沖破束縛掌握未來型的解決方案

文/ Sabine Mühlenkamp

沖破束縛掌握未來型的解決方案

文/ Sabine Mühlenkamp

Namur2016德國年會回顧報道——流程工業領域中的運營商和裝備生產企業必須沖破種種束縛地限制，以便在數字化和全球化的年代里掌握新的解決方案。用戶們也應關注這些層出不窮的變化。

“沒有口袋妖怪的游戲，但卻展示了虛擬技術是如何在石油和天然氣工業領域中通過信息補充來減輕維護保養的工作量的。”——Andreas Helget博士，Yokogawa公司

2016年度的Namur大會現場人頭攢動，氣氛熱烈而友好！這是解決流程工業領域中最大的挑戰和探討有關未來話題的最好環境。2015年11月Namur大會參會者高達650人，這不僅打破了本地會議的人數記錄，也打破了迄今為止自動化技術會議的參會人數記錄。所有的報告，不僅是來自用戶端的報告，也包括來自裝備供應商們的報告，都傳播著一個聲音：推動流程工業生產過程中的更高效率和更高靈活性地產生，以便提高競爭能力并能夠滿足用戶對特殊產品不斷增長的需求。

在Namur協會和成員中也顯示出了更加強大的活力?！疤貏e工作組的數量明顯增多了，它們的工作也有了更多地交叉?！盢amur協會的主席Wilhelm Otten博士在他的報告中指出。數字化、工業4.0和產品的全球化等都是重要的發展趨勢和動力的源泉。除了中國，Namur現在也在美國開展了自己的工作，與美國American Chemisty Councils合作創立了一家自動化技術公司Automation Working Group。Air Liquide、BASF、Dow、Bayer、Covestro、Evonik、Exxonmobil和Investa等企業都可以從中受益。

認識到流程設備領域的網絡化，網絡攻擊變得越來越復雜，日本自動化技術公司Yokogawa成為此次Namur年會的獨家贊助商?！疤魬鹬荒苡脛撔滦约夹g方案來解決。”Yokogawa公司的負責人Takashi Nishishijima先生說道。對流程工業領域中的用戶來講，這樣的創新技術方案指的到底是什么？Yokogawa德國公司的負責人Andreas Helget博士在他的報告中用了許多的實例進行了介紹。他仍然一如既往地堅持認為，流程設備的控制系統是自動化技術的核心。設備資產管理和流程設備的AMS設備資產管理系統很長時間以來就存在，并且它們的工作任務領域在不斷擴展。沒有人會對存在了20多年的自動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先生說道。

Helget先生說，除了自動化設計套件，工程項目設計工具，例如模型庫、項目申報或者系統結構等都是完全獨立自主開發設計的，是可以根據用戶的需要由用戶自行設置參數。同時，他還介紹了許多工程設計工具和項目，也介紹了如何利用它們來優化流程設備設計，例如模型預測控制、大數據分析或者統計方法等。有一家用戶在聚合生產過程中，利用統計方法在危機出現前5 h及時發現了問題，采取了相應的措施，而以前，這種溫度過高的信息僅僅會在流程設備故障停機前的幾分鐘時才能得知。Helget先生介紹的另一個實例是關于流程設備的維護保養，流程設備維修人員從平板電腦、監視屏中獲得了極有幫助的增強現實技術的補充信息，這些有用的信息都會保存在維護保養軟件之中，并且在使用中也獲得了巨大的成功。

“NOA開放式構架不是替代自動化金字塔的，而是對自動化技術的補充和完善?！薄猅homas Tauchnitz博士，Sanofi公司

“這一平臺提供了在線幫助，它把流程設備狀態監控的專業知識、經驗與現代化的數據分析方法相互結合到一起。”——Joachim Thiel先生，巴斯夫公司

利用Namur開放式構架打開了自動化世界的大門

Namur協會董事會成員、Sanofi德國公司Thomas Tauchnitz博士說：“用‘經典的Namur金字塔’所描述的自動化系統構架是非常成熟的。我們在自動化技術金字塔下生活了很長時間，也生活得非常舒服，但這座金字塔也存在缺點和不足，例如不是開放型的系統?！盩auchnitz先生在他關于Namur開放式構架（簡稱NOA）的報告中說道。而在新的流程工業建設中，人們常常尋找繞過控制系統的捷徑。在傳統的經典自動化金字塔下，人們一般是不能很快地完成這種嘗試，因為它有很高的成本。但在自動化技術世界之外，例如在傳感器技術領域和通信技術領域，發展速度卻很快，并且在這些領域中像物聯網、工業4.0、移動服務和大數據等關鍵詞也都有了用武之地。這就帶來一個問題：如何丟掉傳統自動化技術的包袱而又不影響它的安全性和可靠性？根據Namur協會的觀點，NOA開放式系統構架就是對這一問題的最佳答案。

NOA開放式系統結構把整個系統分為自動化核心部分和開放的監控顯示、優化部分兩大塊?！白詣踊诵牟糠质遣粦唤佑|、不可改動的部分?！卑退狗蚬镜腃hristian Klettner先生在他的報告中說道。雖然允許信息從核心系統向外發送，但只有通過了“請求確認”可信度檢驗的信息才允許回輸回來。目前為止，自動化核心部分的數據都是通過像OPC UA這樣的開放式接口進入監控和優化領域之中的。凡是需要這種監控和優化的流程工藝生產階段，都可以用單獨的通信電纜直接與現場總線儀器設備連接。在過程監控和流程工藝優化中安裝的輔助傳感器也可以在NOA開放式系統構架的幫助下集成到這一開放式系統中來。對Klettner先生和許多其他用戶而言，一套流程泵優化軟件不能像自動化核心軟件一樣使用運行其實也并不是世界末日。

“信息，這里的信息指的不是數據，是21世紀的黃金?！薄猅Hoesten P?tter先生，拜耳公司

模塊化設備套件：模塊化的下一步

Jens Bernshausen先生（Invite公司）、Axel Haller先生（ABB自動化技術公司）和Johannes Wagner博士（Sartorius Stedim系統公司）繼兩年前在Numer會議上介紹過Dima方案后，又介紹了模塊化技術領域中的最新研發信息。通過開始階段的試用之后，用戶和流程工藝裝備生產廠一致認為簡稱為MTP的模塊化設備套件是個好東西。在Wagner先生強調用戶使用模塊化套件的重要性，尤其是制藥和生物技術領域里的用戶利用這些模塊化套件可以快捷地完成設備調整時，作為自動化技術供應商代表的Haller先生則突出強調了模塊化套件如何滿足高要求設備調整的實例。根據Bernshausen先生的經驗,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大學合作的合資企業Invite公司多年來一直忙于利用各種模塊化套件技術方案進行生產。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題。”在這一步一步中，Namur協會的TMP模塊化套件就是最重要的工具了。大會同時也展示了一個利用模塊化套件組成的流程設備樣機。7家流程設備領域的裝備供應商（包括了Yokogawa公司、ABB公司、Wago公司、Phoenix Contact公司、西門子公司、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廠家生產的流程設備模塊是如何利用一臺HMI人機交互接口進行工作的。

Namur型式鑒定儀器儀表很高的故障率

在Namur大會上，對所有涉及到工業4.0的儀器儀表來說有一點是非常清楚的，那就是現在使用的儀器儀表必須正常地發揮其功能。但對于現場使用儀器儀表的可靠性來講，它們還有許多測試必須完成。對此，調節技術合作組織IGR的Thomas Grein先生指出：“首先是安全地采集流程工藝參數，然后才有可能實現流程設備的經濟運行?！爆F場總線儀器儀表的可靠性和適用性要通過Namur推薦標準NE 95的型式鑒定來檢驗證明。其中也包括了EMV電磁兼容性測試，符合Namur推薦標準，文件記錄的檢驗或者易燃易爆安全防護等級的認證證書。令人吃驚的是，還沒有一個儀器儀表是第一次就通過了Namur型式鑒定的，盡管它們都是為流程工業企業而研發設計的。盡管其中的1/3可以改進設計，但對于流程工業企業來講則意味著延期使用，對于儀器儀表生產廠家而言也意味著更多的研發設計費用和認證檢驗費用。據Grein先生介紹，大約1/5的儀器儀表根本無法通過Namur型式鑒定。Namur協會給出的明確答復是，這是對現場總線儀器儀表的基本要求，正如您在大量的NE推薦標準中看到的那些基本要求是無限期有效的，這也是保證生產安全的基石。

有目的地使用數據挖掘技術

很長時間以來，流程設備運營商們一直致力于把企業現有的技術知識匯總起來，以便供企業不同的生產基地使用。Joachim Thiel博士在介紹不久前引進使用的“可信信息中心”的初步感受時說道，“例如巴斯夫公司就在世界各地不同國家和地區有350多個生產基地，我們在中國南京的同事不知道十年前我們在路德維希斯港的同事就遇到了相同的問題?！边@也是流程工業企業中常見的問題。在線支持的可信信息中心把專家們擁有的對流程設備監控的專業技術經驗與現代化的數據分析方法相互結合在一起，這樣就可以及時地發現異常，避免不必要的流程設備停機檢修。在狀態監控中心的幫助下，能夠避免流程設備的意外停機，例如Thiel先生列舉的兩級空氣壓縮機的例子。改進數據質量的必要投資換來的就是這樣的好處。在虛擬技術幫助下的認證檢驗需求也是非常巨大的， 尤其是一些大型流程設備，大型設備安裝調試后首先進行了初步驗收，增添了一些關鍵性的控制閥或者加入了一整套復雜的過程控制系統。

展望下一屆Namur大會，拜爾技術公司的專家Thorsten P?tter先生在其工業4.0的報告中介紹了智能化數據分析帶來的挑戰。他的論點是：信息，這里的信息指的不是數據，是21世紀的黃金，對此他介紹了無數的例子。例如來自飛機制造業的一個例子：數據是從35000多架飛機中采集到的，是每年處理了一億個飛行數據后得到的數據，結合大量數據的數據分析方法和物理模型可以及時地、準確地識別出問題。從而可以把明顯的操作故障降低到最小程度。流程工業領域中的用戶很好奇，怎樣才能應用到流程工藝技術領域中呢？到下一屆Namur大會時，您將會在題為“掌握流程工業的數字化改造”的報告中得到答案，贊助商就是GE Digital數字技術公司。他們的工業以太網解決方案，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程的優化，提高了設備的生產能力。 ●

本文作者系PROCESS德文版特約撰稿人。