飞身跃入数字化时代


作者:Sabina Mühlenkamp 日期:2018/09/10 来源:PROCESS《流程工业》

是纵身飞跃进入化工4.0还是小步慢走?由于必须战胜数字化转型中的困难,2017年的Namur大会赞助商美国GE公司已经与流程自动化的用户们达成了协议。但在落实数字化转型的方式和速度方面,两者之间存在着巨大的差异。Namur董事会成员,巴斯夫公司总经理Matthias Fankhänel博士说:“我们正在积极地准备数字化,也许我们可以走的更远。” 

根据Namur协会主席,Evonik公司Wilhelm Otten博士的说法技术只是一个小问题。化工行业必须清楚地意识到,从中期发展的角度来看,是否会有其他的参与者横插到生产者和消费者中间,从而使流程工业企业退化成纯生产企业,无法从工业4.0背景下新的经营模式中获益。尽管Namur协会的成员在很大程度上继续在检测、控制、调节和自动化领域中努力,但相比之下更加有效的调节杠杆则越来越多地转向了产品的物料和供应链。Otten博士坚信:“工业4.0是业务流程中的MSR检测、控制和调节技术。”这不仅需要新的工具和平台,而且还需要人们转换观念。

GE欧洲公司副总经理Simone Hessel先生认为,流程工业企业走的路是正确的,自动化的内容是非常广泛的。“但是,”Hessel先生警告说道:“当您在汽车工业领域中的客户很快地完成了数字化转型之后,您会怎么做?”在客户和自己的员工迅速转向数字化的时代里,流程工业企业也要在这方面表现得更加灵活。

Namur协会主席Wilhelm Otten先生向650位与会者问好
Namur协会主席Wilhelm Otten先生向650位与会者问好

Hessel先生认为,流程工业企业目前正处在向何处去的十字路口上。这一十字路口不是一个技术的十字路口,而是关于人和人的思维方式的十字路口。Hessel先生介绍了GE公司是如何利用其基于云技术的Predix平台帮助公司的合作伙伴和用户进行数字化转型的。非常明确的一点是即便是实现了很高程度的自动化也不意味着数字化或者数字化转型。GE公司从传统的重型机械制造商转变为数字化工厂的事实,已经证明了这一点。他们希望通过自己的数字化转型实现每年节约7亿美元的目标(注:2016年GE公司的销售收入为1 230亿美元)。

信息安全是前提

信息安全是实践工业4.0的一大挑战。Anapur公司的Erwin Kruschitz先生在2017年6月多地举办的东欧产品展示会上列举了一个与勒索木马有关的例子。他的重要发现是:“勒索木马也侵入了许多被视为安全性很好的信息系统。”因此人们要做好应急准备,以便有效地应对信息安全危机,保证生产的顺利进行。

根据他的经验,随着企业对IT系统的依赖性越来越高,企业受到的网络攻击也越来越多。因此也就越迫切地需要评估IT系统的哪些部分和因素与安全风险有关。这不仅指计算机系统的安全评估,而且也包括了数据和系统组织方面的安全评估。Kruschitz表示,最大的危险是由人而产生的错误,例如前面介绍的、受到了威胁的实例。在出现人为错误后,随之而来的就是系统过载、恶意软件、间谍软件和黑客攻击。这并不意味着每一个使用计算机的人都要成为密码学方面的专家,但每个计算机用户都要了解自己使用的系统,并可以回答下列几个问题:“如果系统出了故障,我该怎么办?”“谁有权访问这个系统?”“紧急情况下应该怎么办?谁是计算机系统的安全负责人?”“不是每一个计算机管理人员都是IT系统的安全负责人。” 

为此,必须搞清楚IT信息技术和OT运行技术之间的区别。这应该是跨行业协会的工作,例如跨BSI, VCI, ISA, EEMUA, Namur等协会和组织。计算机系统的安全事故总会影响到设备安全。在这里,NA-163(PLT安全设备的IT风险评估)提供了宝贵的技术支持。有观点认为,在有安全保护和没有安全保护系统的情况下,数字化转型都可以进行,但现在需要的是寻找一条安全的贯彻落实数字化技术的渠道。

智能的数据分析

在稳定、流畅的生产流程基础上,供货能力是保证企业经营成功的前提条件。毫无疑问,现代化的企业资产管理系统有助于提高流程设备的可用性,减少由于技术故障造成的计划外停机时间和经济损失。

Namur大会上展示了几个NOA开放式架构用户的案例

Namur大会上展示了几个NOA开放式架构用户的案例

但是,一般来讲,重要的信息都可以在车间或者生产现场的员工那里找到。目前,在流程设备控制中心的ERP企业资源管理系统(例如SAP)中,能够根据需要提供设备的维护保养信息,并对这些信息进行分析和可视化。“这些数据和信息主要用来帮助我们解决过去的问题,但现在已经更多地用于解决当前的和未来的问题。”巴斯夫公司的Stefan Brüggemann先生在他的报告中说。如何处理重组后的数据?他认为,仅仅对出现的事故、故障和所做的修复工作进行编号,保存到数据库中是非常粗糙的做法,对这些数据信息的维护也常常不尽人意。在智能工具的显示器中,分析这些数据是一种理想的替代方案吗?在“智能维护”理念的引导下,巴斯夫公司在很短的时间里就证明了这是一种成功的工具。但在这些工作中,需要现场人员的参与。 “如果我们只关注数据,采用‘黑匣子’的方式来工作,是不会成功的,只有把人的知识和经验与数据结合起来,才能收到理想的效果。” Brüggemann先生强调说道。

巴斯夫的工程师将流程设备不同位置的数字化信息或者技术培训的视频信息整理好并保留下来,从而使退休人员宝贵的专业技术知识和经验能够继续传承下去,这也是数字化为企业带来的实在效益。在发言的最后,Brüggemann先生提出了发展数字化的建议:“尝试和失败总好于无所事事。最好是多开辟几条路让企业能够尽快腾飞,而不是考虑得面面俱到了再行动。” Brüggemann先生认为信息安全决不能成为阻碍数字化的理由。

数字化时代的系统结构

在提出工业4.0之前,信息系统缺乏互操作性、缺少互换性的问题就一直是流程工业企业需要面对的挑战。因此,过去两年来各地启动了一些为工程设计、企业运营和维护保养而创建的开放式构架和通用数据模型的计划。Namur协会的开放式架构NOA就是一个最好的实例:它创建了一个使用灵活、开放且极具经济性的平台。这就像在数字化金字塔旁开辟了一条快车道,自动化技术中的核心数据可以通过像OPC-UA这样的开放式接口接入到系统世界之中,用于完成监控和优化任务。在2018年,这将成为Namur协会的推荐标准。

来自ZVEI AK的Jörn Oprzynski博士,在他的“模块化的自动化”报告中介绍了ZVEI协会的模块型软件包计划(简称为MTP)的进展情况。这位西门子过程控制和驱动部门的首席技术官说:“这些工作的目标是提高流程设备的竞争能力,缩短产品的上市时间。”他认为,在有了统一的标准后,模块化的自动化是能够实现的。而这一标准就是在不断推进中的MTP模块型软件包计划。在模块化的自动化之后将是设备的模块化,而不是先将设备模块化,而后实现模块化的自动化。在2018年Achema展会期间展出了MTP模块型软件包,例如故障诊断和设备维修。

美国能源公司埃克森美孚则走了另外一条道路。埃克森美孚公司总经理Donald Bartusiak先生在解释说,公司在今后几年时间内将完成大量数据的迁移工作,需要增加大量的流程设备控制系统,工作量很大,需要大量的新投资。他说:“我们全面第考虑了如何创建一个开放式的、安全的且建立在标准化基础之上有着可互换性的流程设备自动化架构。”重点考虑的是IT/OT的互联、物联网、无线通信和云技术服务。最终的结果是在“开放式组织”这一关键词下新的、完全开放且具有实时服务总线的参考架构。最终,公司于2017年确定了将不同的NOA、MTP和开放式架构的各种研发成果融合在一起的方案。避免分散成几个系统以及避免重复的工作。

更多的过程分析

大会最后的话题集中在过程分析技术领域。这里的过程分析是对污水和废气排放的监控,以保护环境、保护员工和设备的安全。更重要的是:“PAT过程分析技术在流程工业领域中有着很高的认可度,也在提高企业效益方面做出了重要贡献。”巴斯夫公司的PAT过程分析技术专家Ulrich Schünemann先生说。过程分析技术的目的是提高生产力、提高设备能力、提高产品质量以及降低能源消耗和劳动力成本。但怎样才能成功地应用好PAT过程分析技术呢?“首先应定义好过程分析所需的检测任务是什么,然后从80余种检测方法中选择最合适的检测方法来完成这些检测任务。” 拜耳公司PAT过程分析技术专家Martin Gerlach博士说。

随后,专业工程师开始设计正确的样本制备技术。根据他的经验,此时会有诸多技术上的改变,“目前约占9%的光学方法在几年前还是非常少见的,而在未来几年的应用还会继续增多。”Lanxess公司的Frank Grümbel先生补充说:“数字化带来的工厂透明度也会在PAT过程分析技术领域中带来一些新的应用,改变现有的工作流程,例如通过移动式的视频维护保养工具、增强现实和平板电脑等工具。最终,PAT过程分析设备也会成为数字化互联的设备。”他得出的结论是:“通过PAT过程分析专家和联网能够改变我们的工作流程,包括与客户之间的协作流程。”

毕竟检测仪器是为数字化技术提供数据的工具,正如“如果不测量就无法管理它”这句名言所描述的那样。2018年Namur大会的口号是“现场仪表设备支持的数字化转型”。Endress+Hauser公司将是本届大会的赞助商。