部署边缘计算以加速中游石油和天然气的数字化转型

石油和天然气白皮书讨论了边缘计算平台及其在推动卓越运营方面的应用。借助边缘计算，运营商能够有效地采集实时数据，以监控性能并获得实时见解。

阅读此白皮书以了解：

• 现代边缘计算平台
• 边缘计算如何支持推动卓越运营的应用程序

机遇就在眼前：利用来自运营边缘的数据实现中游运营转型

对于中游运营商而言，卓越运营始于运营边缘，即交易和数据采集的关键点，主要特征是这些地点的远程分散资产和基础设施（管道和终端）以及相关设备（泵、压缩机和其他设备）。还必须使用有限的资源和人员对此类资产和设备进行实时管理。

根据Gartner最近的一份报告，大多数新数据将在这些远程资产上生成。为了释放其价值和实用性，中游运营商必须部署新的计算架构，以消除由于传统基础设施和标准计算资源而导致的运营边缘目前存在的规模和容量限制。

最新的边缘计算平台使中游运营商能够在工业边缘有效地采集实时数据，以监控性能并获得实时见解。因此，利用这些数据成为中游运营商实现与安全、监管合规、卓越运营、可持续发展和客户满意度相关的总体目标的基础。更具体地说，边缘计算平台创造了新的机会，中游公司必须寻求获得物流的实时可见性，提高资产绩效，提供高级监控以实现绩效可视化，提供实时决策支持，并对围墙外的资产和设备进行高级分析。

本白皮书讨论了现代边缘计算平台、它们在推动卓越运营方面的应用、解决中游数字挑战的用例，以及通过在工业边缘部署实现高级工业 4.0 能力的前进之路。

通过技术克服长期存在的中游挑战

最近的研究表明，到2025年，数字技术的使用有可能为石油和天然气公司、其客户和整个社会释放高达1.6万亿美元的价值。¹ 为了获得这些新数字技术的价值，尤其是先进的工业4.0功能，中游运营商必须克服将解决方案应用于地理分散且通常是远程资产的独特挑战。增加中游数字化转型复杂性的因素包括：

• 关键资产通常是远程的，人员有限。操作员需要能够直接从远程设备收集实时数据并将其转换为可操作的信息。在许多情况下，这些资产的计算基础设施不足。传统数据中心在中游环境中不可行，管道可能有一台服务器用于1,000英里的管道，而各个站点不进行任何计算。此外，中游资产的分布式性质带来了数据延迟方面的挑战，阻碍了有效的性能和交易监控。
• 传统 IT 基础架构是一种维护负担。 传统的IT基础设施和系统通常在石油和天然气行业中很普遍，它们不灵活，无法与工业 4.0 技术集成。IT 团队可能会陷入定期的 “补丁和更新” 周期，以此作为实现可用性的代名词，而不是专注于转变 IT 足迹以实现面向未来的自动化操作的增值活动。团队可能会花半年时间进行维护和健康检查工作，这些工作可以远程管理。同样，在现成电脑上运行的单链应用进一步增强了IT管理。
• 关键任务应用程序使用无法提供可靠性的标准计算来运行。设备可用性，相反，最大限度地减少计划外停机时间，是石油和天然气工业4.0的首要投资和关注领域。在管道运营的第一线，控制室工程师每天都面临挑战，以保持管道基础设施的有效和安全运行。确保关键系统的可用性是石油和天然气管道性能和安全的先决条件。
• 利用有限的资源实现 OT 和 IT 的融合。 由于IT资源有限，管理关键基础设施的责任可能落在业务运营方面的人身上。管理 SCADA、DCS 和 PLC 的运营技术 (OT) 专业人员可能负责自己部署新的应用和 IT 架构。他们需要能够在没有 IT 支持的情况下配置 IT 系统。
• 安全性是远程资产的重要因素。 随着越来越多的机械和设备寻求启用工业物联网传感器进行性能分析，安全和网络攻击预防是远程资产特别关注的问题。运营商需要分布式计算平台来保护整个供应链中的设备，无论是监控管道部分还是监测泵站的性能。

边缘计算

边缘计算是石油和天然气领域成功进行数字化转型的完美基石。通过最大限度地延长正常运行时间并提供对关键任务数据的实时访问，Edge Computing 帮助上游和中游公司最大限度地提高对环境、员工和资产安全以及利润的影响。

根据其资产和运营的性质，中游公司需要新的IT架构来促进数字化转型。他们需要能够在其资产附近运行关键任务应用程序。为了实现这一目标，他们需要将计算资源转移到需要的地方，即工业边缘。

中游公司现在有机会通过新的边缘计算平台部署分布式计算架构，将关键任务软件应用程序扩展到运营边缘，以进行实时数据采集、高级监控和控制以及资产管理，同时还有机会加速中游石油和天然气行业的工业4.0。从近几十年来可以看出，对数字技术的投资提高了运营效率、竞争优势和抵御行业冲击的能力。

边缘计算平台：中游运营转型的基础

边缘计算使中游运营商能够使用分布式信息架构重组其数据管理策略，在计算机网络的最远点（也称为 “边缘”）收集和处理数据。在这种分布式模型中，数据的安全收集和处理是在本地（例如在泵、管道或远程数据柜）进行的，与集中式云或远程数据中心的连接有限或根本没有。一旦获取，数据可能会在本地发送到中央控制室或云端进行分析和管理。如此接近设备可以减少延迟并平衡带宽利用率，这两个因素限制了传统硬件的规模和容量。

工业边缘计算平台采用了冗余架构，以最大限度地提高应用程序可用性，提供容错能力，并最大限度地减少由单点故障造成的中断。它们还以坚固耐用的外形提供服务器性能，非常适合中游环境，无需任何 IT 干预。这种工业级设计使它们能够安装在边缘，直接安装在码头和管道上的压缩机、泵或其他设备旁边。专为工业边缘构建的边缘计算平台还符合开箱即用的 IT 和安全标准，可以快速实施，既能满足 IT 要求，又不需要 IT 资源即可部署。

最后，现代边缘计算平台通过虚拟化提供高效的操作，允许多个应用程序在单个节点上运行。这些解决方案减少了 IT 占用空间和维护，降低了总拥有成本。

凭借其灵活性、高可用性、容错能力和分布式架构，边缘计算为关键任务操作的数据采集和数据流提供了基础，也是预测分析、数字双胞胎和其他工业 4.0 解决方案等高级功能的先决条件。

实现卓越运营的边缘计算部署

卓越运营对中游至关重要，企业可以应用边缘计算来推动其他行业实现的卓越运营，从而提高客户满意度。运营商部署边缘计算平台以实现卓越运营的三种方式：

• 产品流动和物流的可见性。中游运营的命脉是能够准确跟踪和说明客户的气体和液体流动情况以及监管报告。中游公司正在转向边缘计算平台来保护交易会计并为数据管理服务提供数据流。将边缘计算移至终端站可以提高运营的可见性和实时洞察力，从而提供决策支持和客户满意度。
• 设备正常运行时间的资产性能管理。近年来，石油和天然气公司对资产绩效管理解决方案产生了浓厚的兴趣和投资，通过对关键资产进行分析和基于状态的监测，实现预测性维护。与任何流程操作一样，中游需要设备可用性；计划外停机代价高昂且不可接受。通过在设备所在地获取资产性能数据，Edge Computing 可以实时了解现场的状况，例如电力中断、管道完整性故障、设备故障和其他关键问题。
• 先进的监控和控制可优化设备和公用事业。边缘计算通常部署在压缩机和泵站，以提供过程监控和控制，容错边缘服务器部署在控制中心以运行 SCADA 和 DCS 软件。此外，Edge Computing 能够运行数据历史学家来收集基于时间的数据集，以便与预期参数进行比较和分析。此类应用程序为中游公司提供了优化公用事业消耗以进行能源管理的手段。

边缘计算平台能够通过虚拟化在单个高可用性节点上运行多个应用程序，从而节省大量成本并快速部署应用程序。单个硬件可以运行来自大型工业软件供应商（如AVEVA、Inductive Automation、罗克韦尔、施耐德电气和西门子）的多个工作负载，例如SCADA和历史软件，以及专门的高级分析和优化应用程序。

边缘计算解锁了先进的工业 4.0 功能

有效的边缘计算策略使中游运营商可以掌握高级分析应用程序。值得注意的是，由于当前缺乏能够捕获额外实时数据的计算基础设施，他们有望最终收集大量潜在设备数据，这些数据尚未开发。

通过进一步利用边缘计算平台获得洞察力，各公司为追求先进的工业 4.0 能力奠定了基础，例如：

• 工业物联网 (IIoT)：技术改进降低了工业物联网设备的成本，现在可以在以前无法使用的机械和设备中安装传感器。这可以帮助上游和中游生产商实时收集、处理和分析有意义的数据，以提供更多创造价值和节省成本的机会。工业物联网现在提供的功能要强得多，可以更好地利用不断增长的数据量，然后根据从这些数据中获得的新见解采取行动。
• 预测性维护：如今，强大的预测性维护软件还可以分析传感器数据，例如来自机械、管道甚至油轮的数据，以检测各种异常（疲劳、裂缝、腐蚀等），并利用这些数据进行主动维护。例如，中游公司在物流中使用预测性维护来帮助预防事故并提高运输和物流的安全性。
• 数字双胞胎: 在石油和天然气中，数字双胞胎是将虚拟世界和物理世界结合在一起的虚拟模型。数字双胞胎改善了数据分析和系统监控，从而改善了设计和运营，有助于防止停机，降低维护成本，并提供新数据以在石油和天然气资产的整个生命周期中增加价值。
• 自主运营: 今天，自主钻探技术正在改变石油和天然气的勘探。现在，机器人、传感器和电子设备的进步可以消除潜在危险的手动工作，并以安全、可靠和高度精确的方式执行钻探和其他任务。
• 人工智能 (AI) 和机器学习 (ML)：石油和天然气长期以来一直转向数据分析，尤其是在使用大量数据做出技术和业务决策时。保护来自运营边缘的实时数据流为中游公司提供了业主-运营商在围栏内享受的相同水平的分析。下一阶段是在决策支持和资产绩效领域采用人工智能，前提是数据和信息的可用性。

行业领导者需要什么：简单、受保护和自主的平台

边缘计算平台能够将强大的关键任务应用扩展到运营边缘，同时简化IT管理，减少IT占用空间并提供零接触操作。运营和技术专业人员必须寻找的关键属性包括：

简单。为了快速实现价值和简化管理（可能由非技术人员进行管理），边缘计算平台必须易于跨应用程序和基础架构安装、部署和管理。系统还应提供虚拟化功能，以快速配置应用程序、提供灵活性、最大限度地利用计算资源并降低拥有成本。对于管道应用程序，选择易于调试且可以远程部署的更新可进一步简化管理。

受保护。安全是中游运营的关键因素。边缘计算平台必须通过确保 “永不停机” 的可用性以及保护数据免受网络威胁或数据丢失来保护运营、财务和声誉风险。随着越来越多的设备和系统的连接，公司需要选择能够增强安全信心的解决方案。

自治。边缘计算的核心承诺是能够在海运码头或生产工厂等边缘位置可靠地运行。平台必须在任何环境中运行，并提供零接触计算，这确实需要人工监控、维护、维修或支持。提供 “呼叫总部” 功能和全天候支持的边缘计算平台进一步将设备和应用程序意外停机的可能性降至最低。

利用边缘计算获得竞争优势

中游运营商必须评估各种数字工具并从中进行选择，这既是为了帮助他们克服传统挑战，也是为了利用新出现的机遇。成功的数字化转型可以成为改善其业务各个方面的强大优势。

边缘计算是中游运营商加速数字化转型的理想基础，并通过在来源捕获数据来实现设备可靠性、应用程序可用性和新的运营洞察力。通过这样做，中游公司可以取得最重要的结果：提高员工安全性、改善决策和知名度、卓越运营、降低碳足迹以及提高客户满意度以提高盈利能力。

“边缘计算平台能够将强大的关键任务应用扩展到运营边缘，同时简化IT管理，减少IT占用空间并提供零接触操作。”

关于 Stratus

Stratus 通过提供易于部署和维护、免受中断和威胁保护以及自主权的零接触边缘计算平台，确保业务关键型应用的持续可用性，从而实现运营数字化转型，从而实现可预测的峰值性能。40 年来，我们提供了可靠和冗余的零接触计算，使全球《财富》500强公司和中小型企业能够安全、远程地在边缘、云和数据中心将数据转化为可操作的情报，从而提高正常运行时间和效率。欲了解更多信息，请访问 stratus.com。