從數(shù)字雙胞胎技術中獲得更高的附加值

文/ Anke Geipel-Kern

本文作者系本刊德文版雜志副主編。

如果企業(yè)堅持不懈地長期使用數(shù)字雙胞胎技術，則有望降低制藥設備維護保養(yǎng)工作的復雜性，并且會從設備的設計數(shù)據(jù)中獲益——綜合工程是Zeta公司的核心競爭力。Zeta公司可以在自己的技術平臺上以一站式供應商的方式為客戶提供數(shù)字化技術服務，這是其數(shù)字化戰(zhàn)略的一個組成部分。技術平臺的客戶不僅可以從系統(tǒng)供應商的流程工藝專業(yè)知識中獲益，還可以從數(shù)字雙胞胎技術中獲得更高的附加值。

清晰的規(guī)劃設計和快速的項目實施是Zeta公司完成眾多復雜工程項

目的核心能力?？焖偈潜貍錀l件，項目從方案設計到工藝設備的現(xiàn)場調(diào)試有時只需2～3年的時間，如維也納最新的試點項目。

Zeta公司完成的大多數(shù)項目都是生物制藥項目。誰在這一領域中掌握了適當?shù)膶I(yè)技術知識，誰將會在這一市場中長期站穩(wěn)腳跟，并且不斷獲得訂單合同。針對項目任務量身定制的IT工具、集成的數(shù)字化工作流和現(xiàn)代化的項目管理方法是順利完成交鑰匙工程的前提和關鍵。

從管道及儀表流程圖（P&ID）到成套制藥設備都可以在數(shù)字雙胞胎的3D模型中進行虛擬體驗

以綜合工程為核心競爭力

“多年來，Zeta公司在綜合工程技術領域中積累了豐富的專業(yè)技術知識和經(jīng)驗；這些知識和經(jīng)驗幫助我們彌補了奧地利地價昂貴帶來的不足。” Martin Mayer強調(diào)。Martin Mayer是一位擁有高學歷的機械工程師，自2019年秋天開始，他就一直在Zeta公司任職，并以“業(yè)務開發(fā)人員”的身份推動著全新的“智能工程服務”業(yè)務的快速發(fā)展。

智能工程服務概念不僅是Zeta公司管理層勇敢決策的表現(xiàn)，也隱含著Zeta公司管理層的思維轉變。這一概念是一種全新的商業(yè)模式：希望在未來的工程項目中融入公司的綜合工程技術知識，不僅為制藥企業(yè)提供技術支持和幫助，也為那些遇到了與Zeta公司類似挑戰(zhàn)的制藥設備生產(chǎn)廠家提供技術支持和服務。

“制藥設備設計者需要智能化的解決方案來縮短設備規(guī)劃設計時間、應對設計失誤帶來的風險，并且在項目實施過程中確保成本費用的透明度。”Martin Mayer強調(diào)。

在過去的兩年里，Zeta公司與西門子公司的專家合作開發(fā)了一個專門用于制藥領域的數(shù)字化工程平臺。該平臺能夠集中管理所有的數(shù)據(jù)和使用智能化的模板。西門子公司開發(fā)的Comos工程軟件能夠完成上述兩項任務，而且提供的標準化模板能夠大幅減少項目設計和工程量計算的工作量。“我們與西門子結成戰(zhàn)略合作伙伴關系，旨在共同推動全球制藥領域的數(shù)字化轉型?！盡artin Mayer表示。在這一合作中，Zeta公司負責提供制藥工藝方面的專業(yè)技術知識，并完成系統(tǒng)集成商的任務。西門子公司作為合作伙伴則負責其軟件平臺的任務分配。

在構建工程平臺之前，Zeta公司首先實施了一個雄心勃勃的IT項目。Zeta公司對這一IT項目的所有工程技術領域和ERP企業(yè)資源管理系統(tǒng)領域中的工作流程進行了標準化建設，簡化了各個操作界面并整合了數(shù)據(jù)庫。Martin Mayer說，“從那以后，我們就能利用一個統(tǒng)一的平臺和數(shù)據(jù)庫處理所有的大型工程項目了?！?/p>

按照這種方式創(chuàng)建的數(shù)字化平臺考慮了所有項目合作伙伴的具體工作要求。這一平臺使得Zeta公司的工程師們能夠完成跨學科的、一致性的工程項目規(guī)劃設計，而且在完成項目規(guī)劃設計之后能夠獲得所設計的制藥設備的數(shù)字化雙胞胎。從物理角度來講，就是生成一個以數(shù)據(jù)庫為中心的設備系統(tǒng)3D模型。

應對工程項目專業(yè)技術知識缺乏挑戰(zhàn)

Zeta公司將完整的技術服務包投放到了開放的市場中。這一被稱為“智能化工程服務”的軟件包可供所有感興趣的客戶使用。Zeta公司的這一舉措觸動了整個行業(yè)敏感的神經(jīng)，因為生物制藥行業(yè)承受著各方面的巨大壓力：時間緊迫壓力、客戶對質(zhì)量極高的要求壓力、以及動輒就上百萬投資的成本控制壓力等。更糟糕的是：許多制藥企業(yè)并不了解工程項目相關的專業(yè)技術，他們急切地想要找到能夠提供工程技術和維護保養(yǎng)服務的技術服務商。

Zeta公司希望不再只是盡快地完成制藥設備的規(guī)劃設計、生產(chǎn)制造和調(diào)試移交，而是還想利用工程技術服務和數(shù)字化雙胞胎技術為客戶提供真正的附加值。在與客戶進行了初步的交談之后，Martin Mayer堅信：Zeta公司提供了軟件公司無法提供的服務，因為軟件技術公司缺少系統(tǒng)集成商所具有的制藥專業(yè)技術知識。Zeta公司著眼于投資項目總額超過1 000萬歐元的大型項目。MartinMayer強調(diào)：“我們承擔的工作包括：所有接口技術的集成工作，確定好制藥設備的模型和模板，以及培訓參與工程項目的合作伙伴，使他們掌握這一平臺工具的使用方法。當用戶提出一些特殊的要求時，我們的合作伙伴西門子公司就會挺身而出?！彼€明確地將項目實施的時間視為工程項目規(guī)劃設計的重要效率杠桿：“借助于智能化工程服務，僅憑統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫以及取消繁雜的接口技術，我們的平均工程項目實施時間就縮短了30%。這就意味著：一般情況下，將大型工程項目的投產(chǎn)運行時間提前一年會有更好的投資回報率（ROI）?！?/p>

有關Zeta公司業(yè)務發(fā)展負責人Marting Mayer先生的訪談

？Zeta公司希望通過數(shù)字化轉型來降低制藥設備工程項目規(guī)劃設計的復雜性。根據(jù)您的經(jīng)驗，您認為是什么讓制藥設備工程項目如此復雜？

Marting Mayer：從制藥設備規(guī)劃設計的第一張草圖到制藥工藝過程流程圖的數(shù)字化，再到管道及儀表流程圖（P&ID）中的專用儀器儀表的數(shù)字化集成，每個步驟都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，僅這一項就會讓整個工程項目變得十分復雜。但在實際工作中，我們還會遇到許多的技術挑戰(zhàn)，例如，不同專業(yè)軟件之間的相互兼容問題、接口技術問題和新軟件工具在用戶原有系統(tǒng)中的集成、運行問題等。最重要的是，通常還存在跨企業(yè)間的數(shù)據(jù)處理，以及不同文化項目團隊之間缺乏數(shù)據(jù)使用共識等問題。

？智能工程技術服務是如何減少這些復雜性的？

Marting Mayer：在制藥設備的規(guī)劃設計過程中，用戶使用的是我們與西門子合作開發(fā)的智能工程項目平臺。借助這一平臺，所有的項目參與者都能在相同的規(guī)劃設計環(huán)境和相同的軟件基礎平臺上工作，也就是在西門子著名的Comos平臺基礎上開展自己的研發(fā)設計，并能夠使用Aveva的Everything 3D創(chuàng)建3D模型。這樣我們就可以真正實現(xiàn)從P&ID管道及儀表流程圖到物資采購的工程項目集成，并且具備高透明度、數(shù)據(jù)一致性和簡化的操作界面等優(yōu)勢。另外，數(shù)字化雙胞胎也有助于創(chuàng)建制藥設備調(diào)整試車、技術培訓和維護保養(yǎng)時所需的虛擬工具。

？如何考慮現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)？

Marting Mayer：原則上，這是客戶需要決定的問題。我們需要了解客戶是否想把其現(xiàn)在正在使用的不同軟件也集成到新設備的系統(tǒng)之中。我們清楚會遇到這樣的問題，因此我們和西門子公司合作開發(fā)了支持系統(tǒng)集成的專用接口。我們在維護保養(yǎng)服務中已經(jīng)開展了這項工作。如果用戶企業(yè)已經(jīng)安裝了數(shù)字化維護保養(yǎng)系統(tǒng)，我們有能力將這一數(shù)字化系統(tǒng)與虛擬的數(shù)字雙胞胎連接到一起。

數(shù)字雙胞胎的功勞

Zeta公司還希望進一步加強其他基于數(shù)字化雙胞胎虛擬技術工具的應用，如電子認證、以往的“未完事項”，以及儀表板上的“未完事項”顯示等。但虛擬的數(shù)字化雙胞胎所能完成的任務遠比這多：虛擬調(diào)試、技術培訓和維護保養(yǎng)——這些都可以在虛擬的數(shù)字雙胞胎幫助下更快、更好地完成。目前開發(fā)的此類工具產(chǎn)品旨在強化設備的維護保養(yǎng)、操作人員的技術培訓，以及設備系統(tǒng)的監(jiān)控和故障診斷。

已經(jīng)完成的虛擬技術工具智能維護導航被稱為Smart Maintenance Navigator。該產(chǎn)品背后隱藏著一個可以安裝在平板電腦、智能手機或者可穿戴移動設備上的虛擬助手。該助手可以將制藥設備維護保養(yǎng)的相關信息與設備數(shù)據(jù)連接起來，并通過無線通信系統(tǒng)將這些信息傳遞給維護保養(yǎng)的技術人員，從而實現(xiàn)維護保養(yǎng)的最佳化。維護保養(yǎng)技術人員可以在移動設備的手冊中獲取與維護保養(yǎng)有關的配件信息和所需的工具——始終都是最新的數(shù)據(jù)?！坝脩粼僖膊槐胤磸偷夭殚喪謨院唾Y料了。在維護保養(yǎng)領域中，數(shù)字化有著明顯的優(yōu)勢。” Martin Mayer說。

對于研發(fā)人員來講，數(shù)字化工具的使用靈活性和使用方便性非常重要，用戶不必是一位IT技術專家就可以使用IT技術服務?？偟膩碇v，在數(shù)字雙胞胎的幫助下，可以明顯地縮短制藥設備操作者的操作培訓時間，也能夠更快地完成設備的維護保養(yǎng)；因為智能維護導航采用了一次成功的算法。另外，智能維護導航還能提供另外一種服務：制藥設備調(diào)試成功之后，對數(shù)字雙胞胎的數(shù)字模型進行維護；因為只有這樣，設備操作者才能充分利用數(shù)字雙胞胎的所有優(yōu)勢。對于Zeta公司而言，智能維護導航圓滿地解決了一站式技術服務商遇到的各種問題。