當(dāng)電力管理遇上自動(dòng)化，一次企業(yè)盈利的升華之旅

面向未來的制造企業(yè)都試圖通過智能制造戰(zhàn)略提高企業(yè)管理水平和盈利能力，能效管理和自動(dòng)化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是這一進(jìn)程的核心，正在繪制出新的愿景，推進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)方式的變革，獲得成本優(yōu)勢(shì)和商業(yè)先機(jī)。

 

長(zhǎng)期以來，電力管理和過程自動(dòng)化在工廠的整個(gè)生命周期中是相對(duì)隔離的狀態(tài)，降低資本支出和運(yùn)營(yíng)支出的壓力正在促進(jìn)兩者之間的集成，這種融合將創(chuàng)造巨大的收益。

 

從工程到資產(chǎn)管理的一體化設(shè)計(jì)

 

隨著自動(dòng)化水平的提升，電力管理與過程自動(dòng)化的集成影響著工廠的整個(gè)生命周期，橫貫最初的概念設(shè)計(jì)，到施工和調(diào)試、持續(xù)運(yùn)營(yíng)以及維護(hù)。過去，工廠的資產(chǎn)模型在設(shè)計(jì)階段開發(fā)之后就不再更新維護(hù)，工程建設(shè)和工藝設(shè)計(jì)中的脫節(jié)，導(dǎo)致對(duì)工廠資產(chǎn)了解存在偏差，引發(fā)運(yùn)營(yíng)成本上漲。如今，一體化工程設(shè)計(jì)以端到端的形式將概念設(shè)計(jì)、FEED（前端工程設(shè)計(jì)）和詳細(xì)設(shè)計(jì)集成到一個(gè)環(huán)境中，通過具備雙向信息流的單一數(shù)據(jù)樞紐處理各類流程仿真和工程（一維、二維和三維）設(shè)計(jì)；另一方面，數(shù)字孿生升級(jí)了人們對(duì)于“模型世界”的認(rèn)知，打開了通過數(shù)字世界改造物理世界的窗口；第三，AVEVA一體化工程解決方案以數(shù)字孿生為載體，在實(shí)時(shí)的單一數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上進(jìn)行及時(shí)、充分反饋；最后，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)技術(shù)的數(shù)字孿生使資產(chǎn)屬性的各種變更形成自動(dòng)傳播，由此減少人為錯(cuò)誤并提高效率。

 

對(duì)于尋求數(shù)字化轉(zhuǎn)型、希望減少自身系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和故障的企業(yè)來說，一體化動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)能夠滿足新一代工程師的要求。例如，使用AVEVA和ETAP（電力系統(tǒng)分析軟件）的電力和流程仿真建模軟件可將工藝流程仿真、三維資產(chǎn)模型、電力系統(tǒng)這三個(gè)截然不同的領(lǐng)域集成進(jìn)來，通過對(duì)各類變化（工藝條件的變化、進(jìn)料的變化和業(yè)務(wù)指令的變更）的模擬完善工廠設(shè)計(jì)，這種孿生行為模型成為工廠生命周期中必不可少的數(shù)字資產(chǎn)和重要工具。

 

工程和資產(chǎn)信息的一體化可以帶來深遠(yuǎn)、可持續(xù)的積極影響，特別是在電力管理和過程自動(dòng)化交叉的領(lǐng)域：縮短項(xiàng)目交付時(shí)間、提高工程效率、降低施工成本。這項(xiàng)策略可以實(shí)現(xiàn)變更管理、多專業(yè)協(xié)作、項(xiàng)目文檔創(chuàng)建的自動(dòng)化管理，由此減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高工作流效率，并在降低儀表、自控和配電的資本支出方面產(chǎn)生全新的思路，確保項(xiàng)目進(jìn)度如期完成。

 

電氣和自控項(xiàng)目的一體化執(zhí)行

 

主自控承包商（MAC）和主電氣承包商（MEC）的概念出現(xiàn)在21世紀(jì)初，旨在為工程項(xiàng)目提供完整的解決方案，并確保項(xiàng)目按時(shí)、按預(yù)算實(shí)施。一直以來，自控承包商和電氣承包商是分開管理的，并使用不同的設(shè)計(jì)和施工方法，導(dǎo)致項(xiàng)目支出增加、周期延長(zhǎng)、完工風(fēng)險(xiǎn)加大。

 

在電氣與自控項(xiàng)目一體化執(zhí)行的新概念下，主要自控和電氣合作伙伴（MAEP）將負(fù)責(zé)過程自動(dòng)化、配電和電力自動(dòng)化系統(tǒng)的一體化工程，并承擔(dān)起一體化項(xiàng)目的管理辦公室的職責(zé)，監(jiān)督項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和調(diào)試，減少項(xiàng)目實(shí)施過程中的意外事件。特別是通過對(duì)工藝流程狀態(tài)、過程自動(dòng)化系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的調(diào)整和優(yōu)化，降低各種不確定性。除了節(jié)省運(yùn)營(yíng)支出，施耐德電氣一體化的項(xiàng)目執(zhí)行方法和工具軟件通常可以減少相關(guān)的資本支出和縮短相關(guān)的進(jìn)度高達(dá)30%。

 

電力管理和過程控制的一體化運(yùn)維

 

工藝設(shè)備和相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)在很大程度上決定了工廠的用電需求，因此電力系統(tǒng)和過程自動(dòng)化之間存在著很強(qiáng)的相互依賴性。當(dāng)分布式控制系統(tǒng)（DCS）和電力自動(dòng)化系統(tǒng)（EMCS）相互獨(dú)立時(shí)，工藝工程師和操作員對(duì)電力系統(tǒng)的狀態(tài)及其對(duì)生產(chǎn)裝置的影響知之甚少，兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)在監(jiān)控方面可能會(huì)存在不必要的冗余，事故和事件缺乏可追溯性，維護(hù)的優(yōu)先級(jí)難以確定。

 

作為業(yè)內(nèi)少數(shù)幾家能夠提供涵蓋配電和過程自動(dòng)化一體化控制平臺(tái)的供應(yīng)商，施耐德電氣一體化的配電和過程自動(dòng)化系統(tǒng)將分布式控制系統(tǒng)（DCS）、安全儀表系統(tǒng)（SIS）和電力自動(dòng)化系統(tǒng)（EMCS）集成在一個(gè)控制架構(gòu)上。一體化系統(tǒng)能夠幫助中控室操作員充分了解電力系統(tǒng)信息，還可以合理優(yōu)化需要冗余設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)控制站、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器，對(duì)空間有限的應(yīng)用場(chǎng)景富有意義。通過深入理解和合理應(yīng)用過程自動(dòng)化系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的依存關(guān)系，測(cè)試、調(diào)試和故障排除時(shí)間得以縮短，運(yùn)維效率得到提升，連續(xù)生產(chǎn)得到保障，運(yùn)營(yíng)成本降低。

 

卓有成效的工廠收益優(yōu)化

 

ARC顧問集團(tuán)的數(shù)據(jù)顯示，“全球制造業(yè)每年由于計(jì)劃外停車和出現(xiàn)次品而造成的損失高達(dá)約200億美元，相當(dāng)于總產(chǎn)值的5％。ARC估算這些損失中有近80%是可以避免的，而且這其中的40%主要是由于操作人員的失誤造成的。”作為相應(yīng)的解決方案，包含電力和過程數(shù)據(jù)的集成資產(chǎn)績(jī)效管理系統(tǒng)提供了以資產(chǎn)為中心的運(yùn)營(yíng)視圖，促進(jìn)工程設(shè)計(jì)和維護(hù)團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作，使他們能夠分析涉及多個(gè)設(shè)備類別的問題，簡(jiǎn)化和消除了運(yùn)維工作中的死角。

 

一體化的、準(zhǔn)確傳輸數(shù)據(jù)并且能夠使工作流程簡(jiǎn)化和自動(dòng)運(yùn)行的應(yīng)用環(huán)境和架構(gòu)，將幫助企業(yè)增強(qiáng)協(xié)同并提高靈活性，助力業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)決策的制定，卓有成效地提升企業(yè)價(jià)值鏈的盈利能力。

 

例如，中東一家大型的石油公司通過部署一體化的價(jià)值鏈優(yōu)化系統(tǒng)，每月可獲得6百萬(wàn)至1千萬(wàn)美元的收益。施耐德電氣融合AVEVA軟件解決方案的一體化過程自動(dòng)化與配電管理解決方案（EcoStruxure Power & Process）能夠?yàn)槠髽I(yè)提供必要的資產(chǎn)和生產(chǎn)信息，支持價(jià)值鏈優(yōu)化決策，使各項(xiàng)決策在操作層面得以落實(shí)，從而發(fā)掘更多的潛在價(jià)值。

 

此外，大型工業(yè)設(shè)施的能源消耗影響著碳足跡和整體可持續(xù)發(fā)展。在滿足工藝生產(chǎn)的前提下，有效地管理能源使用對(duì)于確?？沙掷m(xù)發(fā)展和財(cái)務(wù)績(jī)效至關(guān)重要。工藝流程的特性和相關(guān)設(shè)計(jì)決定了工藝生產(chǎn)和能源使用之間的關(guān)系，能源優(yōu)化處理來自先進(jìn)控制和實(shí)時(shí)優(yōu)化的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，并使用大數(shù)據(jù)分析，為提升工廠盈利能力提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)。

 

 結(jié) 語(yǔ) 

 

技術(shù)發(fā)展與降低總支出、減少碳足跡的持續(xù)壓力，促使我們從更大的維度重新思考電力管理與過程自動(dòng)化之間的協(xié)同作用。施耐德電氣針對(duì)電力管理與過程自動(dòng)化集成發(fā)布了《提升企業(yè)盈利能力的八種策略》，將一直以來相互孤立的兩個(gè)領(lǐng)域集成在一起，由八種策略組成的技術(shù)方案將有力地促進(jìn)組織結(jié)構(gòu)與業(yè)務(wù)流程變革，可以作為企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和創(chuàng)造最大化價(jià)值的指南：

 

●一體化的工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目執(zhí)行和資產(chǎn)信息管理；

●電力系統(tǒng)優(yōu)化和生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化；

● 資產(chǎn)生命周期內(nèi)的一體化仿真與學(xué)習(xí)；

●一體化的電氣&自控項(xiàng)目執(zhí)行；

●一體化的配電與過程自動(dòng)化系統(tǒng)；

●集成資產(chǎn)績(jī)效管理；

●工藝流程的能源優(yōu)化；

●價(jià)值鏈優(yōu)化與敏捷性。

 

在施耐德電氣看來，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成效在工業(yè)領(lǐng)域體現(xiàn)為能效和自動(dòng)化的顯著變革。得益于多年的技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。施耐德電氣與AVEVA共同致力于推動(dòng)能源價(jià)值鏈的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，將能源管理和自動(dòng)化工具與涵蓋工程、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等領(lǐng)域的企業(yè)邊緣軟件結(jié)合在一起，原本孤立的能源管理和自動(dòng)化系統(tǒng)得到深度融合，綠色智能制造理念順勢(shì)發(fā)力。