nos seguintes fatores: Em relação aos sistemas existentes: • • • • • • • • Dificuldades de manutenção; Grande esforço para customizar os softwares adquiridos de empresas estrangeiras; Barreiras de língua e distância dificultam o suporte oferecido por estas empresas; Plataforma atual desatualizada, no caso da REPLAN e REVAP, e custos consideráveis para migração; Deficiências nos sistemas atuais para atender características particulares das refinarias da Petrobras, como a mistura em tanque; Necessidade de novas funcionalidades como o rastreamento de qualidade; Utilização de ferramentas e algoritmos de controle e otimização existentes na Petrobras; Desejo da Petrobras em consolidar o conhecimento adquirido na área em um sistema corporativo próprio para atender a todos os órgãos operacionais da empresa; Para as refinarias que não possuem este tipo de sistema: • • • • Minimização dos erros; Melhora da eficiência operacional; Diminuição do retrabalho; Maior controle sobre o processo permitindo diminuir a folga. O sistema para gerenciamento de movimentações e misturas proposto visa substituir os sistemas atuais e adicionar novas funcionalidades que permitam atender de forma mais completa as necessidades das refinarias. Os principais ganhos esperados com o novo sistema são: • • Possibilidade de evolução contínua do sistema; Escalabilidade, com a implantação do sistema em todas as refinarias; Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 25 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 • Maior flexibilidade e maior adequação das funcionalidades às características específicas da Petrobras e do mercado brasileiro. Este projeto faz parte da carteira do PROREC como PD-00503, sendo que foram alocados R$ 2.307.377 para sua execução. Relatório Final do Projeto ABAST-16 REV. º N RELATÓRIO FINAL RF-ABAST-16 CÓDIGO DO PROJETO: 0 FOLHA: 26 de 37 ABAST-16 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 5 INVESTIMENTOS RECURSOS INVESTIDOS A tabela abaixo mostra os recursos já investidos nos projetos de interesse do CETAI listados anteriormente. Os dados estão atualizados até 30/11/2006. Título do Projeto 1 2 3 4 5 6 7 Otimização e confiabilidade de sistemas de controle avançado - PROREC Início Término Recursos investidos 30/11/06 21/1/2005 Ago/08 R$ 409.317,00 Curso de especialização em otimização e controle de processos – TR/OT & UP 1/3/2005 28/2/2006 Analisadores on-line para otimização em tempo real - PROREC 1/10/2005 Dez/07 Desenvolvimento de um controlador robusto para processos de refino PROREC 7/7/2005 Jan/08 Desenvolvimento do simulador de reforma catalítica - PROREC 19/10/2005 Out/07 Infra-estrutura para o CETAI - ANP 8/6/2006 Jun/06 R$ 160.000,00 R$ 350.216,00 R$ 231.064,00 R$ 147.233,57 R$ 22.000,00 Otimização em tempo real de unidades FCC - PROREC Programas de Pós-graduação – TR/OT 1/7/2005 2/1/2005 Out/07 - Desenvolvimento e implantação de controlador preditivo de horizonte infinito na OXITENO - FINEP 1/6/2004 10/11/2005 10 Treinamento em automação – CEFET-PR 8/8/2005 Nov/06 R$ 165.360,00 11 Desenvolvimento de analisador NIR em linha – UNICAMP - PROREC 1/7/2005 Dez/07 R$ 260.000,00 Otimização em tempo real dinâmica PROREC 1/2/2005 Jun/08 R$ 275.485,00 8 9 12 13 14 R$ 117.378,00 Informação e Identificação eletrônica para Automação de procedimentos de campo 10/4/2005 Abr/07 R$ 292.460,00 GOMM – Gerenciador de Operações de movimentação e mistura R$ 2.590.801,00 Total Relatório Final do Projeto ABAST-16 1/4/2004 Jul/07 R$ 5.021.314,57 RELATÓRIO FINAL º N REV. RF-ABAST-16 CÓDIGO DO PROJETO: 0 FOLHA: ABAST-16 27 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 6 RECOMENDAÇÕES ESTRUTURAR O CONSELHO GESTOR O conselho gestor do CETAI foi estruturado em 20/10/2006 (DIP AB-RE/TR/OT 113/2006) com a seguinte composição: 1. Maucir de Almeida - Gerente do AB-RE/TR/OT; 2. Gabriel da Silva Cardoso - Gerente do CENPES/EB/AOT; 3. Ronaldo de Magalhães - Gerente do AB-RE/ES/TEIE. A primeira reunião desse conselho foi realizada conforme descrito anteriormente. Nesta ocasião deverão ser analisadas as ações propostas abaixo. A partir daí, esse conselho deve se reunir periodicamente e atuar segundo as atribuições definidas no regimento Interno. APROVAR O REGIMENTO INTERNO O Regimento Interno do CETAI, necessário à adequada estruturação de um Centro, conforme o relatório do ABAST-12 (Centros e Redes de Excelência - Metodologia) foi aprovado na reunião do conselho gestor. Esse documento descreve o funcionamento do empreendimento, abrangendo temas como: sua estrutura, finalidades, papéis de seus integrantes, entre outros. ESTRUTURAR O NOVO COMITÊ EXECUTIVO O Conselho Gestor selecionou os membros do novo Comitê executivo. RENOVAR O TERMO DE COOPERAÇÃO COM A FUSP O Termo de cooperação foi assinado com a FUSP em 26 de novembro de 2003, possuindo vigência de 3 anos. Sendo assim o mesmo deverá ser renovado, mantendo o mesmo formato, ou negociado um outro termo, a critério do Conselho gestor. ANALISAR, REVISAR E APROVAR O PLANO TÁTICO DO CETAI O CETAI dispõe de um plano tático, denominado “Plano de Implantação”, que não foi aprovado em função da inexistência do conselho gestor. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 28 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 7 ANEXO 1 - PROPOSTA DE REGIMENTO INTERNO DO CETAI Art. 1º: AS FINALIDADES • • • • • • Desenvolver e ou aprimorar a capacitação profissional, industrial e tecnológica das áreas de interesse do Centro ou Rede de Excelência; Promover o desenvolvimento e ou aperfeiçoamento de mão-de-obra, processos e produtos através de uma ação articulada e integrada entre as entidades tecnológicas, empresariais e governamentais; Orientar os participantes da Rede ou Centro a buscar a vanguarda nos temas estratégicos das áreas de interesse (tecnologia competitiva), através da identificação de parceiros tecnológicos e/ou empresariais que detém a expertise dos temas a elas relacionados; Fomentar e promover o desenvolvimento dos projetos estruturantes, juntamente com os parceiros do Centro ou Rede de Excelência; Apoiar técnica e administrativamente, o Programa de Mobilização da Indústria Nacional de Petróleo e Gás, através da coordenação das ações de formatação, aprovação e acompanhamento da carteira de projetos estruturantes da Rede ou Centro; Identificar oportunidades de recursos humanos e financeiros através de parcerias com agentes de fomento, de modo a otimizar o uso dos mesmos dentro do cenário Nacional; Art. 2º: ESTRUTURA ADMINISTRATIVA • • Conselho Gestor: formado de acordo com decisão formal das lideranças que fundaram o Centro para mandato de 2 (dois) anos, podendo ser reeleitos; Comitê Executivo: formado por um representante de cada membro Parceiro Estratégico; Art. 3º: ATRIBUIÇÕES E COMPETÊNCIAS A) Conselho Gestor • • • • • • • • • Eleger o Diretor do Conselho Gestor; Aprovar as eventuais alterações ou revisão das finalidades, objetivos, missão e novos parceiros da Rede ou Centro de Excelência, bem como suas revisões através de 2/3 dos membros do Conselho Gestor; Selecionar os membros do Comitê Executivo, dando-lhes posse imediatamente após o pleito; Eleger o Coordenador do Comitê Executivo Decidir sobre a entrada ou saída de um Membro Parceiro Estratégico; Propor a extinção ou da Rede ou Centro, bem como o destino dos seus eventuais projetos estruturantes. Definir os limites e competências; Avaliar e aprovar projetos estruturantes, acordos e contratos de parcerias; Aprovar as eventuais alterações ou revisão das finalidades, objetivos, missão e novos parceiros da Rede ou Centro de Excelência, bem como suas revisões, através de 2/3 dos membros do Conselho Gestor; Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 29 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 • • • • Homologar as ações do Comitê Executivo; Avaliar e aprovar Planos Estratégicos e Táticos e Orçamento; Avaliar os resultados semestrais após implantação e seus desdobramentos; Aprovar proposta de Centros ou Redes temáticas associadas ao Centro ou Rede. B) Comitê Executivo • • • • • • • • • • • • Garantir que as decisões e orientações das instâncias superiores sejam cumpridas; Propor projetos estruturantes; Propor e preparar Memorandos, Acordos, Parcerias de modo a viabilizar os projetos estruturantes; Promover oficina de trabalho anual para elaboração de planos e orçamento; Compor os Planos Estratégicos e Táticos do Centro; Compor e Gerir o orçamento anual do Centro, quando for o caso; Propor grupos operativos para impulsionar as ações do Centro; Avaliar os resultados e seus desdobramentos; Replicar os resultados dos projetos estruturantes em outras regiões estratégicas para o Centro; Propor caminhos para serem considerados no âmbito interno e externo; Promover Workshops com periodicidade semestral, para prospecção de novos projetos estruturantes; Aprovar matérias para serem encaminhadas às instâncias superiores. Art. 4º: DO SEU PERÍODO DE VIGÊNCIA • • O Conselho Gestor do CETAI, composto de, no mínimo, 3 (três) membros, deverá vigorar por um período de 2 (dois) anos, podendo ser reeleito por igual período; O Comitê Executivo, composto por representantes de cada membro Parceiro Estratégico, deverá vigorar por um período de 2 (dois) anos, podendo ser reeleito por igual período; Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 30 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 8 ANEXO 2 - PROPOSTA DE PLANO DE AÇÃO DO CETAI A2.1 - PLANO DE AÇÃO 1. Estruturar o conselho gestor, que deverá orientar as atividades do CETAI: até Dezembro/2006 (AB-RE/TR/OT). 2. Providenciar o aditivo do Termo de cooperação da Petrobras com a FUSP: até Dezembro/2007 (AB-RE/TR/OT). 3. Participar da execução dos projetos de P&D de maior prioridade em execução: • CAV e RTO de HDT (PD-01193) • Controle avançado de sistemas de mistura em linha (PD-00503) • Desenvolvimento de inferências (COPPE) • Avaliação de analisadores em linha para RTO (PD-01189) • Otimização e confiabilidade de controle avançado (PD-01186) • Implantação de RTO em FCC (PD-01820) 4. Consolidar a solução RTO na PETROBRAS e planejar a sua implementação nas UNs até dez/2007. 5. Consolidar a solução de controle multivariável e otimização de sistemas de mistura em linha na PETROBRAS até dez/2007. 6. Implantar a infra-estrutura na USP para suportar o Centro, após aprovação da ANP: até dez/2007. 7. Implantar o Centro de Monitoração Remota, Implementação e Manutenção de Aplicações de Controle Avançado e Otimização da PETROBRAS: 31/dez/07. • O objetivo é inicialmente utilizar ao máximo o potencial dos sistemas já implementados, ou seja, o P.I. e o próprio SICON/LAPLACE para montar uma estrutura de monitoramento on-line de todos os aplicativos usados no Refino. Esse monitoramento permitirá rapidamente detectar desvios no comportamento e perda de desempenho das aplicações e disparar as ações de correção que se mostrarem necessárias. • Posteriormente deverão ser avaliadas e implementadas outras formas de monitoramento mais avançadas, com aplicativos específicos – comerciais ou desenvolvidos em projetos de P&D. • Em uma fase inicial a monitoração deverá ser restrita a uma ou duas UNs e, após validação da metodologia, expandida a todas. • Atividades do centro de monitoração: Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 31 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 • Emitir relatório mensal detalhado dos CAVs e RTOs da UNs monitoradas; • Desenvolver e implementar as ferramentas de acompanhamento e índices (Ex. Portal PI); • Emitir a pauta periódica para análise de desempenho, convidando, quando necessário, os técnicos das UNs para discussão e implementação das ações corretivas; • Fomentar a resolução dos problemas crônicos (sintonia, inferências, identificação de modelos, reformular o conceitual em função das necessidades, etc.); • Estruturar uma equipe de assistência técnica permanente; • Prover consultoria às implementações de controle avançado e otimização (RTO); • Mudar o paradigma de monitoração e manutenção dos CAVs, centralizando essas atividades, mantendo o foco na rentabilidade. 8. Execução do projeto PROMINP de desenvolvimento de softwares de planejamento e programação de produção. O objetivo, neste caso, é promover um salto tecnológico no estado da arte das aplicações disponíveis em nosso parque, com a introdução de ferramentas mais poderosas de otimização aplicadas às atividades de planejamento e programação de produção. 9. Criar estrutura de suporte e assistência técnica às soluções de otimização; Essa estrutura apoiará a solução de problemas nas aplicações implementadas nas UNs, novas implementações, melhorias nos softwares de controle e otimização e incluirá mão-de-obra especializada fornecida por empresas contratadas. 10. Negociar com a TI a estruturação da engenharia de software para garantir a transformação da tecnologia desenvolvida em soluções adequadas à utilização em larga escala. 11. Executar atividades de capacitação: • Viabilizar o 3o Curso de especialização em Controle e Otimização de Processos em 2007; • Planejar Cursos de curta duração e alto conteúdo tecnológico para assuntos específicos (RTO, LAPLACE, métodos matemáticos, etc.). • Realizar encontro técnico da comunidade de otimização on-line. 12. Implementar novos algoritmos de controle e otimização: • Inserir o controlador robusto em espaço-estado no LAPLACE e implementar em um sistema industrial até dez/2007; • Adicionar ao LDMC funcionalidades para integração ao RTO (por exemplo: IRVs para controladas) até dez/2007; 13. Estruturar a integração da otimização off-line e on-line: • Propor projeto piloto de busca de oportunidades de otimização off-line e desdobramento para aplicativos on-line em uma UN até 2007. 14. Estruturar o desenvolvimento e implementação de modelos de otimização para planejamento e Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 32 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 programação de produção. • Propor projeto piloto até 2007. 15. Divulgar as atividades do CETAI • Criar a página do CETAI na Internet; • Criar Email do CETAI; • Divulgar nas UNs os trabalhos. 16. Disponibilizar os recursos humanos para o CETAI até dez/2007. A2.2 – RECURSOS HUMANOS NECESSÁRIOS Para dar andamento aos projetos de P&D já criados e executar as demais atividades previstas será necessária uma equipe permanente de funcionários experientes da Petrobras consistindo de cerca de 6 profissionais, com dedicação parcial. Propõe-se a seguinte constituição: - AB-RE/TR/OT: 2 profissionais CENPES/EB/AOT: 1 profissional TI/TI-AB: 1 profissional Refino/UNs: 2 profissionais Além da equipe permanente, o CETAI contaria com profissionais dos diversos órgãos, disponibilizados sob demanda. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL REV. º N RF-ABAST-16 CÓDIGO DO PROJETO: FOLHA: 33 de 37 ABAST-16 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 9 ANEXO 3 - ATA DE REUNIÃO DO CONSELHO GESTOR DO CETAI Data: 26/02/2007 Local: EDISE Sala da TR/OT Participantes: Gabriel da Silva Cardoso – CENPES/EB/AOT Ronaldo de Magalhães - AB-RE/ES/TAIE Maucir de Almeida – AB-RE/TR/OT Lincoln – AB-RE/TR/OT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Aprovado o regimento interno do CETAI Escolhido Maucir como Diretor do Conselho para o biênio 2007/2008 Definido que os custos administrativos do CETAI serão assumidos pela gerência à qual pertence o diretor do conselho. Decidiu-se compor um novo Comitê Executivo com menor número de participantes, espelhando a composição do Conselho Gestor. A composição do comitê será: Lincoln, Gil Pinheiro e Mário Campos. Suplentes: Zanin e mais um nome que será indicado pela EB/AOT. Próxima reunião marcada para 3 de agosto, quando deverá ocorrer a inauguração das instalações do CETAI na USP. Verificar com a USP o andamento do projeto de infra-estrutura e informar a realização da inauguração em 3 de agosto Foi informado que o 3o Curso de especialização deverá ser formatado como um curso da UP, através da contratação individual dos professores. A Contratação da UP alega que o esquema usual de contratar apenas a Fundação não é mais aceitável juridicamente e que seria necessário um convênio com a Universidade. Esse procedimento foi contra-indicado pela UP por ser muito demorado. Os recursos humanos para o CETAI serão disponibilizados à medida que forem necessários para execução dos projetos estruturantes Termo de cooperação com a FUSP: iniciar negociações para de um novo termo. Apresentado o Plano Tático do CETAI. Foi aprovado, mas com a indicação de buscar incluir atividades de P&D em áreas de vanguarda, pois o plano se concentra em tecnologias maduras. Convocar reunião do novo comitê executivo. Relatório Final do Projeto ABAST-16 Quem Prazo Gabriel Imediato Lincoln 9/março Lincoln Imediato Todos Contínuo Lincoln 30/março 0 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 34 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 10 ANEXO 4 – EMENTA DO CACOP - CURSO AVANÇADO EM CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS (CACOP) Público-alvo: Profissionais que, na Companhia, ocupem cargos de nível superior e tenham atribuições compatíveis com os objetivos do curso e de seus módulos. Objetivos: Capacitação de profissionais para o exercício das seguintes atividades: 1. Análise e solução de problemas envolvendo estruturas de controle/otimização operacional de sistemas industriais; 2. Implantação de projetos de controle/otimização, incluindo a seleção da tecnologia a ser implantada, podendo ser esta nacional ou estrangeira; 3. Acompanhamento e diagnóstico de sistemas existentes de controle/otimização, visando sua ampliação ou aprimoramento. Módulos: I - Introdução ao Controle de Processos Químicos Contínuos 16 a 20/04/2007 - Pré-requisito: nenhum Representação de sistemas lineares contínuos via modelos de função de transferência e variáveis de estado; malhas de controle com retroalimentação; estabilidade de malhas de controle; projeto e sintonia de controladores; malhas de controle em cascata; controle antecipatório; desacoplamento de malhas de controle e malhas típicas de processos químicos. Sistemas multivariáveis. Objetivos do módulo: Rever a teoria de controle clássico regulatório executado com malhas de controle analógico. Apresentar os conceitos de estabilidade de malhas de controle. Rever os métodos clássicos de sintonia de controladores PID analógicos. Apresentar as funções do Matlab disponíveis para o estudo de malhas de controle analógico. II - Controle Digital de Processos Químicos 14 a 18/05/2007 - Pré-requisito: Módulo 1 Representação de sistemas com tempo discreto em variáveis de estado. Funções de transferência de pulsos. Amostragem de sinais. Sistemas multivariáveis. Modelos em variáveis de estado. Estabilidade de sistemas discretos. Controladores digitais convencionais usados em sistemas de controle comerciais. Controladores com modelo interno. Objetivos do módulo: Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 35 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Apresentar a teoria de controle de sistemas de tempo discreto e o efeito da amostragem de sinais no controle de variáveis de processo. Familiarizar o aluno com as técnicas disponíveis para o projeto de malhas de controle no SDCD. Introdução de controladores digitais não-convencionais. Uso do Matlab como ferramenta de projeto de controladores digitais. III - Modelagem de Processos e Métodos Matemáticos Aplicados à Eng. Química 28/05 a 01/06/2007 - Pré-requisito: nenhum Modelos baseados em princípios físico-químicos: equações de conservação de massa, de energia, de quantidade de movimento. Modelagem de diferentes tipos de reatores químicos usados na indústria de processos (tipo tanque de mistura, tipo tubular, leito fixo, leito fluidizado, etc.). Modelos de unidades de separação freqüentes na indústria de refino de petróleo. Métodos de solução de equações diferenciais ordinárias. Métodos de solução aproximados. Estudo de alguns programas de simulação em FORTRAN ou MATLAB. Objetivos do módulo: Apresentar as técnicas convencionais de montagem de modelos estáticos e dinâmicos de processos. Apresentar e discutir alguns modelos de processos importantes da indústria de refino e petroquímica. Discutir os métodos matemáticos disponíveis para a solução de modelos baseados em equações algébricas e modelos de equações algébricas e diferenciais. IV - Controle Avançado de Processos 18 a 22/06/2007 - Pré-requisito: Módulo 2 Estrutura de controle de uma planta petroquímica ou de refino de petróleo. Benefícios do controle avançado. Definição de objetivos e cenários de operação. O controlador preditivo multivariável baseado em modelo de resposta ao degrau. Controladores preditivos convencionais tipo: DMC, QDMC, LDMC. Sintonia do controlador. Controladores baseados em modelos de variáveis de estado e função de transferência. Discussão de alguns controladores comerciais: SMOC. SICON, Connoisseur. Objetivos do módulo: Introduzir o aluno ao controle multivariável de processos através de controladores preditivos. Familiarizar o aluno com os conceitos envolvidos e os procedimentos de projeto de um controlador industrial típico. Apresentar as características de alguns pacotes comerciais disponíveis no mercado. Discutir a aplicação desses controladores em processos de refino. V - Identificação de Modelos Dinâmicos de Processo 06 a 10/08/2007 - Pré-requisito: Módulo 2 Tipos de modelos usados em controle de processos. Modelos tipo ARX e resposta ao impulso finita (FIR). Inclusão de modelos de perturbações, modelos tipo ARMAX, BJ e PE. Métodos recursivos de identificação. Identificação em malha fechada. Estudo da Toolbox de Identificação do Matlab. Descrição de alguns pacotes comerciais. Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: 36 de 37 ABAST-16 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Objetivos do módulo: Apresentar ao aluno os diferentes tipos de modelos lineares usados para representar os processos em malhas de controle. Discutir os principais algoritmos de identificação de modelos dinâmicos em malha aberta e fechada. Apresentar a metodologia prática de identificação de processos industriais. Apresentar alguns casos práticos de identificação de modelos para controle de processos. VI - Métodos Estatísticos para Análise de Processos e Monitoramento de Processos 27 a 31/08/2007 - Pré-requisito: nenhum Introdução básica de estatística. Apresentação de dados (média, variânça, distância, média com tempo, etc). Análise de dados por componentes principais, redução da ordem do sistema. Monitoramento do processo baseado na Análise de Componentes Principais. Análise de fatores. Análise de grupos e aplicação a dados de processos químicos. Aplicações das técnicas estatísticas multivariáveis através de pacotes estatísticos comerciais. Aplicações em otimização, diagnóstico de falha, inferência e controle processos. Objetivos do módulo: Apresentar ao aluno os métodos estatísticos disponíveis para análise de dados obtidos em processos industriais. Apresentar métodos baseados em histórico de dados para detecção de falhas em equipamentos ou processos industriais. Introduzir o aluno na aplicação desses métodos na rotina da operação de processos industriais. VII - Otimização em Tempo Real de Processos de Refino 22 a 26/10/2007 - Pré-requisito: Módulos 4 e 7 Integração da otimização do estado estacionário com o controle avançado. Estruturas em uma ou mais camadas. Objetivos operacionais típicos das unidades de processo. Otimização da unidade de destilação atmosférica de petróleo. Descrição de um projeto real e análise de resultados. Otimização da unidade de FCC. Descrição dos modelos utilizados em um projeto típico. Objetivos e resultados alcançados. Objetivos do módulo: Discutir as diferenças entre otimização “offline” e otimização “online”. Apresentar as formas de integração da otimização da operação com o controle avançado. Apresentar as etapas de um projeto típico de um otimizador de um processo industrial. Discutir alguns exemplos práticos. VIII - Métodos de Otimização de Processos 26 a 30/11/2007 - Pré-requisito: nenhum Relatório Final do Projeto ABAST-16 RELATÓRIO FINAL º N CÓDIGO DO PROJETO: REV. RF-ABAST-16 0 FOLHA: ABAST-16 37 de 37 TÍTULO DO DOCUMENTO: RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16 Introdução. A abordagem de programação matemática. Representações em árvore e rede. Revisão dos conceitos básicos de otimização. Condições ótimas de Kuhn-Tucker. Algoritmos de programação nãolinear. Programação Quadrática Sucessiva (SQP). Modelagem de decisões contínuas e discretas. Técnicas de programação mista inteira e linear (MILP). Aplicações de MILP’s a processos químicos: projeto de processos, “scheduling”. Algoritmos de programação mista inteira não-linear (MINLP). Método de aproximação externa. Aplicações de MINLP à síntese de processos químicos. Objetivos do módulo: Apresentar ao aluno os conceitos relacionados com a otimização do projeto de um processo industrial, ou a determinação das condições ótimas de operação de um processo. Discussão dos principais “solvers” de otimização de sistemas lineares e não-lineares. Apresentar exemplos de aplicação na indústria de refino. Relatório Final do Projeto ABAST-16