文|艾默生先導(dǎo)技術(shù)高級總監(jiān) Jonas Berge

數(shù)字化轉(zhuǎn)型對工廠來說究竟意味著什么？它是如何實現(xiàn)的？我花了很多時間來思考工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型如何幫助那些確保工廠設(shè)備全天候正常運行的維護人員減輕工作負擔(dān)，以及幫助工廠實現(xiàn)安全合規(guī)、提高能效和減少排放。我們平時在家或是在公司所做的很多事就是基于數(shù)字化和數(shù)據(jù)的，那么工廠也一樣，以下是我個人的想法：

在工廠中，基本的過程控制和安全已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，也就是說石油、天然氣、汽油、乙烯、聚苯乙烯、電力、水、胰島素、氧化鋁、金屬片、紙張和啤酒等生產(chǎn)都已實現(xiàn)自動化。然而，仍有許多常規(guī)工作需要人工完成。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是將人工記錄轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)字化信息和通信技術(shù)（ICT）的數(shù)據(jù)工作。在此，我總結(jié)了以往在很多工廠看到的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。請設(shè)想一下，它可以為您工廠的操作人員做些什么？

可靠性與維護的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

為了更快、更好地完成任務(wù)，維護、可靠性和完整性團隊需要將很多人工操作的工作進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

數(shù)字化檢測

無須使用手持式測試儀人工收集與維護、可靠性和完整性相關(guān)的數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)進行耗時的解讀，而是自動對數(shù)據(jù)進行收集、數(shù)字化傳輸并由軟件實施分析，從而發(fā)現(xiàn)早期問題。整體設(shè)備效率（OEE）可由軟件進行追蹤，如果還有人工巡檢，則不再需要使用記錄板和紙質(zhì)表格，而是通過筆記本電腦和軟件進行，還能通過共享的專家資源（可以是公司內(nèi)部的也可是外部的）對工廠工作人員進行遠程支持。

數(shù)字化協(xié)同工作

無須等待專家親臨現(xiàn)場，也無須電話連線描述現(xiàn)場問題；而是現(xiàn)場技術(shù)人員通過配備可穿戴式攝像機即可與任何地方的相關(guān)專家進行雙向數(shù)字視頻和語音溝通，輕松查看并解決問題。

數(shù)字化文件盒

無須攜帶紙質(zhì)文件或返回辦公室拿取文件；而是在平板電腦的軟件中打開數(shù)字化流程、圖紙和手冊等，或從公司內(nèi)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上隨時隨地獲取信息。

安全與合規(guī)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字化轉(zhuǎn)型使健康、安全、環(huán)保（HS＆E）團隊工作更高效。

數(shù)字化緊急呼叫

遇險時無須使用對講機，操作員軟件和位置追蹤軟件可實現(xiàn)自動化監(jiān)測和數(shù)字化信號傳輸，一旦安全噴淋裝置啟動或人員停止活動，就能發(fā)出報警。

數(shù)字化安全檢查

無須專門到現(xiàn)場檢查手動閥門是否關(guān)閉；儲罐是否將滿；或是親臨現(xiàn)場進行安全檢查，而是在控制室軟件中自動檢測，進行數(shù)字化傳輸和指示，并應(yīng)用在安全聯(lián)鎖裝置中。

數(shù)字化集結(jié)與定位

緊急疏散集結(jié)期間無須書面清單及對講機清點人數(shù)，也不必通過搜索救援組尋找失蹤人員，而是通過軟件實現(xiàn)實時的數(shù)字化自動計數(shù)，并追蹤每個人的位置。

數(shù)字化集結(jié)和定位在大修期間特別有用，可以實現(xiàn)承包商人員管理并對試圖跨越許可區(qū)域的違規(guī)人員進行管控并發(fā)出地理圍欄報警。

生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字化轉(zhuǎn)型簡化了現(xiàn)場操作員和控制室操作員的任務(wù)，并提高其生產(chǎn)力。

操作員數(shù)字化巡檢

無須通過日常的人工記錄和書面報告形式收集運行數(shù)據(jù)；而是自動收集數(shù)據(jù)，數(shù)字化傳輸至歷史數(shù)據(jù)庫和操作員軟件等。人工巡檢均可由平板電腦中的軟件替代。

數(shù)字化日志

無須使用記事本記錄未遂事故、危險和維護需求，而是通過平板電腦內(nèi)置軟件來捕獲事故、危險、泄漏以及設(shè)備損壞的記錄和數(shù)碼照片。

數(shù)字化機組管理

無須通過常規(guī)的硬接線報警獲得機組信息，也無須親自前往本地操作臺了解機組狀態(tài)；而是所有的機組狀態(tài)信息都通過數(shù)字化方式傳輸并顯示在操作員站的軟件上。

能源與排放的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

使用新型數(shù)字化工具，能夠提高負責(zé)能效和控制能源損耗的工作人員效率。

數(shù)字化能源管理

無須人工收集電表讀數(shù)或計算能耗，而是自動收集耗電數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)字化傳輸。用量過高時軟件會發(fā)出報警，最后生成ISO 50001報告。

數(shù)字化工廠轉(zhuǎn)型：從傳感器到軟件

在對工廠運行和維護方式進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型前，必須先對工廠內(nèi)的自動化進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)字化工廠是一個互聯(lián)網(wǎng)的工廠。依托數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)字工廠能實現(xiàn)數(shù)字化大修數(shù)字架構(gòu)的主要組件包括：

數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)

如果是現(xiàn)場總線工廠，就能方便地集成更多傳感器，只需將它們連接到現(xiàn)有接線盒即可。無論如何，儀控（I＆C）部門都會需要在工廠范圍內(nèi)部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)要進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標需求來確定是否要部署無線局域網(wǎng)（WLAN）基礎(chǔ)設(shè)施。除了WirelessHART傳感器之外，人員追蹤、視頻通訊、現(xiàn)場電腦以及對成套PLC數(shù)據(jù)進行數(shù)字化集成都需要使用工業(yè)Wi-Fi。由于這些屬于操作功能，這兩種無線網(wǎng)絡(luò)必須與控制系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫、機械保護系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和和其他操作系統(tǒng)整合。無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)關(guān)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的無線接入點組成。當(dāng)同時部署WirelessHART和Wi-Fi時，可將無線網(wǎng)關(guān)嵌入無線接入點。

數(shù)字化傳感器

我們可以為泵、壓縮機、熱交換器、鼓風(fēng)機、冷卻塔、風(fēng)冷熱換器、手動閥、儲罐等工藝設(shè)備甚至蒸汽疏水閥安裝額外的傳感器，以實現(xiàn)壓力、流量、液位、位置、開關(guān)接觸、震動、溫度、腐蝕、噪聲、電力、濕度、硫化氫、含沙，以及液位開關(guān)的監(jiān)測，從而使它們成為智能互連的設(shè)備。但如果要為此鋪設(shè)更多電纜，并為4-20 mA和開關(guān)信號安裝更多I/O那是不現(xiàn)實的，因此，可以通過現(xiàn)有的現(xiàn)場總線基礎(chǔ)設(shè)施或無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對傳感器數(shù)據(jù)進行數(shù)字化傳輸，并對未經(jīng)現(xiàn)場總線集成的控制閥和流量計配置無線適配器。自動化數(shù)據(jù)收集速度更快，能使資產(chǎn)管理更具預(yù)測性以及更高的生產(chǎn)力。

用于遠程專家支持的頭戴式攝像機也是一種圖像傳感器。ID標簽用于位置檢測，還可提供應(yīng)急按鈕和檢測人員停止移動（人員倒下）的傳感器選項。

云連接安全

確保無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)關(guān)、接入點、數(shù)據(jù)分析和其他軟件的網(wǎng)絡(luò)安全。

對通過IIoT技術(shù)獲得遠程專家團隊更多支持的工廠，無論是自己運營企業(yè)監(jiān)控中心或是外包給第三方服務(wù)提供商，云連接都能確保其安全性。云連接選項包括使用現(xiàn)有隔離區(qū)（DMZ）、Cloud Connect歷史庫、數(shù)據(jù)二極管，或?qū)⒃七B接當(dāng)作物理上獨立的網(wǎng)絡(luò)，以繼續(xù)使用3G/4G移動網(wǎng)絡(luò)。

分析和應(yīng)用

許多數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案都是簡單的監(jiān)控，例如對于腐蝕（金屬缺損）、溫度、和壓力等監(jiān)測數(shù)據(jù)無須分析，但是，對于多個測量的復(fù)雜工藝設(shè)備（如壓縮機、鼓風(fēng)機、風(fēng)機、泵、熱交換機、冷卻塔、風(fēng)冷熱換器等）而言，需要方便易用的設(shè)備分析軟件自動對測量數(shù)據(jù)進行解讀，該分析軟件專為工廠現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)庫或平臺診斷而設(shè)計。無論哪種方式，工廠都可以繼續(xù)使用現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)庫，無須替換也無須添加任何中間軟件平臺，從而減少投資、降低成本。因此，分析軟件通過歷史數(shù)據(jù)庫或OPC-UA可使用來自包括現(xiàn)有傳感器、成套PLC、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、機械保護系統(tǒng)、智能設(shè)備管理（IDM）和軟件等多個來源的數(shù)據(jù)。

其他軟件包括人員跟蹤（用于地理圍欄、人員集結(jié)、承包商管理）和資產(chǎn)追蹤。

移動應(yīng)用

這些任務(wù)大多是在現(xiàn)場開展，并不通過電腦，所以，一部分任務(wù)可以使用平板電腦軟件完成?；谄桨咫娔X的功能包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸入、數(shù)碼照相，以及訪問CMMS系統(tǒng)、MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)網(wǎng)站接口獲?。豪鐢?shù)字化工作指令和數(shù)字化工作許可管理和訪問文檔等無須返回辦公室。

移動應(yīng)用的另一方面是，當(dāng)您不在工廠也不在辦公室，可能在會議室、食堂或上下班途中，也可以通過智能手機或平板電腦訪問設(shè)備數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還可向您發(fā)送有關(guān)振動異?；蜿P(guān)鍵泵故障的消息。

遠程專家服務(wù)

通常，當(dāng)現(xiàn)場沒有足夠的專家，通過IIoT技術(shù)，在控制中心的專家可以遠程監(jiān)控多個地點的設(shè)備。它可以是企業(yè)自己的全球監(jiān)控中心，管理全球多家工廠的過程設(shè)備；也可以是一家第三方服務(wù)提供商，監(jiān)控全球多家企業(yè)的過程設(shè)備。艾默生全球監(jiān)測中心在旋轉(zhuǎn)機械振動、控制閥、分析儀、靜態(tài)過程設(shè)備和蒸汽疏水閥等領(lǐng)域擁有可進行資源共享的專家隊伍，通過專家咨詢服務(wù)為現(xiàn)場人員提供支持。

開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)現(xiàn)之旅

未來屬于數(shù)字化，但是不要試圖一下子改變一切，而要制定分階段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法。在您的工廠開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)現(xiàn)之旅，探尋數(shù)字技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)，去努力發(fā)現(xiàn)哪些部門和工作可從工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中受益。