擁抱工業(yè)自主化的未來

文/本刊記者 胡靜

專訪橫河電機(jī)（中國）有限公司解決方案工程技術(shù)本部本部長王東博士——在如今的現(xiàn)代化工廠中，人們對自動化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來越駕輕就熟。這也不禁讓人思索，除了高度的自動化，能夠在人工智能加持下實現(xiàn)自主生產(chǎn)的“未來工廠”，該是怎樣的一番圖景？

毫無疑問，隨著計算機(jī)和人工智能（AI）技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對用AI來替代傳統(tǒng)的決策和操作實現(xiàn)更多操作的“無人化”工廠充滿憧憬。從工業(yè)自動化軟硬件及儀器儀表產(chǎn)品起家，擁有百年歷史的橫河電機(jī)作為全球自動化、數(shù)字化領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，在為客戶提供自動化、信息化解決方案的同時，不斷深化工業(yè)自主化的研發(fā)，通過持續(xù)創(chuàng)新為客戶創(chuàng)造價值。近期，筆者采訪了橫河電機(jī)（中國）有限公司解決方案工程技術(shù)本部的本部長王東博士，對于橫河電機(jī)提出的IA2IA（從工業(yè)自動化到工業(yè)自主化）的愿景印象頗深。

IA2IA：未來工廠的詩和遠(yuǎn)方

多年來，為了打造面向未來的智慧型工廠，企業(yè)充分利用自動化和信息化技術(shù)，對生產(chǎn)單元、系統(tǒng)和整座工廠進(jìn)行數(shù)字化重塑，取得了很好的效果。如果談及“未來工廠”，無論是在離散行業(yè)還是流程行業(yè)，“無人化”都是一個繞不開的話題。作為自動化產(chǎn)品服務(wù)的領(lǐng)先供應(yīng)商，橫河電機(jī)認(rèn)為，未來的工廠一定是能夠自主生產(chǎn)的無人化工廠。近年來，橫河電機(jī)就提出了IA2IA愿景，并為這條漫長的轉(zhuǎn)型之路，制定了清晰的實施路徑圖，如圖1所示。

從實現(xiàn)路徑圖來看，以現(xiàn)階段許多工廠的自動化成熟度，離“無人化”還有很大差距。夢想與現(xiàn)實間總是橫亙著數(shù)座難平的“大山”，尤其對工藝復(fù)雜的流程行業(yè)來說，高溫高壓、易燃易爆等嚴(yán)苛工況，生產(chǎn)裝置的測量控制層基礎(chǔ)薄弱等，都在制約著IA2IA的進(jìn)展。值得慶幸的是，王東表示，如今國內(nèi)越來越多的企業(yè)，不再片面地追求看似“高大上”的智能工廠概念，而認(rèn)識到基礎(chǔ)測量控制，以及在穩(wěn)定工況下實現(xiàn)裝置級自動化操作的重要性。

為了更快推動IA2IA，這些年橫河電機(jī)從多個方面進(jìn)行了嘗試。例如：在機(jī)器人技術(shù)層面，除了開發(fā)機(jī)器人自動巡檢應(yīng)用外，還開發(fā)了統(tǒng)一的機(jī)器人監(jiān)控平臺，用于監(jiān)控企業(yè)中的各類無人機(jī)、履帶式巡檢機(jī)器人、爬行機(jī)器人等；在人工智能自學(xué)習(xí)控制技術(shù)方面，橫河電機(jī)還構(gòu)筑了新的AI控制算法，以取代原有的PID控制，為客戶未來實現(xiàn)裝置自主控制打下基礎(chǔ)。

為了壯大生態(tài)圈隊伍，橫河電機(jī)提出了“Co-Innovating Tomorrow”的口號，并已經(jīng)和許多石油化工巨頭合作，著手制定IA2IA的國際標(biāo)準(zhǔn)?！澳壳埃瑱M河電機(jī)已經(jīng)在一家日本化工廠的裝置上實現(xiàn)了35天的自主操作，全程無需人的干預(yù)?！蓖鯑|表示，橫河電機(jī)中國團(tuán)隊也與一家大型化工企業(yè)合作，實現(xiàn)了14天的“零手動”操作，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，項目的成功實踐，也為IA2IA在中國的推廣奠定了一定的基礎(chǔ)。

一站式服務(wù)，賦能全生命周期自主化

眾所周知，數(shù)據(jù)能夠最真實地反應(yīng)生產(chǎn)、設(shè)備以及能源的情況。除了減少人的介入，讓“無人化”成為可能，當(dāng)前階段數(shù)字化技術(shù)的另一個重要功能就是最大程度地釋放數(shù)據(jù)價值。在如今IT、OT深度融合的時代機(jī)遇之下，當(dāng)海量OT實時數(shù)據(jù)以秒級甚至毫秒級涌入系統(tǒng)時，無論是收集還是分析處理，都是人力無法企及的。王東表示，“橫河電機(jī)基于新興的IT大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，一直致力于研究如何利用好這些數(shù)據(jù)，為企業(yè)高效運(yùn)營提供可靠支持。”

例如在工廠中，操作員、車間、工廠人員關(guān)注的指標(biāo)（KPI）是不一樣的，甚至有些指標(biāo)是矛盾的。為了解決這一問題，橫河電機(jī)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開發(fā)的基于效益驅(qū)動的操作指導(dǎo) ——Profit Driven Operation（PDO），可以直接在DCS上運(yùn)行，用于聯(lián)動所有KPI數(shù)據(jù)，消除各個層級的指標(biāo)矛盾，助力實現(xiàn)工廠的整體最優(yōu)化操作。

近年來，在安全生產(chǎn)層面，企業(yè)對于設(shè)備預(yù)測性維護(hù)和故障診斷愈發(fā)重視。而這一功能的實現(xiàn)，需要依賴設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和各類工藝參數(shù)。為此，橫河電機(jī)基于DCS的工藝數(shù)據(jù)開發(fā)了過程數(shù)據(jù)分析（PDA）算法，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)、能耗、設(shè)備數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)故障診斷和預(yù)測性維護(hù)，為企業(yè)安全生產(chǎn)提供有力保障。此外，橫河電機(jī)中國團(tuán)隊還開發(fā)了基于人工智能的動作識別應(yīng)用，可以感知和識別人員動作。該項技術(shù)可以用于醫(yī)藥行業(yè)，避免操作人員投料錯誤。

近年來，橫河電機(jī)在原有的智能工廠解決方案基礎(chǔ)上，推出了云服務(wù)平臺Y-Cloud。隨著原有應(yīng)用的云平臺移植，客戶將能根據(jù)自身實際需求，享受更便捷好用的云服務(wù)。不僅如此，2022年橫河電機(jī)推出的OpreX資產(chǎn)健康洞察服務(wù)，也將更全面覆蓋感知、控制、管理和優(yōu)化環(huán)節(jié)，為全生命周期的數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)。

戰(zhàn)略變革，做價值的領(lǐng)軍創(chuàng)造者

歷經(jīng)百年，橫河電機(jī)仍能保持業(yè)績的持續(xù)增長，這與其自身前瞻的經(jīng)營戰(zhàn)略關(guān)系緊密。2021年，橫河電機(jī)修訂并草擬了中期經(jīng)營計劃（Accelerate Growth 2023），其中制定了4項關(guān)鍵戰(zhàn)略和優(yōu)先措施，分別是：實施IA2IA和智能制造，變革價值供給；加強(qiáng)行業(yè)響應(yīng)能力，擴(kuò)大跨行業(yè)業(yè)務(wù)；確保盈利能力和健康增長；優(yōu)化內(nèi)部運(yùn)營、轉(zhuǎn)變思維方式。其中的3個目標(biāo)無一例外，都是圍繞為客戶提供價值而設(shè)立的。

2021年以來，橫河電機(jī)開始組織改革，建立了以能源與可持續(xù)發(fā)展、材料和生命科學(xué)3大行業(yè)為基礎(chǔ)的銷售、開發(fā)、服務(wù)體系。王東表示，這樣的改革是希望橫河能夠積累深厚的行業(yè)知識和整體解決方案，為客戶創(chuàng)造更多價值，致力于幫客戶收獲更強(qiáng)的企業(yè)競爭力，其中就包括縮短項目執(zhí)行時間、助力更快更好的生產(chǎn)等。對于客戶來說，橫河電機(jī)不僅僅是設(shè)備技術(shù)的服務(wù)商，而是一家擁有豐富行業(yè)經(jīng)驗和知識的價值提供者。

同時，為響應(yīng)全社會聚焦可持續(xù)發(fā)展的大趨勢，在這份中期經(jīng)營計劃中，橫河電機(jī)更加強(qiáng)調(diào)能源價值鏈（從生產(chǎn)供應(yīng)到使用、處置和回收），關(guān)注安全和優(yōu)化運(yùn)營。

橫河電機(jī)于2017年8月制定了可持續(xù)發(fā)展“三個目標(biāo)”，提出了實現(xiàn)低碳、循環(huán)利用型社會的愿景，旨在通過使用低碳能源和可循環(huán)材料等方法使世界變得更美好。在我國“3060”雙碳目標(biāo)下，這一抹綠色減碳的底色，也將為橫河電機(jī)創(chuàng)造了更廣闊的發(fā)展天地。

而在本土化戰(zhàn)略層面，中國作為橫河電機(jī)海外最重要的市場之一，擁有舉足輕重的地位。橫河電機(jī)非常重視中國市場。王東表示，在中國，橫河電機(jī)不僅擁有本土化研發(fā)團(tuán)隊，更有500人的工程技術(shù)團(tuán)隊為本土客戶保駕護(hù)航。

助力流程工業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展

如今，放眼整個流程工業(yè)，各大細(xì)分行業(yè)都步入了高質(zhì)量發(fā)展的新常態(tài)。以化工行業(yè)為例，“大煉油、大化工”的時代已經(jīng)結(jié)束，產(chǎn)業(yè)正在向“小批量、精細(xì)化、高附加值”的方向轉(zhuǎn)型。面對工藝更加復(fù)雜的精細(xì)化工、制藥等行業(yè)，有更嚴(yán)格的質(zhì)量要求，也需要更具針對性的解決方案。為此，橫河電機(jī)開發(fā)了面向行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，希望能夠通過平臺集成各種不同的應(yīng)用，推動我國化工行業(yè)的智能化工廠建設(shè)。2022年6月，首個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺項目也已經(jīng)開始實施，如圖2所示。

同時，橫河電機(jī)針對石油化工等傳統(tǒng)能源行業(yè)，提供RIOS （Rigorous & Integrated Optimization System）解決方案，為企業(yè)提供能源價值鏈的進(jìn)一步優(yōu)化。王東表示，RIOS用一個系統(tǒng)連接集團(tuán)供應(yīng)鏈、工廠生產(chǎn)和裝置的所有優(yōu)化環(huán)節(jié)，利用機(jī)理模型、統(tǒng)計模型和控制模型以及各層級的優(yōu)化算法，可助力煉化企業(yè)實現(xiàn)效益優(yōu)化，為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

回望過去的100余年，自1915年成立以來，橫河電機(jī)通過在多個垂直行業(yè)內(nèi)深耕細(xì)作，積累了測量、控制和信息技術(shù)領(lǐng)域雄厚的專業(yè)知識，為全球海量客戶提供了先進(jìn)的產(chǎn)品和解決方案。王東表示，橫河電機(jī)將繼續(xù)秉承通過數(shù)字化技術(shù)打造智慧企業(yè)的初心，不斷引入國際優(yōu)秀案例和方案的同時，重視本土敏捷響應(yīng)和創(chuàng)新研發(fā)。面向未來，橫河電機(jī)也將攜手更多行業(yè)客戶共同成長，實現(xiàn)工業(yè)自主化的愿景，進(jìn)一步挖掘智能制造時代的價值。 ●