数字化进程加速时

数字化进程正改变着企业的发展轨迹

作者:Sabine Mühlenkamp 点击数:22 发布时间:2019-06-21
2018年NAMUR大会的主题是“现场总线仪器设备的数字化转型”。数字化如何改变企业的工作流程?对企业的日常工作又有什么影响呢?去年的NAMUR年会给出了答案,传感器作为具有决定性意义的信息提供者,发挥了非常重要的作用。
数字化进程加速时

今天的传感器可以提供除检测数据外更多的信息,但是其中97%的信息都没有被人们利用。如何充分利用好这些信息,是传感器技术领域必须解决的一个新问题。过去一直没有被过程自动化技术人员认识到的5G移动通信技术标准就是一个很好的例子。“充分利用信息对工业4.0应用来讲非常重要,例如实时的移动应用,包括自动驾驶汽车的现场监控,或是高分辨率摄像装置的维护保养。NAMUR协会正在与有关当局密集进行沟通,申请在流程工业领域中使用100 MHz的工业5G网络。” Evonik公司的Wilonm Otten先生说。

NAMUR大会

NAMUR协会的现任主席Otten先生认为,NAMUR协会已经为迎接未来做好了所有准备工作。尽管在Bad Neuenahr市会议中讨论的问题变得越来越多样化,例如NAMUR开放式架构NOA遇到的挑战和机遇、在模块类型包MTP下自动化技术领域中的模块化,以及当前开放式过程自动化的标准,或者是令人难以置信的创新性传感器技术。

就传感器技术的创新而言,NAMUR协会的制造商Endress+Hauser公司已经有65年传感器检测和分析技术方面的经验了。在报告中,该公司介绍了许多智能化现场总线仪器设备的应用可能性,从预防性的维护保养到“心跳技术”的应用,直至自我标定的温度传感器应用,以及尿素生产中拉曼光谱的Advance PAT系统的使用。

解决复杂的问题

“从简单到智能化,尤其是到应用PAT过程分析技术,传感器的发展道路是不平坦的。”朗盛公司的Frank Grümnbel先生和巴斯夫公司Ulrich Schünemann先生在他们共同编写的一份报告中说道。Grümnbel先生预测,在流程工业领域的范围内检查工业4.0贯彻落实的情况时,实现率大约只有40%。大多数流程设备运营商都开始行动,但解决复杂性的问题会使行动十分迟缓。“PAT过程分析系统的效率,以及与状态有关的系统维护保养太过于复杂,而且都建立在智能化的状态监控基础之上。”Grümnbel先生说。而这一切的前提条件就是要将测量数据、状态信号和PAT过程分析的重要数据发送给维护保养技术人员。这些信息必须通过第二条渠道(NOA=NAMUR开放式架构)尽可能轻松地发送到目的地,但现如今无论是在PAT过程分析仪器设备中,还是在自动化技术的金字塔中,都还没有做这一切所必须的前提条件。“我们所研究的始终还停留在接口技术和系统限制的问题上。” Schünemann先生根据他日常工作的经验说道。

因此,自2016年NAMUR大会首次发布了NOA开放式架构方案后,就立即引起了所有自动化技术专家的广泛注意和极大兴趣。巴斯夫公司的Jan de Caigny先生认为,NOA开放式架构的设想有着很好的前景,同时他也指出了一些尚无法完成的工作:“今天,我们还要做大量的配置工作才能实现数据的汇总、构建结构化。”另外还有一些问题,例如怎样在流程工业生产实际中贯彻落实NOA开放式架构方案?什么时候市场中才有符合NOA开放式架构的产品或者解决方案?NOA测试设备的4个案例已经发出了积极的信号,例如流程泵监控中的应用或者PAT过程分析系统的在线分
析等。

来自柏林联邦材料研究和测试研究所BAM的Michael Maiwald先生在他的报告中提到,人们要基于智能化传感器、执行器和智能化通讯基础之上,更加全面地考虑流程工业数字化技术问题。他通过几个例子告诉人们如何使数字化工作变得更加简单,这也使得OPC UA越来越多地出现在今天的仪器设备层面和现场层面中。另外,利用数字化技术也可以使可追溯性和合规性问题比以前更加简单。像点对点网络、边缘计算、FPGA现场可编程门阵列或者虚拟机等技术工具,早已成为现实工作中的有力工具。这就允许系统按照用户定义的功能进行模块化的编排,而这又反过来为智能传感器、执行器和通讯提供了全新的应用领域。

数字化技术应用实例

NAMUR大会第二天主要讨论在数字化日益发展的情况下,流程工业面临着哪些挑战?例如是否真的需要重新描述流程工业的岗位职责?例如是否需要数据专家来从事流程工业的工作?巴斯夫公司的Alba Mena Subiranas女士给出了一个非常实用的答复:“无论您是在传统的流程工业企业中工作,还是在一贯到底的数字化世界中工作,流程设备运行工程师的工作都是一样的,不同的地方仅仅是怎样工作而已。”她和拜耳公司的Thomas Pötter博士用两个虚构的企业为例说明了这里的差别。虽然这些例子都很吸引人,但到目前为止它们仍然只是一些选择性应用。“只要我们不在流程工业企业里引进TCO总拥有成本的理念,这些案例就不会很快地变成现实。” 拜耳公司的Pötter先生说。

成功的项目有几年前就推出的模块化理念,与即插即用含义相同的即插即产解决方案也加快了自己进入市场的步伐。最重要也是最有趣的是,用户、模块化设备制造商、自动化解决方案供应商和系统集成商都会将从即插即产中获益。从自动化技术领域的角度来看,这已经成功地迈出了一大步。此外,ABB公司承诺将推出第一批即插即产的产品。拜耳公司的Ulrich Christmann也介绍了更多这方面的应用实例,他的结论是,虽然还有许多功课要做,但所有参与者感觉所走的路是正确的。

连通性是数字化的基础

从传统意义上讲,自动化金字塔和自动化架构是化工设备追求的终极目标。但在当前不断增加的数据可用性要求的情况下,严格的系统架构显得非常不灵活,无法集成新的传感器。因此,巴斯夫公司的Martin Schwibach先生说:“我们必须从安全的灰色世界中走出来,进入到粉红色的网络世界中去。”工业4.0应用案例清楚地说明,成功与否取决于对新数据的收集和分析。因此,在不影响安全的情况下有着最好的连通性是非常必要的。

但IT安全恰恰是未来的一个关键点。“即便我们还没有生活在数字化的世界里,但我们每天都会遇到390 000个新的恶意程序。” 联邦政府信息技术安全部BSI的Arne Schönbohm先生在谈到紧迫感时说道。总而言之,新的恶意攻击质量将流程设备受到的威胁提高到了新的水平,企业也迫切需要更加灵活的应对策略。也正是因为这一原因,BSI才成为NAMUR协会的一个成员,NAMUR协会也加入了网络安全联盟。

除了IT安全之外,大会还涉及到如何采集、分析和利用海量数据的问题。Schwibach先生举例说道:“相比较,人类每年的足迹数据只有45 GB字节,我们一台流程设备一年产生的数据就多达10 TB字节,要掌握这种复杂性,就需要有规则和结构化方法。”而数据的连通性问题常常被低估。“我们必须关注拓扑技术、性能、访问/ID管理、防火墙等等问题。” Schwibach先生警告说。他还认为,将现场总线仪器设备连接到IT基础设施、数据连接和设备管理的灵活性问题也是关系成功与否的关键因素。专家也非常清楚,这里没有适合于所有应用情况的终极解决方案。在这里也可以讨论“怎样、如何、是否”的问题,但不能讨论Schwibach先生总结时说的一句话:“如果数据是21世纪的石油,那么连通性就是21世纪的加油站。”

结语

迄今为止,尽管流程工业领域中的数字化项目还只是有选择地进入实践,但步伐明显加快了。正如NAMUR协会的新主席Felix Hanisch博士所描述的那样:“流程工业中的数字化是切实可行的,不再仅仅是理论研究阶段。”他将NAMUR协会视为数字化转型的创造者,并敦促广大用户加快自己的数字化进程,例如将MTP模块化软件包和NOA开放式构架的产品原型应用到自己的生产实际中来。也许,在下一届NAMUR大会上使用这些数字化技术的用户就会报告自己的成功案例了。2019年11月7日~8日下一届NAMUR大会仍然在Bad Neuenahr市举行,大会的主题是“增强智能生产的连通性”。2019年NAMUR大会的制造商是电气连接技术和自动化技术专家Phoenix Contact公司。