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:一yi氧yang化hua碳tan和he氫qing氣qi,也ye可ke能neng產chan生sheng大da量liang的de副fu產chan物wu二er氧yang化hua碳tan。工gong藝yi和he產chan品pin的de高gao度du耦ou合he導dao致zhi技ji術shu人ren員yuan無wu法fa遍bian曆li生sheng產chan線xian上shang的de所suo有you要yao點dian,所suo以yi通tong過guo在zai關guan鍵jian要yao點dian采cai集ji數shu據ju來lai打da造zao柔rou性xing產chan線xian的de方fang式shi根gen本ben行xing不bu通tong。
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(tong)SIMIT,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、設(she)備(bei)故(gu)障(zhang)等(deng),都(dou)有(you)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)有(you)害(hai)氣(qi)體(ti)或(huo)有(you)毒(du)物(wu)質(zhi)泄(xie)露(lu),從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)。而(er)虛(xu)擬(ni)調(tiao)試(shi)時(shi),即(ji)便(bian)出(chu)現(xian)誤(wu)操(cao)作(zuo),軟(ruan)件(jian)係(xi)統(tong)模(mo)型(xing)會(hui)出(chu)現(xian)異(yi)常(chang),但(dan)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)任(ren)何(he)實(shi)際(ji)危(wei)險(xian)。
lingwai,zaishijigongchangzhong,ruguopaifangbiaozhunyiyijuhuanbaojudebiaozhunjinxingshezhi,houxuyidanyaoxiugaikongzhifamendengshebeidecanshu,jiangkenengdaozhishijiduiwaipaifangdebodong。erzaixunigongchangzhong,tiaojieyupaifangxiangguandeshebeicanshu,jiangzhihuiyingxiangxunixitongzhongdeshujumoxing。caozuoguochengzuodaozhenzhengdelingwuran、零排放。
在操作員培訓方麵,SIMITyepaishangledayongchang。zaiyiwang,zhinengyoulaoshifuchuanshoujingyan,huoshitongguoshubenjiangcaozuoliuchengzhanshigeicaozuoyuan。erxianzai,caozuoyuannengzaixunigongchangzhonglianshou,wanquanzhangwolezhishijinengyihou,caizhenzhengshanggangzuoye。
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。
zaiguanlicengmian,saidingmianlindezhuyaowentishiruhezhuizongyijingzaikehugongchangyunxingdeqihualudezhuangtai,jinerduishebeijinxingchixujianceheyouhua。meitaiqihualufenbuzaibutongdeshengshi,biaoxianbuyi,ruhefenbiandaodishishebeibenshendeshejiwentihaishiyezhudecaozuowentine?
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。”

