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技術文 | 增值而非終結——過程行業因數字化而變

  2019年02月21日  

  數字化強勢而來,滲入各行各業,改變著人們的工作和生活。在德國,化工行業同樣受到數字化的沖擊,面臨著新一輪的變革。

  數據成爲新商業模式的原材料

  市場研究公司Deloitte最近爲VCI化學協會開展的一項研究表明:未來的化學行業將以循環經濟、可持續性和數字化爲特征,數據首次被確定爲關鍵的生産原材料,由高度數字化和自動化的生産過程來提供。

  數字化帶來了新的商業模式:例如,化學公司巴斯夫與打印機制造商惠普之間開始了新合作,希望合作開發、生産和銷售用于3D打印的新型材料。制藥行業也正朝著基于數字信息的新商業模式發展,整個生産過程和供應鏈都將發生變化。

  對用戶與供應商之間角色的新理解

  過去,過程行業的自動化專家負責生産過程的自動化和網絡化,在某些情況下,他們可以跨工廠連接和優化生産過程;然而,未來他們將尋求控制整個增值鏈。來自NAMUR用戶協會的專家認爲過程行業的數字化基本分爲三個階段:

  1、孤島運行模式下的系統將被連接在一起。

  2、數據可視化。

  3、整個業務流程的控制電路將關閉,並借助系統的數字鏡像對其進行永久優化。

  當然,這僅僅是理論。熟悉過程行業的人都知道,目前即使是第一階段也沒有實現:工程、調試和後續操作之間的系統中斷,甚至是生産系統本身,仍然是當今流程的重要組成部分。過程行業真正實現端到端數字化還有很長的路要走。

  之前,過程自動化專家由于不願意使用現場總線或無線通信等新技術,導致這些技術發展延遲。如今,這些技術正在加速發展。現在迫切需要諸如“現場以太網”和統一FDI設備描述之類的通信技術,這些技術將構成數字化的基礎。以德國電氣和電子制造商協會(ZVEI)和國際過程工業自動化用戶協會(NAMUR)爲代表的用戶和自動化制造商正努力共同開發未來的自動化概念。

  過程自動化的未來:NOA還是OPA?

  正在發展的新系統架構中,用戶是驅動力。通過NAMUR標准的開放式架構(NOA),運營商將對過程自動化專家進行指導,使他們的系統適合工業4.0:現有的自動化結構應該能夠通過NOA更迅速地補充快速發展的IT組件。因此,無需耗費很多精力將傳感器集成到現有的控制工程系統中,傳感器的信息或現場設備中暫未使用的數據就能夠完整傳輸到雲,並由應用程序進行評估。NOA開放式架構與核心自動化兩者之間的最大區別就在于監控和優化任務。來自先前自動化系統的數據通過OPC UA等開放接口傳輸到雲中。

  美國埃克森美孚公司提出的過程自動化新結構(開放式過程自動化或OPA)甚至更進一步:過程自動化的典型金字塔正在消失,並努力朝著完全開放的自動化模型發展,通過OPA結構,智能結構最終將完全轉移到現場,中央過程控制系統的時代即將終結。

  統一工程和模塊化自動化

  即使未來NAMUR與專家們的預測有所偏差,德國過程自動化專家也認同他們的美國同行,並且希望看到在系統的整個生命周期中各種自動化工具的集成。因此,未來的自動化系統應該在工程數據中完全配置。通過“模塊類型包”的方法,模塊化過程單元應該能夠互連並集成到上級控制技術結構中。

  對模塊化系統的需求反映了特殊化學品和藥品生産的當前趨勢:爲了能夠服務于不穩定的市場,制造商必須能夠在更短的時間內小批量生産産品。傳統的系統制造方法耗時太長,未來必須簡化生産流程。因此,過程相關單元應設計爲模塊,並通過標准化接口靈活地連接在一起。事實上,從邏輯性和統一性方面來看,制造過程也需要更加模塊化和自動化。

  通過新業務獲得新的過程知識

  過程自動化系統的用戶和制造商也在MTP項目上攜手合作。由于工程技術人員水平不斷下降,導致用戶越來越依賴于供應商。針對這一現象,自動化供應商致力于提供新的服務:供應商設置類似于控制室的“操作中心”,工程師在運營階段通過優化措施和工程任務爲用戶的過程操作人員提供支持。

  對于自動化專家而言,這些服務不僅僅只是一種附加産品,同時也是新業務模型的基礎,因爲對過程行業未來的大數據應用來說,最重要的是:程序的運行機制和運行環境。

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