数字化工厂:谁踩了刹车?

作者:Hans-Jürgen Bittermann,本文作者系PROCESS德文版特约撰稿人。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-05-05
流程设备的数字化工程设计有了进展,但比预想的要慢许多——这与云计算的发展有关吗?155名专家学者带着这一问题参加了PROCESS杂志2015年10月在德国维尔茨堡市会议中心举办的第五届“数字化工厂”研讨会。

某中型工程设计公司的负责人表示,企业除了使用3D工程设计软件外还在使用绘图板。对于一些简单的管道设计来讲,绘图板是项目设计中最快捷和最简单的解决方案。

在德国维尔茨堡市的会议中心里,令人吃惊的则是另外一个极端:AVEVA公司的Marcel Prösch先生展示了可以触摸的数字化设备。“Project Votager”是一个能够访问数字化设备所有内容的集成化方案。在巨大的触摸屏显示器的帮助下,Prösch先生用鲜活的实例介绍了这一解决方案。他能调出数字化设备中每一个被标记对象所有的相关文字信息,包括供应商信息表、维修历史记录、使用许可证、采购信息、示意图和设计图。

怎样才能使大数据成为智能数据?为使数据的“海洋”不会变成数据的“坟墓”,我们应做些什么呢?

——Thorsten Pötter博士,拜耳技术服务公司

据Prösch先生介绍,这种方法为流程设备运营商提供了一种可以迅速获取整套流程设备所有信息的技术。在流程设备的监控室中安装使用了Voyager软件方案后,当业主在日常工作中需要对计划内和非计划流程工艺进行切换和紧急情况处理时,可以快速得到相关的文字信息。

一直还在使用的绘图板和Voyager方案是设备制造世界中供(IT供应商)与需(设计师)之间的偏离和背离。

“供”的过剩与“需”的不足

在研讨会中或多或少明确提到的另一个问题是:在为数不少的企业中,数字化工厂的贯彻落实进展缓慢。若干年以来,业内就在讨论像标准接口、标准化和全球工程中的数据管理集成等问题。但忽然听到一家国际性集团公司的IT技术负责人在为200多个工程设计工具感到烦恼了,或者突然惊讶地听到某化工企业仅将管道仪表流程图中的一部分给出了较高的评价,而在流程设备的规划设计中很少使用3D模型。到底是谁在踩刹车呢?

一部分原因来自有些设计师不愿改变自己多年来已熟练掌握的工程设计方法,这一想法也得到了他那对数字化工厂不感兴趣的顶头上司的支持。估计这类人员的年龄在50岁左右,低于这个年龄段的大多数工程师可以说是IT技术的发烧友,是喜欢创新技术的工程师,除此之外可以说是一些保守派的工程师,例如跟不上移动计算技术的工程师们。

“数字化工厂是一个变革的过程,这一过程需要新的工作流程和愿意并积极推动这一改变的员工。”

——Dieter Traub博士,巴斯夫公司数字化工厂总监

面对如此强大的制动力该怎么办呢?巴斯夫公司的项目负责人Dieter Traub博士介绍说,一年前,巴斯夫公司组织了一个有20人参加的变革管理小组,并对这些人进行了数字化工厂设计技术的专业培训。这一团队的任务就是在实际工程设计项目中陪伴着公司的工程师们一起工作,为他们正确的使用数字化工具出谋划策。巴斯夫公司成立这一团队的目的是每一台设计的流程设备都应有一张数字图像(“Vison Digital Plant@BASF 2020”)。这里,最重要的制约因素就是企业管理团队的支持并自上而下地贯彻落实。团队的20名成员都是专职人员,不是兼职。“数字化工厂技术是一个变革的过程,这一过程需要新的工作流程和愿意并积极推动这一改变的员工。”Traub先生说道。

Traub先生坚信,通过数字化模型在整个寿命周期内管理流程设备,将节省大量的时间和资金成本。数字化工程设计工具为设计师们提供了预先设计好一些管道和简单的部件总成,供流程设备规划设计时使用,可以减少详细设计时的匹配调整工作量。由于数字化设计和流程设备安装调试之间所需的时间很少,因此就可以更快地把产品推向市场,这也是数字化设计的一个非常重要的好处。“但我们要坚持采用数字化技术,质量比速度更重要。” Traub先生说。3D模型应从一开始就是主要的规划设计技术文件,从始至终都要保持下去。

Traub先生认为变革管理是非常重要的:谁对流程设备使用寿命周期内的修改负责?谁负责3D模型的维护?这些都要有非常明确的说明和答案。

实实在在的好处

也许要把数字工厂作为一个基本原则来看待,以便更加清楚它的优点是什么:数字化的优势并不在于提高设计速度,而是在于可重复使用已经设计过的内容,这就是本次会议中发出的声音。

员工通过虚拟现实技术的培训可以克服实际工作中的误操作。西门子公司的Andreas Geiss向与会者反馈了客户使用Comos Walkinside后的感受。在流程设备的维护保养工作中,数字化技术的优点是实实在在的,当维修人员拿着平板电脑到达维修现场时,可以轻轻松松地调出维护保养或者维修注意事项进行查阅。

此外,数字化工具能够保障流程设备的生产使用和维护保养记录以及企业的专业技术知识得到传承,不受人员变动的影响。

论坛的休息时间也被与会者利用起来,相互交流

云中的流程设备设计工具

Air Liquide公司全球电气和控制技术解决方案部的Michael Heberle先生在他的演讲中表示,数字化技术提高了项目各方的数据交换效率。就Heberle先生的观点来看,模块化设计是通往数字化设计的一条途径。为此,人们需要更早地掌握一些管线施工图和钢结构的数据。这也就需要企业间提早进行交换数据。平行的工作过程或许也是必不可少的。Air Liquide公司是如何解决这些问题的呢?

“岗位职责应规定的非常明确并实现标准化,以便各方能够在整个项目中共享设计成果。”

——Michael Heberle先生,Air Liquide公司全球电气和控制技术解决方案部

“岗位职责应规定的非常明确并实现标准化,以便能够在整个项目中共享设计成果。”Heberle先生说。经验告诉我们,我们遇到的大多数问题不仅仅是技术接口方面的问题,更多的问题是企业间参与者的相互沟通问题。沟通的过程不要太过复杂,否则规划设计的参与者都会渐渐地退出去。

就Heberle先生的观点来看,如何在大型流程设备的工程设计公司、施工单位、工程合作伙伴以及业主之间实现高效而且透明的数据交换是项目成功的决定性因素。它影响着合作者的工作过程、物资流和变更管理等工作,从而也影响着项目的成本费用、工期进度和工作质量。

Heberle先生还就沟通交流使用的通信平台提出了应该注意的事项,例如使用的Google Drive和云计算中使用的重要工程设计工具。在讨论中,他也回答了有关数据安全的问题。Heberle先生表示信息安全问题可以得到保障,与会者都感到非常满意。

讨论环节:数据的价值是什么?(从左至右)西门子公司Andreas Geiss先生,Rösberg工程公司Marting Dubovy先生,巴斯夫公司Dieter Traub博士,拜耳技术服务公司Thorsten Pötter博士,德莱斯顿技术大学Loen Urbas教授

数据的海洋?还是数据的坟墓?

数据海(即大数据)很快就会变成数据的坟墓。只有能够从数据中获得信息时才是真正有价值的数据。

但如何把大数据变成智能数据呢?联邦经济与技术部BMWi投资大约3 000万欧元资助了一个名为“智能数据是源于数据的创新”的项目。这一项目中的一个子项目名称缩写是Sidap ——流程工业领域中大量数据的汇总、分析和处理。

拜耳技术服务公司IT制造业务部负责人Thorsten Pötter博士在他的报告中也阐述了这方面的问题。Sidap项目的目的是开发一个面向服务的、数据驱动的、能够在工程设计系统和过程控制系统中轻松完成交互式访问的软件解决方案。这样,设备生产企业就能够通过对生产设备中其设备的使用数据对设备进行分析、对故障进行维修、预防性的错误识别和及时的排除故障,以便能够在未来向流程设备运营商提供更大的帮助。

德莱斯顿技术大学的Leon Urbas教授强调了高自动化生产设备背景下的智能数据应用问题,它的应用能够降低对流程设备操作者生产经验的要求。FEE公司BMBF项目的目标是及早识别流程设备生产过程中的危急状态,通过辅助功能的开发能够在危机时刻给流程设备操作者提供具有决定性意义的帮助和支持。为此,Urbas教授与他所领导的团队开发了利用流程设备已有异构海量数据的基础上,使用实时大数据的方法,以便能够及早地向设备操作者发出报警提示,并主动的利用辅助功能和故障处理战略处理遇到的故障。

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