标准化接口助力实现工业4.0

作者:Martin Dubovy 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:33 发布时间:2017-11-06
从设计到运营的一致、连续的数据流,“德国制造”在世界各地都代表着高品质,并具有决定性的竞争优势。
标准化接口助力实现工业4.0

图1 在整个装置的生命周期中,装置正在改变,更新和优化。

要在国际上保持领先地位,制造商必须以最高的效率工作,自动化在其中扮演着重要的角色,标准化也是成功的关键。然而如果标准、准则和操作建议只是空洞的理论,没有由用户付诸实践,则没有效果。这里的责任不仅在于流程工业的设计系统和组件的制造商,也与用户本身有关。除非他们要求在实践中实施标准化,否则不会有任何改善。

NAMUR协会已经认识到接口的标准化是国际协会的重要任务。4~20 mA信号是早期的例子,然而在工业4.0的时代,需要采取更广泛的界面标准化观点。

图2 设计和工程过程以及各个工程领域之间的接口。 I&C规划系统显然是工厂设计的关键。

装置设计是一个循环

当建设一个新工厂时,初步设计-基本设计-详细设计-调试各步骤的设计和实现变得越来越具体。如今,为了缩短上市时间,这些步骤通常不是连续地发生,而是并行发生,这意味着即使在基本设计完成之前,详细设计也在进行中。因此,相关接口的通信变得越来越重要。初步设计、基本设计、详细设计和调试不能视为一段时间内完成的线性过程。只要这个过程工业工厂正在运行,它将连续不断地发展,要么提高产品质量,要么使工艺更有效率,或让技术水平与时俱进。因此,从初步设计到调试这个过程需要不断重复。标准化对于在管道和仪器(P&I)、过程工程(PE)、仪表和控制(I&C)、分布式控制系统(DCS)设计等都非常必要。

图3 Namur的建议改进了初步设计,初步设计,详细设计和调试之间的沟通交流。

对工厂设计的建议

在选择适合每个应用的开发工具时,Namur的三项建议(NE)成为设计人员在整个工厂设计过程中保持独立于特定制造商的先决条件,最适合的组件或最优控制解决方案包括:NE 159,NE 100(与NE 61987和eCL @ SS)和NE150(图3)。

装置发展的第一步是P&I设计。设计管道和仪表,并在下一步,即过程工程设计中被更详细地制定。这里DEXPI作为标准化接口,在数据交换中避免出现潜在的错误。NE159目前仍处于开发阶段,主要在PE和I&C设计之间的界面上有效。该建议的目的是制定一个可行的独立制造商和半自动接口的要求,用于PE和I&C设计的工程系统之间的双向数据交换。

NE100是对I&C设备(传感器和执行器等)基于特性的国际标准描述。它描述了工厂开发者系统和供应商系统之间的双向传输数据,用于详细设计和调试之间的界面。它可以对各个组件进行更好的技术比较,从设计到采购到维护,优化数据整合。实现更高的效率是实践中应用NE100的重要原因,此外,标准化也保障了数据质量。

NE150是CAE系统和DCS工程工具之间交换工程数据的标准化接口。图2中设计和工业过程的图形表示各个工程领域之间的接口。

I&C设计是整个过程的核心和关键所在。Rösberg公司的I&C-CAE系统ProDOK实现了上述所有的Namur建议,这也是目前市面上唯一可以使用的系统。Rösberg公司执行总裁Ralph Rösberg先生解释了该体系背后的理念:“德国希望在国际市场上保持竞争力,以及在效率和质量方面的优势。我们认为,只有通过标准化,才能实现这些标准,并且将这些标准在I&C-CAE系统中付诸实践。市场上有众多供应商,用户可以选择最适合其工厂的方案,无论是工程工具,还是工厂内部组件。”

为此,Rösberg积极参加各种标准化委员会。他们参与了Namur的4个工作小组,并在DKE K941和VDI/GMA FA6.16(图4)上进行合作。

图4 Rösberg积极参加各种标准化委员会。他们参与了Namur的四个工作小组,同时也参与DKE K941和VDI/GMA FA6.16 Seite 1/3

用户也要发挥作用

工业应用中,标准化的优势十分明显。为了实现更快的上市时间,各流程需要并行处理,采用模块化的方法也日趋流行。实现这样的想法需要购买整个工厂模块,而不是自己开发。在这种情况下,工厂文件的完整性(尤其是连续一致的文件)也至关重要。只有这样,各元素才可以一起工作,而不需要重新开发每个购买模块的连接、操作和监控协议。

但是,为了实际应用Namur的建议,用户也必须发挥自身的作用。用户最终从标准化中获益,因为他们可以自由选择市场上可用的所有组件,并且可以独立于特定的制造商。对于他们来说,单个产品的清晰可比性与通过从初始设计到工厂运行的一致性数据流相比,对于改进工厂质量或提高工厂效率同样重要。然而,在某些情况下,标准的实现与工程工具、组件制造商以及工作的成本相关,只有用户一直要求实施这些标准才能实现。

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