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干货篇∣过程工业自动化如何实现数字化?西门子来告诉您

供稿:中国工控网 2017/8/10 15:23:30
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智能制造时代,“数字化”一词特别火。趁着炎炎夏日,2017年8月3至4日,西门子在上海举行了2017西门子过程工业峰会。以“电气化、自动化、数字化”为三大核心业务的西门子拥有众多数字化解决方案,让“数字化”从理论走进现实。

(活动现场)

活动期间,西门子股份公司过程工业与驱动集团首席执行官Juergen Brandes,西门子(中国)有限公司执行副总裁、过程工业与驱动集团总经理林斌,西门子股份公司过程工业与驱动集团过程自动化部首席执行官Eckard Eberle,西门子(中国)有限公司过程工业与驱动集团副总裁、过程自动化部总经理姚峻,向业界分享了过程工业自动化实现数字化的实操版。

从左至右依次是:林斌、Juergen Brandes、Eckard Eberle、姚峻)

活动全程干货颇多,工控小编给您摘录精华。

观点:数字化解决方案是工具

标签:中国制造弯道超车靠人才

谈及数字化,人们常用“工业X.0”对数字化进阶阶段贴“标签”。在Juergen Brandes看来,“现在所说的从工业1.0到工业2.0、工业3.0、4.0,这样一个步骤的是随着时代发展进程来描述的,而今天更重要的是回答数字化如何应对工业界碰到的挑战,它能带给我们的优势是什么。中国的一个很大的竞争优势在于,有很多有前瞻力的企业家正在积极地拥抱数字化。”在中国,食品、医药、环保(污水处理、水处理)、化工和精细化工对数字化的需求相对旺盛。

“在实施数字化进程中,每家企业的痛点各有不同,主要围绕这么几个问题:第一,质量更高;第二效率更高;第三,更安全;第四,上市时间更短。”姚峻以生物制药为例进行说明,比如,一个新药物的研发,如何使研发时间变得更短,如何使研发的结果直接进入生产流程,如何将人工经验转变为人工干预更少的自动化流程,这是他们最大的痛点。

“凭借全面的数字化企业解决方案,西门子通过‘数字化双胞胎’实现过程工业价值链的数字化和集成。”林斌强调,“数字化解决方案是一个工具,它能够给你带来生产效率的提升、生产上更大的灵活性、更高的质量,以及信息安全。”

林斌坦言,数字化技术是最近两三年蓬勃发展起来的,对于中国而言,这既是制造业需要提升的痛点,同时也是一个弯道超车的机会。其核心问题在于现在的数字化需要软件人才、数字化人才、硬件人才、工艺人才、设计的人才,你怎么样能用对方的语言把它描述出来。《中国制造2025》白皮书对重点行业的技术发展方向都作出了指导,唯一缺的就是人才。你有人才和决心,就有可能实现弯道超车。

案例:生物制药行业打造智能制造工厂

标签:从战略咨询到数字化实施步骤

在生物制药行业,西门子为金宇生物技术股份有限公司打造智能制造工厂。双方在自动化、数字化、智能化等“工业4.0”关键领域紧密合作,致力于打通企业研发、生产与质控等环节,实现工程管理、设备运维、环境监控、节能减排的数字化;实现厂区智能化,包括园区的整体规划、工业信息安全和网络系统、智能生产系统、建筑管理、能源管理、实验室管理系统等。

据金宇生物技术股份有限公司副总裁张竞介绍,数字化工厂建设之初,西门子就开始提供咨询式服务,根据金宇集团战略定位明确目标,评估现状,制定方案,规划路线,从顶层框架到各个阶段的实施步骤,乃至后期人员培训,西门子提供了贯穿项目全生命周期的咨询服务。

该项目采用的西门子数字化解决方案包括Simatic IT eBR MES系统、Comos工程设计与设备运维管理平台、Simatic PCS 7过程控制系统、Batch批处理系统、SIPAT过程分析解决方案、Scalance信息安全与工业网络以及xHQ综合信息管理平台等,并为该数字化解决方案提供满足FDA、EMEA、CFDA等要求的计算机化系统验证服务。

针对数字化实施步骤,林斌表示,虽然每一个客户的具体实施步骤不一样,但金宇数字化工厂具有一定的代表性。第一步,根据企业战略定位帮助制定针对数字化工厂的未来发展蓝图。这项咨询服务完成后,企业会对自身未来三到五年的发展有一个清晰的目标,西门子将这个目标分为几个实施的阶段。比如,第一阶段是讨论新建一个工业园,工业园的建设要在一个完整的数字化平台(COMOS)上来做。

第二步,有了数字化平台后,再考虑如何实施工程。比如,整合企业的自动化设备,将设备与企业加工工艺连起来,加强工艺控制。医药行业最重要的是将以传统经验为导向的工艺转变为以自动化为导向的工艺,这就涉及制造执行系统来指挥工厂执行生产制造,减少人员干预。

第三步,完成生产制造后,企业会考虑如何优化资源管理,如ERP。如果这家企业未来要建设好几个工厂,推荐采用xHQ综合信息管理平台对几个工厂进行综合优化管理。

融合:数字化工厂影像—数字化双胞胎

标签:已建工厂快速有效实现数字化

实施数字化,大家都认为新建项目比改建项目更容易,各位看官别着急,针对已建工厂,西门子也提供了快速有效实现数字化的解决方案。

“首先,你需要用相机或无人机对工厂进行360°环绕拍摄,当然也可以让西门子派工程师用无人机帮你拍;随后,将照片导入Bentley软件生成工厂的三维图像,同时你将得到一份元器件清单;这份元器件清单可以自动导入西门子COMOS系统中,变成P&ID逻辑图的一部分。由此,已建工厂能够快速高效地实现3D的展示功能与2D的逻辑控制无缝结合,而这是数字化的基础。”Juergen Brandes说。

用专业术语来讲,就是借助浸入式3D界面来显示的“数字化双胞胎”,利用Bentley Systems的软件解决方案以及相应的西门子解决方案下的功能性工程2D模型,将真实的工程模型在3D物理环境下呈现。从时间成本来看,原先需要十几个员工花一年时间收集产品信息,现在只要一两个月,这将成为已建工厂通往数字化工厂的一条捷径。

就西门子与Bentley系统间的战略合作,Eckard Eberle介绍说,双方运用新的云服务打造互联互通的数据环境,对接双方的数字工程模型。例如,Bentley的现实建模软件已经集成于西门子过程模拟软件,利用激光扫描“点云数据”为现有的工业棕地建模。自动化工业制造商TMS(Turnkey Manufacturing Systems)成功将创新的“点云”能力用于生产线的“数字化双胞胎”的创建工作,显著提升其规划和验证过程,同时节省了时间和经济成本。

新品:Simatic PCS 7 V9.0

标签:实现直至现场层的数字化

本次峰会上,西门子发布了全新版本的过程控制系统Simatic PCS 7 V9.0,将基于工业以太网技术的开放式总线标准Profinet全面引入过程控制系统。Profinet技术与Simatic PCS 7全新的分布式I/O系列Simatic ET 200SP HA、Simatic CFU紧凑型现场模块等创新硬件全面融合,软件更多创新且全面支持Windows 10操作系统,灵活性更高、操作更方便、设计面向未来。

针对现有系统升级问题,Eckard Eberle强调,西门子的所有研发都从保护客户资产的角度出发,因此,即便每一个版本都有大的飞跃,但小伙伴们不需要重复购买。软件层面,V8.0可以直接升级至V9.0;底层设备既可以在PROFIBUS上运行,也能在Profinet上运行,当然,客户可以根据需要将设备从V8.0升级至V9.0,在设备底层实现统一。总结一句:软件可以并联运行,硬件可以根据需要升级。

新建:西门子数字化体验中心过程工业展厅(上海)

标签:“数字化双胞胎”从一体化工程到一体化运维的实景体验

继今年6月在北京建立西门子亚太区首个数字化体验中心后,西门子针对过程工业的数字化体验中心也于峰会期间在上海揭幕。该中心是西门子与上海杨浦区政府本着“共同投入,共同建设,共同受益”的方针共同建设,成为行业领先的支持中小企业和创新的协同中心。

工控小编和现场嘉宾一道近距离感受“数字化双胞胎”为过程工业带来的从一体化工程到一体化运维的实景体验:一体化设计、数字化移交、工厂全生命周期的数据管理、虚拟调试与操作员培训系统、虚拟现实的日常巡检,以及深层次设备状态分析等,现场感受数字化带来的过程工业优化。

林斌表示,西门子还将在展厅旁设立过程工业4.0中心,配备一个30余人的工业4.0创新团队为有需求的企业提供咨询服务。

合作:与宝武集团深化合作

标签:虚拟远程运维技术及标准研究

8月3日,西门子与宝钢工程技术集团旗下的宝钢工业技术服务有限公司(宝钢技术)就其虚拟远程运维技术及标准研究签署合作协议以及一期项目合同。这是2016年西门子与宝钢集团正式签署《智慧制造(工业4.0)战略协议》以来,双方合作的深度推进。该项目的意义在于可以大大节省成本,特别是现场运维和后台支持的成本,提高设备运维效率。

在项目建设中,宝钢技术将利用西门子等数字化技术与解决方案(Comos、XHQ、TeamCenter)来构建设备运维现场与后台相结合的数字化解决方案;结合西门子开发的AR虚拟头盔技术,构建设备运维的数字化场景;基于西门子大数据分析技术优化其设备运维管理模型;基于西门子CDC(Cyber Security)工业信息安全技术,更安全地构建和运营基于工业互联网的运维平台。与此同时,双方也同意在下一步选择部分关键点共同开展基于大数据的运维管理探索,且宝钢技术也会支持西门子基于MindSphere的远程运维App在其平台上进行测试。在项目进展过程中,双方还将共同培养智能制造以及远程运维的人才。

结语:数字化是过程工业生产设施满足在灵活性、可扩展性、可用性和安全性上日益严苛的要求的关键所在。携手中国合作伙伴持续引领过程工业的数字化转型,西门子是认真的。(文/gongkong张丽莹)

审核编辑(周薇)
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