打破數(shù)字化傳統(tǒng)觀念提高數(shù)字化洞察力

現(xiàn)在是時候擺脫圍繞“數(shù)字化”一詞的傳統(tǒng)觀念了嗎？——2020年流程工業(yè)智能制造大會的發(fā)言人描述了一系列保留意見，他們希望能夠回歸到數(shù)字化本身去看待問題。目前事實依然是：數(shù)字化不是短跑，而是馬拉松，有時還會與跨欄比賽相結(jié)合。但事實也是：如果處理得當(dāng)，好處可能是巨大的。

數(shù)字化原生代對于“人工智能”的了解可能是建立在基于知識的系統(tǒng)上，例如IBM Watson、谷歌以及聊天機(jī)器人等。而年長的一代則可能更受電影《2001:太空漫游》的影響，其中超級計算機(jī)HAL是電影的秘密明星。超級計算機(jī)HAL發(fā)明出一種不可預(yù)測的獨立生活方式，對占領(lǐng)人類的威脅日益越來越大。任何看過這部電影的人都可能對人工智能有根深蒂固的保守印象。

2020年流程工業(yè)智能制造大會的主題是“揭開數(shù)字化的神秘面紗”，因此分出兩個極端方向:數(shù)字化轉(zhuǎn)型宣傳者的樂觀和欣快的承諾；以及一些實踐者對不總是可以理解的黑箱模型的保守。最重要的是，如何更好地將數(shù)字世界與現(xiàn)實世界結(jié)合起來？

2020年流程工業(yè)智能制造大會第一次以線上的形式表現(xiàn)?，F(xiàn)在要談一談技術(shù)方面的問題：這種有時不穩(wěn)定的實現(xiàn)比任何白皮書或任何關(guān)于這個主題的演講都更清楚地表明，對接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)連接的一再提出的要求是多么正確。而且最重要的是，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成功是所涉及員工的心態(tài)問題。而且一個特別固有的認(rèn)知就被消除了：由于成本和人力資源的原因，數(shù)字化只能在大公司中實現(xiàn)。正如幾位發(fā)言者所表明的那樣，數(shù)字化也適用于中小型企業(yè)。

數(shù)字化變革，但如何改變？

伊爾賈·格爾澤斯科維茨在大會開幕式上的主題演講中談到了變革的基本癥結(jié)“每個人都想改變，但沒有人去改變！”最重要的是每個人改變的能力是至關(guān)重要的。改變必須被理解為一種欲望，而不是一種過程。他建議道:“你必須把注意力集中在那些你可以影響和改變的事情上。改變最完美的時刻永遠(yuǎn)不會到來，不應(yīng)該等待而是選擇開始改變。而且圍繞數(shù)字化轉(zhuǎn)型的炒作也吸引了一些搭便車的人。目前標(biāo)有‘4.0’代碼的東西并不都是新的。這尤其適用于優(yōu)化技術(shù)設(shè)備的電子數(shù)據(jù)收集。”

特別是在流程工業(yè)中，自動化程度多年來一直很高:假如沒有計算機(jī)輔助生產(chǎn)，今天的化學(xué)生產(chǎn)將是不可想象的。“數(shù)字工廠”在企業(yè)的整個生命周期中都起著核心作用。但同樣必須清楚的是，制造業(yè)及其離散的生產(chǎn)單元在數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面走得更遠(yuǎn)。推動流程工業(yè)數(shù)字化的是需求。例如，更小的批次和更個性化的產(chǎn)品，會要求縮短產(chǎn)品生命周期。西門子的Rebecca Vangenechten證實，滿足這些要求的一種方法是將過程工廠模塊化（MTP:模塊類型包）。隨著生產(chǎn)的模塊化，我們有可能把重點放在專注于配方，而不是必要的設(shè)備和機(jī)器技術(shù)。

由于新的市場預(yù)期變化頻繁，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度也變得更快，這將是一個非常特殊的優(yōu)勢。德國科隆的Attila Michael Bilgic博士也同意這一點。當(dāng)然，實施這些新概念的問題在于，流程工業(yè)中的工廠通常比智能手機(jī)或車輛的生產(chǎn)線運(yùn)行時間要長得多。

數(shù)字雙胞胎

西門子的Vangenechten講述了數(shù)字雙胞胎如何推動“數(shù)字企業(yè)”。例如，通過取代物理實驗和加速新產(chǎn)品的上市。必須記住虛擬雙胞胎不應(yīng)僅僅被視為產(chǎn)品雙胞胎，也可作為工廠孿生和過程孿生出現(xiàn)。優(yōu)點是任何“雙胞胎”都能減少物理模擬以及實驗相關(guān)成本。

德國Yncoris公司的Frank Sch?ggl和 Michael Strack先生也密切關(guān)注著數(shù)字雙胞胎，在會上為大家展示了冷卻塔的生產(chǎn)雙胞胎?？蛻舻睦媸抢鋮s水供應(yīng)溫度的預(yù)測。最終結(jié)果是優(yōu)化周期性操作策略以及最小化能量需求，同時考慮允許的波動范圍和保證的平均溫度。

贏創(chuàng)的Wilhelm Otten博士作為NAMUR國際過程工業(yè)自動化用戶協(xié)會成員，就協(xié)調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)化的重要性作了演講。他講述了如何避免不必要的復(fù)雜性，并且可以更有效地使用新技術(shù)來實現(xiàn)價值鏈的端到端自動化。

中小企業(yè)數(shù)字化

Mittelhessen技術(shù)大學(xué)的Gerrit Sames博士生導(dǎo)師教授討論了一項關(guān)于“中小企業(yè)數(shù)字化”的研究，并得出了一個發(fā)人深省的結(jié)論:中小企業(yè)仍然保持著傳統(tǒng)模式，商業(yè)模式數(shù)字化帶來的機(jī)會在很大程度上仍未得到利用。機(jī)器和設(shè)備制造商對產(chǎn)品的強(qiáng)烈關(guān)注，這是過去成功的基礎(chǔ)，但現(xiàn)在有可能成為不利因素。雖然產(chǎn)品特性的重要性正在下降，但新的服務(wù)商業(yè)模式的重要性正在下降，預(yù)計未來的分布將是40：40。

Smes教授觀察到，客戶對特定產(chǎn)品特性的重視程度較低，因為這些特性很少能滿足他們的需求，然而在這方面，數(shù)字化應(yīng)該允許更大的靈活性。而且到目前為止，這在中小企業(yè)中相當(dāng)普遍:即使是生產(chǎn)訂單過程中的數(shù)字支持也絕不是規(guī)則，與狀態(tài)監(jiān)測或預(yù)測性監(jiān)測有關(guān)的服務(wù)也很少見。難怪75%的公司沒有提供數(shù)字培訓(xùn)或網(wǎng)絡(luò)研討會。像“按使用付費”這樣的概念實際上對于他們來說并不重要。簡而言之，中小企業(yè)的數(shù)字化程度幾乎很低。

但是，如何壓縮大量的數(shù)據(jù)，使其可交易并成為知識呢？德國科隆的Bilgic博士給出了非常實用的答案：例如，不應(yīng)該一次又一次地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成新的格式，因為這總是有丟失重要信息的風(fēng)險。特別是，數(shù)字信號之間的不斷變化及其轉(zhuǎn)換為模擬信號可能是有害的?？梢酝ㄟ^使用以太網(wǎng)APL（一種專門為流程工業(yè)的要求而開發(fā)的通信技術(shù)）來防止。

另一個重要步驟是只向各自的專家傳達(dá)與其任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。

最后重要的一點是，我們應(yīng)該接受今天計算機(jī)的性能比人類的性能更高。人類盡可能集中精力并在當(dāng)?shù)夭扇⌒袆?。中樞神?jīng)系統(tǒng)的哲學(xué)家更應(yīng)該關(guān)注人類的智力發(fā)展。

數(shù)字化接受度和操作資格

并不是每個人都能理解一切，這就是為什么溝通必須更好，技術(shù)必須更簡單的原因。Virtual Fort Knox的 Robert Tordy和拜爾和考利希咨詢公司的Uwe Beyer證實，即使在安裝了數(shù)字技術(shù)之后，許多公司也在很大程度上依賴于員工的接受度和操作資格。在這方面，“翻譯”角色是非常重要的，例如在公司的實際語言和管理層的技術(shù)語言之間。

歐司朗的希爾德先生在他的文章《精益與數(shù)字化》中展示了其公司在數(shù)字化方面正在推進(jìn)的基石和方法。 歐司朗在施瓦布慕尼黑的試點工廠生產(chǎn)熒光粉、燈絲以及金屬外殼等前體。越來越短的產(chǎn)品壽命是一個非常大的挑戰(zhàn)，盡管白熾燈在幾十年的時間里不斷發(fā)展，但如今需要越來越短的時間間隔的新系統(tǒng)解決方案。希爾德認(rèn)為精益管理是實現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)，首先是高效設(shè)計流程，然后是數(shù)字化！而且70%的員工都有智能工廠的想法。工廠和運(yùn)營經(jīng)理描述說：隨著數(shù)字化，可用數(shù)據(jù)量幾乎呈現(xiàn)爆炸式增長。因此，分析的主題變得非常重要，總是需要新的迭代周期，由跨學(xué)科團(tuán)隊進(jìn)行分析。在這里，大會演講者再次指出，從較小的項目開始是有希望的。希爾德還指出，“數(shù)字化”一詞中的“D”代表“去做”。

基于數(shù)據(jù)的決策是成功的數(shù)字化舉措的基礎(chǔ)。Bilfinger公司的赫特林描述了如何實現(xiàn)“數(shù)字運(yùn)營卓越”。盡管在VUCA世界中存在所有限制（VUCA:V=波動性、U=不確定性、C=復(fù)雜、A=模棱兩可）。如何應(yīng)對所有這些快速變化？這只有通過更清晰傳達(dá)才能奏效。因此提高重點，清楚地傳達(dá)過程和關(guān)系至關(guān)重要。

員工需增加數(shù)字化專業(yè)知識

到目前為止，員工已經(jīng)把他們的領(lǐng)域?qū)I(yè)知識中掌握得很好，現(xiàn)在必須增加數(shù)字化專業(yè)知識。此外，可擴(kuò)展的IT基礎(chǔ)設(shè)施對于能夠更快地對任何類型的變化作出反應(yīng)變得越來越重要。最后重要的是，知識必須共享這一知識管理是非常必要的。通常很難將不同來源的正確數(shù)據(jù)結(jié)合起來，并利用必要的專門知識，監(jiān)測和分析工具將其轉(zhuǎn)化為有價值的信息。Bilfinger公司的赫特林用具體的例子描述了他和他的團(tuán)隊是如何找到令人印象深刻的解決方案的。如何在不引入新班次的情況下縮短混合過程的生產(chǎn)時間？對故障原因的分析研究表示，90%的預(yù)期故障會提前10 min通知員工。通過數(shù)據(jù)分析，這使生產(chǎn)率提高了10%。

德國薩姆森公司Dulaan Punsag談到了高級監(jiān)控的好處，防護(hù)裝置解決方案不是監(jiān)控一個泵或單個熱交換器，而是監(jiān)控整個系統(tǒng)。這種能力為“分析監(jiān)控”，可以一次監(jiān)控工廠的所有過程設(shè)備。其特征在于，不注意極限值，而是已經(jīng)在極限值的方向上探測變化。在這種情況下，在不同的測量點處的兩個不同的振動值可能是有趣的，其中沒有一個測量點達(dá)到極限值，但是兩個值之間的相關(guān)性可能表明偏差。

西門子的Claus Neubauer博士和Ralph Grothmann描述了“工業(yè)中的人工智能”的現(xiàn)狀。識別故障或預(yù)測故障并不重要，但是必須提出一項行動建議，即使這涉及一定程度的不確定性。所謂的上下文化，即將過程數(shù)據(jù)與來自過程環(huán)境的其他數(shù)據(jù)結(jié)合起來。比如一個有趣的方法是將視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)集成到數(shù)字化轉(zhuǎn)型中（例如對食品、水果等的鑒定感興趣）。當(dāng)然，這種分析的起點總是通過適當(dāng)?shù)南鄼C(jī)生成的圖像材料。

結(jié)論

與2019年相比，2020年線上大會提供了非常豐富的建議和最佳實踐范例?；旧?，所有的演講者都鼓勵中小型企業(yè)進(jìn)入數(shù)字化轉(zhuǎn)型，只要去做就行了，這也是委員會的建議。數(shù)字化轉(zhuǎn)型最重要的成功因素往往不是所使用的工具或軟件，而是人及其正確的心態(tài)。而且在很大程度上，個人因素仍然很重要，在某些方面是不可替代的。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型最重要的成功因素往往不是所使用的工具或軟件，而是人及其正確的心態(tài)

Q：NAMUR國際過程工業(yè)自動化用戶協(xié)會開放架構(gòu)在數(shù)字化項目中的實際作用是什么？

A:NAMUR的愿景是成為國際領(lǐng)先的自動化領(lǐng)域的用戶協(xié)會，在自動化領(lǐng)域推動經(jīng)驗交流，介入到標(biāo)準(zhǔn)制定，在新技術(shù)引進(jìn)中考慮到用戶在功能、效率、適用性等方面的需求，通過整合自動化技術(shù)用戶的技能為流程工業(yè)的設(shè)計安裝、生產(chǎn)運(yùn)行提供附加值。

Q：在使用同樣舊的接口對舊機(jī)器進(jìn)行數(shù)字化時，該怎么辦？

A:一種解決方案是使用合適的接口轉(zhuǎn)換器或接口轉(zhuǎn)換器?；蛘呤褂孟鄳?yīng)新傳感器的集成。在歐司朗施瓦布慕尼黑工廠，將20世紀(jì)60年代的機(jī)器仍然配備有接觸器，整合到數(shù)字化的旅程中也是一個挑戰(zhàn)，是沒有辦法用現(xiàn)代PLC技術(shù)改造這種技術(shù)的。

Q：在公司剛剛開始處理數(shù)字化問題，使用PLS運(yùn)行工廠，并擁有ERP系統(tǒng)，但彼此分開。下一步應(yīng)該是什么？

A:對于生產(chǎn)計劃，接口將是重要的，以便將實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)（機(jī)器分配）與訂單組合、查看以及協(xié)調(diào)。

Q：是否也可以使用來自云（儀表板）的結(jié)果來控制生產(chǎn)？

A:所需的實時處理和反饋很快成為當(dāng)前云解決方案無法解決的問題。