http://007sbw.cn 2011-12-19 14:02 來源:美國ARC顧問集團(tuán)中國區(qū) 董繼鑫
協(xié)同過程自動化系統(tǒng)是ARC提出的一個理念,這個理念與能源管理及提高能效具有密切的關(guān)系。ARC是一家工業(yè)領(lǐng)域的咨詢公司,在全球發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體如北美、日本、歐洲等,以及中國、印度、巴西等新型經(jīng)濟(jì)體下都有正式機(jī)構(gòu)。服務(wù)的客戶分為兩種類型:一種是制造廠商,一種就是提供技術(shù)的公司,他們提供的技術(shù)能夠幫助這些制造廠商去提高生產(chǎn)效率。ARC所研究的領(lǐng)域涉及工業(yè)的方方面面,有專業(yè)的分析師和顧問針對專一領(lǐng)域來提供研究和分析,然后為業(yè)內(nèi)的客戶提供服務(wù)。提供的服務(wù)包括:市場營業(yè)報告,指出各個產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展趨勢,市場的規(guī)模以及各個廠商在這個領(lǐng)域所扮演的角色或者客戶的需求在哪里。除了這種標(biāo)準(zhǔn)的市場報告以外,我們還會提供一些定制化的服務(wù),根據(jù)客戶的需求提供研究服務(wù),以及一些戰(zhàn)略性的顧問服務(wù)。
在過去的一些年里,自動化的發(fā)展非常迅猛。現(xiàn)在很少會有人去做勞動密集性的工作了,雖然在一些落后的國家這還是很常見的,但在發(fā)達(dá)國家基本沒有了——這些就是自動化帶來的福利。ARC作為一個研究機(jī)構(gòu),發(fā)現(xiàn)這種發(fā)展是一種緩慢的、漸進(jìn)的過程;而非常巨大的、顛覆性的發(fā)展在自動化領(lǐng)域并不是十分明顯。因此,ARC提出了協(xié)同自動化這種概念。
在20世紀(jì)90年代,資產(chǎn)設(shè)備在整個投資領(lǐng)域所占的比例非常高,這就意味著廠商的投資具有非常大的風(fēng)險。因為如果花費很多的錢進(jìn)行投資,一旦市場出現(xiàn)變化,這個成本收回會很難?,F(xiàn)在,廠商的投資比例沒有以前那樣高,但是要在有限的投資里盡最大可能地提高回報率,要實現(xiàn)更高的效率,目前還是很大的挑戰(zhàn)。對生產(chǎn)績效我們提出至少六七種方法,不同的企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)不同。
此外,還要考慮業(yè)務(wù)模式的問題。以前一個工廠要提高績效,會考慮如何提高工廠和車間的績效;而現(xiàn)在,企業(yè)要考慮的是多個工廠間績效的提高,還有與上游和下游企業(yè)的協(xié)同效益。挑戰(zhàn)不一樣,意味著對自動化廠商提出更多不同的需求。推動企業(yè)業(yè)務(wù)增長的推動力在哪里?可能在十年前提高效率、降低成本是推動力;而現(xiàn)在光做到這兩點是不夠的?,F(xiàn)在一些企業(yè)可以將成本和效率做到極限,但是這些企業(yè)的毛利率和一些創(chuàng)新性的企業(yè)比起來是非常不足的。
我們下一步要推動對于價值鏈的一種協(xié)同作用的優(yōu)化。以前ARC提出的理念是協(xié)同制造管理模型,一個管理企業(yè)要以很高的效率去運作,需要從業(yè)務(wù)系統(tǒng)到生產(chǎn)系統(tǒng),再到現(xiàn)場控制系統(tǒng),這是縱向的協(xié)同;橫向的協(xié)同如企業(yè)的業(yè)務(wù)單元,上游的工藝制造,下游的客戶協(xié)同等?,F(xiàn)在,我們又發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)變得更加復(fù)雜,價值鏈變得更加的多樣化,而且企業(yè)之間的競爭也達(dá)到了極限。我們會發(fā)現(xiàn),企業(yè)典型的幾個部分第一是設(shè)計,第二是制造,第三是把產(chǎn)品銷售和發(fā)布在客戶手里,這是比較重要的。這三部分又可以分為很多細(xì)分的環(huán)節(jié)。一個企業(yè)想要在市場上獲得生存而且得到很高的利潤,不僅僅在于本身的運營效率的問題,而且要不斷地找到合作伙伴,形成一個協(xié)同的生態(tài)系統(tǒng),然后再和市場上其他企業(yè)去競爭——這是企業(yè)未來生存發(fā)展的方向,就是加固自己的核心競爭力,找到最好的合作伙伴,然后與合作伙伴形成一種非常好的協(xié)同,這種競爭今后會是一個常態(tài)。
ARC一直在觀察行業(yè)的發(fā)展,最早是在2002年提出的協(xié)同過程自動化系統(tǒng)這種概念。提出這種概念是由于網(wǎng)絡(luò)IT技術(shù)的發(fā)展作為驅(qū)動力,IT技術(shù)在自動化廠商中的應(yīng)用開始逐漸普及,那么提供的技術(shù)也應(yīng)該將這些技術(shù)融入進(jìn)來,以便于和其他的系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)交換。就是這些驅(qū)動力,讓自動化廠商開始重新思考他們的產(chǎn)品和解決方案應(yīng)該開發(fā)什么。將這些東西融入進(jìn)去,就會出現(xiàn)新的產(chǎn)品的革新。ARC協(xié)同過程自動化系統(tǒng)主要描述在典型的一個流程工業(yè)中,如何去生產(chǎn)實現(xiàn)一個管理和控制系統(tǒng)。這個理念提出之后供業(yè)內(nèi)人士參考,使他們的技術(shù)向這個方向發(fā)展,這是ARC提出這個理念的初衷。很多企業(yè)已經(jīng)開始陸續(xù)接受我們的理念。
CPAS是過程領(lǐng)域中大型的系統(tǒng),它所要實現(xiàn)的目的都是一樣的,就是將我們所研究的這種模型理念讓所有用戶都知道,使大家都朝著這個方向去發(fā)展。CPAS所要實現(xiàn)最終目的是實現(xiàn)值產(chǎn)的回報,實現(xiàn)利潤最大化。究竟如何實現(xiàn)呢?首先基于一個非常好的運營,具有卓越的運行,可以持續(xù)提高。企業(yè)的生產(chǎn)運營非常有效,非常靈活,非常具有適應(yīng)性的。比如現(xiàn)在我需要的產(chǎn)能不是特別高,我要有辦法讓產(chǎn)能降低下來,我的系統(tǒng)又可以比較高效的運行。績效的可持續(xù)化使得績效可以實時反映出生產(chǎn)系統(tǒng)的狀況,績效不能變成一筆糊涂賬。要實現(xiàn)這些又需要以下組成的支持:比如讓大量的過程都實現(xiàn)自動化、信息化,都變成用一個系統(tǒng)去管理的這樣一個過程。還有就是工作人員具有非常好的支持,我的系統(tǒng)可以為我的工作人員提供各種各樣的決策支持,不需要我自己去憑借經(jīng)驗,系統(tǒng)則會告訴你,這個時候需要做什么樣的操作,這個系統(tǒng)也要實現(xiàn)這樣一個功能。之后就是最底層的,要實現(xiàn)這些功能需要自動化,數(shù)據(jù)交換和相互操作。邏輯關(guān)系是非常簡潔的,數(shù)據(jù)是確定的,所有的信息數(shù)據(jù)是相關(guān)聯(lián)的。最后會看到整個系統(tǒng)在一個真實的環(huán)境中運行。
CPAS的架構(gòu)乍看之下和DCS有些相同,其實還是有本質(zhì)的區(qū)別。比如說DCS和PACs,我們會發(fā)現(xiàn)過程控制系統(tǒng)是整個PACs的一個單元,而不是全部。這個系統(tǒng)非常典型,數(shù)據(jù)共享都會在一個通用的網(wǎng)架上表示。這里面會有生產(chǎn)管理系統(tǒng),也是整個系統(tǒng)中的一部分,和上層的業(yè)務(wù)系統(tǒng)也是無縫的銜接,數(shù)據(jù)可以共享。這是CPAS描述的系統(tǒng)的一個搭建的方式,與傳統(tǒng)的方式不一樣。我們發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在很多廠商提供的過程控制系統(tǒng)都已經(jīng)開始強(qiáng)調(diào)這種趨勢,就是我的DCS系統(tǒng)不僅僅是提供一個流程控制系統(tǒng),更多的是提供優(yōu)化,管理生產(chǎn)模式,甚至可以將供應(yīng)件的信息都整合到整個過程控制系統(tǒng)之中。
CPAS總體細(xì)分可以分為兩部分:一是底層的過程控制和監(jiān)控系統(tǒng),下面會有一系列的模塊實現(xiàn)流暢的生產(chǎn)過程;上面會有生產(chǎn)管理系統(tǒng),生產(chǎn)管理系統(tǒng)也細(xì)分各種模塊,比如歷史數(shù)據(jù)、先進(jìn)控制、維護(hù)、實驗室的數(shù)據(jù)分析等。CPAS的要求就是一個很大的系統(tǒng),這個系統(tǒng)中包含方方面面的功能,包括底層流程的控制,包括生產(chǎn)過程的優(yōu)化,或者先進(jìn)控制,或者實驗室數(shù)據(jù)的分析;這些解決方案要來自于不同的生產(chǎn)廠商,大家要以一個標(biāo)準(zhǔn)去實現(xiàn),可以實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的無縫銜接,這就是CPAS系統(tǒng)所描述的一個概念,所以CPAS包含一些最基本的功能。要獲得很高的客戶需求,例如說豐富的網(wǎng)絡(luò)通訊的服務(wù),數(shù)據(jù)實時的程度等這樣一些基本的功能塊,組成了CPAS系統(tǒng)。用CPAS所營造出來的一個企業(yè),一個公司的市場專員,不像以前為生產(chǎn)提供服務(wù)的這樣的系統(tǒng),而是會發(fā)展成為為整個業(yè)務(wù)提供服務(wù)的系統(tǒng)。
在2010年,ARC又將這個系統(tǒng)升級成為CPAS 2.0系統(tǒng),在原有的基礎(chǔ)上又提出了一些新的觀點。很多時候,工廠檢修或是對一些環(huán)節(jié)的不確定,所反饋的數(shù)據(jù)如何,就是所有這些問題的出現(xiàn),一個很大的原因就是現(xiàn)場設(shè)備的自動化不夠,無法確定設(shè)備現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確,準(zhǔn)確率有多高;或者現(xiàn)在使用的設(shè)備占該設(shè)備的整個生命周期的百分比。這些不確定性不得不讓用戶不停地去定期檢測設(shè)備儀表,但是最后發(fā)現(xiàn)90%的時候,設(shè)備是完好無損的。正是由于出現(xiàn)這種智能性的不夠,讓我們的績效大大打了折扣,所以我們要求這個設(shè)備一定要足夠智能。它有足夠的數(shù)據(jù)和信息能夠直接反饋到CPAS系統(tǒng)中,因此原來很多的檢修工作就不必要了,效率會獲得很大的提升。還有就是DCS要真正變得分散,原來的DCS系統(tǒng)的編程都采用IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn),我們倡導(dǎo)在CPAS里面要符合標(biāo)準(zhǔn),所以CPAS中描述了大量的標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)是作為各個系統(tǒng)中所要符合的。我們認(rèn)為,現(xiàn)在一個新的標(biāo)準(zhǔn)可以讓系統(tǒng)變得更加分散,所以IEC 61499這樣一個標(biāo)準(zhǔn)就是它所提供的這種理念,可以讓系統(tǒng)分散。
CPAS強(qiáng)調(diào)的是一種控制的策略或者管理的策略。首先能源管理是當(dāng)下非常熱門的一個話題,包括能源稀缺,環(huán)境變化,地球溫度上升等這些大背景不得不讓我們?nèi)シ浅?yán)肅地討論能源管理的問題。在能源領(lǐng)域中,工業(yè)領(lǐng)域的消耗比重是最大的,中國尤甚。中國約70%的能源都是在第二產(chǎn)業(yè)中消耗的,在工業(yè)領(lǐng)域我們就會發(fā)現(xiàn),重型的流程工業(yè)能源消耗最大,能源密度是最高的。例如石化、鋼鐵、造紙、化工這種行業(yè)都是能源高度密集的行業(yè),CPAS績效的提高對能源管理的意義是非常重大的。在過程工業(yè)領(lǐng)域我們會發(fā)現(xiàn),加熱、電機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)等是能源消耗最厲害的地方。
CPAS系統(tǒng)希望改善流程領(lǐng)域最直接的是績效的提升。ARC也對能源的使用企業(yè)做過調(diào)研,比如能源成本在運營中占多大比例,在能源管理中是否有最高的一個領(lǐng)導(dǎo)者,自動化在能源管理的隊伍中發(fā)揮多大的作用?這些在一些企業(yè)中的比例是非常低的。我們的現(xiàn)狀不是很理想,對能源的實時監(jiān)控基本都是月度或者年度的,基本沒有實時的能源監(jiān)控。CPAS整體非常強(qiáng)調(diào)能源效率,例如對效率系統(tǒng)模塊理念要優(yōu)化,要包含熱回收,包含過程技術(shù)的提升,以及對一些能源成本的監(jiān)控。它和能源管理是密切相關(guān)的一個系統(tǒng),非常強(qiáng)調(diào)作為一個企業(yè)要實時監(jiān)控市場需求的狀態(tài)以及能源價格的波動,把這些數(shù)據(jù)采集進(jìn)來做為系統(tǒng)決策的依據(jù)。當(dāng)一個企業(yè)具有非常好的測量能源能力,監(jiān)控能源并且預(yù)見能源的消耗,今后會在市場中顯現(xiàn)出非常強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。要設(shè)立能源未來優(yōu)化的目標(biāo),從現(xiàn)在的狀態(tài)到未來的狀態(tài),要設(shè)置一個路徑,要知道通過這個路徑怎么走。舉例來說:提高能源效率,比較強(qiáng)調(diào)的是對負(fù)載的優(yōu)化,如MES系統(tǒng)和市場管理系統(tǒng)就在做這些,還有對一些高耗能的燃燒系統(tǒng),以及對漏氣的監(jiān)控處理。電力系統(tǒng)和自動化系統(tǒng),都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。