进军工业水4.0

专访DECHEMA水技术部门主管Thomas Track博士

作者:/Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:19 发布时间:2019-03-20
如果化学生产继续沿着提升灵活度和加强数字化的道路发展,那么对于通常用作冷却剂、溶剂、试剂或产品成份的工业水,这样的道路有什么意义?我们就此采访了DECHEMA水技术部门主管Thomas Track博士。
进军工业水4.0

PROCESS:请问您写作《工业水4.0》的背景和动机是什么?

Thomas Track:出于与流程工业的紧密联系,DECHEMA多年来一直在努力研究数字化这个课题。早在2014年,我们就已经出版了《工业水技术趋势和远景》的论文。这篇论文提及了将水务管理、生产和其它公共用水(废水)管理和水资源管理更密切关联起来的必要性和挑战。

当今,作为工业4.0的一部分,基于诸如面向更小生产批次或个性化产品制造的发展,生产的灵活性、数字化和互联性一直在加强,同时也要求工业水管理拥有更大灵活性和数字化。

我们认为,从工业水4.0出发,发展互联工业水管理系统非常有必要。我们还将此视为向数字化优化集成水管理发展的未来趋势。

PROCESS:从工业水管理数字化方面看,我们进展如何?

Thomas Track:水是工业关键生产要素之一。尽管工业生产和流程工业数字化正在飞速前进,但工业水管理数字化程度尚未达到可比水平。
例如,一些个别数字化要素已经运用于生产装置的调试、控制和维护领域。但是,我们还没有在工业水处理装置的整个生命周期实现全面数字化集成。

PROCESS:您觉得哪些方案与工业生产数字化发展相符合?这些方案从经济效率和资源保护方面提供了哪些潜力?

Thomas Track:整个工业部门数字化程度的提升,也对工业水技术提出了在水管理与生产之间建立密切联系的要求。

这对工业水技术,一方面意味着,生产灵活性的提升将保证水质的高效提供;另一方面,这意味着能够处理更为宽广的流程废水特性的范围。
这两个领域的数字化互联在反应时间和信息深度方面都带来了好处,两者都是经济型工业水管理能够可持续处理资源所不可或缺的要素。

PROCESS:《工业水4.0》在数字化垂直集成与水平集成之间给出了明显的区分,您能够简要概述这种区分的意义吗?

Thomas Track:这一差异衍生于工业4.0。在工业水4.0当中,我们从集成工业水管理视角提出了这种区别。在这个领域,与工业4.0的生产过程相比,垂直要素即为工业水管理数字化本身,而水平集成代表与独立部分接口的数字化。

我们一方面重视工业生产的互联,另一方面着重与公用水行业、废水管理和水资源管理之间的互联。通过与工业生产的匹配,我们已经解决了工业水4.0总共三个集成接口当中的一个了。

PROCESS:水管理领域数字化程度还没有达到可与流程工业相比拟的水平,您认为还需要在哪些方面努力?

Thomas Track:我们需要将数字化深植到工业水行业当中,让水处理和废水处理装置进化成能与其周遭环境互动的自适应系统。

例如根据特定废水成份调至更高和更快的变化率,这样就要求采用新的优化方法,以确保废水处理系统即使在动态框架条件下仍能达到高效。
这意味着废水处理装置将需要自主适应,提升本身性能水平,或者对计划内或计划外事件,能够灵活且自主地做出不损失任何性能的响应。

PROCESS:以上这些目标要如何达成?

Thomas Track:除了对这些设施的运行进行纯数字化改造之外,我们还需要解决其它一些领域的问题。例如发展新型传感器技术或细化现有系统、跨功能建模和控制,以及一些非技术方面,诸如员工培养和支持或者法律问题澄清的问题。

PROCESS:公用级与工业级之间的接口需要达到什么水平?数字化公用水管理和水资源管理之间的关联将意味着什么?

Thomas Track:想要让水管理同时具备商业上和生态上的高效,必须与这两个水管理领域当中至少一个保持互动。这两个领域都能从这种水平接口数字化当中获益,而互联性质将会带来特别大的优势,

*例如,模块化且灵活的系统将同时促成公用水和工业废水基础设施的运用。

过程控制工程学、IT领域新技术和建模工具正在促成这一进步的达成。但是,数字化联网也支持废水回用或对含有新类型物质、环境有害成分、营养物质或高价值物质的废水净化。此外,影响更深远的关联还有,诸如将冷却水进水温度当作雨水径流的函数进行控制,以及控制敏感受纳水体的温度。特别在2018年德国出现的热浪天气期间,流程工业对水资源管理的依赖得到了突显。

PROCESS:您对IT安全有何建议?

Thomas Track:在许多领域当中,对工业水4.0的要求与对工业4.0的要求并无二致。网络实体生产系统的安全性(简称为CPPS),在公司界区外互动方面发挥着特别重要的作用。

一方面,这点与工业水管理和生产集成相关,因为水管理经济通过运营商模式外包,或者至少在子系统上实施远程维护;另一方面,工业水和公用水管理系统的集成对两方面的IT安全都提出了很高要求。

此外,还要求对法律和责任问题制订可靠框架,特别是在接口方面。IT安全和清晰法律框架,都是数字化解决方案认可和成功实施的前提条件。