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艾默生過程管理解決方案架構(gòu)師 吳躍年

數(shù)據(jù)是智能工廠的基礎(chǔ)。然而，對于大多數(shù)企業(yè)來說，即使是最高效的企業(yè)，要想通過各個層級精確獲取并有效使用數(shù)據(jù)也面臨著種種挑戰(zhàn)，并且需要跨多個界面或部門。艾默生正是在此基礎(chǔ)上，提出了工廠數(shù)字化、自動化解決方案——PlantWeb數(shù)字化工廠架構(gòu)和Pervasive Sensing （普適測量）技術(shù)。該架構(gòu)具有可擴展性，因此，客戶無需一步到位，可以根據(jù)預(yù)算和需要進行逐步自動化升級或擴展智能工廠應(yīng)用。而普適測量技術(shù)則是通過創(chuàng)新技術(shù)采集更多數(shù)據(jù)（有些可能之前由于技術(shù)或成本問題而無法采集的），并經(jīng)過專家闡釋，將其轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行信息，從而讓客戶可以通過一種革新的方式來運行原有設(shè)備，從而改善運營績效。簡單來說就是PlantWeb是智能工廠架構(gòu)，而普適測量就是構(gòu)成智能工廠架構(gòu)的一磚一瓦。

至今為止，艾默生已經(jīng)為全球成千上萬的客戶提供了智能工廠解決方案，小至單一的普適測量應(yīng)用，即通過傳感器、變送器、流量計等智能化設(shè)備應(yīng)用；大至為用戶搭建PlantWeb數(shù)字化工廠架構(gòu)，即從工廠物理層至業(yè)務(wù)層的數(shù)據(jù)采集、再到系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)分析并轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行信息，最終實現(xiàn)通過中央控制室即可全面了解工廠運營。這樣的大型智能化方案可以打破信息孤島、沖破地理阻礙、讓工廠可以跨部門、跨平臺分享數(shù)據(jù)，從而確保工廠決策者作出更知情、更符合最佳運營目標(biāo)的決策，最終實現(xiàn)智慧運營。同時，艾默生的智能工廠解決方案已經(jīng)為諸多用戶帶來了可量化的實際效益，例如幫助用戶減少了采購和部署成本、安裝、維護成本以及能源成本；加快了啟動時間、提高了溝通的有效性、并避免了HSE風(fēng)險。

《自動化博覽》：艾默生為用戶打造“智能工廠”的核心產(chǎn)品或者解決方案有哪些？

吳躍年：基于典型的過程工廠架構(gòu)，艾默生為客戶提供從智能現(xiàn)場設(shè)備、過程控制系統(tǒng)到設(shè)備預(yù)測診斷及性能優(yōu)化軟件的完整解決方案。

對于工廠運營來說，歸根結(jié)底就是各種各樣的數(shù)據(jù)。古語說得好：不積跬步，無以至千里。因此，我們認(rèn)為充分而可靠的數(shù)據(jù)是打造“智能工廠”的基石。沒有數(shù)據(jù)就無法去做優(yōu)化，更談不上智能化，在工廠的每個運行過程中都會涉及各種不同的數(shù)據(jù)，而只有通過充分采集正確的數(shù)據(jù)，才能確保工廠管理人員清楚地了解工廠的運行狀況，從而做出明智的運營決策。

艾默生推出創(chuàng)新的普適測量技術(shù)也就是用有效的方式去采集數(shù)據(jù)，首先傳感器本身是智能的，第二能夠?qū)⒆约簬в写竽X的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的信息，第三它是非侵入式的，也就是在不停車的情況下，任何時間都可以增加測量值，而且成本更低，因為不需要電纜，不需要橋架，不需要加I/O等，并且隨時隨地都可以做，而無需停車，無需破管，同時又能把原來在有經(jīng)驗員工頭腦里的知識集成到傳感器里，這也解決了當(dāng)前熟練工缺乏，工人的專業(yè)知識趕不上工廠現(xiàn)代化要求的一些挑戰(zhàn)。普適測量是艾默生基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)工業(yè)用戶的需求提出來的，其核心是解決如何采集數(shù)據(jù)的問題，然后把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行的信息。普適測量技術(shù)大大提高了數(shù)據(jù)采集的可能性和靈活性，從而讓用戶有能力去關(guān)注以前無法觸及的領(lǐng)域。

現(xiàn)階段，艾默生對于智能工廠的投入主要有兩個方面，一方面是通過采用先進技術(shù)幫助用戶提升運營效率，優(yōu)化生產(chǎn)管理（設(shè)備管理、能源管理等）實現(xiàn)智慧運營；另一方面是遠(yuǎn)程運營管理中心，通過IT技術(shù)打破地域和不同職能部門的界限，幫助用戶實現(xiàn)從運營、維護、部門協(xié)作到生產(chǎn)計劃管理、業(yè)務(wù)執(zhí)行管理的縱向優(yōu)化。

《自動化博覽》：艾默生智能工廠解決方案具有怎樣的特色和優(yōu)勢？

吳躍年：艾默生智能工廠策略的典型特點之一就是統(tǒng)籌性，即基于全局考慮，確保其整體適用性；簡而言之，就是不是為了單純地做某件事而做，而是需要通盤考慮，我們會考慮其功能的實用性、可靠性、人性化等等諸多方面。即使一個單獨的小型智能化應(yīng)用，也是如此。例如，客戶需要對固體物料進行測量，適用的技術(shù)可能非常多；我們將會通盤考慮并推薦最佳方案，例如客戶的采購、安裝、維護成本，HSE和合規(guī)性等等，從而確保我們?yōu)槠涮峁┑姆桨妇哂虚L期競爭力。要做到統(tǒng)籌性，不但要求方案提供商具有創(chuàng)新型技術(shù)和豐富的行業(yè)實踐經(jīng)驗，同時還需要具有“以客戶為中心”的服務(wù)理念，三者缺一不可。只有技術(shù)和經(jīng)驗（硬件），屬于閉門造車，其方案雖然可以實施，但卻無法完全受到客戶認(rèn)可；而如果只有服務(wù)理念（軟件），屬于紙上談兵，沒有硬件的支撐，方案將無法實施。

艾默生智能工廠方案的另一個典型特點是靈活性，即易于擴展、集成、部署、升級等。例如我們可以為客戶提供多種選項，根據(jù)客戶的實際應(yīng)用環(huán)境和預(yù)算情況設(shè)計并實施方案。我們通過緊湊型設(shè)計、一體化設(shè)計以及可擴展功能等創(chuàng)新型技術(shù)可以實現(xiàn)安裝靈活性，幫助用戶節(jié)省成本、簡化安裝或滿足不同的應(yīng)用和集成需求。

此外，艾默生的另一個典型特點就是“全生命周期解決方案”理念。它所推崇的理念是我們?yōu)榭蛻籼峁┑牟皇钱a(chǎn)品，而是解決方案，而這個解決方案并不是隨著產(chǎn)品或系統(tǒng)的交付或其使用周期的結(jié)束而結(jié)束，而是基于工廠的生命周期，在整個工廠生命周期內(nèi)，我們都可以為客戶量身打造適合其特定時期發(fā)展和需要的解決方案，無論是新建項目、改造或升級項目、服務(wù)或培訓(xùn)，艾默生能夠為其提供“智能化”方案，而所有的方案全部都是站在客戶的立場上，不僅能夠保護客戶已有投資，還能夠改善工廠整體運營績效并提高工廠競爭力。

《自動化博覽》：您對于 “智能工廠”未來在中國的發(fā)展有何看法？

吳躍年：隨著《中國制造2025》提出的過程自動化發(fā)展目標(biāo)的提出，以及“互聯(lián)網(wǎng)+”和“大數(shù)據(jù)”的不斷升溫，將不斷推動“智能工廠”在中國的快速發(fā)展。除此之外，工業(yè)用戶面臨各種挑戰(zhàn)的日益嚴(yán)峻，也將進一步推動“智能工廠”的快速發(fā)展。

隨著“十三五”規(guī)劃的發(fā)布，信息技術(shù)與工業(yè)的融合也將成為重要的發(fā)展方向。我認(rèn)為“智能工廠”在中國的發(fā)展將主要基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)兩個方面。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要打破各個組織之間的分歧，實現(xiàn)資源從源頭到終端的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和發(fā)展，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和通訊協(xié)議的兼容和統(tǒng)一，從而達(dá)到整體行業(yè)的資源整合和優(yōu)化。而大數(shù)據(jù)即智能傳感、數(shù)據(jù)采集、分析和利用，由于這方面面臨的阻礙較少，因此未來幾年，智能工廠的發(fā)展將主要基于大數(shù)據(jù)方面。例如通過利用大數(shù)據(jù)，工廠可以了解到它的績效水平并發(fā)現(xiàn)改進機會，從而實現(xiàn)工廠內(nèi)和工廠外上下游行業(yè)鏈的資源整合和利用，從而實現(xiàn)智慧運營。

雖然基于現(xiàn)有企業(yè)的實際情況，要全面實現(xiàn)工廠整體的智能化還面臨諸多挑戰(zhàn)。因為這需要企業(yè)打破傳統(tǒng)運營理念，推陳出新；沖出信息孤島、組織各自為營等不利于全面智能化的束縛。然而，我們很欣喜地看到現(xiàn)在有許多業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)在不斷推進工廠的全面智能化。通過這些頂尖企業(yè)的樣板范例，我們相信之后越來越多的企業(yè)會邁向全面智能化。在快速變化的市場環(huán)境中，企業(yè)要想繼續(xù)生存并持續(xù)盈利，那么就必須不斷革新，并采用現(xiàn)代化或智能化方案來打造“智能工廠”，從而提高競爭力。

《自動化博覽》：您認(rèn)為“智能工廠”將給自動化產(chǎn)品和市場的發(fā)展帶來哪些促進？

吳躍年：“智能工廠”是自動化產(chǎn)品不斷革新、市場不斷進步的產(chǎn)物，而反過來智能工廠會催生出更多的需求，這就會促使產(chǎn)品不斷革新，市場不斷整合、協(xié)調(diào)。我個人認(rèn)為“智能工廠”會給自動化產(chǎn)品和市場帶來以下幾方面的促進：

（1）智能化：在智能工廠中，會對設(shè)備提出更高智能化的要求。而這種智能化是需要在豐富的實踐應(yīng)用經(jīng)驗和有效總結(jié)（或者稱為“大數(shù)據(jù)”）的基礎(chǔ)上才能得出的。對于工廠來說，用最低的成本，獲得最高的效益是大家的終極目標(biāo)；而圍繞這一目標(biāo)會衍生出來多種多樣的需求，例如節(jié)省人工、能耗、提升安全、改良性能等等。而智能化是實現(xiàn)這一目標(biāo)的有效途徑，因為智能化基于廣泛的實際應(yīng)用和人工經(jīng)驗總結(jié)，它可以應(yīng)對設(shè)施復(fù)雜性日益提高、專業(yè)人員流失、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)苛等挑戰(zhàn)。以手機的變化為例大家會更容易理解。將手機比喻為自動化產(chǎn)品，那么它的使用載體就是“智能工廠”，即人。我們都知道最早期的手機雛形是呼叫機，它的產(chǎn)生是基于人們對于及時溝通的需求而產(chǎn)生的。隨著人們需求的不斷變化，在體積輕薄、易攜帶、美觀、應(yīng)用便捷（如音樂、游戲、視頻）等等需求的推動下，手機發(fā)生了不斷的革新，而市場趨勢也在需求的推動下不斷發(fā)生變化。

（2）開放性：產(chǎn)品需要具有開放性，即可以和市場上廣泛認(rèn)可的協(xié)議兼容并可以和其他產(chǎn)品完美集成，固步自封、閉門造車的企業(yè)，其產(chǎn)品將缺乏靈活性，無法滿足不斷變化的市場需求。只要開放接受先進的技術(shù)并用于創(chuàng)新的開放型產(chǎn)品才能得到市場的接受和認(rèn)可。

（3）與時俱進：促使產(chǎn)品需要與時共進；這就需要產(chǎn)品不斷創(chuàng)新，而這個創(chuàng)新要基于智能工廠的不斷發(fā)展需求，要考慮在保護工廠現(xiàn)有投資的基礎(chǔ)上，逐步升級或創(chuàng)新。

總之，自動化產(chǎn)品和市場的推進不可能憑空而生，它必定有據(jù)可依，而這個“據(jù)”就是來自智能工廠的“大數(shù)據(jù)”。而隨著智能工廠應(yīng)用的不斷增加和擴展，將會積累更多的“大數(shù)據(jù)”（數(shù)據(jù)信息或人工經(jīng)驗）。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)的加工、傳輸和分析將更加可靠和高效，而在智能工廠中融入“互聯(lián)網(wǎng)+”就形成了我們經(jīng)常所說的“物聯(lián)網(wǎng)”。我們不妨試想一下，未來的智能工廠可能沖破了行業(yè)、地域，全球市場就可以當(dāng)作一個巨大的“智能工廠”。一座智能工廠的運營人員不僅能夠?qū)崟r、清楚地了解到整個工廠的運營狀況，而且能夠了解到與其相關(guān)的上游、下游產(chǎn)業(yè)鏈的運營情況，這樣可以實現(xiàn)最佳績效、同時合理利用全球資源。例如，一家食品飲料廠，運營人員不但能夠了解工廠中每臺設(shè)備的運營狀況和整體工廠的能源消耗、成本績效等情況，還能夠了解到原料供應(yīng)商的產(chǎn)量、成本及交貨情況，同時他還能夠了解到下游消費市場的情況，從而更合理地安排采購、生產(chǎn)及庫存，從而實現(xiàn)最佳績效。目前，智能工廠的發(fā)展還只是處于成長期，未來在多樣化需求的推動下，將會取得更顯著的發(fā)展。現(xiàn)今，小型智能化應(yīng)用已經(jīng)遍地開花，相信在不久的將來，我們將會看到越來越多的大型智能化應(yīng)用，在科技和市場的推動下，全球化的智能工廠也將星羅棋布，比比皆是。

成功案例分享

艾默生智能無線技術(shù)助力化工廠打造智能工廠運營

南通醋酸纖維有限公司成立于1987年3月，由中國煙草總公司與美國塞拉尼斯公司合資經(jīng)營，是集化工、化纖、熱電為一體的大型工業(yè)企業(yè)。

挑戰(zhàn)

企業(yè)管理需要通過能源監(jiān)控實現(xiàn)能源計劃、統(tǒng)計和費用分析，對能源成本及趨勢有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。需要對絲束丙酮裝置的東西管線溫度、壓力和流量進行精確測量，對醋片裝置空調(diào)機組控制回路重要設(shè)備監(jiān)測。監(jiān)測點分散遍布全廠管網(wǎng)，測點之間相距較遠(yuǎn)，鋪設(shè)電纜橋架成本高，施工困難。該公司能源管理系統(tǒng)項目的目標(biāo)是建造一套具有高可靠性、功能全面、操作直觀簡便、能滿足不同級別的用戶需求、具有良好擴展性的綜合能源信息管理平臺。此外，該公司還希望在其能源生產(chǎn)和管理中，企業(yè)的各種能源生產(chǎn)及消耗情況可以在同一個平臺內(nèi)進行調(diào)度、管理、實時監(jiān)測，并且能夠通過遠(yuǎn)程操控及時調(diào)整運行方式，實現(xiàn)系統(tǒng)平衡和用能優(yōu)化。

解決方案

針對南通醋纖廠實際情況，艾默生提出采用智能無線方案為用戶解決問題。該方案無線設(shè)備包括：

艾默生智能無線網(wǎng)關(guān)1420；

羅斯蒙特（Rosemount）無線壓力變送器 3051S；

羅斯蒙特（Rosemount）無線溫度變送器 648；

羅斯蒙特（Rosemount）無線適配器775。

（1）“絲束丙酮”工段東西管線溫度、壓力和流量監(jiān)測

利用三臺無線網(wǎng)關(guān)1420和21臺無線儀表，完成管線工藝參數(shù)監(jiān)測。其中包括3051S無線壓力變送器、648無線溫度變送器、無線適配器THUM775配合監(jiān)測2臺超聲波流量計，構(gòu)成三個無線網(wǎng)絡(luò)，通過1420將所有數(shù)據(jù)集成到上位機系統(tǒng)，實現(xiàn)從現(xiàn)場測量、可靠無線信號傳輸、監(jiān)控室數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視、設(shè)備狀況偵測等一體化功能。

（2）醋片裝置溫度控制回路設(shè)備診斷監(jiān)測

利用無線適配器THUM775，對醋片裝置現(xiàn)有溫度控制回路的儀表設(shè)備進行在線診斷，包括對Rosemount有線溫度變送器3144及Fisher閥門定位器DVC 6000的診斷。通過智能無線適配器THUM775實現(xiàn)對有線Hart設(shè)備的管理，充分挖掘已安裝有線Hart設(shè)備的信息，最大發(fā)揮其智能設(shè)備的功能，安裝簡單，利用有線儀表4-20mA電流即可工作，不影響有線回路控制功能，實現(xiàn)對工廠重要設(shè)備的在線監(jiān)控，通過AMS設(shè)備管理軟件實現(xiàn)遠(yuǎn)程儀表組態(tài)，報警監(jiān)視，是企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化管理的重要手段之一。

項目實施優(yōu)勢分析

（1）艾默生智能無線解決方案，作為艾默生的PlantWeb?數(shù)字工廠管控網(wǎng)的一部分，采用自組織網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)，其性能可靠、安全。通過無線通訊方式，可對敷設(shè)電纜困難的設(shè)備和區(qū)域進行監(jiān)測，從而節(jié)省安裝成本，有效提升工廠的維護水平，降低維護成本。

（2）艾默生的智能儀表，完全可以覆蓋設(shè)備控制層及集中監(jiān)控層，較好地為能源管理系統(tǒng)的信息分析管理層提供豐富的現(xiàn)場能源數(shù)據(jù)。

（3）艾默生的WirelessHART智能現(xiàn)場無線解決方案可以實現(xiàn)從現(xiàn)場測量、信號的無線可靠傳輸、監(jiān)控室數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視等一體化功能。利用原有就地的超聲波流量計及溫度變送器，通過THUM775智能天線，與3051S無線壓力變送器和648無線溫度變送器一起與指定區(qū)域內(nèi)的1420無線網(wǎng)關(guān)構(gòu)成WirelessHART自組織無線網(wǎng)絡(luò)，采集數(shù)據(jù)集中到1420網(wǎng)關(guān)中。而1420網(wǎng)關(guān)通過與上位機系統(tǒng)互連，將信號接入能源管理系統(tǒng)，工作人員通過上位機對能源實時運行數(shù)據(jù)信息進行集中管理。通過THUM775智能天線適配器對重要閥門、質(zhì)量流量計、分析儀表的組態(tài)信息、報警信息讀取并發(fā)送給1420智能無線網(wǎng)關(guān)，而1420網(wǎng)關(guān)通過與上位機系統(tǒng)互連，進入到AMS設(shè)備管理系統(tǒng)，最終實現(xiàn)整廠智能設(shè)備的管理，AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)與能源管理系統(tǒng)可以相互共用，最后進入不同的管理系統(tǒng)。

（4）艾默生能源管理信息平臺取代工作人員對于能源數(shù)據(jù)“毛估估”的傳統(tǒng)方式，監(jiān)控者可以在系統(tǒng)上管控全公司的能源實際發(fā)生和消耗信息，顯著提高企業(yè)能源管理水平。本項目共涉及33套無線儀表的安裝，在1個工作日內(nèi)完成全部調(diào)試安裝，和有線項目實施相比，組態(tài)調(diào)試簡捷快速，極大地縮短了項目工期，無線的優(yōu)勢十分明顯。

設(shè)備的健康穩(wěn)定運行是公司安全運營的基石，而及時、正確的檢修工作就是維持設(shè)備健康的有效手段。在該項目中，除了艾默生的無線解決方案外，艾默生的AMS設(shè)備管理系統(tǒng)也幫助該工廠發(fā)揮了智能化運營的巨大潛力。通過使用艾默生AMS設(shè)備管理系統(tǒng)，不但可以對整廠各種智能儀表進行管理；同時，還可以將第三方設(shè)備所配的重要儀表，特別是一些重要閥門，融合到整廠設(shè)備管理系統(tǒng)中，能夠高效地收集各種智能儀表和設(shè)備診斷數(shù)據(jù)、簡化儀表組態(tài)、實現(xiàn)預(yù)防性維修，從而有效提高設(shè)備運行效率。

該項目投運以來，無線儀表運行正常，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠，實現(xiàn)醋纖廠的能源管理目標(biāo)，充分發(fā)揮智能無線技術(shù)的優(yōu)勢，獲得醋纖廠技術(shù)管理人員的一致好評。

摘自《自動化博覽》2016年1月刊