写下制造业信息化从业的体会

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    当地时间2017年11月10日上午,e-works第五届智能制造与工业物联网考察团来到位于德克萨斯州奥斯汀市的Emerson流程系统与解决方案创新中心。Emerson自动化的CTO Peter Zornio先生等高层热情接待了考察团,并详细介绍了Emerson自动化的工业物联网解决方案。考察团参观了整体解决方案的体验中心,观看了从仪表、传感器、安全网关、DCS系统、工业安全、无线应用、集控中心等工业物联网整体解决方案,很有收获。

图1:会议室交流

    美国艾默生电气公司成立于1890年,总部位于美国密苏里州圣路易斯市。2016年,全球财富500强排128位。艾默生的业务遍及全球150个国家,在全球有155个工厂,7.4万名员工。近年来,为了顺应市场环境的变化,艾默生电气进行了战略调整,将业务整合为自动化解决方案和商住解决方案。2016年营业额145亿美元。其中自动化领域营业额为90亿美元(三分之二来源于北美、三分之一来源于亚欧),商住领域营业额为55亿美元。据最新消息,2017年财年(2017年9月30日)营业额为160亿美元。增长一方面来源于自身的成长,另一方面来源于战略并购。艾默生在中国的业务始于上世纪70年代,2016年中国市场营业额达29亿美元,2.4万名员工,39个工厂。已成为仅次于美国的全球第二大市场。

    艾默生自动化服务的主要行业是石油天然气、化工、炼化、能源和生命科学等流程行业,其中,石油、天然气和能源行业是最大的行业客户。中国的客户有中石化、中石油、万华等。艾默生自动化有一个关注汽车和半导体等离散行业自动化的部门。
    艾默生自动化解决方案包括生命周期报务、混合和离散行业自动化、无线解决方案、管路管理、集成协作与控制、泛在感知、工业物联网及能源管理、可靠性及安全。在艾默生自动化解决方案中,除了拥有仪器仪表等自动化控制软硬件产品外,艾默生也拥有诸如流程行业的MES系统、能源管理系统等软件系统,从而形成整体自动化解决方案,其相关业务包括:各类测量仪器仪表、阀门、控制与安全系统(DCS、SCADA、SIS、APCS等)、运营与业务管理软件(MES、EMS、RMS等)、电子元器件与照明、资产管理、高精密焊接(超声波、红外)与清洗、服务与咨询等等。尤其针对能源和光伏等特定行业,还提供特定的解决方案。艾默生自动化在发电行业(火电、核电),有绝对的领先优势。全球70%的大型污水处理行业在应用艾默生自动化解决方案。
    艾默生过程控制平台包括三部分,底层是各种各样的仪器仪表、阀门,可以采集各种类型的数据(比如温度、湿度、噪声等等),第二层是用于控制和安全的专有的软硬件,类似于PLC和DCS;第三层是工业软件部分,可进行配置或组态,形成各类报表,进行数据分析。对于流程行业企业来讲,在企业建厂之时,就将数据采集、控制及分析软件全部规划部署,实现高度的自动化。
 

图2:Emerson过程自动化平台示意图

    过去十年,艾默生致力于无线网络的研究开发,实现了工业互联。对于石化等大型企业,企业物理分布广,使用无线传感器的价值就显得非常大了。通过无线网络,用户能够安全地远程监测他们的过程,并接收自定义的过程警报通知。不但可以提供良好的用户体验,而且还适用于严酷工况。

 

基于工业物联网的Plantweb数字生态系统
    艾默生于1997年推出面向流程行业的数字化工厂架构Plantweb。目前已形成了基于工业物联网的Plantweb数字生态系统。  Plantweb包括了一个完整的纵向一体化集成平台,己实现无线及移动应用,可永远在线运营。其中,普适测量通过范围最为广泛的测量仪表实现全面感知(除了传统的温压液位,还包括阀位监测、振动监测和腐蚀监测等);接入端安全传输运用一系列网络安全技术和设备将各类仪表采集的数据单向传输到IT平台供英特网和云端使用,同时防止外部数据侵入企业过程运营平台;信息平台可以集成各种设备监控软件;顾问系统则可以对设备的健康状态、运营绩效和能耗进行分析与优化。Plantweb还支持移动应用,并可以通过云服务将整个工业物联网平台的信息传递给专家,从而提供远程服务。

 图3:基于工业物联网的Plantweb数字生态系统

Plantweb系统为四层架构:
    第一层是数据层,普适测量,主要是利用各类测量仪表、智能设备和各类传感器实现对工业运行状态的全面感知,包括传统的温压液位、阀位监测、振动监测和腐蚀监测等。新的无线传感器更易于安装,易于集成。需要强调的是,艾默生除了对自身的测量设备或传感器进行优化以适用工业互联网应用外,Plantweb对其他设备如PLC、DCS等,提供方便接口,实现数据的实时采集。
 

图4:泛在感知是工业互联网的基础

    第二层是连接层,主要解决数据的传输和存储,以及通过应用网关实现异构设备的互联和数据接入。IT与OT的连接通过数据二极管实现最后一英里安全传输。控制与安全系统确保数据单向传输到IT平台供互联网和云端使用,同时防止外部数据侵入企业过程运营平台。
 

图5:IOT连接架构图


    第三层是分析应用层,分为信息平台和顾问两大套件,信息平台是一个简单的、轻量化的基于WEB的分析提供各类仪表盘展现数据,顾问套件集成各类软件,可以对设备的健康状态、运营绩效和能耗进行对比、监控分析与优化。此层集成了很多专业和特定的软件包。

图6:简单的、轻量化的基于WEB信息平台(Insight)
 
图7:顾问套件展示的数据

    IIoT为运营带来新的部署和业务模式,将工业数据传输到专家可以释放工业互联网的价值。通过云应用,用户客户中心、运营中心和监控与诊断中心的连续的实时数据传输到第三方(Emerson)监控与诊断平台,一方面,专家可以在任何地点安全地访问工作所需的信息,对用户的设备资产、运营性能、具有优先级的维修以及设备状态趋势进行连续监测;另一方面,在Emerson的专家系统里,预置了一些诸如流体分析、仿真、热动力学、健康及能耗等复杂算法。由专家系统形成报告,指导用户执行现场的设备维修维护。Plantweb也可以执行相应的任务。

    第四层为服务层。艾默生将多年来为全球优秀企业提供服务积累的实践提炼为咨询业务,可帮助企业进行智能化工厂规划。可以面向企业提供Digital Twin、工厂仿真、增强现实以及数字化云端培训等。

概况来讲,艾默生自动化提供从数据采集、数据传输到数据分析的整体解决方案,可以实时洞察工厂整体运营情况,精确、可靠、安全地控制流程和业务,提供决策支持,发挥工厂运行的最大潜能,适应各种严苛的工况,确保安全、高效、可靠的应用,打造智能工厂。尤其Emerson的物连分布式快速部署以及其云端数据分析能力,不仅提供连接层面的产品,更在后端提供了物连网之后的数据分析的增值服务,专业的事情交给专业的人做,应该是未来大数据发展的一个基本趋势。


参观IOT运营中心综合展示厅
    随后,考察团参观了IOT运营中心综合展示厅,展厅是一个微缩版的油水处理智能工厂。DeltaV平台业务开发经理Albert Y.Lee引导我们观看了从仪表、传感器、安全网关、DCS系统、工业安全、无线应用、集中控制中心等工业物联网整体解决方案。展厅里,团员们结合自身工作提出许多问题,Albert Y.Lee一一给予解答。
 

图8:综合展示厅交流讨论

 
图9:三代控制器

后记:
    对于考察团的这次来访,Emerson流程系统与解决方案创新中心做了精心的准备,大门前的欢迎牌上不仅有e-works LOGO,还有e-works总部大楼的图片。e-works之前并没有提供这些资料。Emerson不仅准备了咖啡,还准备了茶叶和泡茶杯。认真讲解楼层布局和逃生路线图。除此之外,Peter还给我们讲奥斯汀的人文、产业、环境及娱乐等。我想,Emerson对于他们的客户,一定也是如此贴心吧。半天的学习,考察团一行对Emerson自动化提供的流程行业智能制造和工业物联网应用加深了印象,对各自企业的工业物联网需求有了更深的理解。
 

图10:考察团合影

发表于: 2017-11-21 19:55 阅读(3645) 评论(0) 收藏 好文推荐

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