艾默生助力Ergon 煉油公司開啟數字化轉型之路
http://www.debgrams.com 2021-04-09 09:34 來源：艾默生
許多企業經營者苦思冥想著如何將先進的技術（如大數據分析和機器學習、3D打印或虛擬現實等）為企業所用，以及如何以具有前瞻性的方式實現企業的運營目標，并獲得深遠、長久的成功。他們很想知道在數字化轉型的過程中同類企業都做了什么，遇到過哪些挑戰又是如何解決的。
Ergon 煉油公司是美國Ergon集團旗下的一家特種潤滑油生產廠。該公司采取明智的、以企業文化驅動的方式來實施新的自動化解決方案，從而在瞬息萬變的市場和日益激烈的行業競爭中取得了變革性的成果。
特種潤滑油生產質量至上。Ergon的數字化旅程講述了其如何進行新技術投資決策的過程。早在十年前，Ergon集團就開始大力推進企業信息技術（IT）與運營技術（OT）的合作，這也為實現公司的增長與多元化愿景起到了積極作用。
Ergon 集團擁有超3,000名員工和6家工廠，其中Ergon煉油公司已發展成為全球最大的環烷加工油生產商，原油日處理量高達26,500桶。其工藝尤為獨特：該工廠使用分布式控制系統（DCS）來生產特種石油產品，在產品裝載過程中，必須保持高標準的產品一致性、可重復性、質量與穩定性，這對于Ergon的業務模式至關重要，從而催生了自動化的需求。
特種油生產完成后，會儲存在煉油廠附近，然后通過駁船、卡車或鐵路將其直接運送至最終用戶端或世界各地的接收站。工廠生產的環烷基油、加工油和絕緣油已被Ergon公司在全球的客戶用于各種應用，包括但不限于變壓器油、化合物混合操作、橡膠制品、化學處理、金屬加工液、冷凍油、水力壓裂油、涂料和潤滑油。
擁抱數字化的企業文化。使Ergon不同于其它大多數煉油廠的不僅在于其業務的專業性，還在于其緊密結合的、家庭式的企業文化。企業領導層實施數字化的計劃與理念帶領企業不斷變革。
Ergon認為自己不僅是新技術的早期采納者，而且是精明的使用者。Ergon煉油公司副總裁Jeremy Kyser說：“多年來，我們的戰略一直是采用新技術、新系統和新流程，從而使我們能夠從競爭對手中脫穎而出，并擴大我們的全球客戶群”。與許多煉油廠一樣，Ergon管理層密切關注過程控制、無線儀表和數據分析領域的創新技術，以及自動化領域的前沿發展。但在整體數字化轉型戰略方面，公司領導層一直警惕地提出兩個關鍵問題：為什么要改變，為什么要冒險投資未經驗證的新技術？
“我們在數字化轉型方面投入了很多資金，并通過各種方法實現數字化轉型的落地，”Ergon系統工程總監Steve Elwart說。“其中一個簡單的方法就是遵循最佳實踐。另一個方法是講故事，我們能夠看到因技術力量不足對業務造成什么樣的影響，然后據此來有針對性地描繪如何提高績效的路線圖，以幫助管理層更清晰地看到投資自動化能夠帶來的價值。”
戰略規劃逐步擴展。 Ergon公司選擇了一種較為平衡的戰略：他們希望成為嘗試自動化新技術的先遣部隊，但并不追求一步到位，而是在采用的方案在發揮其作用同時持續的可擴展性，對于未來采用其它潛在解決方案具有足夠的敏捷度，直至找到完全適合此特定應用的解決方案。
通過數字化轉型，企業在可靠性、質量控制、安全性與合規性等方面的績效都得到了提高。“所生產的每種產品均具有不同的規格與參數，”Ergon 公司煉油與營銷業務執行副總裁Lance Puckett說。“在這些產品的生產過程中，擁有實時數據有助于維持當今市場需求的一致性。”對質量控制的專注鞏固公司作為特種潤滑油領先生產商之一的聲譽，并增加了其全球市場份額。Ergon目前的產品出口至全球90多個國家，并且這一數量還在繼續增長。
根據可衡量的結果確定項目的優先級。對于Ergon來說，數字化轉型的關鍵一直在于如何確定數字化項目的優先級，從而在運營和財務方面實現最佳成效。
在做選擇時，公司會側重于三個標準：可擴展性、員工賦能和IT/OT的融合。管理層發現了一些運營方面的挑戰（有些是顯而易見的，另外一些挑戰則隨著時間的推移逐漸顯現出來），并著手尋找符合標準的解決方案，有計劃地實施這一過程。公司各業務部門之間的靈活性、溝通與協作變得至關重要。
多年以來，隨著自動化行業的不斷創新，在決定是否采用新的硬件或軟件技術時，Ergon所遵從的第一個準則是看這些硬件和軟件是否真正適用，而且便于在更為廣泛的運營中輕松擴展。這不僅僅是確保可以得到企業層面的認可，還意味著公司能夠以更低的運營與財務風險開展項目試點，然后根據初步結果做出進一步決策。
其次，采用每一項新的數字技術（無論是對控制系統的圖形界面升級，還是對預測性資產管理軟件的升級）都要求能提高工人的工作效率，其原因不僅在于退休人員可能造成的經驗缺口，還在于公司堅信通過培訓可使員工能夠勝任基本操作并不斷提升知識與技能。
協同是持續改進的關鍵。在IT/OT集成方面，公司執行副總裁兼首席信息官Jana Branham采取了積極主動、合作共贏的工作方式。Ergon的IT團隊會定期詢問OT部門員工怎樣才能讓他們的工作更便捷，然后兩個團隊共同定制合適的解決方案，并利用新技術來滿足運營團隊的需求。
Branham女士說：“IT在支持運營團隊方面的作用是更多地了解其目標與挑戰，共同協作，幫助運營團隊打造能夠滿足需求的解決方案。”盡管這確實需要時間與通力合作，但這種合作方式是數字化轉型獲得成功的關鍵組成部分。
Ergon認為數字化轉型是一種持續的演化過程。持續改進的承諾使公司在競爭中保持領先地位，也就是說，值得仔細研究一下公司歷年來是如何實施新技術與改造項目的，以及在幾乎每天都有新突破的情況下，企業未來的愿景是什么。
開啟轉型之路。Ergon在數字化領域的第一項重大投資是無線網絡以及使用遠程傳感器為操作人員提供基本數據。在WirelessHART成為當今國際標準協議之前，他們就開始采用一種漸進式的方法進行嘗試了，即先在不太關鍵的應用中使用這一技術。“我們先在一臺泄壓閥上安裝無線傳感器，以檢測其爆破片的潛在問題，這相當于一個額外的安全保護，”系統工程總監 Elwart先生說:“一旦結果達到要求，我們就在另外33個爆破片上也安裝無線傳感器，這可以為我們節省數千美元的接線成本。”
然后，公司又啟動了一個項目，該項目涉及在存放有易燃化學品的遠程化學品倉庫大樓中安裝無線變送器。與控制室相距數百碼的倉庫大樓通常沒有工作人員，并且現有的電氣與數據網絡連接使得無法實現全天候的大樓安全與安防監控。
如果使用有線解決方案，管理人員擔心基礎設施成本、部署時間、施工物流與安全性。最后決定采用太陽能供電的無線現場網絡。工作人員在倉庫大樓中安裝了無線煙霧傳感器，從而將信號傳輸至可通過煉油廠控制系統直接查看的太陽能板供電的無線中繼器。無線解決方案免去了在現場進行光纖電纜挖溝的時間與成本，從而節省超過23萬美元。
盡管爆破片與倉庫大樓的應用是小型項目，但它們意味著一個好的開端，第一使Ergon建立了對新興數字技術及其易用性的信心，第二驗證了新的解決方案如何實現從小規模試點到之后在工廠更大范圍內進行擴展的過程。
初試告捷擴大規模。之后Ergon開始在工廠內進行設備完整性傳感器的部署，以實現對鼓風機及風扇等機械設備的自動監測，無線傳感器可將設備的振動數據發送至設備資產管理軟件（AMS），使操作員能夠更深入地了解機械設備的健康狀況，并幫助工作人員診斷問題，從而防患于未然（圖1）。AMS可以在控制室操作人員發現異常情況前就通知維護人員有關傳感器與變送器的潛在問題。
圖1. Ergon使用數字技術來幫助更深入地了解機械設備的健康狀況。
這類資產管理應用可綁定到更廣泛的全廠數字生態系統中，Ergon使用該應用的目的包括便于從供應商處獲得用于一站式故障排除的現成數字解決方案。在決定長期數字化戰略時，公司將不同供應商產品之間的兼容性視為一個至關重要的方面。
Ergon通過在不同過程區域添加更多傳感器與儀表來構建其網絡與數字生態系統功能之后，開始投資于分析工具，如用于報警管理的專用軟件（圖2），軟件針對各過程區域生成每周報告，從而使操作人員能夠確認報警系統工作正常。最終，報警率與報警緊急性均得到下降，并且無效警報的數量也降為零。
圖2. 資產管理軟件嵌入了預測、保護和過程專業知識，可識別潛在的設備故障，并確保在需要的時間和地點將關鍵資產健康數據送到操作員手中。
通過現代化改造提高生產質量。幾年前Ergon對工廠調和裝置的磅房控制系統進行了一項現代化改造（圖3），項目采用了多種新技術，以期提高工廠運行效率。
調和系統是Ergon工廠運營的基本組成部分。用于混合特種潤滑油組分并將其直接送至列車、卡車和船舶的傳統控制系統已過時。系統停機可能導致產生逾期罰款或訂單取消，并很快造成數百萬美元的損失。
Ergon采用專利批量控制器替代傳統系統，從而使管理混合配方以及對新產品實施新配方變得更為輕松，并使Ergon能夠處理更大的生產量。產品出貨量增加30%。該項目還首次使用了虛擬系統，該系統允許工作站和控制系統節點在公共主機計算機上運行，從而顯著減少停機并減少磅房中的硬件空間占用。虛擬系統還可以將整個控制系統的數據備份到一個文件中，從而在系統需要重啟時縮短重啟時間。
圖3. 從繪制磅房接線圖和優化控制軟件，到大幅降低硬件占用空間，再到系統的無縫切換，Ergon與業務伙伴密切合作，以實現調和裝置的現代化。
轉型覆蓋整個企業。近期Ergon公司的數字化也覆蓋到了訂單輸入系統的自動化，并將該系統與公司的業務管理軟件相集成。過去的做法是，當有新訂單時，磅房工作人員將訂單信息輸入到調和系統中，再通過調和人員將訂單信息輸入到電子表格中，以生成當天的報告，此過程可能產生手動輸入錯誤。
采用自動化系統后，訂單直接輸入企業客戶服務中心的SAP系統，油品調和操作人員只需在客戶卡車抵達時選出正確的訂單號，其余過程均自動執行。然后，SAP系統自動生成發票，這有助于前臺更快地追蹤訂單和結賬。這不僅能夠縮短發票周轉時間，還可以減少潛在人為失誤與重新調和的需要，否則，單個鍵入錯誤就可能導致數千美元的損失。
轉型之旅還在繼續。未來Ergon還將去往何方？數字化轉型是一個旅程，而不是終點，Ergon將繼續尋找機會，以更好地改善未來的運營。Elwart先生說，“我們旨在為需求者提供盡可能多的信息，無論是在控制室還是董事會會議室中。”
公司計劃去做的第一件事是利用DCS的高度定制化操作界面功能，該功能允許用戶設計操作員屏幕，從而使工廠工作人員都能通過平板電腦、手機、筆記本電腦或控制室工作站查看與其工作相關的所需內容。使用標準化人機界面圖形對過程數據與資產健康信息進行遠程訪問有助于加快回路檢查、檢修和維護，通常也能夠簡化整個工廠的工作流（圖4）。
圖4. 通過讓技術人員能夠使用移動平板電腦和智能手機來安全遠程訪問控制室數據，員工能夠從工廠內的任何位置監控過程，從而提高生產力。
盡管增強現實（AR）仍可能需要幾年才能成熟起來，但公司正在認真考慮將其作為另一項創新應用。“操作人員很快便能夠查看整個煉油廠范圍內的某臺設備，并獲得可視化的實時資產健康數據。”Elwart先生說。
對于Ergon來說，他們在數字化轉型中已經積累了一些經驗，實踐促使他們會一如既往地將這類高科技應用或尚未發明出來的技術用于使其能夠蓬勃發展的數字化轉型中。“創造一個完整的數字化戰略并堅持下去，”Elwart先生建議：“從小處著手，循序漸進，并利用可擴展技術將風險保持在最低水平。其中非常重要的是要讓企業文化推動技術的變革。”
編輯精選
