數(shù)字化轉(zhuǎn)型的漫長(zhǎng)征途

文/Hans-Jürgen Bittermann

圖為2019 SPM 智能制造大會(huì)的3 個(gè)圓桌會(huì)議之一，從左至右是Bilfinger Digital Next 公司的首席數(shù)字官Franz Xaver Braun 先生、Wacker 化學(xué)公司首席技術(shù)官、Xervon 維護(hù)數(shù)字化負(fù)責(zé)人J?rg Krey 先生以及Konica Minolta 公司的首席數(shù)字官Steve Rommel 先生

2019 SPM 大會(huì)成功舉辦——共計(jì)170 家運(yùn)營(yíng)商、工程師、規(guī)劃設(shè)計(jì)師、軟件專家和裝備供應(yīng)商企業(yè)參加，從數(shù)字化雙胞胎到數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)性維護(hù)保養(yǎng)，在PROCESS 德文版雜志社為期2 天的第三屆SPM 智能制造大會(huì)上，與會(huì)者們深入探討了數(shù)字化實(shí)踐案例，收獲滿滿。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，流程工業(yè)企業(yè)在創(chuàng)新和提高效率2 個(gè)方面正面臨著巨大考驗(yàn)。因此有些企業(yè)徹底重組，改造了自己的經(jīng)營(yíng)模式，但有些企業(yè)仍然徘徊在工業(yè)2.0的狀態(tài)中。

在由PROCESS 德文版雜志社主辦的2019 SPM智能制造大會(huì)中，與會(huì)者達(dá)成了一個(gè)重要的共識(shí)：可用的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工具已經(jīng)廣為人知，但它們沒(méi)有被充分利用，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是人們沒(méi)有正確的認(rèn)識(shí)。

本屆SPM 智能制造大會(huì)的主持人是Ecodynamics 公司的經(jīng)濟(jì)學(xué)家Holger Schmidt 博士，他在開(kāi)幕詞中說(shuō)道：“目前有大約1/3的流程工業(yè)企業(yè)還沒(méi)有貫徹落實(shí)AI 人工智能的計(jì)劃，這導(dǎo)致德國(guó)的AI 技術(shù)處于落后地位。數(shù)十年來(lái)我們一直是流程工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中的佼佼者，我們很難接受其他國(guó)家在人工智能領(lǐng)域中超越我們，并取得越來(lái)越大的成功。”

數(shù)字化企業(yè)的工程和運(yùn)營(yíng)

西門(mén)子公司自動(dòng)化和工程系統(tǒng)領(lǐng)域的副總裁Hartmut Klocker博士的演講，將聽(tīng)眾帶回到流程企業(yè)的日常生產(chǎn)情境中去。他敦促流程企業(yè)要認(rèn)真考慮數(shù)字化技術(shù)在工藝設(shè)備中的應(yīng)用潛力，不僅是在新建設(shè)備中，還應(yīng)包括已有的流程設(shè)備。而實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用潛力的必要前提就是全部數(shù)據(jù)的一致性。

在化工領(lǐng)域中，企業(yè)對(duì)人工智能的期望值很高，適用于化工企業(yè)的人工智能所面臨的挑戰(zhàn)也是巨大的。數(shù)字化的目的是使當(dāng)前的狀態(tài)數(shù)據(jù)和信息都能供所有項(xiàng)目參與者使用，并保證數(shù)據(jù)信息的最新性和一致性，從而避免做出錯(cuò)誤決定，減少工程項(xiàng)目施工和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的成本與時(shí)間。

Covestro 公司也非常關(guān)注與數(shù)字化技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題：我們得到的數(shù)據(jù)采用的是哪種標(biāo)準(zhǔn)化格式？如何將各種不同的工程設(shè)計(jì)工具鏈接到一起？負(fù)責(zé)數(shù)字化生產(chǎn)和技術(shù)的負(fù)責(zé)人Hans-Jürgen Weber 博士在他的演講報(bào)告中提出了iPEP 方案，這一方案的原理是從文檔管理轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)和信息的管理。這一方案尤其適合于從工程設(shè)計(jì)到企業(yè)運(yùn)營(yíng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程，因此Covestro 公司與Hexagon Smart Plant 公司進(jìn)行了密切的合作，他們將所有的數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在云中。因?yàn)樾略O(shè)備和原有設(shè)備有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，在不同國(guó)家和地區(qū)也有著不同的法律法規(guī)規(guī)定，這對(duì)于一家跨國(guó)公司來(lái)講絕不是一件容易的事情。

近幾年來(lái)，Gendorf 工業(yè)園運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)一直在推動(dòng)人工智能規(guī)劃設(shè)計(jì)工具軟件的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)工作，僅在過(guò)去的2 年時(shí)間里就投入了大量的資金。工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Mickael Planasch 先生在談到這一項(xiàng)目的重要性時(shí)說(shuō)道：“公司使用的127種軟件工具來(lái)自11 家公司的不同產(chǎn)品系列，每年使用這些軟件的固定費(fèi)用就高達(dá)40 萬(wàn)歐元。此外，所有軟件工具的標(biāo)準(zhǔn)化也不是一件容易的事情。”

“我們的目標(biāo)是在Covestro 公司的全球生產(chǎn)基地重新定義技術(shù)數(shù)據(jù)和過(guò)程管理。”——Hans-Jürgen Weber 博 士，Covestro 公司

艱難的標(biāo)準(zhǔn)化

許多軟件細(xì)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化耗費(fèi)員工大量的時(shí)間，例如統(tǒng)一是以“bar”或者“bar A”還是“bar ü”為單位來(lái)表示壓力。“這是在標(biāo)準(zhǔn)化初期就要解決的問(wèn)題。” Mickael Planasch 先生的建議道：“我們從一開(kāi)始就要降低對(duì)集成式工程解決方案的期望，尤其是在現(xiàn)有設(shè)備數(shù)字化方面。”

Evonik 公司的Michael wiedau先生和PTC 公司的Reda Mostafa先生介紹了Dexpi 流程工業(yè)企業(yè)數(shù)字化交換項(xiàng)目的進(jìn)展情況。Dexpi 項(xiàng)目試圖在不同的規(guī)劃設(shè)計(jì)工具界面中實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化。在P&ID 管道儀表流程圖的規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，人們已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。今天的Dexpi 項(xiàng)目對(duì)于新用戶來(lái)講已經(jīng)十分成熟，但對(duì)于EPC 項(xiàng)目總承包商來(lái)講，Dexpi 項(xiàng)目還有很長(zhǎng)的一段路要走，Evonik 公司也還有許多系統(tǒng)發(fā)展的工作要做。

可擴(kuò)展性與可量化的使用價(jià)值

Lanxess 公司數(shù)字化生產(chǎn)領(lǐng)域的負(fù)責(zé)人Benedikt Efker 先生在他的報(bào)告中也提到了一些實(shí)際問(wèn)題，例如應(yīng)盡可能在理論上注意哪些優(yōu)先性問(wèn)題。他認(rèn)為沒(méi)有使用價(jià)值的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是沒(méi)有意義的，他對(duì)數(shù)字化經(jīng)營(yíng)模式的最主要要求是，其要擁有可擴(kuò)展性與使用價(jià)值的可量化性。

在流程行業(yè)中，大數(shù)據(jù)對(duì)流程工藝過(guò)程的優(yōu)化有著很大的幫助，但對(duì)預(yù)測(cè)性維護(hù)保養(yǎng)的幫助則較小。在流程設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)方面，維修工程師的首要責(zé)任是提高流程設(shè)備的可用性，確保設(shè)備正常運(yùn)行的時(shí)間，而不是控制設(shè)備停機(jī)檢修的時(shí)間。

數(shù)據(jù)分析和操作者的認(rèn)知

人們可以很好地分析數(shù)據(jù)、儲(chǔ)存獲得的知識(shí)，而人工智能則可以在大量樣本中搜索出有用的數(shù)據(jù)，我們能夠?qū)⑦@兩種功能結(jié)合到一起。西門(mén)子公司化學(xué)工業(yè)數(shù)字化和數(shù)字化技術(shù)負(fù)責(zé)人Jean Pascal John 先生和Clariant 公司BU 工業(yè)和消費(fèi)者專業(yè)技術(shù)、EMR 工程師Tobias Reichl 先生表示，他們通過(guò) “以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的報(bào)告系統(tǒng)和控制回路分析”合作項(xiàng)目研究的成果證明了這一點(diǎn)。合作項(xiàng)目需要解決的問(wèn)題是：報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)的性能如何？流程企業(yè)遇到了哪些降低性能的問(wèn)題？這些問(wèn)題的原因是什么？哪些優(yōu)化改進(jìn)措施能夠帶來(lái)最大的效益？

合作項(xiàng)目提供了有關(guān)系統(tǒng)化改進(jìn)完善的信息，例如可以優(yōu)化的控制調(diào)節(jié)器。由于這一項(xiàng)目是在西門(mén)子公司基于云的開(kāi)放式物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Mindsphere 上進(jìn)行的，因此Clariant 公司還通過(guò)“工具即服務(wù)”的方案獲得了許多有益的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)此感到非常滿意。

VTU 工程技術(shù)公司資深的數(shù)據(jù)分析專家Stefan Pauli 博士和EMSR 技術(shù)的負(fù)責(zé)人Herbert Andert 先生，在報(bào)告中介紹了數(shù)據(jù)分析技術(shù)在大型流程設(shè)備的損傷分析和早期故障檢測(cè)。研究報(bào)告提到了這個(gè)案例：某企業(yè)2006年投產(chǎn)使用的5 級(jí)壓縮機(jī)因第3級(jí)中的滑動(dòng)密封件損壞而多次故障停機(jī)，每一次故障停機(jī)都會(huì)帶來(lái)高達(dá)6 位數(shù)字的經(jīng)濟(jì)損失。

從這臺(tái)壓縮機(jī)投產(chǎn)使用以來(lái)，已經(jīng)在大約150 個(gè)測(cè)量點(diǎn)完成了數(shù)據(jù)檢測(cè)，盡管經(jīng)過(guò)多次分析，但仍然沒(méi)有找出故障的起因，在出現(xiàn)故障之前也沒(méi)有明顯的運(yùn)行偏差。

VTU 公司提出的解決方案是引入專門(mén)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，也就是決策樹(shù)算法。因?yàn)檫@一算法可以提前一周預(yù)告設(shè)備損傷的情況。

Bilfinger Digital Next 公司的Martin Bergmann 先生介紹了另外一種有趣的數(shù)據(jù)分析方法：虛擬質(zhì)量傳感器。這里的虛擬意味著對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的評(píng)估，被評(píng)估數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)是虛擬傳感器的測(cè)量值。虛擬傳感器顯示的是兩次采樣之間可能發(fā)生的情況，也就是迭代過(guò)程中發(fā)生的情況。Bilfinger 公司的自動(dòng)化技術(shù)專家可以為非資深的數(shù)據(jù)分析專家提供解決方案， 在他使用了正確的參數(shù)之后就會(huì)找出解決問(wèn)題的途徑。

“數(shù)字化檢測(cè)不僅可以節(jié)約紙張，而且還可以優(yōu)化整個(gè)工作流程并提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。”——Benedikt Efker 先生，Lanxess公司

開(kāi)放的工業(yè)聯(lián)盟

開(kāi)放式工業(yè)4.0 聯(lián)盟的流程工業(yè)工作組聯(lián)合負(fù)責(zé)人Marco Colucci 先生在報(bào)告中提出：“流程工業(yè)領(lǐng)域中已有一些試驗(yàn)性的樣本項(xiàng)目，但這些樣本項(xiàng)目的附加值是許多流程企業(yè)可望而不可及的。”一個(gè)重要的原因就是要有相應(yīng)的平臺(tái)，即使有了標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn)，但它們無(wú)法使用。

工業(yè)4.0 聯(lián)盟是由市場(chǎng)領(lǐng)軍企業(yè)成立的、旨在開(kāi)發(fā)可互操作解決方案的生態(tài)系統(tǒng)。聯(lián)盟由38 家技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)組成，可以為流程設(shè)備制造商們提供更快實(shí)施數(shù)字化戰(zhàn)略、可靠的且可擴(kuò)展解決方案、終端到云、到APP 和到綜合性集成。對(duì)流程設(shè)備制造商而言，這一聯(lián)盟也提供了許多好處，例如開(kāi)放式的商業(yè)模式和服務(wù)模式、與其他OEM 生產(chǎn)廠合作開(kāi)發(fā)可互操作的解決方案模塊、在開(kāi)放式架構(gòu)平臺(tái)中的集成等。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的漫長(zhǎng)征途

永安公司智能工廠領(lǐng)域的負(fù)責(zé)人Matthias Brey 先生預(yù)測(cè)道：“目前，涉及到智能工廠及其周邊設(shè)施數(shù)字化解決方案的創(chuàng)新速度正呈指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，但是流程工業(yè)企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)備似乎還沒(méi)有做好在技術(shù)、操作方面集成數(shù)字化技術(shù)的準(zhǔn)備。因此，技術(shù)更新以及沿縱向和橫行的數(shù)字化解決方案集成非常有必要。而化工企業(yè)因?yàn)闆](méi)有轉(zhuǎn)型壓力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到在IT 和實(shí)際操作中集成數(shù)字化技術(shù)的成熟度。”