施耐德電力管理遇上自動化的升華之旅
2020-12-24 來源：- 作者：-
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兩者之間的集成，這種融合將創(chuàng)造巨大的收益。近日，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。
據(jù)了解，八種策，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)的一體化仿真與學習；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。
“一體化過程自動化與配電管理解決方案”的更多細節(jié)，可以通過下載施耐德電氣白皮書“提升企業(yè)盈利能力的八種策略”。
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。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，工程建設(shè)和工藝設(shè)計中的脫節(jié)，導致對工廠資產(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)上進行及時、充分反饋；最后，基于增強現(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)域集成進來，通過對各類變化（工藝條件的變化、進料的變化和業(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、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，導致項目支出增加、周期延長、完工風險加大。
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）將負責過程自動化、配電和電力自動化系統(tǒng)的一體化工程，并承擔起一體化項目的管理辦公室的職責，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)的進度高達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的相互依賴性。當分布式控制系統(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約200億美元，相當于總產(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，促進工程設(shè)計和維護團隊之間的協(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保可持續(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。
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