数字化设计的实现

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2016-11-23
不久的将来每一台流程设备都会有一整套数字化图纸——流程工业企业的流程工艺设备都要工作数十年之久。在这数十年的时间里它们经常被改造、采用一些先进的现代化技术装备和性能扩展。通过标准化和模块化技术使得流程设备能够在最短的时间里完成重复性的设备调整。最终目标是完全地在流程工艺设备中贯彻落实虚拟技术和数字化技术。

Aveva公司的Marcel Prösch先生在2015年度的数字化技术论坛中指出,现实世界和虚拟世界就像全球已经实现了网络化一样

迅速地确立了数字化工厂的目标:实现整套流程设备的数字化,在流程设备的整个寿命周期内利用好这些不断更新的数字模型。有着数字化技术工作过程的数字工厂这一概念已经远远超出了流程工业生产设备规划设计的范围、跨越了流程设备物理的流程设备寿命周期,正如巴斯夫公司的Michael Höhel先生所描述的那样。

这种介绍、说明工作比贯彻落实要快的多。因为到其他领域中的实际应用或者到达最终用户的化工、医药产品生产还有许多工作要做。真正困难的是简单规划设计与自动化技术之间的数据交换。一座建筑物的3D模型或者一家汽车生产厂都是容易实现数字化的——BIM建筑信息模型技术和数字化工厂技术已经有了标准化的做法。

数字工厂节约资金费用的优点

一旦企业实现了数字工厂,则流程工业企业就会获得一系列的明显好处:谁快速地完成新产品生产、及早地投放市场,谁就能长久地在市场中站稳脚跟。对企业的负责人来讲,上市时间就是一把达摩克利斯之剑。而且严格的安全规范、很高的环境保护和质量要求以及大量的检验记录和计算工作量等也都要求使用智能化工具。而智能化的工具能够帮助企业降低设计成本和工程项目的费用,缩短图纸设计时间、施工和调试时间。总之,智能化工具能够提高规划设计人员的工作效率。

谁在流程设备规划设计中承担着模块和系统解决方案的设计任务,例如冷却系统和通风系统的规划设计,不是过多的承担着像容器、泵和压缩机等的设计任务,谁就不必每次都重复详细计算、重新设计。一旦您有了一个3D模型,并完成了详细的参数计算,就可以快捷地用复制、粘贴方法在许多不同的应用中使用。原则上,流程工艺设备可以作为标准组件的叠加来设计,当然这是一种非常粗略的看法。

但模块化不会压制流程工业规划设计人员的创造力,相反,重复性的规划设计任务则有更多的时间让他们释放自己的创新能力。

Planting公司的领导人Dieter Hofmann先生在谈到标准化时也认为:“利用标准化的资源、流程工艺模块和工具可以让设计人员快速的完成任务,具有开发了人力资源的可能性。最后,标准化也提高了供应商、运营商和规划设计部门间的透明度,为他们提供了能够相互理解、有着共同认识的交流语言。”

为了使专业技术知识和技能不会遗失

正如Hofmann先生所观察到的那样,在这个国家里几乎看不到“复制文化”。替代思考最佳实践或者标准的是更愿意开发新的解决方案,是对个性化设计的支持。这就带来一个问题,宝贵的专业技术知识和技能就会逐步的“退休”。

利用虚拟技术和数字化技术这一“双胞胎”还能带来许多好处:利用虚拟现实工具可以在流程设备操作培训中减少他们出错的可能性,正如西门子公司Andreas Geiss先生培训用户使用Comos Walk Through软件时所报道的那样。而且在流程设备的维护保养中,维修工在流程设备现场利用平板电能安装的虚拟技术软件进行维护保养或者修理时,也不再是纯粹的纸上谈兵。

在流程设备文件记录中,虚拟技术和数字化技术也是非常重要的,它保证企业在流程设备技术领域中的专业知识、技巧不至于流失,保证了新的工程技术人员能够全面的继承这些宝贵的知识和经验。

文件记录时人们会马上想到一个问题,这些数据是属于谁的?这些数据可以无限次的使用,并且可以在使用过程中不断的丰富,它们可以与其他数据链接在一起。这里的关键词就是,从大数据中找出智能数据。

但怎样从大数据中找到智能数据呢?拜耳技术服务公司的Thomasten Pötter博士说道,信息都是一些原始数据。这些数据只有在有着相关联系的情况下才是有意义的。他对有意义数据的定义是,在正确的时间向正确的地点提供的正确信息。

不仅仅是生产型的企业可以利用数据对生产过程进行优化,就连德国机床设备制造协会VDMA也认为在大型流程设备的生产组织中利用工业4.0技术也在提高工作效率方面有着重要的意义和作用。Maexpartners公司在对德国大型流程设备制造商高层管理者进行的一项调查报告证实:在流程工业企业的物流管理、建筑工地和工程设计中都有着巨大的应用潜力。流程设备制造商、供应商和营运商之间的数据交换也会在今后的几年里大力强化。除了数据信息的安全可靠性之外,数据信息的使用权问题也将得到更多的关注。

在数字化设计技术论坛中的和谐气氛(从左至右):西门子公司的Andreas Geisss先生,Rösberg公司的Matin Dubovy先生,巴斯夫公司的Dieter Truab博士,拜耳技术服务公司的Thoersten Pötter先生,德累斯顿技术大学的Leon Urbas教授,博士

数字化需要安全保护方案

很长时间以来,数字化的法律问题一直困扰着使用数据信息的企业,例如保密问题、云计算或者研发合作等问题,还有就是标准化的模板、个性化的合同等等。拜耳技术服务公司的Klaus Jochem先生建议:2016年度中小企业论坛的参加者们应迅速开始引进经营战略4.0,同时也应开始进行风险分析。因为在IT技术领域中风险分析是十分必要的,现代化的流程设备控制系统常常是配备了WLAN系统。这样就可以通过互联网对流程设备进行控制。Jochem先生也突出强调的人员这一非常重要的薄弱环节:“向您的职工讲清能够出现的风险,尽管您不希望实现数字化。否则您就会把企业的重要数据拱手相送,而您自己得不到任何东西。”

“当工业企业采用了常规的安全保护方案,企业遇到的风险是可以控制的。”IT Security公司的技术领导人Rolf Reinema博士在西门子和Vorporate技术公司(CT公司)研发工作合作会议上说道。Reinema博士所在部门为西门子公司的经营领域开发虚拟技术领域犯罪保护的智能化解决方案。这一智能化解决方案包含了企业网络安全系统的不断升级更新、安全认证技术和机床设备的认证检验以前直至实时的虚拟访问和登录、能够及时采取网络侵入措施的监控解决方案。

引言中所提问题的答案是,流程工业领域中的数字化设备不再是一副远景图画,而是在不久的将来就会成为现实。虚拟技术和数字化技术这对双胞胎可用于流程设备整个寿命周期内的优化,因此它们也应得到最好的保护。


未来,没有数字化行不通吗?

在流程工业领域中,谁在讨论工业4.0技术,谁就不可避免的要涉及到流程设备的数字化问题。虚拟技术和数字化设备这一双胞胎能够在流程设备规划设计中降低工程和设计成本,避免出现设计错误,缩短了流程设备的调整试车时间,简化了设备使用期间的维护保养,方便了流程设备的扩建、改造,在一定情况条件下双胞胎的一个会保留在流程设备之中,在流程设备需要维护保养时被忽视的双胞胎小兄弟会再次挺身而出。而这恰恰也是流程设备中的一个薄弱环节:数据模型无需不断的更新、始终保持最新状态,接口技术也要相互适应。数字化技术需要坚韧不拔,需要参加者有着强烈的愿望。

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