引領過程工業4.0
然而這些美妙的場景似乎隻能出現在汽車、機械、家電等離散製造業中。醫藥、鋼鐵、化工等過程工業,因為工藝和產品的高度耦合,導致生產線的柔性很低。
如何在過程工業中構建麵向“工業4.0”的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)?這(zhe)是(shi)賽(sai)鼎(ding)工(gong)程(cheng)有(you)限(xian)公(gong)司(si)一(yi)直(zhi)在(zai)思(si)考(kao)的(de)問(wen)題(ti)。賽(sai)鼎(ding)是(shi)以(yi)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)與(yu)工(gong)程(cheng)總(zong)承(cheng)包(bao)為(wei)主(zhu)的(de)大(da)型(xing)綜(zong)合(he)性(xing)工(gong)程(cheng)公(gong)司(si),也(ye)是(shi)中(zhong)國(guo)煤(mei)化(hua)工(gong)行(xing)業(ye)最(zui)大(da)的(de)技(ji)術(shu)服(fu)務(wu)商(shang)。
站在中國工業轉型升級的關口,為了積極支持客戶去應對愈發激烈的市場競爭,賽鼎主要麵臨兩大挑戰:一是如何提升工程設計能力,幫助客戶高效運營工廠,降低運營成本並提高產品質量;二是如何順應“綠色、環保”的大趨勢,幫助煤化工企業降低汙染排放。
隻有對工廠進行全麵的改造升級,才能從源頭上解決這兩大問題。因此,賽鼎攜手西門子,共同打造煤化工領域的數字化企業。

引領過程工業數字化
賽鼎的目標很明確,但探索實施之路卻困難重重。可以毫不誇張地說,過程工業的數字化進程比離散行業複雜得多,為什麼?
在zai離li散san製zhi造zao中zhong,原yuan料liao物wu質zhi基ji本ben不bu會hui發fa生sheng改gai變bian,隻zhi是shi物wu料liao形xing狀zhuang和he組zu合he的de變bian化hua,工gong藝yi對dui產chan品pin質zhi量liang影ying響xiang相xiang對dui較jiao小xiao,即ji工gong藝yi和he產chan品pin之zhi間jian的de耦ou合he度du很hen低di,因yin此ci生sheng產chan線xian可ke以yi做zuo到dao高gao度du柔rou性xing化hua,實shi現xian看kan似si不bu可ke思si議yi的de定ding製zhi化hua生sheng產chan。
而(er)過(guo)程(cheng)工(gong)業(ye)則(ze)不(bu)然(ran)。它(ta)的(de)生(sheng)產(chan)連(lian)續(xu)性(xing)強(qiang),流(liu)程(cheng)規(gui)範(fan),產(chan)品(pin)唯(wei)一(yi),原(yuan)料(liao)穩(wen)定(ding),生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)伴(ban)隨(sui)著(zhe)物(wu)理(li)和(he)化(hua)學(xue)變(bian)化(hua),這(zhe)就(jiu)導(dao)致(zhi)工(gong)藝(yi)對(dui)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)非(fei)常(chang)大(da)。
yisaidingweihenanyimameiyejituanshejidazaodesuimeijiayaqihualuweili,tongyangshiyongmeiheshuizhengqizuoyuanliao,gongyicanshukongzhidebutongjiuhuidaozhichanpinzuchengbodong,kenenghechengyuqichanpin:yiyanghuatanheqingqi,yekenengchanshengdaliangdefuchanwueryanghuatan。gongyihechanpindegaoduouhedaozhijishurenyuanwufabianlishengchanxianshangdesuoyouyaodian,suoyitongguozaiguanjianyaodiancaijishujulaidazaorouxingchanxiandefangshigenbenxingbutong。
離(li)散(san)製(zhi)造(zao)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)經(jing)驗(yan)無(wu)法(fa)套(tao)用(yong),過(guo)程(cheng)工(gong)業(ye)正(zheng)麵(mian)臨(lin)著(zhe)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)壓(ya)力(li)。如(ru)何(he)整(zheng)合(he)工(gong)廠(chang)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)內(nei)高(gao)度(du)碎(sui)片(pian)化(hua)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)?如(ru)何(he)利(li)用(yong)數(shu)據(ju)來(lai)保(bao)證(zheng)高(gao)效(xiao)工(gong)程(cheng),以(yi)及(ji)節(jie)能(neng)、安全的工廠運行?
麵mian對dui這zhe樣yang的de難nan題ti,西xi門men子zi憑ping借jie創chuang新xin技ji術shu和he對dui行xing業ye的de深shen刻ke理li解jie,著zhe眼yan於yu工gong廠chang的de整zheng個ge生sheng命ming周zhou期qi,提ti出chu了le全quan新xin的de一yi體ti化hua工gong程cheng到dao一yi體ti化hua運yun維wei的de解jie決jue方fang案an,從cong工gong藝yi和he工gong廠chang設she計ji到dao工gong程cheng建jian設she和he調tiao試shi,再zai到dao後hou期qi的de運yun維wei服fu務wu,實shi現xian了le高gao度du集ji成cheng和he數shu字zi化hua。
通過COMOS工廠工程設計和工廠管理軟件實現一體化工程設計,使用SIMATIC PCS 7集散控製係統實現生產的高度自動化,通過SIMIT自動化及過程仿真係統實現虛擬工廠的仿真調試,借由COMOS Walkinside三維虛擬現實平台實現3D沉浸式人員培訓,以及通過XHQ工廠智能營運及優化軟件幫助管理人員做出明智的決策。
這樣的全集成解決方案確保工廠全生命周期各個階段的數據一致性。這也是目前全球過程工業最為完整和先進的數字化企業解決方案。

一體化工程
在“碎煤加壓氣化爐技術及改進”的項目中,賽鼎作為EPC首先要考慮如何提升自身的工程設計能力,提高工程效率和質量,西門子的一體化工程方案正是為了解決這個問題。
首先在設計階段,賽鼎運用西門子COMOS軟件實現工廠的端對端工程設計,包括初步設計,乃至整個工廠的詳細設計,設計效率提升20%以上。
有了詳細設計文件,接下來就是工程實施。傳統做法是,工程師先從設計院拿到詳細設計文件,再進行讀取、錄入和分析,效率低下。而現在,DCS控製係統SIMATIC PCS 7和COMOS高度集成,西門子通過一體化工程實現“數字化交付”,設計數據直接應用於DCS工程階段。
COMOS作為設計平台,裏麵含有設計的工藝信息、自動化信息、引表信息和控製信息,由信息生成的項目文件可直接適用於包括控製回路組態、基本回路組態和工廠程序在內的PCS 7組態程序,使得係統組態時間縮短近1/4。雙向數據交換,同步變更信息,確保設計數據與自動化係統始終保持一致,形象地說,就是“數據一次性輸入,多次使用”。
工gong程cheng竣jun工gong後hou,調tiao試shi是shi確que保bao工gong廠chang正zheng常chang運yun轉zhuan的de關guan鍵jian一yi步bu。過guo去qu,工gong程cheng師shi需xu要yao在zai硬ying件jian設she備bei完wan善shan之zhi後hou,前qian往wang現xian場chang完wan成cheng軟ruan件jian測ce試shi,保bao證zheng編bian程cheng邏luo輯ji沒mei有you問wen題ti。現xian在zai,有you了le自zi動dong化hua及ji過guo程cheng仿fang真zhen係xi統tongSIMIT,無需等待真實工廠建立,賽鼎的工程師隻需坐在辦公室裏就可以進行虛擬調試。SIMIT一方麵可以虛擬測試和驗證COMOS係統的設計結果,另一方麵可以仿真SIMATIC PCS 7全部的自動化對象。有了真實和虛擬世界的“數字化雙胞胎“,塞鼎得以大大節省調試時間,節約成本,也降低風險,並減少汙染排放。
在煤化工行業,工廠開車、運行、停止和對特殊情況進行操作時一旦出現失誤,使得壓力劇增、設備泄露、shebeiguzhangdeng,douyoukenengdaozhiyouhaiqitihuoyouduwuzhixielu,congerzaochengyanzhongdehuanjingwuran。erxunitiaoshishi,jibianchuxianwucaozuo,ruanjianxitongmoxinghuichuxianyichang,danbuhuichanshengrenheshijiweixian。
另ling外wai,在zai實shi際ji工gong廠chang中zhong,如ru果guo排pai放fang標biao準zhun已yi依yi據ju環huan保bao局ju的de標biao準zhun進jin行xing設she置zhi,後hou續xu一yi旦dan要yao修xiu改gai控kong製zhi閥fa門men等deng設she備bei的de參can數shu,將jiang可ke能neng導dao致zhi實shi際ji對dui外wai排pai放fang的de波bo動dong。而er在zai虛xu擬ni工gong廠chang中zhong,調tiao節jie與yu排pai放fang相xiang關guan的de設she備bei參can數shu,將jiang隻zhi會hui影ying響xiang虛xu擬ni係xi統tong中zhong的de數shu據ju模mo型xing。操cao作zuo過guo程cheng做zuo到dao真zhen正zheng的de零ling汙wu染ran、零排放。
在操作員培訓方麵,SIMIT也(ye)派(pai)上(shang)了(le)大(da)用(yong)場(chang)。在(zai)以(yi)往(wang),隻(zhi)能(neng)由(you)老(lao)師(shi)傅(fu)傳(chuan)授(shou)經(jing)驗(yan),或(huo)是(shi)通(tong)過(guo)書(shu)本(ben)將(jiang)操(cao)作(zuo)流(liu)程(cheng)展(zhan)示(shi)給(gei)操(cao)作(zuo)員(yuan)。而(er)現(xian)在(zai),操(cao)作(zuo)員(yuan)能(neng)在(zai)虛(xu)擬(ni)工(gong)廠(chang)中(zhong)練(lian)手(shou),完(wan)全(quan)掌(zhang)握(wo)了(le)知(zhi)識(shi)技(ji)能(neng)以(yi)後(hou),才(cai)真(zhen)正(zheng)上(shang)崗(gang)作(zuo)業(ye)。
有時因為安全因素的考慮,操作員要避免進入危險區域查看設備,通過三維虛擬現實平台Walkinside係統,可以在工廠建成之前預先設計巡檢路線,避開不便行走的路線,還可以進行緊急情況預案演練。Walkinside不但能展示設備,還能展示設備的運行狀態,可通過標簽將氣化爐的溫度、壓力、或是某根管道的流量標注出來。

一體化運維
工程隻是“一次性買賣”,高效運營才能為客戶帶來高附加、可持續的價值。
在工廠建造初期,COMOS就能夠記錄設備、管道、儀表等采購信息,以及廠家信息和設備更換信息。而工廠正式運營時,PCS 7keshengchengfanyingshengchanzhuangkuangdeshishishuju。ximenzijiangzhelianggeshujukujiehe,shiderenheyigeshebeidexiangguanshujudounenggoubeijishizhazhao,dadatishenglekehudeyunweixiaolv。yidanmougeshebeichuxianwenti,PCS 7立即發出報警信號,觸發COMOS,其運維界麵上就會顯示問題,然後操作員按照預設流程即可進行維護,保證工廠可靠穩定運行。
得益於一體化運維,賽鼎可以實時獲取設備運行數據,通過與曆史數據和設計數據對比分析,不斷改進優化工藝,提升產品質量。
在(zai)管(guan)理(li)層(ceng)麵(mian),賽(sai)鼎(ding)麵(mian)臨(lin)的(de)主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti)是(shi)如(ru)何(he)追(zhui)蹤(zong)已(yi)經(jing)在(zai)客(ke)戶(hu)工(gong)廠(chang)運(yun)行(xing)的(de)氣(qi)化(hua)爐(lu)的(de)狀(zhuang)態(tai),進(jin)而(er)對(dui)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)持(chi)續(xu)監(jian)測(ce)和(he)優(you)化(hua)。每(mei)台(tai)氣(qi)化(hua)爐(lu)分(fen)布(bu)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)省(sheng)市(shi),表(biao)現(xian)不(bu)一(yi),如(ru)何(he)分(fen)辨(bian)到(dao)底(di)是(shi)設(she)備(bei)本(ben)身(shen)的(de)設(she)計(ji)問(wen)題(ti)還(hai)是(shi)業(ye)主(zhu)的(de)操(cao)作(zuo)問(wen)題(ti)呢(ne)?
西門子的XHQ智能運營平台提供了強大的數據接口,可以同常用的數據庫和傳統文件係統進行交互,比如DCS數據庫中的工廠運行數據, MES中的製造執行數據,再加上人力資源數據和財務信息。XHQ整合和分析所有運行和業務數據,從更深層次挖掘工廠運營狀態,輔助管理層進行決策。
賽鼎總經理張慶庚對與西門子的合作給予了高度評價:“我們的目標就是打造麵向過程工業未來的解決方案,來幫助我們的客戶進一步提升工程效率、運營效率、降低運營成本、提高質量。與西門子建立戰略合作關係是我們實現這一目標的第一步。不論從當前還是長遠來看,這對賽鼎、西門子,更重要的是對我們的客戶來說都是真正的雙贏。”

