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當(dāng)電力管理遇上自動化,一次企業(yè)盈利的升華之旅

文章來源:施耐德電氣碳交易網(wǎng)2020-12-25 14:32

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)和運營方式的變革,獲得成本優(yōu)勢和商業(yè)先機(jī)。
 
長期以來,電力管理和過程自動化在工廠的整個生命周期中是相對隔離的狀態(tài),降低資本支出和運營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
 
隨著自動化水平的提升,電力管理與過程自動化的集成影響著工廠的整個生命周期,橫貫最初的概念設(shè)計,到施工和調(diào)試、持續(xù)運營以及維護(hù)。過去,工廠的資產(chǎn)模型在設(shè)計階段開發(fā)之后就不再更新維護(hù),工程建設(shè)和工藝設(shè)計中的脫節(jié),導(dǎo)致對工廠資產(chǎn)了解存在偏差,引發(fā)運營成本上漲。如今,一體化工程設(shè)計以端到端的形式將概念設(shè)計、FEED(前端工程設(shè)計)和詳細(xì)設(shè)計集成到一個環(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;另一方面,數(shù)字孿生升級了人們對于“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,在實時的單一數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上進(jìn)行及時、充分反饋;最后,基于增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實體驗技術(shù)的數(shù)字孿生使資產(chǎn)屬性的各種變更形成自動傳播,由此減少人為錯誤并提高效率。
 
對于尋求數(shù)字化轉(zhuǎn)型、希望減少自身系統(tǒng)風(fēng)險和故障的企業(yè)來說,一體化動態(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)這三個截然不同的領(lǐng)域集成進(jìn)來,通過對各類變化(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,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化交叉的領(lǐng)域:縮短項目交付時間、提高工程效率、降低施工成本。這項策略可以實現(xiàn)變更管理、多專業(yè)協(xié)作、項目文檔創(chuàng)建的自動化管理,由此減少設(shè)計錯誤,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,確保項目進(jìn)度如期完成。
 
電氣和自控項目的一體化執(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,旨在為工程項目提供完整的解決方案,并確保項目按時、按預(yù)算實施。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)計和施工方法,導(dǎo)致項目支出增加、周期延長、完工風(fēng)險加大。
 
在電氣與自控項目一體化執(zhí)行的新概念下,主要自控和電氣合作伙伴(MAEP)將負(fù)責(zé)過程自動化、配電和電力自動化系統(tǒng)的一體化工程,并承擔(dān)起一體化項目的管理辦公室的職責(zé),監(jiān)督項目的規(guī)劃、設(shè)計和調(diào)試,減少項目實施過程中的意外事件。特別是通過對工藝流程狀態(tài)、過程自動化系統(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)省運營支出,施耐德電氣一體化的項目執(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維
 
工藝設(shè)備和相關(guān)的運行參數(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)和電力自動化系統(tǒng)(EMCS)相互獨立時,工藝工程師和操作員對電力系統(tǒng)的狀態(tài)及其對生產(chǎn)裝置的影響知之甚少,兩個相互獨立的系統(tǒng)在監(jiān)控方面可能會存在不必要的冗余,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化一體化控制平臺的供應(yīng)商,施耐德電氣一體化的配電和過程自動化系統(tǒng)將分布式控制系統(tǒng)(DCS)、安全儀表系統(tǒng)(SIS)和電力自動化系統(tǒng)(EMCS)集成在一個控制架構(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)計的現(xiàn)場控制站、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器,對空間有限的應(yīng)用場景富有意義。通過深入理解和合理應(yīng)用過程自動化系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的依存關(guān)系,測試、調(diào)試和故障排除時間得以縮短,運維效率得到提升,連續(xù)生產(chǎn)得到保障,運營成本降低。
 
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)績效管理系統(tǒng)提供了以資產(chǎn)為中心的運營視圖,促進(jìn)工程設(shè)計和維護(hù)團(tuán)隊之間的協(xié)作,使他們能夠分析涉及多個設(shè)備類別的問題,簡化和消除了運維工作中的死角。
 
一體化的、準(zhǔn)確傳輸數(shù)據(jù)并且能夠使工作流程簡化和自動運行的應(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)和運營決策的制定,卓有成效地提升企業(yè)價值鏈的盈利能力。
 
例如,中東一家大型的石油公司通過部署一體化的價值鏈優(yōu)化系統(tǒng),每月可獲得6百萬至1千萬美元的收益。施耐德電氣融合AVEVA軟件解決方案的一體化過程自動化與配電管理解決方案(EcoStruxure Power & Process)能夠為企業(yè)提供必要的資產(chǎn)和生產(chǎn)信息,支持價值鏈優(yōu)化決策,使各項決策在操作層面得以落實,從而發(fā)掘更多的潛在價值。
 
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于確??沙掷m(xù)發(fā)展和財務(wù)績效至關(guān)重要。工藝流程的特性和相關(guān)設(shè)計決定了工藝生產(chǎn)和能源使用之間的關(guān)系,能源優(yōu)化處理來自先進(jìn)控制和實時優(yōu)化的實時和歷史數(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時指導(dǎo)。
 
 結(jié) 語 
 
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化之間的協(xié)同作用。施耐德電氣針對電力管理與過程自動化集成發(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)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和創(chuàng)造最大化價值的指南:
 
●一體化的工程設(shè)計、項目執(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&自控項目執(zhí)行;
●一體化的配電與過程自動化系統(tǒng);
●集成資產(chǎn)績效管理;
●工藝流程的能源優(yōu)化;
●價值鏈優(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)為能效和自動化的顯著變革。得益于多年的技術(shù)實踐經(jīng)驗。施耐德電氣與AVEVA共同致力于推動能源價值鏈的長期可持續(xù)發(fā)展,將能源管理和自動化工具與涵蓋工程、運營和維護(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化系統(tǒng)得到深度融合,綠色智能制造理念順勢發(fā)力。
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