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彭瑜:美国流程工业领跑德国工业4.0
来源: | 作者:pmo89cafb | 发布时间: 2019-01-16 | 340 次浏览 | 分享到:

当下,美国自动化行业的圈子中有下面一种说法:“在实现工业4.0的进程中,流程工业已经在飞行,而离散制造业还在办登机手续。”不由得让人想起在2013年汉诺威博览会上关于工业4.0的报告中,很难找到对流程工业的未来的描述。

为什么?

离散的招数,流程早就见过了

对于流程工业与离散制造的工业4.0进展,美国的“一快一慢”的理论何在?自从德国建立工业4.0的工作组到现在,已经5年多了,德国苦心经营的离散制造业的升级迁移,真的还处在起始的阶段吗?

这需要从流程与离散制造业的差异说开来。

与离散制造工业显著不同的是,流程工业的生产流程本质上是连续的,被加工处理的工质不论是产生物理变化还是化学变化,其过程从不会中断,而且往往是处于密闭的管道或容器中(炼油、石化、化工等)。冶金流程学理论还用物质流、能量流和信息流的连续性来描述。这都要求运用自动化的仪表、控制系统、计算机系统进行状态和参数的检测、控制、预测、决策和执行。

很显然,从自动化技术和装备的发展历史上看,流程工业对自动化、网络化和智能化的需求和产业实现,一直都是走在离散制造业前列的。以当下风行于工业4.0和智能制造的OPC UA技术为例,最早就是运用于流程工业,并取得显著成效后才被引入离散制造业。由此可见一斑。

工业4.0所关注的技术、资产的连接和数据的采集,流程工业在二三十年前就已经在运用了。只不过那时还缺少今天工业4.0的高度和视野。当前流程工业实现工业4.0的重点应该是,为实现正确的时间优化过程、收益的最大化和风险的最小化,贯通已有的各种技术软件系统,高效的整合各种数据,运用人工智能的深度学习、强化学习(主要是动态规划方法)进行实时数据分析和实时决策。技术仅仅是赋能的手段,如何超越原来所关注的企业和工厂的范围,延伸到供应链和生产后服务,围绕生产组织的流程和结构,通过其价值链运用成熟和创新的技术(如IIoT、云服务、数字孪生等),达到提质增效、降低消耗、快速适应市场需求变化,才是目的所在。在这里流程工业需要更多地发挥人的因素和生产流程的因素,弥补工业4.0关注的不足。

自动化架构面临大修

企业控制的系统集成国际标准IEC/ISO 62264脱胎于ISA 95。虽然这一标准是在普度CIMS模型的基础上发展起来的,适用于流程工业、离散制造业和批量过程工业,但毕竟最先获得流程工业的普遍支持和实践应用。工业4.0的RAMI4.0参考架构模型中的“Hierarchy Levels”的维度主要是借鉴了ISA 95的概念。由于最终用户对此ISA 95参考模型的认可和青睐,在美国和欧洲工业软件的开发厂商一般都以此模型为依据。为了更好地服务于智能制造和IIoT的需要,如表1所示,ISA 95在原来的L0至L4的层级之上增加了L5级(企业接入云系统的集成)。