沖破束縛掌握未來(lái)型的解決方案

文/ Sabine Mühlenkamp

沖破束縛掌握未來(lái)型的解決方案

文/ Sabine Mühlenkamp

Namur2016德國(guó)年會(huì)回顧報(bào)道——流程工業(yè)領(lǐng)域中的運(yùn)營(yíng)商和裝備生產(chǎn)企業(yè)必須沖破種種束縛地限制，以便在數(shù)字化和全球化的年代里掌握新的解決方案。用戶(hù)們也應(yīng)關(guān)注這些層出不窮的變化。

“沒(méi)有口袋妖怪的游戲，但卻展示了虛擬技術(shù)是如何在石油和天然氣工業(yè)領(lǐng)域中通過(guò)信息補(bǔ)充來(lái)減輕維護(hù)保養(yǎng)的工作量的。”——Andreas Helget博士，Yokogawa公司

2016年度的Namur大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)人頭攢動(dòng)，氣氛熱烈而友好！這是解決流程工業(yè)領(lǐng)域中最大的挑戰(zhàn)和探討有關(guān)未來(lái)話(huà)題的最好環(huán)境。2015年11月Namur大會(huì)參會(huì)者高達(dá)650人，這不僅打破了本地會(huì)議的人數(shù)記錄，也打破了迄今為止自動(dòng)化技術(shù)會(huì)議的參會(huì)人數(shù)記錄。所有的報(bào)告，不僅是來(lái)自用戶(hù)端的報(bào)告，也包括來(lái)自裝備供應(yīng)商們的報(bào)告，都傳播著一個(gè)聲音：推動(dòng)流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的更高效率和更高靈活性地產(chǎn)生，以便提高競(jìng)爭(zhēng)能力并能夠滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)特殊產(chǎn)品不斷增長(zhǎng)的需求。

在Namur協(xié)會(huì)和成員中也顯示出了更加強(qiáng)大的活力?！疤貏e工作組的數(shù)量明顯增多了，它們的工作也有了更多地交叉?！盢amur協(xié)會(huì)的主席Wilhelm Otten博士在他的報(bào)告中指出。數(shù)字化、工業(yè)4.0和產(chǎn)品的全球化等都是重要的發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)力的源泉。除了中國(guó)，Namur現(xiàn)在也在美國(guó)開(kāi)展了自己的工作，與美國(guó)American Chemisty Councils合作創(chuàng)立了一家自動(dòng)化技術(shù)公司Automation Working Group。Air Liquide、BASF、Dow、Bayer、Covestro、Evonik、Exxonmobil和Investa等企業(yè)都可以從中受益。

認(rèn)識(shí)到流程設(shè)備領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)攻擊變得越來(lái)越復(fù)雜，日本自動(dòng)化技術(shù)公司Yokogawa成為此次Namur年會(huì)的獨(dú)家贊助商?！疤魬?zhàn)只能用創(chuàng)新性技術(shù)方案來(lái)解決?！盰okogawa公司的負(fù)責(zé)人Takashi Nishishijima先生說(shuō)道。對(duì)流程工業(yè)領(lǐng)域中的用戶(hù)來(lái)講，這樣的創(chuàng)新技術(shù)方案指的到底是什么？Yokogawa德國(guó)公司的負(fù)責(zé)人Andreas Helget博士在他的報(bào)告中用了許多的實(shí)例進(jìn)行了介紹。他仍然一如既往地堅(jiān)持認(rèn)為，流程設(shè)備的控制系統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)的核心。設(shè)備資產(chǎn)管理和流程設(shè)備的AMS設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)就存在，并且它們的工作任務(wù)領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展。沒(méi)有人會(huì)對(duì)存在了20多年的自動(dòng)化金字塔倒塌而不知所措。最終，它只是一種控制模式罷了，Helget先生說(shuō)道。

Helget先生說(shuō)，除了自動(dòng)化設(shè)計(jì)套件，工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工具，例如模型庫(kù)、項(xiàng)目申報(bào)或者系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等都是完全獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，是可以根據(jù)用戶(hù)的需要由用戶(hù)自行設(shè)置參數(shù)。同時(shí)，他還介紹了許多工程設(shè)計(jì)工具和項(xiàng)目，也介紹了如何利用它們來(lái)優(yōu)化流程設(shè)備設(shè)計(jì)，例如模型預(yù)測(cè)控制、大數(shù)據(jù)分析或者統(tǒng)計(jì)方法等。有一家用戶(hù)在聚合生產(chǎn)過(guò)程中，利用統(tǒng)計(jì)方法在危機(jī)出現(xiàn)前5 h及時(shí)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，采取了相應(yīng)的措施，而以前，這種溫度過(guò)高的信息僅僅會(huì)在流程設(shè)備故障停機(jī)前的幾分鐘時(shí)才能得知。Helget先生介紹的另一個(gè)實(shí)例是關(guān)于流程設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，流程設(shè)備維修人員從平板電腦、監(jiān)視屏中獲得了極有幫助的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的補(bǔ)充信息，這些有用的信息都會(huì)保存在維護(hù)保養(yǎng)軟件之中，并且在使用中也獲得了巨大的成功。

“NOA開(kāi)放式構(gòu)架不是替代自動(dòng)化金字塔的，而是對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的補(bǔ)充和完善?！薄猅homas Tauchnitz博士，Sanofi公司

“這一平臺(tái)提供了在線(xiàn)幫助，它把流程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)分析方法相互結(jié)合到一起?！薄狫oachim Thiel先生，巴斯夫公司

利用Namur開(kāi)放式構(gòu)架打開(kāi)了自動(dòng)化世界的大門(mén)

Namur協(xié)會(huì)董事會(huì)成員、Sanofi德國(guó)公司Thomas Tauchnitz博士說(shuō)：“用‘經(jīng)典的Namur金字塔’所描述的自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)架是非常成熟的。我們?cè)谧詣?dòng)化技術(shù)金字塔下生活了很長(zhǎng)時(shí)間，也生活得非常舒服，但這座金字塔也存在缺點(diǎn)和不足，例如不是開(kāi)放型的系統(tǒng)。”Tauchnitz先生在他關(guān)于Namur開(kāi)放式構(gòu)架（簡(jiǎn)稱(chēng)NOA）的報(bào)告中說(shuō)道。而在新的流程工業(yè)建設(shè)中，人們常常尋找繞過(guò)控制系統(tǒng)的捷徑。在傳統(tǒng)的經(jīng)典自動(dòng)化金字塔下，人們一般是不能很快地完成這種嘗試，因?yàn)樗泻芨叩某杀尽５谧詣?dòng)化技術(shù)世界之外，例如在傳感器技術(shù)領(lǐng)域和通信技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)展速度卻很快，并且在這些領(lǐng)域中像物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、移動(dòng)服務(wù)和大數(shù)據(jù)等關(guān)鍵詞也都有了用武之地。這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：如何丟掉傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的包袱而又不影響它的安全性和可靠性？根據(jù)Namur協(xié)會(huì)的觀點(diǎn)，NOA開(kāi)放式系統(tǒng)構(gòu)架就是對(duì)這一問(wèn)題的最佳答案。

NOA開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)把整個(gè)系統(tǒng)分為自動(dòng)化核心部分和開(kāi)放的監(jiān)控顯示、優(yōu)化部分兩大塊。“自動(dòng)化核心部分是不應(yīng)被接觸、不可改動(dòng)的部分?！卑退狗蚬镜腃hristian Klettner先生在他的報(bào)告中說(shuō)道。雖然允許信息從核心系統(tǒng)向外發(fā)送，但只有通過(guò)了“請(qǐng)求確認(rèn)”可信度檢驗(yàn)的信息才允許回輸回來(lái)。目前為止，自動(dòng)化核心部分的數(shù)據(jù)都是通過(guò)像OPC UA這樣的開(kāi)放式接口進(jìn)入監(jiān)控和優(yōu)化領(lǐng)域之中的。凡是需要這種監(jiān)控和優(yōu)化的流程工藝生產(chǎn)階段，都可以用單獨(dú)的通信電纜直接與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀器設(shè)備連接。在過(guò)程監(jiān)控和流程工藝優(yōu)化中安裝的輔助傳感器也可以在NOA開(kāi)放式系統(tǒng)構(gòu)架的幫助下集成到這一開(kāi)放式系統(tǒng)中來(lái)。對(duì)Klettner先生和許多其他用戶(hù)而言，一套流程泵優(yōu)化軟件不能像自動(dòng)化核心軟件一樣使用運(yùn)行其實(shí)也并不是世界末日。

“信息，這里的信息指的不是數(shù)據(jù)，是21世紀(jì)的黃金。”——THoesten P?tter先生，拜耳公司

模塊化設(shè)備套件：模塊化的下一步

Jens Bernshausen先生（Invite公司）、Axel Haller先生（ABB自動(dòng)化技術(shù)公司）和Johannes Wagner博士（Sartorius Stedim系統(tǒng)公司）繼兩年前在Numer會(huì)議上介紹過(guò)Dima方案后，又介紹了模塊化技術(shù)領(lǐng)域中的最新研發(fā)信息。通過(guò)開(kāi)始階段的試用之后，用戶(hù)和流程工藝裝備生產(chǎn)廠(chǎng)一致認(rèn)為簡(jiǎn)稱(chēng)為MTP的模塊化設(shè)備套件是個(gè)好東西。在Wagner先生強(qiáng)調(diào)用戶(hù)使用模塊化套件的重要性，尤其是制藥和生物技術(shù)領(lǐng)域里的用戶(hù)利用這些模塊化套件可以快捷地完成設(shè)備調(diào)整時(shí)，作為自動(dòng)化技術(shù)供應(yīng)商代表的Haller先生則突出強(qiáng)調(diào)了模塊化套件如何滿(mǎn)足高要求設(shè)備調(diào)整的實(shí)例。根據(jù)Bernshausen先生的經(jīng)驗(yàn),這些模塊化套件還只是第一步。在拜耳公司和多特蒙德技術(shù)大學(xué)合作的合資企業(yè)Invite公司多年來(lái)一直忙于利用各種模塊化套件技術(shù)方案進(jìn)行生產(chǎn)。Bernshausen先生回顧道：“我們不能一次拿出百分之百的解決方案，我們只能一步一步地解決問(wèn)題。”在這一步一步中，Namur協(xié)會(huì)的TMP模塊化套件就是最重要的工具了。大會(huì)同時(shí)也展示了一個(gè)利用模塊化套件組成的流程設(shè)備樣機(jī)。7家流程設(shè)備領(lǐng)域的裝備供應(yīng)商（包括了Yokogawa公司、ABB公司、Wago公司、Phoenix Contact公司、西門(mén)子公司、Emerson公司、Pepperl+Fuchs公司以及Hima公司和Festo公司）也都首次展示了不同生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的流程設(shè)備模塊是如何利用一臺(tái)HMI人機(jī)交互接口進(jìn)行工作的。

Namur型式鑒定儀器儀表很高的故障率

在Namur大會(huì)上，對(duì)所有涉及到工業(yè)4.0的儀器儀表來(lái)說(shuō)有一點(diǎn)是非常清楚的，那就是現(xiàn)在使用的儀器儀表必須正常地發(fā)揮其功能。但對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)使用儀器儀表的可靠性來(lái)講，它們還有許多測(cè)試必須完成。對(duì)此，調(diào)節(jié)技術(shù)合作組織IGR的Thomas Grein先生指出：“首先是安全地采集流程工藝參數(shù)，然后才有可能實(shí)現(xiàn)流程設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?！爆F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀器儀表的可靠性和適用性要通過(guò)Namur推薦標(biāo)準(zhǔn)NE 95的型式鑒定來(lái)檢驗(yàn)證明。其中也包括了EMV電磁兼容性測(cè)試，符合Namur推薦標(biāo)準(zhǔn)，文件記錄的檢驗(yàn)或者易燃易爆安全防護(hù)等級(jí)的認(rèn)證證書(shū)。令人吃驚的是，還沒(méi)有一個(gè)儀器儀表是第一次就通過(guò)了Namur型式鑒定的，盡管它們都是為流程工業(yè)企業(yè)而研發(fā)設(shè)計(jì)的。盡管其中的1/3可以改進(jìn)設(shè)計(jì)，但對(duì)于流程工業(yè)企業(yè)來(lái)講則意味著延期使用，對(duì)于儀器儀表生產(chǎn)廠(chǎng)家而言也意味著更多的研發(fā)設(shè)計(jì)費(fèi)用和認(rèn)證檢驗(yàn)費(fèi)用。據(jù)Grein先生介紹，大約1/5的儀器儀表根本無(wú)法通過(guò)Namur型式鑒定。Namur協(xié)會(huì)給出的明確答復(fù)是，這是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀器儀表的基本要求，正如您在大量的NE推薦標(biāo)準(zhǔn)中看到的那些基本要求是無(wú)限期有效的，這也是保證生產(chǎn)安全的基石。

有目的地使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，流程設(shè)備運(yùn)營(yíng)商們一直致力于把企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)知識(shí)匯總起來(lái)，以便供企業(yè)不同的生產(chǎn)基地使用。Joachim Thiel博士在介紹不久前引進(jìn)使用的“可信信息中心”的初步感受時(shí)說(shuō)道，“例如巴斯夫公司就在世界各地不同國(guó)家和地區(qū)有350多個(gè)生產(chǎn)基地，我們?cè)谥袊?guó)南京的同事不知道十年前我們?cè)诼返戮S希斯港的同事就遇到了相同的問(wèn)題?！边@也是流程工業(yè)企業(yè)中常見(jiàn)的問(wèn)題。在線(xiàn)支持的可信信息中心把專(zhuān)家們擁有的對(duì)流程設(shè)備監(jiān)控的專(zhuān)業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)分析方法相互結(jié)合在一起，這樣就可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)異常，避免不必要的流程設(shè)備停機(jī)檢修。在狀態(tài)監(jiān)控中心的幫助下，能夠避免流程設(shè)備的意外停機(jī)，例如Thiel先生列舉的兩級(jí)空氣壓縮機(jī)的例子。改進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的必要投資換來(lái)的就是這樣的好處。在虛擬技術(shù)幫助下的認(rèn)證檢驗(yàn)需求也是非常巨大的， 尤其是一些大型流程設(shè)備，大型設(shè)備安裝調(diào)試后首先進(jìn)行了初步驗(yàn)收，增添了一些關(guān)鍵性的控制閥或者加入了一整套復(fù)雜的過(guò)程控制系統(tǒng)。

展望下一屆Namur大會(huì)，拜爾技術(shù)公司的專(zhuān)家Thorsten P?tter先生在其工業(yè)4.0的報(bào)告中介紹了智能化數(shù)據(jù)分析帶來(lái)的挑戰(zhàn)。他的論點(diǎn)是：信息，這里的信息指的不是數(shù)據(jù)，是21世紀(jì)的黃金，對(duì)此他介紹了無(wú)數(shù)的例子。例如來(lái)自飛機(jī)制造業(yè)的一個(gè)例子：數(shù)據(jù)是從35000多架飛機(jī)中采集到的，是每年處理了一億個(gè)飛行數(shù)據(jù)后得到的數(shù)據(jù)，結(jié)合大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析方法和物理模型可以及時(shí)地、準(zhǔn)確地識(shí)別出問(wèn)題。從而可以把明顯的操作故障降低到最小程度。流程工業(yè)領(lǐng)域中的用戶(hù)很好奇，怎樣才能應(yīng)用到流程工藝技術(shù)領(lǐng)域中呢？到下一屆Namur大會(huì)時(shí)，您將會(huì)在題為“掌握流程工業(yè)的數(shù)字化改造”的報(bào)告中得到答案，贊助商就是GE Digital數(shù)字技術(shù)公司。他們的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案，例如Akzo Nobel公司或者Yara公司所采用的解決方案就完成了流程工藝過(guò)程的優(yōu)化，提高了設(shè)備的生產(chǎn)能力。 ●

本文作者系PROCESS德文版特約撰稿人。