艾默生过程管理高准公司的多变量数字新技术（MVD）与PlantWeb数字工厂结构一体化。为数字工厂自动化提供了一个新的途径，不但可以提高过程控制水准，而且可以减少维护成本进而提高资产管理和其他业务系统的管理。

      现在的真实状况

      当一个新工厂或者流水线购入安装在线后，各类的安装问题已经得到解决，产量已经稳定。理想状态下，工厂能够在所有或大部分时间内以最大化的产量运行。

      现实中发生了什么情况呢？以摩擦，磨损，破损等形式，复杂的运行环境，以及各种各样的表象——事实上很快使得产出情况并非如人所愿。有的时候，整条生产线完全地停产，或者发生一个计划外的停车。问题解决了，也许是修正了工艺条件使得运行得以继续。但是，因为我们考虑的出发点是需要恢复生产，所以典型的方案不是去再优化过程而是使生产线在更多的现有设置条件下继续工作，从而生产的水平是低下的。结果，实际工厂的运行是在低于运行目标的状况下进行变化，有的时候，运行水平是非常低的。

      手动vs自动化控制

      从理论上讲，自动化控制提供了很多优势，包括降低了对人力的需求并提高了平均产能。使用手动控制，对于解决问题而言是很好的办法，但是很昂贵并且反应缓慢。但是，参照数据显示20~40%的工厂控制环路是靠手动控制而不是自动化系统控制运行的。此外，艾默生过程管理完成的系统审核显示80%的控制系统确实为系统增加了变化。因此，先进的过程控制（APC）应用，依赖于一个很好的功能性调节系统，经常停顿。很明显，自控系统并没有完成自身的承诺。

      对于此类问题，一般有三个因素：

      ◆ 当发生问题时，操作员将操作改为手动控制，往往未改回来
      ◆ 很多的控制系统参数是设为默认值的，有些设置是不适合的
      ◆ APC是依赖于将过程特征设定值输入到一个可以方便调控的调节系统

      即使在启动过程中控制系统被很小心地调控，为运行条件设置的参数是在启动的瞬时开始起作用的，当工厂条件变化时，控制系统不会自动地去适应其变化。并且很少的工厂会花费时间去进行再调节。

      维护

      今天，大多数的工厂必须在两种维护策略中做出选择：

      ◆ 反应性维护――也被称为“纠错运转”或者“损毁修复”。采用这种策略的主要风险之一是计划外停车。此外，用于修理或者替换已损设备的时间和成本会远高于早期处理隐患所需的时间和成本。

      ◆ 预防性维护――也被称为“预防万一性修复”。这种策略减少了计划外停车的风险，但是增加了计划停车的频率和时间跨度以及维护引起的潜在风险。此外，当修理或替换发生过早时，预防性维护会带来一些“不必要”的成本。

      制订维护策略和进度不仅基于考虑错误类型，而且也要基于考虑错误的后果。工厂经理必须在过度成本和不可接受的高风险之间设定一个合适的目标。譬如：

      ◆ 对于在浴室中的灯泡而言，反应性维护策略是足够的，当灯被烧坏时替换即可。
      ◆ 对于在操作室中的灯泡而言，预防性的维护策略更佳。

      理想状态下，灯泡用户愿意了解灯泡会在若干时间后烧毁（根据不同状态也许是若干小时或若干天）。频繁地更换灯泡是很昂贵的，但是更换很晚也会是很昂贵的――对于工厂而言，计划外停车是工厂收入损失的最大的一个来源。

      最佳经验式维护

      最佳经验式维护推荐，只有40%的维护应当是反应性或者预防性维护。现有的数据显示，86%的维护属于这两种类型而且在最近五年内数量并未改变。一个工厂的管理工具应该使得“预防性维护”成为可能。允许客户可以“按照需要”设定维护的时间表，获得显著的经济效益。

      最佳经验式维护的另一个重要组成就是“前瞻性维护”，或者使实施维护达到一些其他利益。继续列举灯泡的例子：用一个荧光灯泡替代一个白炽灯泡可以降低运营成本。在一个工厂内，连续运转导致的填充磨损使得一个阀门反复地损坏，当系统重新调整后，阀门的循环运转得以消除，即减少了阀门故障，又提高了过程的性能。

      数字自动化系统：走向理想状态

      历史上，每一个自控体系的出现都带来了实际的价值。HPB（Hardwiredpanelboards）提供了非常好的控制调节模式，它被分散控制系统（DCS）所替代，后者提供了更换的灵活性和控制扩展空间。DCS体系现在正在被数字工厂系统所替代。这样的技术发展途径是技术进步的一个卓越范例――新技术替代了旧技术是因为它们带来了更多的价值。

      PlantWeb

      PlantWeb是艾默生过程管理发展的一个用于工厂自动化管理的数字结构系统，使用现场智能的能力来提高工厂性能。

      用于提高过程控制的预测性智能系统

      PlantWeb是个特别设计的，用于处理来自工厂现有的成百上千个微处理器发送的最新的大量设备信息，是过程的监视系统。这些友好的监视系统功能很多，远超出测量温度，压力，和流量等，它们可以在事情发生前告诉你，你的灯泡快要烧毁了。它们不但可以监视工艺过程也可以监视自身的和工艺过程的“健康”状态。提供预测性智能以提高过程控制水准。

      PlantWeb技术

      PlantWeb，或者称之为数字化工厂结构。总体上，有很多有别于DCS结构的根本技术：

      ◆ PlantWeb是一个网络化的，而不是一个集中化的结构。今天的现场装置，具有比早期DCS系统控制器更强大的计算能力，现在可以作为系统的服务器发挥功效，而不仅仅是简单的数据采集装置。网络化的体系结构被设计成为能够充分实现这些集中化系统所没有的新功能。

      ◆ PlantWeb是基于每一级别的标准设计的－诸如技术平台，网络和通讯协议等，这样可以在执行的过程中节省时间和金钱。但是，更为重要的是，使得Plantweb数据更易于和其他系统结合起来。

      ◆ PlantWeb用于过程控制时使用数字信号而不是模拟信号。这样使得多种先进的信号处理算法譬如噪音减弱得以实现。当Foundation™fieldbus成为选择的协议时，数字信号可以自动被标识为“好,”“坏,”或者“不确定,”控制系统自动将这类信息合并入控制算法中。相反的，在一个典型的模拟执行过程中，任何在4~20MA之间的输出信号都被假设为好信号，控制系统的行为随之产生,而事实上，任何因素都有可能扭曲输出信号。

      PlantWeb增加的收益：更多于过程控制

      由于技术的智能化应用，Plantweb不仅可以使得过程控制更加智能，快速－Plantweb可以使得控制系统在新的层面以新的方式介入到工厂的管理中。因为PlantWeb可以容易地连接入整体的工厂管理系统，过程控制数据可以与资产管理数据合并，然后和其他的商业系统整合，贯穿整个操作提供更多的价值。

      譬如，有Plantweb提供的信息可以整合入ERP或者CMMS（计算机化维护监视系统）系统用来自动操作部分指令，维护工作指令等等。很多艾默生过程管理顾客报告在使用SAP或者Oracle系统定量他们的ROI（投资回报）时发生问题，来自Plantweb系统的实时数据能够真正帮助在ERP系统中实现投资回报。

      一个公司执行一个对所有工作单的分析，横跨所有的维护员工，发现63%的工作单是没有增加价值的。维护人员察看设备并做了一系列的维护检测，但是没有做任何改变。

      相关的成本是巨大的，但是在数字化工厂体系结构出现之前，现场察看是执行所需维护的唯一手段。伴随着一个数字化的集成系统结构，定期的现场察看是不需要的：如果需要关注任何设备，系统就发出一个信息；如果需要专门察看某个设备，可以进行远程浏览。PlantWeb用户报告说通过简单地削减无增值工作就可以节省40%的维护成本。对于已经处于最少雇员水平上的维护员工而言，在维护时间上的节省经常可以被视为一个非常必须的提高产率的途径。这给予用户工具和资源用来投资于从反应性和预防性维护到前瞻性和预测性维护的转变。

      用户利益

      从超过200个Plantweb用户收集到的数据显示采用Plantweb数字化系统在工厂效率方面得到至少2%的提高。这个数字覆盖了很多行业，超过了以科氏质量测量技术推动带来的价值。它意味着整合入整个工厂结构体系的预测性智能产生的价值。

      PlantWeb在Opex价值模式的每一个领域内影响着工厂的经济利益，如下所示。

      与Plantweb一体化的现场装置中的预测性智能功能，可以回答这些问题：“装置的运行将会怎样？装置可以告诉我们哪些有关工艺过程的数据？工艺设备的效率将会如何？我的热交换器的表现如何？我的机械设备的表现如何？是否发生了气蚀？工艺气体供应是否不洁净？脉冲流管线是否被堵塞？我的流量计是否产生了挂壁？是否发生了混合气液两相？这些都是工厂需要处理的通常问题。这些也是现实操作统计的原因。在这些现象影响工厂的运行和财务报表之前就知道了这些条件，将会显著地改善工厂的经济效益。

      知道这些事情的唯一途径就是了解更多有关工艺的事情。为了做到这点，仅是把昂贵的软件包堆积在近20年内提供的相同“基础”的现场信息上是不够的，对于相同数据作的更高级的分析产生不了新的信息。新的信息是通过为过程注入更新的活力来产生的，智能化的现场装置可以前瞻性地诊断装置自身和围绕装置的控制系统。有了这些新信息，工厂管理可以将资源利用和利润率带至一个新的阶段。

      案例：预测装置故障

      在炼油厂的一个流化床接触反应器（FCC）在偶然的故障下会变得不稳定，这样的故障代价是一个星期的停车时间和$7M损失。

      现有的系统是依靠DCS历史工具和统计分析，附加在传统测量装置的顶部。只有在催化裂化发生故障，系统才会提出报告。客户安装了PlantWeb并在一段时间内同时运行2套系统用于测试比较。在测试期，不稳定的催化剂流量状况发生了。客户认为Plantweb可以在提前30分钟预知问题的发生，这段时间对于提前避免停车是足够的。

      案例分析：过程控制

      高准仪表安装在一个食品处理厂来控制在线的混合工艺。PlantWeb允许客户来规定发送信息的类型和地点。如果是非指定人员收到信息，或者信息是不可执行的，则此信息是失效的。

      如果仪表判断有气液两相状况，PlantWeb知道去通知维护人员，但是并不执行具体的操作。因为实际上，这个信息是预测出来的，对于操作员而言，已经有太多的信息了。这个信息对于操作而言将是超载的。无论如何，对于维护人员而言，PlantWeb将提供下列信息：

      ◆ 驱动信号超出运行范围的报警
      ◆ 驱动信号运行范围
      ◆ 要检查的具体事情事由：泵运行，整体密封，表的压损

      维护人员可以利用这些信息，现在做一些简单的维护以避免质量或者将来客户关系的问题。

      但是，如果一个压力变送器报告了引压管有堵塞，Plantweb将同时通知维护人员和操作人员。这是因为，尽管变送器是完好的而且信号显示良好，但是变送器已从工艺路线隔离出来，因此此信号是无效的。

      案例：装置校验

      一个有名的制造公司安装了高准流量计来测量氯气流量。因为氯气是一个被严格控制的物质，EPA要求仪表进行定期的校验。

      在PlantWeb之前，流量计的确认是由校验完成的，这要求查看流量计，而查看流量计会引起安全问题。依据即将出台的流量校验系数确认手册（GA fall 2004），通过现有数据和历史数据的比较，可以远程完成流量计校验的第一个步骤。当现有流量标定系数与历史数据一致时，不必要进行实际的标定过程。于是，流量计和工艺可以保持一直在线状态，从而节约了时间和人力物力。将此方法应用到所有工厂的所有仪表，在每$20,000成本中，公司可节省$19,500。对于每一个表而言，总的节省成本为120万，投资回收期是６个月。此外，由于没有人暴露在氯气和气体危险气体环境中，公司能够得到显著的安全收益。

      定量结果

      PlantWeb的客户已经报告了下列显著并可被测量的收益：

      ◆ 生产量增加10%（Callery Chemical）
      ◆ 在没有增加人员的情况下，增加了30%的产能（Calcasieu RefiNIng）
      ◆ 减少了78%仪表维护时间（Vopak）
      ◆ 减少了20%的原材料使用（Callery Chemical）
      ◆ 减少了15%重复工作（Flint Ink）
      ◆ 使用了仪表测试的自控文件，减少了40-65%维护时间（ACS Dobfar）
      ◆ 气体的实际质量超过了技术规格（Changging）
      ◆ 在安排维护日程时更有效率（SmithKline Beecham）
      ◆ 消除了人工编写报告所消耗的时间（SmithKline Beecham）

      总结

      过去，工厂简陋的操作环境使得工厂的产出水平明显低于理论操作设计。在过去的5年中，因为没有改进的工具，维护的过程没有得到任何改进。现在PlantWeb数字化系统能够提高操作水准并可减少停车，维持高水准的性能。

      通过使用Plantweb，可以消除未预期的停车。因为预防性维护可以得到显著减少，所必须的维护可以得到提前的确定和计划。计划的停车可以减少发生频率和减少时间消耗。在维护和工艺控制的基本问题得到解决后，注意力可以集中到有附加价值的新资源方面，比如说，消除工艺的制约，提高质量并提升运营水准。

      总而言之，Plantweb的预测性智能，持续诊断和先进的设计操作可以在很多领域内和不同层面上提高工厂的产率和利润率。

      ◆ 在现场仪表层面，可以提高性能和减少维护
      ◆ 在工艺层面，提高产能并减少浪费和停车
      ◆ 在系统结构层面，提供数据用于整合入资产管理系统，ERP系统和其他
      ◆ 在一个商业运营层面，可以提高ROI，提高产品质量并支持维护客户关系

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