艾默生過(guò)程管理解決方案架構師 吳躍年

數據是智能工廠(chǎng)的基礎。然而，對于大多數企業(yè)來(lái)說(shuō)，即使是最高效的企業(yè)，要想通過(guò)各個(gè)層級精確獲取并有效使用數據也面臨著(zhù)種種挑戰，并且需要跨多個(gè)界面或部門(mén)。艾默生正是在此基礎上，提出了工廠(chǎng)數字化、自動(dòng)化解決方案——PlantWeb數字化工廠(chǎng)架構和Pervasive Sensing （普適測量）技術(shù)。該架構具有可擴展性，因此，客戶(hù)無(wú)需一步到位，可以根據預算和需要進(jìn)行逐步自動(dòng)化升級或擴展智能工廠(chǎng)應用。而普適測量技術(shù)則是通過(guò)創(chuàng )新技術(shù)采集更多數據（有些可能之前由于技術(shù)或成本問(wèn)題而無(wú)法采集的），并經(jīng)過(guò)專(zhuān)家闡釋?zhuān)瑢⑵滢D化為可執行信息，從而讓客戶(hù)可以通過(guò)一種革新的方式來(lái)運行原有設備，從而改善運營(yíng)績(jì)效。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是PlantWeb是智能工廠(chǎng)架構，而普適測量就是構成智能工廠(chǎng)架構的一磚一瓦。

至今為止，艾默生已經(jīng)為全球成千上萬(wàn)的客戶(hù)提供了智能工廠(chǎng)解決方案，小至單一的普適測量應用，即通過(guò)傳感器、變送器、流量計等智能化設備應用；大至為用戶(hù)搭建PlantWeb數字化工廠(chǎng)架構，即從工廠(chǎng)物理層至業(yè)務(wù)層的數據采集、再到系統集成、數據分析并轉化為可執行信息，最終實(shí)現通過(guò)中央控制室即可全面了解工廠(chǎng)運營(yíng)。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(chǎng)可以跨部門(mén)、跨平臺分享數據，從而確保工廠(chǎng)決策者作出更知情、更符合最佳運營(yíng)目標的決策，最終實(shí)現智慧運營(yíng)。同時(shí)，艾默生的智能工廠(chǎng)解決方案已經(jīng)為諸多用戶(hù)帶來(lái)了可量化的實(shí)際效益，例如幫助用戶(hù)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(dòng)時(shí)間、提高了溝通的有效性、并避免了HSE風(fēng)險。

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

吳躍年：基于典型的過(guò)程工廠(chǎng)架構，艾默生為客戶(hù)提供從智能現場(chǎng)設備、過(guò)程控制系統到設備預測診斷及性能優(yōu)化軟件的完整解決方案。

對于工廠(chǎng)運營(yíng)來(lái)說(shuō)，歸根結底就是各種各樣的數據。古語(yǔ)說(shuō)得好：不積跬步，無(wú)以至千里。因此，我們認為充分而可靠的數據是打造“智能工廠(chǎng)”的基石。沒(méi)有數據就無(wú)法去做優(yōu)化，更談不上智能化，在工廠(chǎng)的每個(gè)運行過(guò)程中都會(huì )涉及各種不同的數據，而只有通過(guò)充分采集正確的數據，才能確保工廠(chǎng)管理人員清楚地了解工廠(chǎng)的運行狀況，從而做出明智的運營(yíng)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據，首先傳感器本身是智能的，第二能夠將自己帶有大腦的數據轉化為可執行的信息，第三它是非侵入式的，也就是在不停車(chē)的情況下，任何時(shí)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(shí)隨地都可以做，而無(wú)需停車(chē)，無(wú)需破管，同時(shí)又能把原來(lái)在有經(jīng)驗員工頭腦里的知識集成到傳感器里，這也解決了當前熟練工缺乏，工人的專(zhuān)業(yè)知識趕不上工廠(chǎng)現代化要求的一些挑戰。普適測量是艾默生基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，根據工業(yè)用戶(hù)的需求提出來(lái)的，其核心是解決如何采集數據的問(wèn)題，然后把數據轉變?yōu)榭蓤绦械男畔?。普適測量技術(shù)大大提高了數據采集的可能性和靈活性，從而讓用戶(hù)有能力去關(guān)注以前無(wú)法觸及的領(lǐng)域。

現階段，艾默生對于智能工廠(chǎng)的投入主要有兩個(gè)方面，一方面是通過(guò)采用先進(jìn)技術(shù)幫助用戶(hù)提升運營(yíng)效率，優(yōu)化生產(chǎn)管理（設備管理、能源管理等）實(shí)現智慧運營(yíng)；另一方面是遠程運營(yíng)管理中心，通過(guò)IT技術(shù)打破地域和不同職能部門(mén)的界限，幫助用戶(hù)實(shí)現從運營(yíng)、維護、部門(mén)協(xié)作到生產(chǎn)計劃管理、業(yè)務(wù)執行管理的縱向優(yōu)化。

《自動(dòng)化博覽》：艾默生智能工廠(chǎng)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(chǎng)策略的典型特點(diǎn)之一就是統籌性，即基于全局考慮，確保其整體適用性；簡(jiǎn)而言之，就是不是為了單純地做某件事而做，而是需要通盤(pán)考慮，我們會(huì )考慮其功能的實(shí)用性、可靠性、人性化等等諸多方面。即使一個(gè)單獨的小型智能化應用，也是如此。例如，客戶(hù)需要對固體物料進(jìn)行測量，適用的技術(shù)可能非常多；我們將會(huì )通盤(pán)考慮并推薦最佳方案，例如客戶(hù)的采購、安裝、維護成本，HSE和合規性等等，從而確保我們?yōu)槠涮峁┑姆桨妇哂虚L(cháng)期競爭力。要做到統籌性，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(shí)踐經(jīng)驗，同時(shí)還需要具有“以客戶(hù)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(mén)造車(chē)，其方案雖然可以實(shí)施，但卻無(wú)法完全受到客戶(hù)認可；而如果只有服務(wù)理念（軟件），屬于紙上談兵，沒(méi)有硬件的支撐，方案將無(wú)法實(shí)施。

艾默生智能工廠(chǎng)方案的另一個(gè)典型特點(diǎn)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(hù)提供多種選項，根據客戶(hù)的實(shí)際應用環(huán)境和預算情況設計并實(shí)施方案。我們通過(guò)緊湊型設計、一體化設計以及可擴展功能等創(chuàng )新型技術(shù)可以實(shí)現安裝靈活性，幫助用戶(hù)節省成本、簡(jiǎn)化安裝或滿(mǎn)足不同的應用和集成需求。

此外，艾默生的另一個(gè)典型特點(diǎn)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?hù)提供的不是產(chǎn)品，而是解決方案，而這個(gè)解決方案并不是隨著(zhù)產(chǎn)品或系統的交付或其使用周期的結束而結束，而是基于工廠(chǎng)的生命周期，在整個(gè)工廠(chǎng)生命周期內，我們都可以為客戶(hù)量身打造適合其特定時(shí)期發(fā)展和需要的解決方案，無(wú)論是新建項目、改造或升級項目、服務(wù)或培訓，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(hù)的立場(chǎng)上，不僅能夠保護客戶(hù)已有投資，還能夠改善工廠(chǎng)整體運營(yíng)績(jì)效并提高工廠(chǎng)競爭力。

《自動(dòng)化博覽》：您對于 “智能工廠(chǎng)”未來(lái)在中國的發(fā)展有何看法？

吳躍年：隨著(zhù)《中國制造2025》提出的過(guò)程自動(dòng)化發(fā)展目標的提出，以及“互聯(lián)網(wǎng)+”和“大數據”的不斷升溫，將不斷推動(dòng)“智能工廠(chǎng)”在中國的快速發(fā)展。除此之外，工業(yè)用戶(hù)面臨各種挑戰的日益嚴峻，也將進(jìn)一步推動(dòng)“智能工廠(chǎng)”的快速發(fā)展。

隨著(zhù)“十三五”規劃的發(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。我認為“智能工廠(chǎng)”在中國的發(fā)展將主要基于物聯(lián)網(wǎng)和大數據兩個(gè)方面。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要打破各個(gè)組織之間的分歧，實(shí)現資源從源頭到終端的統一協(xié)調和發(fā)展，行業(yè)標準和通訊協(xié)議的兼容和統一，從而達到整體行業(yè)的資源整合和優(yōu)化。而大數據即智能傳感、數據采集、分析和利用，由于這方面面臨的阻礙較少，因此未來(lái)幾年，智能工廠(chǎng)的發(fā)展將主要基于大數據方面。例如通過(guò)利用大數據，工廠(chǎng)可以了解到它的績(jì)效水平并發(fā)現改進(jìn)機會(huì )，從而實(shí)現工廠(chǎng)內和工廠(chǎng)外上下游行業(yè)鏈的資源整合和利用，從而實(shí)現智慧運營(yíng)。

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

《自動(dòng)化博覽》：您認為“智能工廠(chǎng)”將給自動(dòng)化產(chǎn)品和市場(chǎng)的發(fā)展帶來(lái)哪些促進(jìn)？

吳躍年：“智能工廠(chǎng)”是自動(dòng)化產(chǎn)品不斷革新、市場(chǎng)不斷進(jìn)步的產(chǎn)物，而反過(guò)來(lái)智能工廠(chǎng)會(huì )催生出更多的需求，這就會(huì )促使產(chǎn)品不斷革新，市場(chǎng)不斷整合、協(xié)調。我個(gè)人認為“智能工廠(chǎng)”會(huì )給自動(dòng)化產(chǎn)品和市場(chǎng)帶來(lái)以下幾方面的促進(jìn)：

（1）智能化：在智能工廠(chǎng)中，會(huì )對設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(shí)踐應用經(jīng)驗和有效總結（或者稱(chēng)為“大數據”）的基礎上才能得出的。對于工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，用最低的成本，獲得最高的效益是大家的終極目標；而圍繞這一目標會(huì )衍生出來(lái)多種多樣的需求，例如節省人工、能耗、提升安全、改良性能等等。而智能化是實(shí)現這一目標的有效途徑，因為智能化基于廣泛的實(shí)際應用和人工經(jīng)驗總結，它可以應對設施復雜性日益提高、專(zhuān)業(yè)人員流失、法規標準不斷嚴苛等挑戰。以手機的變化為例大家會(huì )更容易理解。將手機比喻為自動(dòng)化產(chǎn)品，那么它的使用載體就是“智能工廠(chǎng)”，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(shí)溝通的需求而產(chǎn)生的。隨著(zhù)人們需求的不斷變化，在體積輕薄、易攜帶、美觀(guān)、應用便捷（如音樂(lè )、游戲、視頻）等等需求的推動(dòng)下，手機發(fā)生了不斷的革新，而市場(chǎng)趨勢也在需求的推動(dòng)下不斷發(fā)生變化。

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

（3）與時(shí)俱進(jìn)：促使產(chǎn)品需要與時(shí)共進(jìn)；這就需要產(chǎn)品不斷創(chuàng )新，而這個(gè)創(chuàng )新要基于智能工廠(chǎng)的不斷發(fā)展需求，要考慮在保護工廠(chǎng)現有投資的基礎上，逐步升級或創(chuàng )新。

總之，自動(dòng)化產(chǎn)品和市場(chǎng)的推進(jìn)不可能憑空而生，它必定有據可依，而這個(gè)“據”就是來(lái)自智能工廠(chǎng)的“大數據”。而隨著(zhù)智能工廠(chǎng)應用的不斷增加和擴展，將會(huì )積累更多的“大數據”（數據信息或人工經(jīng)驗）。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數據的加工、傳輸和分析將更加可靠和高效，而在智能工廠(chǎng)中融入“互聯(lián)網(wǎng)+”就形成了我們經(jīng)常所說(shuō)的“物聯(lián)網(wǎng)”。我們不妨試想一下，未來(lái)的智能工廠(chǎng)可能沖破了行業(yè)、地域，全球市場(chǎng)就可以當作一個(gè)巨大的“智能工廠(chǎng)”。一座智能工廠(chǎng)的運營(yíng)人員不僅能夠實(shí)時(shí)、清楚地了解到整個(gè)工廠(chǎng)的運營(yíng)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(yíng)情況，這樣可以實(shí)現最佳績(jì)效、同時(shí)合理利用全球資源。例如，一家食品飲料廠(chǎng)，運營(yíng)人員不但能夠了解工廠(chǎng)中每臺設備的運營(yíng)狀況和整體工廠(chǎng)的能源消耗、成本績(jì)效等情況，還能夠了解到原料供應商的產(chǎn)量、成本及交貨情況，同時(shí)他還能夠了解到下游消費市場(chǎng)的情況，從而更合理地安排采購、生產(chǎn)及庫存，從而實(shí)現最佳績(jì)效。目前，智能工廠(chǎng)的發(fā)展還只是處于成長(cháng)期，未來(lái)在多樣化需求的推動(dòng)下，將會(huì )取得更顯著(zhù)的發(fā)展?，F今，小型智能化應用已經(jīng)遍地開(kāi)花，相信在不久的將來(lái)，我們將會(huì )看到越來(lái)越多的大型智能化應用，在科技和市場(chǎng)的推動(dòng)下，全球化的智能工廠(chǎng)也將星羅棋布，比比皆是。

成功案例分享

艾默生智能無(wú)線(xiàn)技術(shù)助力化工廠(chǎng)打造智能工廠(chǎng)運營(yíng)

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(yíng)，是集化工、化纖、熱電為一體的大型工業(yè)企業(yè)。

挑戰

企業(yè)管理需要通過(guò)能源監控實(shí)現能源計劃、統計和費用分析，對能源成本及趨勢有準確的數據依據。需要對絲束丙酮裝置的東西管線(xiàn)溫度、壓力和流量進(jìn)行精確測量，對醋片裝置空調機組控制回路重要設備監測。監測點(diǎn)分散遍布全廠(chǎng)管網(wǎng)，測點(diǎn)之間相距較遠，鋪設電纜橋架成本高，施工困難。該公司能源管理系統項目的目標是建造一套具有高可靠性、功能全面、操作直觀(guān)簡(jiǎn)便、能滿(mǎn)足不同級別的用戶(hù)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(gè)平臺內進(jìn)行調度、管理、實(shí)時(shí)監測，并且能夠通過(guò)遠程操控及時(shí)調整運行方式，實(shí)現系統平衡和用能優(yōu)化。

解決方案

針對南通醋纖廠(chǎng)實(shí)際情況，艾默生提出采用智能無(wú)線(xiàn)方案為用戶(hù)解決問(wèn)題。該方案無(wú)線(xiàn)設備包括：

艾默生智能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)1420；

羅斯蒙特（Rosemount）無(wú)線(xiàn)壓力變送器 3051S；

羅斯蒙特（Rosemount）無(wú)線(xiàn)溫度變送器 648；

羅斯蒙特（Rosemount）無(wú)線(xiàn)適配器775。

（1）“絲束丙酮”工段東西管線(xiàn)溫度、壓力和流量監測

利用三臺無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)1420和21臺無(wú)線(xiàn)儀表，完成管線(xiàn)工藝參數監測。其中包括3051S無(wú)線(xiàn)壓力變送器、648無(wú)線(xiàn)溫度變送器、無(wú)線(xiàn)適配器THUM775配合監測2臺超聲波流量計，構成三個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)1420將所有數據集成到上位機系統，實(shí)現從現場(chǎng)測量、可靠無(wú)線(xiàn)信號傳輸、監控室數據采集和監視、設備狀況偵測等一體化功能。

（2）醋片裝置溫度控制回路設備診斷監測

利用無(wú)線(xiàn)適配器THUM775，對醋片裝置現有溫度控制回路的儀表設備進(jìn)行在線(xiàn)診斷，包括對Rosemount有線(xiàn)溫度變送器3144及Fisher閥門(mén)定位器DVC 6000的診斷。通過(guò)智能無(wú)線(xiàn)適配器THUM775實(shí)現對有線(xiàn)Hart設備的管理，充分挖掘已安裝有線(xiàn)Hart設備的信息，最大發(fā)揮其智能設備的功能，安裝簡(jiǎn)單，利用有線(xiàn)儀表4-20mA電流即可工作，不影響有線(xiàn)回路控制功能，實(shí)現對工廠(chǎng)重要設備的在線(xiàn)監控，通過(guò)AMS設備管理軟件實(shí)現遠程儀表組態(tài)，報警監視，是企業(yè)實(shí)現現代化管理的重要手段之一。

項目實(shí)施優(yōu)勢分析

（1）艾默生智能無(wú)線(xiàn)解決方案，作為艾默生的PlantWeb?數字工廠(chǎng)管控網(wǎng)的一部分，采用自組織網(wǎng)絡(luò )通訊架構，其性能可靠、安全。通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊方式，可對敷設電纜困難的設備和區域進(jìn)行監測，從而節省安裝成本，有效提升工廠(chǎng)的維護水平，降低維護成本。

（2）艾默生的智能儀表，完全可以覆蓋設備控制層及集中監控層，較好地為能源管理系統的信息分析管理層提供豐富的現場(chǎng)能源數據。

（3）艾默生的WirelessHART智能現場(chǎng)無(wú)線(xiàn)解決方案可以實(shí)現從現場(chǎng)測量、信號的無(wú)線(xiàn)可靠傳輸、監控室數據采集和監視等一體化功能。利用原有就地的超聲波流量計及溫度變送器，通過(guò)THUM775智能天線(xiàn)，與3051S無(wú)線(xiàn)壓力變送器和648無(wú)線(xiàn)溫度變送器一起與指定區域內的1420無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)構成WirelessHART自組織無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，采集數據集中到1420網(wǎng)關(guān)中。而1420網(wǎng)關(guān)通過(guò)與上位機系統互連，將信號接入能源管理系統，工作人員通過(guò)上位機對能源實(shí)時(shí)運行數據信息進(jìn)行集中管理。通過(guò)THUM775智能天線(xiàn)適配器對重要閥門(mén)、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(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，而1420網(wǎng)關(guān)通過(guò)與上位機系統互連，進(jìn)入到AMS設備管理系統，最終實(shí)現整廠(chǎng)智能設備的管理，AMS智能設備管理系統與能源管理系統可以相互共用，最后進(jìn)入不同的管理系統。

（4）艾默生能源管理信息平臺取代工作人員對于能源數據“毛估估”的傳統方式，監控者可以在系統上管控全公司的能源實(shí)際發(fā)生和消耗信息，顯著(zhù)提高企業(yè)能源管理水平。本項目共涉及33套無(wú)線(xiàn)儀表的安裝，在1個(gè)工作日內完成全部調試安裝，和有線(xiàn)項目實(shí)施相比，組態(tài)調試簡(jiǎn)捷快速，極大地縮短了項目工期，無(wú)線(xiàn)的優(yōu)勢十分明顯。

設備的健康穩定運行是公司安全運營(yíng)的基石，而及時(shí)、正確的檢修工作就是維持設備健康的有效手段。在該項目中，除了艾默生的無(wú)線(xiàn)解決方案外，艾默生的AMS設備管理系統也幫助該工廠(chǎng)發(fā)揮了智能化運營(yíng)的巨大潛力。通過(guò)使用艾默生AMS設備管理系統，不但可以對整廠(chǎng)各種智能儀表進(jìn)行管理；同時(shí)，還可以將第三方設備所配的重要儀表，特別是一些重要閥門(mén)，融合到整廠(chǎng)設備管理系統中，能夠高效地收集各種智能儀表和設備診斷數據、簡(jiǎn)化儀表組態(tài)、實(shí)現預防性維修，從而有效提高設備運行效率。

該項目投運以來(lái)，無(wú)線(xiàn)儀表運行正常，數據傳輸安全可靠，實(shí)現醋纖廠(chǎng)的能源管理目標，充分發(fā)揮智能無(wú)線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)勢，獲得醋纖廠(chǎng)技術(shù)管理人員的一致好評。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年1月刊