數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)工廠的意義

文|艾默生先導(dǎo)技術(shù)高級(jí)總監(jiān) Jonas Berge

數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)工廠來(lái)說(shuō)究竟意味著什么？它是如何實(shí)現(xiàn)的？我花了很多時(shí)間來(lái)思考工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型如何幫助那些確保工廠設(shè)備全天候正常運(yùn)行的維護(hù)人員減輕工作負(fù)擔(dān)，以及幫助工廠實(shí)現(xiàn)安全合規(guī)、提高能效和減少排放。我們平時(shí)在家或是在公司所做的很多事就是基于數(shù)字化和數(shù)據(jù)的，那么工廠也一樣，以下是我個(gè)人的想法：

在工廠中，基本的過(guò)程控制和安全已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，也就是說(shuō)石油、天然氣、汽油、乙烯、聚苯乙烯、電力、水、胰島素、氧化鋁、金屬片、紙張和啤酒等生產(chǎn)都已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。然而，仍有許多常規(guī)工作需要人工完成。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是將人工記錄轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)字化信息和通信技術(shù)（ICT）的數(shù)據(jù)工作。在此，我總結(jié)了以往在很多工廠看到的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。請(qǐng)?jiān)O(shè)想一下，它可以為您工廠的操作人員做些什么？

可靠性與維護(hù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

為了更快、更好地完成任務(wù)，維護(hù)、可靠性和完整性團(tuán)隊(duì)需要將很多人工操作的工作進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

數(shù)字化檢測(cè)

無(wú)須使用手持式測(cè)試儀人工收集與維護(hù)、可靠性和完整性相關(guān)的數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行耗時(shí)的解讀，而是自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、數(shù)字化傳輸并由軟件實(shí)施分析，從而發(fā)現(xiàn)早期問(wèn)題。整體設(shè)備效率（OEE）可由軟件進(jìn)行追蹤，如果還有人工巡檢，則不再需要使用記錄板和紙質(zhì)表格，而是通過(guò)筆記本電腦和軟件進(jìn)行，還能通過(guò)共享的專家資源（可以是公司內(nèi)部的也可是外部的）對(duì)工廠工作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程支持。

數(shù)字化協(xié)同工作

無(wú)須等待專家親臨現(xiàn)場(chǎng)，也無(wú)須電話連線描述現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題；而是現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員通過(guò)配備可穿戴式攝像機(jī)即可與任何地方的相關(guān)專家進(jìn)行雙向數(shù)字視頻和語(yǔ)音溝通，輕松查看并解決問(wèn)題。

數(shù)字化文件盒

無(wú)須攜帶紙質(zhì)文件或返回辦公室拿取文件；而是在平板電腦的軟件中打開(kāi)數(shù)字化流程、圖紙和手冊(cè)等，或從公司內(nèi)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上隨時(shí)隨地獲取信息。

安全與合規(guī)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字化轉(zhuǎn)型使健康、安全、環(huán)保（HS＆E）團(tuán)隊(duì)工作更高效。

數(shù)字化緊急呼叫

遇險(xiǎn)時(shí)無(wú)須使用對(duì)講機(jī)，操作員軟件和位置追蹤軟件可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和數(shù)字化信號(hào)傳輸，一旦安全噴淋裝置啟動(dòng)或人員停止活動(dòng)，就能發(fā)出報(bào)警。

數(shù)字化安全檢查

無(wú)須專門(mén)到現(xiàn)場(chǎng)檢查手動(dòng)閥門(mén)是否關(guān)閉；儲(chǔ)罐是否將滿；或是親臨現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全檢查，而是在控制室軟件中自動(dòng)檢測(cè)，進(jìn)行數(shù)字化傳輸和指示，并應(yīng)用在安全聯(lián)鎖裝置中。

數(shù)字化集結(jié)與定位

緊急疏散集結(jié)期間無(wú)須書(shū)面清單及對(duì)講機(jī)清點(diǎn)人數(shù)，也不必通過(guò)搜索救援組尋找失蹤人員，而是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)字化自動(dòng)計(jì)數(shù)，并追蹤每個(gè)人的位置。

數(shù)字化集結(jié)和定位在大修期間特別有用，可以實(shí)現(xiàn)承包商人員管理并對(duì)試圖跨越許可區(qū)域的違規(guī)人員進(jìn)行管控并發(fā)出地理圍欄報(bào)警。

生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字化轉(zhuǎn)型簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)操作員和控制室操作員的任務(wù)，并提高其生產(chǎn)力。

操作員數(shù)字化巡檢

無(wú)須通過(guò)日常的人工記錄和書(shū)面報(bào)告形式收集運(yùn)行數(shù)據(jù)；而是自動(dòng)收集數(shù)據(jù)，數(shù)字化傳輸至歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和操作員軟件等。人工巡檢均可由平板電腦中的軟件替代。

數(shù)字化日志

無(wú)須使用記事本記錄未遂事故、危險(xiǎn)和維護(hù)需求，而是通過(guò)平板電腦內(nèi)置軟件來(lái)捕獲事故、危險(xiǎn)、泄漏以及設(shè)備損壞的記錄和數(shù)碼照片。

數(shù)字化機(jī)組管理

無(wú)須通過(guò)常規(guī)的硬接線報(bào)警獲得機(jī)組信息，也無(wú)須親自前往本地操作臺(tái)了解機(jī)組狀態(tài)；而是所有的機(jī)組狀態(tài)信息都通過(guò)數(shù)字化方式傳輸并顯示在操作員站的軟件上。

能源與排放的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

使用新型數(shù)字化工具，能夠提高負(fù)責(zé)能效和控制能源損耗的工作人員效率。

數(shù)字化能源管理

無(wú)須人工收集電表讀數(shù)或計(jì)算能耗，而是自動(dòng)收集耗電數(shù)據(jù)，然后通過(guò)數(shù)字化傳輸。用量過(guò)高時(shí)軟件會(huì)發(fā)出報(bào)警，最后生成ISO 50001報(bào)告。

數(shù)字化工廠轉(zhuǎn)型：從傳感器到軟件

在對(duì)工廠運(yùn)行和維護(hù)方式進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型前，必須先對(duì)工廠內(nèi)的自動(dòng)化進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)字化工廠是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的工廠。依托數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)字工廠能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化大修數(shù)字架構(gòu)的主要組件包括：

數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)

如果是現(xiàn)場(chǎng)總線工廠，就能方便地集成更多傳感器，只需將它們連接到現(xiàn)有接線盒即可。無(wú)論如何，儀控（I＆C）部門(mén)都會(huì)需要在工廠范圍內(nèi)部署無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)要進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)需求來(lái)確定是否要部署無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）基礎(chǔ)設(shè)施。除了WirelessHART傳感器之外，人員追蹤、視頻通訊、現(xiàn)場(chǎng)電腦以及對(duì)成套PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化集成都需要使用工業(yè)Wi-Fi。由于這些屬于操作功能，這兩種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必須與控制系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和和其他操作系統(tǒng)整合。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線網(wǎng)關(guān)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入點(diǎn)組成。當(dāng)同時(shí)部署WirelessHART和Wi-Fi時(shí)，可將無(wú)線網(wǎng)關(guān)嵌入無(wú)線接入點(diǎn)。

數(shù)字化傳感器

我們可以為泵、壓縮機(jī)、熱交換器、鼓風(fēng)機(jī)、冷卻塔、風(fēng)冷熱換器、手動(dòng)閥、儲(chǔ)罐等工藝設(shè)備甚至蒸汽疏水閥安裝額外的傳感器，以實(shí)現(xiàn)壓力、流量、液位、位置、開(kāi)關(guān)接觸、震動(dòng)、溫度、腐蝕、噪聲、電力、濕度、硫化氫、含沙，以及液位開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)，從而使它們成為智能互連的設(shè)備。但如果要為此鋪設(shè)更多電纜，并為4-20 mA和開(kāi)關(guān)信號(hào)安裝更多I/O那是不現(xiàn)實(shí)的，因此，可以通過(guò)現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線基礎(chǔ)設(shè)施或無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化傳輸，并對(duì)未經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線集成的控制閥和流量計(jì)配置無(wú)線適配器。自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集速度更快，能使資產(chǎn)管理更具預(yù)測(cè)性以及更高的生產(chǎn)力。

用于遠(yuǎn)程專家支持的頭戴式攝像機(jī)也是一種圖像傳感器。ID標(biāo)簽用于位置檢測(cè)，還可提供應(yīng)急按鈕和檢測(cè)人員停止移動(dòng)（人員倒下）的傳感器選項(xiàng)。

云連接安全

確保無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、接入點(diǎn)、數(shù)據(jù)分析和其他軟件的網(wǎng)絡(luò)安全。

對(duì)通過(guò)IIoT技術(shù)獲得遠(yuǎn)程專家團(tuán)隊(duì)更多支持的工廠，無(wú)論是自己運(yùn)營(yíng)企業(yè)監(jiān)控中心或是外包給第三方服務(wù)提供商，云連接都能確保其安全性。云連接選項(xiàng)包括使用現(xiàn)有隔離區(qū)（DMZ）、Cloud Connect歷史庫(kù)、數(shù)據(jù)二極管，或?qū)⒃七B接當(dāng)作物理上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，以繼續(xù)使用3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

分析和應(yīng)用

許多數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案都是簡(jiǎn)單的監(jiān)控，例如對(duì)于腐蝕（金屬缺損）、溫度、和壓力等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)須分析，但是，對(duì)于多個(gè)測(cè)量的復(fù)雜工藝設(shè)備（如壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、熱交換機(jī)、冷卻塔、風(fēng)冷熱換器等）而言，需要方便易用的設(shè)備分析軟件自動(dòng)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀，該分析軟件專為工廠現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)庫(kù)或平臺(tái)診斷而設(shè)計(jì)。無(wú)論哪種方式，工廠都可以繼續(xù)使用現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)須替換也無(wú)須添加任何中間軟件平臺(tái)，從而減少投資、降低成本。因此，分析軟件通過(guò)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)或OPC-UA可使用來(lái)自包括現(xiàn)有傳感器、成套PLC、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)、智能設(shè)備管理（IDM）和軟件等多個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù)。

其他軟件包括人員跟蹤（用于地理圍欄、人員集結(jié)、承包商管理）和資產(chǎn)追蹤。

移動(dòng)應(yīng)用

這些任務(wù)大多是在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展，并不通過(guò)電腦，所以，一部分任務(wù)可以使用平板電腦軟件完成?；谄桨咫娔X的功能包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)碼照相，以及訪問(wèn)CMMS系統(tǒng)、MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)網(wǎng)站接口獲?。豪鐢?shù)字化工作指令和數(shù)字化工作許可管理和訪問(wèn)文檔等無(wú)須返回辦公室。

移動(dòng)應(yīng)用的另一方面是，當(dāng)您不在工廠也不在辦公室，可能在會(huì)議室、食堂或上下班途中，也可以通過(guò)智能手機(jī)或平板電腦訪問(wèn)設(shè)備數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還可向您發(fā)送有關(guān)振動(dòng)異?；蜿P(guān)鍵泵故障的消息。

遠(yuǎn)程專家服務(wù)

通常，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有足夠的專家，通過(guò)IIoT技術(shù)，在控制中心的專家可以遠(yuǎn)程監(jiān)控多個(gè)地點(diǎn)的設(shè)備。它可以是企業(yè)自己的全球監(jiān)控中心，管理全球多家工廠的過(guò)程設(shè)備；也可以是一家第三方服務(wù)提供商，監(jiān)控全球多家企業(yè)的過(guò)程設(shè)備。艾默生全球監(jiān)測(cè)中心在旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)、控制閥、分析儀、靜態(tài)過(guò)程設(shè)備和蒸汽疏水閥等領(lǐng)域擁有可進(jìn)行資源共享的專家隊(duì)伍，通過(guò)專家咨詢服務(wù)為現(xiàn)場(chǎng)人員提供支持。

開(kāi)啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)現(xiàn)之旅

未來(lái)屬于數(shù)字化，但是不要試圖一下子改變一切，而要制定分階段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法。在您的工廠開(kāi)啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)現(xiàn)之旅，探尋數(shù)字技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)，去努力發(fā)現(xiàn)哪些部門(mén)和工作可從工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中受益。