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需求驱动 加速过程工业的智能制造转型

2021-11-30 11:014300

  过程工业的特点是大型化,连续化生产,产品和工艺的耦合度高,这些与离散制造业的性质和特点有着鲜明的区别。近几年非常火的工业4.0概念产生的背景是离散制造业,如果要将它的思想直接用于流程行业可能会存在差强人意的情况,所以企业有必要厘清两个行业的共性和不同,以借鉴转型实践经验。

  2013年,国际过程工业自动化用户协会NAMUR(总部位于德国),启动WG 0.2工作组(启动工业4.0),专注于经验交流,概念解读,需求分析以及标准化等工作,以更好地推进过程行业的4.0进程。而随着工业4.0概念在中国兴起的势头越演越烈,NAMUR中国核心团队开始思考如何在工业4.0话题,特别是“中国制造2025”主攻的智能制造领域发挥更积极的贡献,而不只是作为旁观者和跟随者。2015年经过多次交流和沟通,NAMUR中国向NAMUR总部提出成立NAMUR中国WG 0.2(智能制造工作组)的提议获得通过。在一系列积极准备之后,NAMUR中国0.2工作组于2016年1月正式启动。

  智能制造工作组的关注重点包括与NAMUR工作组0.2(启动工业4.0),及其他相关工作组的合作和信息共享,智能制造领域的标准化过程(已发布及制定中的标准项目),本领域内工业物联网、智能制造等关键技术、解决方案和用户体验,以及提升效率和制造能力的智能制造实现策略,最终以用户需求去引领技术的发展。

  智能制造中的需求分析

  当前过程行业用户需求有哪些?回答这个问题,首先要从智能制造的系统架构说起。2015年工信部发布“国家智能制造标准体系建设指南”里指出,生命周期、系统层级和智能功能三个维度构成智能制造系统架构。生命周期包括设计,生产,物流,销售,服务环节,且整个产品生命周期实现可追溯,可控制,可维护,及生产控制系统的联网是智能制造的一个条件。系统层级涵盖设备,控制(PCS、DCS、PLC、SCADA),车间(MES),企业(ERP、PLM、SCM、CRM),协同,各层级自动化程度依次增高。传统的系统层级从传感器/执行器到上端MES,ERP是金字塔型,而现在系统上位和下位之间实现了互通,装备的智能化,互联网协议(IP)化,以及网络的扁平化趋势更为明显;智能功能包括资源要素,系统集成,互联互通,信息融合,新兴业态,各层级智能制造的智能化程度越高。

  三个维度交织,构成了智能制造架构魔方,当前很多业界探讨的很多话题,如工业互联网,FDI,OPC-UA,IPv6等技术问题都可以在这个魔方上映射出来。

  智能制造的系统架构

 

  NAMUR WG0.2智能制造工作组围绕架构的三个维度进行调查,征集了智能制造趋势下的31个用户需求,结果显示:当前生产领域控制层面,部分设计车间和企业级的互联互通是过程工业用户的关注重点,而对于更高智能层级的关注较少。这表明,过程行业用户需求会推动智能制造与工业4.0的发展,而实现从资源、集成、互联互通、信息融合再到新业态,还有很长得路要走,并要克服标准不统一、新技术的可靠性等挑战。

  顺应过程行业未来趋势

  虽然智能制造工作组的工作还处于启动阶段,而NAMUR为推进过程行业的智能制造发展已经做了很多的努力。

  例如,在食品、化妆品及制药等行业,传统的过程控制系统对产品种类和数量限制严格,导致产品价格高昂,难于适应市场需求的快速变化。为应对越来越激烈的全球竞争,这些领域的企业需要在更短的时间内将新产品推向市场。这时候,模块化技术的优势凸显了出来。2013年NAMUR工作组定义了自动化系统模块化的挑战,并出版了NAMUR推荐NE 148这一技术文件。遵循该文件的智能化模块,能很便捷地集成到上一级主控系统中,并将自身的参数,性能,运转情况等及时向主控系统传递,简化了系统工程设计和生产运行工作。

  NAMUR开放式架构NOA,作为过程工业高效灵活实现工业4.0的基准,具有很多优势:增加现有结构功能;在工业4.0范围内对新的方法保持开放;基于现有标准;从现场级到企业级的IT组件变化较快,使之简单集成;降低现有设施的可用性和安全性风险。此外,针对远程操作,数据采集,分析等方向,NAMUR都从用户需求出发,提出了相应的举措。

  互联网发展迅速的一个重要原因是它非常关注人的需求,以人为核心。如今,工业4.0和智能制造的对象不仅有人,设备等物理世界,也有虚拟世界,如何将物理世界和虚拟世界融合,如何将人和生产装备融合,以用户需求为核心,无疑是一个重要的切入点。

  智能传感器 助力智能制造发展

  工业4.0或者智能制造的核心是数据,但是数据是怎么来的?背后的功臣就是遍布于工业生产线的各种各样的传感器。正是这些传感器将生产线的数据采集、处理和传输,与互联网或云端进行信息互通,从而确保生产系统更智能的运行,在工业4.0中,传感器发挥着至关重要的桥梁作用,并且传感器本身也是智能的。

  在11月举办的第八届NAMUR中国年会上,本届会议的唯一赞助商科隆,与扬子石化-巴斯夫、科思创,Evonic等NAMUR成员进行了交流和分享。KROHNE集团CEO Stephan Neuburger在“智能传感器 ——过程优化的新技术”的演讲中提出,工业4.0、智能制造对智能传感器的要求很多:不仅具有建立诊断、信息识别、网络互联、得出结论、还要注重应用,基于客户特定需求,以及定制化特点。

  KROHNE集团CEO Stephan Neuburger在第八届NAMUR中国年会发表演讲

 

  科隆对于产业趋势及应用需求有着前瞻把握。在95年的发展历程中,科隆不断引导全球测量仪器的演进与变革,引领甚至创造客户需求。现场,科隆分享了通过光谱在线分析传递啤酒的口感、纯度、产品质量等实时数据,指导智能灌装模块按照客户需求定制啤酒的案例,虽然还未真正面世,但已经受到极高的关注。已经从“最好的流量计公司“成功转型为多种领先测量技术方案的引领者的科隆,也希望为测量技术领域和市场持续不断地做出卓越的贡献。

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(采编:www.znzbw.cn)

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