西門子助力實(shí)現(xiàn)過程工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型
2021-6-17 來源：西門子 作者：-
• 專注于現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的融合
• 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：基于數(shù)據(jù)的算法顯著提高工廠運(yùn)營效率
• 過程優(yōu)化和模塊化是數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功的關(guān)鍵
在 ACHEMA Pulse 線上展會(huì)的虛擬活動(dòng)中，西門子將展示如何通過現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的融合賦能工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)多途徑、可持續(xù)的發(fā)展。過程工業(yè)企業(yè)正面臨著緊迫且快速變化的各項(xiàng)挑戰(zhàn)。尤其是新冠疫情的爆發(fā)幾乎在一夜之間改變了需求模式和全球供應(yīng)鏈。與此同時(shí)，各項(xiàng)行業(yè)特定的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)正在為生產(chǎn)創(chuàng)造新的框架條件。借助數(shù)字化和自動(dòng)化，能夠從容應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以利用由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來確保競爭優(yōu)勢，因?yàn)閷?shù)據(jù)的智能分析、理解和利用使企業(yè)能夠更快地適應(yīng)不斷變化的需求。西門子數(shù)字化企業(yè)解決方案通過將現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界相融合來達(dá)成目標(biāo)，從而為仿真、虛擬過程、遠(yuǎn)程訪問和連接提供解決方案，并為數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供服務(wù)。得益于相應(yīng)的行業(yè)專業(yè)知識(shí)，西門子可以滿足具體行業(yè)領(lǐng)域的需求。
專注于行業(yè)的特定解決方案
西門子數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)過程自動(dòng)化首席執(zhí)行官 Eckard Eberle 表示：“ACHEMA Pulse 線上展是推動(dòng)客戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型并幫助他們進(jìn)一步了解如何與西門子合作的極佳機(jī)遇。本次展示我們將特別關(guān)注制藥和化工行業(yè)，并期待分享我們在這些領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。”
對于制藥行業(yè)的企業(yè)而言，贏得與時(shí)間的賽跑比以往任何時(shí)候都更加重要。西門子致力于幫助制藥企業(yè)借助數(shù)字化和自動(dòng)化加快生產(chǎn)進(jìn)程。例如，總部位于德國美因茨的生物技術(shù)公司 BioNTech SE，在西門子的協(xié)助下，以創(chuàng)紀(jì)錄的速度將馬爾堡現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)施轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)新冠疫苗。馬爾堡現(xiàn)場專家團(tuán)隊(duì)通過與西門子的合作，現(xiàn)有 mRNA 疫苗生產(chǎn)設(shè)施的改造時(shí)間從一年左右縮短至五個(gè)月，其中新的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）關(guān)鍵部分的實(shí)施時(shí)間縮短至兩個(gè)半月。
未來，數(shù)字化雙胞胎可以越來越多地應(yīng)用于疫苗開發(fā)。全球醫(yī)藥保健公司葛蘭素史克（GSK）與數(shù)字化專家西門子和數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)導(dǎo)者Atos合作，利用數(shù)字化雙胞胎實(shí)現(xiàn)疫苗開發(fā)和生產(chǎn)過程的數(shù)字化。作為首個(gè)應(yīng)用嘗試，葛蘭素史克、西門子和Atos開發(fā)出了用于概念驗(yàn)證的數(shù)字化雙胞胎，專門用于輔劑技術(shù)的開發(fā)和制造。利用機(jī)械模型和人工智能，三家公司開發(fā)出了一個(gè)混合模型來仿真和監(jiān)控這一過程。因此，數(shù)字化雙胞胎將過程參數(shù)與輔劑質(zhì)量聯(lián)系起來，通過傳感器和過程分析技術(shù)（PAT）為數(shù)字化雙胞胎提供預(yù)測產(chǎn)品質(zhì)量所需的信息。任何偏離最佳質(zhì)量的情況都可以預(yù)見，利用雙胞胎作用于過程參數(shù)，并對其進(jìn)行修正，以滿足目標(biāo)規(guī)格。下一步，GSK 希望與西門子合作，支持自身在新疫苗的整個(gè)開發(fā)過程中建立和引入新的數(shù)字化雙胞胎的愿景。因此，產(chǎn)品、生產(chǎn)和性能的數(shù)字化雙胞胎將被連接在一起。
在化學(xué)工業(yè)中，最大的挑戰(zhàn)在于工廠必須安全、可靠地運(yùn)營。“西門子數(shù)字化現(xiàn)場工程師”是一種全新推出的創(chuàng)新理念，支持操作人員利用最先進(jìn)的技術(shù)，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)工作的數(shù)字化和自動(dòng)化。這種方法支持用戶實(shí)現(xiàn)過程行業(yè)工廠工作流程的數(shù)字化和無紙化處理，并通過電子文檔、訪問信息和智能設(shè)備的引導(dǎo)促進(jìn)遠(yuǎn)程訪問。在此背景下，特種化學(xué)品公司朗盛（Lanxess）繼續(xù)推進(jìn)其生產(chǎn)工廠的數(shù)字化。在接下來的三年中，朗盛將引入遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)。第一步，每年使用的約 40 萬份紙質(zhì)運(yùn)維清單將替換為數(shù)字清單，并錄入平板電腦中。西門子支持朗盛實(shí)現(xiàn)其運(yùn)維清單數(shù)字化。為此，西門子應(yīng)用了可在平板電腦上運(yùn)行的 Moby.Check 軟件，可以使用鍵盤或語音命令進(jìn)行控制。Moby.Check 軟件提供靈活的操作概念，支持用戶在他們的計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建生產(chǎn)、服務(wù)和維護(hù)清單，而無需任何預(yù)先的編程工作或培訓(xùn)。除了更有效的處理，還可以降低手動(dòng)傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，簡化整個(gè)記錄過程。“西門子數(shù)字化現(xiàn)場工程師”理念支持從仿真到數(shù)字化工作過程的轉(zhuǎn)型，還可以探索在該領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)字化雙胞胎的潛力。基于 AI 的應(yīng)用程序通過早期檢測異常，有助于提高工廠的可用性。同時(shí)，預(yù)測性維護(hù)計(jì)劃的實(shí)施則意味著可以避免停機(jī)和日常維護(hù)工作。
作為化工和石油天然氣行業(yè)的專用產(chǎn)品，西門子不僅提供 Simotics XP 系列防爆電機(jī)，還在 Chemstar 版本中提供適用于無爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的 Simotics SD 系列電機(jī)。這些電機(jī)產(chǎn)品均配有預(yù)配置的特定化學(xué)選件。這兩個(gè)電機(jī)系列都可供選型，即使在極端條件下也能可靠、節(jié)能地運(yùn)行，并提供所有相關(guān)證書。
模塊化是輕松滿足新需求的關(guān)鍵
為滿足短創(chuàng)新周期和適應(yīng)新產(chǎn)品組合的需求，各系統(tǒng)必須快速且易于擴(kuò)展。而先決條件是采用標(biāo)準(zhǔn)化的跨供應(yīng)商接口，以實(shí)現(xiàn)模塊化工廠的高效配置、通信和集成。這種類型的接口在 MTP 模塊類型包中定義。該協(xié)議定義了過程模型或工廠部分的信息技術(shù)部分，確保其可以輕松集成到綜合自動(dòng)化解決方案中，例如基于 Web 的過程控制系統(tǒng)Simatic PCS neo。這些模塊可組裝成一個(gè)整體過程，便于對其進(jìn)行監(jiān)控。在ACHEMA Pulse 線上展中，西門子和默克（Merck）之間的合作范例將展示基于 MTP 的模塊化生產(chǎn)工廠如何最大限度地減少工程工作量，并支持快速和通用的過程適配。
創(chuàng)新的 IIoT 解決方案，實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸和可靠的數(shù)據(jù)采集
“作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一部分，過程工業(yè)呈現(xiàn)出新的趨勢，我們正通過先進(jìn)的解決方案和創(chuàng)新來推動(dòng)這一趨勢，”Eberle解釋道。“我們認(rèn)為 5G 是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中最重要的技術(shù)之一。依靠這一技術(shù)，我們可以通過強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)快速、可靠地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫枰奈恢茫瑥亩股a(chǎn)工廠更加靈活、自主和高效。”Scalance MUM856-1 是西門子推出的首款工業(yè) 5G 路由器。
憑借其無線連接，強(qiáng)大的 Sitrans MS200 多傳感器構(gòu)成了收集機(jī)械系統(tǒng)組件振動(dòng)和溫度數(shù)據(jù)的硬件基礎(chǔ)。通過藍(lán)牙連接，數(shù)據(jù)將發(fā)送到 Sitrans CC220 工業(yè)網(wǎng)關(guān)，并在此加密，然后從此傳輸?shù)皆贫恕itrans SCM IQ 系統(tǒng)具有基于機(jī)器學(xué)習(xí)的異常檢測特性。可不斷監(jiān)控和分析所有傳感器值，并快速檢測任何偏離預(yù)期運(yùn)行狀態(tài)的情況。通過該 App，可以記錄工廠行為中的異常情況，以便立即分發(fā)消息，從而提醒預(yù)定義的一組用戶。Sitrans SCM IQ 系統(tǒng)包括多傳感器、網(wǎng)關(guān)和 App，可應(yīng)用于所有具有機(jī)械或旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件的工廠。計(jì)劃從 2021 年夏季開始供貨，支持利用現(xiàn)場設(shè)備先前未使用的數(shù)據(jù)來提前搶先識(shí)別和防范即將發(fā)生的設(shè)備故障，從而降低維護(hù)成本并規(guī)避計(jì)劃外停機(jī)。
將可持續(xù)性作為指導(dǎo)原則
正如 Eberle 所強(qiáng)調(diào)的：“我們的產(chǎn)品和解決方案不僅滿足了客戶的需求，也為可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。”因此，ACHEMA Pulse 線上展還將組織關(guān)于化學(xué)品再循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展主題的會(huì)議。
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