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流程工业的数字化转型,正由这些技术推动

来源:荣格-《智能制造纵横》 发布时间:2021-11-11 1303
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——2021NAMUR中国年会成功举办

10月20日,为期两天的2021NAMUR中国年会在上海举行。受疫情影响,原定于2020举办的NAMUR年会本次强势重启,菲尼克斯电气作为本届会议的唯一赞助商,与巴斯夫、科思创、拜耳、赢创、万华等NAMUR成员围绕“万物互联赋能智慧生产”这一主题,聚焦数字化、互联互通、数字孪生、5G、APL、MTP、NOA等热点话题,通过专业、深入的分享,为流程行业注入数字化新动能。


NAMUR即国际过程工业自动化用户协会,由拜耳、巴斯夫等7家公司于1949年在德国发起成立,NAMUR的愿景是成为国际领先的自动化领域用户协会,在自动化领域推动经验交流、介入到标准制定中体现用户的利益以及关注并引导新技术的引进。资料显示,目前NAMUR公司级成员约有170 家,纵观整个流程行业,大部分大型国际企业以及众多中型和小型公司,都是 NAMUR 的成员。NAMUR协会董事会主席Felix Hanisch介绍,NAMUR协会正在以非常积极的态度持续努力,以覆盖与流程自动化相关的所有技术领域。他还向观众们介绍了最近发布的八篇NAMUR技术文档,并对两大重点技术领域:模块类工具包和高级物理层进行了专业与深入的阐述。


会后,NAMUR和菲尼克斯电气联合举办了媒体见面会,多位来自NAMUR的高层、NAMUR中国核心组成员,以及来自菲尼克斯电气的高层参加了见面会,并回答了媒体记者的提问。

流程行业的数字化转型,难在哪?
要推进流程行业的数字化进程,必须要清楚知道其行业特点及推进数字化转型过程中的难点。NAMUR中国核心组成员、科思创聚合物(中国)有限公司PCT部门经理余翔女士详细回答了这个问题。


“和离散制造行业相比,以石油化工、医药行业等为代表的流程行业本质上有一些特殊性。流程行业的痛点主要是由于产品结构不同造成的,相对来讲它使用配方、非固定的方式,因此每一个生产工艺过程的产出比较复杂,上一级和下一级的物料之间也会因压力、温度、湿度、生产人员的技术水平以及一些工艺状况不同的影响而有所变化,因此比较缺乏成熟的数字化产品。此外,流程行业对于工艺安全的要求非常高,导致企业在采用数字化技术方面会更加谨慎。”


流程行业的工艺,无论是连续化生产还是批次生产,它们用到的设备都和离散行业的生产设备不同,相对较大也比较固定,因此很难在现行工厂推行全方位的数字化进程,更大可能会集中在一些相对而言的痛点上。


然而,这并不意味着流程生产企业或者流程生产行业不再推动数字化。“对科思创公司来讲,我们会从资产管理、文档管理、工程和运营的一体化管理等方面来实现数字化的沟通,并且在生产运营方面,比如说设备监控、电子交接班记录、电子作业许可证等方面也有一些成功案例,带来的好处是改善运营效率,提高生产设备的可靠性。在用户体验方面,流程行业也在尝试用VR眼镜实现虚拟化的用户体验以及一些在线的商业模式。只是相对于离散行业来讲,流程行业要实现全方位的数字化,我个人认为还有一大段路要走。”余翔说道。


NAMUR中国区核心组负责人,扬子石化-巴斯夫有限责任公司自动化职能中心首席经理戴小龙就自动化如何帮助过程行业实现双碳目标分享了看法。“化工行业不可能不使用能源,然而我们可以决定自己要使用什么的能源以及如何使用能源。”戴小龙说道。


我们了解到,目前化工行业已经有部分企业开始尝试使用一些绿色能源,比如戴小龙所在的扬子石化-巴斯夫有限责任公司,从几个月前就开始购买一些绿色能源进行化工生产,所以这是一个推动能源节能以及实现双排目标的有效举措。从能源使用的角度,如何利用自动化技术有效降低排放呢?他认为非常多的自动化技术可以帮助化工行业有效提高生产力,降低能耗,比如先进过程控制技术(APC)。“通过APC技术的实施,我们的生产控制更加精准,能够实现我们生产的卡边操作,从而进一步降低能耗,这也是一个在流程行业已经被实践所证明的行之有效的通过自动化技术降低能耗的一个典型案例,在许多NAMUR成员公司也得到了很广泛的应用。”

痛点之下,机遇暗藏
流程工业的痛点,同时蕴藏着巨大的机遇。NAMUR协会及赞助商菲尼克斯,数年前就看到这场变革带来的机会。


NAMUR协会董事会主席Felix HANISCH讲到了NAMUR开放结构(NOA),它在保持流程工业现有优点的同时实现了额外的效果。它不但安全,还可以汇集附加传感器数据,实现跨装置应用如可靠性中心及工艺优化,将管理优化区产生的信息传送至生产控制区,因此可以应用在诸多生产场景,如通过统一的NOA信息模型读取数据进行现场设备监测、通过IoT传感器进行动设备的运行管理、通过整合不同的数据源进行过程优化、换热器结垢监测等等。


“作为一家技术型的企业,菲尼克斯把重点放在技术的研究上,我们不断思考如何助力整个世界进行快速的发展。正如本次大会的主题‘万物互联赋能智慧生产’所说的,菲尼克斯在赋能智慧生产方面已经有接近了100年的历史,通过多样化的产品和解决方案,我们成功地在电子网络以及自动化等领域支持和帮助客户。”菲尼克斯电气集团IMA Segment VMM PA 副总裁Füller说道。


在网络领域,菲尼克斯开发了单对以太网的APL、 5G、TSN等技术,不但提高了通讯结构的效率,同时也最大程度上减少了现场从传感器的不同标准的数量。在自动化领域,菲尼克斯的基础是PLCnext生态圈,而这个生态圈最重要的基石就在于其开放性和高度安全性。比如,PLCnext生态圈可以使用开源的软件,连接着不同的云平台,同样也支持多种不同的编程工具,或者通过直接下载安装APP的形式将程序运行于PLCnext设备中。
除此之外,这里不得不提的是模块类工具包(MTP)。据介绍,MTP可以为用户带来更高的使用效率。Füller表示,“如果客户的生产线是通过MTP这种方式进行开发的,当产线需要调整的时候,只需要一些很小的工作量就可以进行产线的调整,包括部署一些新的模块,这意味着可以用模块插入的方式直接进行生产线的部分变更。”


菲尼克斯另外一个重要的解决方案是其数字双胞胎方案。它的特点在于,可以在不改变不干涉原本的自动化架构的同时,获取到现场的数据,如一些设备的健康状况、维护状况、实际设置等,然后客户可以基于这种移动化的信息模型,将数据进行标准化,并通过OPC UA将它们发送到设备的监控系统、云或其他的一些维护平台。通过这种方式,预测性维护或预防性监控等应用可以轻松获取信息模型,这也是菲尼克斯想在数字化领域赋能客户的方式。


随着新技术的发展,尤其是以太网 APL以及NAMUR开放式架构两项技术出来以后,使得数据通讯的高速公路铺设到了流程行业的底层,很多如设备的远程维护监控、预测性维护、在数据的基础上进行边缘计算成为可能,AR、VR以及数字孪生能够轻易在流程行业里头布置……


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“在10年前,这是我们所有从事流程工业的人想都不敢想的,但是目前这一点基本已经达到了。”菲尼克斯电气中国公司行业发展与自动化&智能制造与解决方案高级副总裁彭晓伟评论道,“菲尼克斯 PLCnext控制器也可以在流程行业有所建树,因为它不单是为离散行业设计的一款控制器,同时也是一个边缘计算单元,还可以直达云端,这跟NAMUR年会提到的‘万物互联赋能智慧生产’都是相关的。另外,我们在2020年推出了全球第一款工业级的5G路由器,未来流程设备也能够轻易接入5G,而且从专网可靠性来讲,我相信流程行业将来一定会用5G专网,而不是普通的网络。”

赋能数字化工业
“电气化、自动化、数字化无疑是未来的方向,特别是OTIT和DT融合的未来数字工业。作为数字化工业和未来产业互联网的参与者,菲尼克斯电气希望能够为未来全电气社会发挥巨大的技术引领的作用,为整个工业互联网的未来创造独特价值。”菲尼克斯电气中国公司总裁顾建党说道。


菲尼克斯电气这么说,也是这么做的。2018年,菲尼克斯电气位于德国的两座工厂成为首批的全球灯塔公司。就在今年,菲尼克斯电气位于南京江宁的二期工厂已经开业,菲尼克斯电气能够赋能数字工业的所有最新技术都在这个工厂中得到了充分的体验,可以说,这是菲尼克斯电气在这5~8年坚定推动工业4.0的一个真正意义上的示范工厂,亦有望成为业界真正的灯塔工厂。


顾建党表示,“每个阶段,我们对灯塔工厂的期待都是不一样的。中国整个数字工业的发展,包括应用创新,运营模式、商业模式的创新,坦率来讲要比德国更快。这也是中国菲尼克斯最近几年坚定推动菲尼克斯从传统工业到数字工业转型的原因之一。”


数字化转型的时代已经到来,你准备好了吗?


来源:荣格-《智能制造纵横》


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