西門子助力實現過程工業的數字化轉型
http://www.debgrams.com 2021-06-18 13:53 來源：西門子工業業務領域
- 專注于現實世界與數字世界的融合
- 工業物聯網：基于數據的算法顯著提高工廠運營效率
- 過程優化和模塊化是數字化轉型成功的關鍵
在 ACHEMA Pulse 線上展會的虛擬活動中，西門子將展示如何通過現實世界與數字世界的融合賦能工業企業實現多途徑、可持續的發展。過程工業企業正面臨著緊迫且快速變化的各項挑戰。尤其是新冠疫情的爆發幾乎在一夜之間改變了需求模式和全球供應鏈。與此同時，各項行業特定的法規和標準正在為生產創造新的框架條件。借助數字化和自動化，能夠從容應對這些挑戰。工業物聯網解決方案可以利用由此產生的數據來確保競爭優勢，因為對數據的智能分析、理解和利用使企業能夠更快地適應不斷變化的需求。西門子數字化企業解決方案通過將現實世界與數字世界相融合來達成目標，從而為仿真、虛擬過程、遠程訪問和連接提供解決方案，并為數字化轉型提供服務。得益于相應的行業專業知識，西門子可以滿足具體行業領域的需求。
專注于行業的特定解決方案
西門子數字化工業集團過程自動化首席執行官 Eckard Eberle 表示：“ACHEMA Pulse 線上展是推動客戶數字化轉型并幫助他們進一步了解如何與西門子合作的極佳機遇。本次展示我們將特別關注制藥和化工行業，并期待分享我們在這些領域的專業知識。”
對于制藥行業的企業而言，贏得與時間的賽跑比以往任何時候都更加重要。西門子致力于幫助制藥企業借助數字化和自動化加快生產進程。例如，總部位于德國美因茨的生物技術公司 BioNTech SE，在西門子的協助下，以創紀錄的速度將馬爾堡現有的生產設施轉換為生產新冠疫苗。馬爾堡現場專家團隊通過與西門子的合作，現有 mRNA 疫苗生產設施的改造時間從一年左右縮短至五個月，其中新的制造執行系統（MES）關鍵部分的實施時間縮短至兩個半月。
未來，數字化雙胞胎可以越來越多地應用于疫苗開發。全球醫藥保健公司葛蘭素史克（GSK）與數字化專家西門子和數字化轉型領導者Atos合作，利用數字化雙胞胎實現疫苗開發和生產過程的數字化。作為首個應用嘗試，葛蘭素史克、西門子和Atos開發出了用于概念驗證的數字化雙胞胎，專門用于輔劑技術的開發和制造。利用機械模型和人工智能，三家公司開發出了一個混合模型來仿真和監控這一過程。因此，數字化雙胞胎將過程參數與輔劑質量聯系起來，通過傳感器和過程分析技術（PAT）為數字化雙胞胎提供預測產品質量所需的信息。任何偏離最佳質量的情況都可以預見，利用雙胞胎作用于過程參數，并對其進行修正，以滿足目標規格。下一步，GSK 希望與西門子合作，支持自身在新疫苗的整個開發過程中建立和引入新的數字化雙胞胎的愿景。因此，產品、生產和性能的數字化雙胞胎將被連接在一起。
在化學工業中，最大的挑戰在于工廠必須安全、可靠地運營。“西門子數字化現場工程師”是一種全新推出的創新理念，支持操作人員利用最先進的技術，如增強現實（AR）和虛擬現實（VR），在現場實現工作的數字化和自動化。這種方法支持用戶實現過程行業工廠工作流程的數字化和無紙化處理，并通過電子文檔、訪問信息和智能設備的引導促進遠程訪問。在此背景下，特種化學品公司朗盛（Lanxess）繼續推進其生產工廠的數字化。在接下來的三年中，朗盛將引入遠程運維技術。第一步，每年使用的約 40 萬份紙質運維清單將替換為數字清單，并錄入平板電腦中。西門子支持朗盛實現其運維清單數字化。為此，西門子應用了可在平板電腦上運行的 Moby.Check 軟件，可以使用鍵盤或語音命令進行控制。Moby.Check 軟件提供靈活的操作概念，支持用戶在他們的計算機上創建生產、服務和維護清單，而無需任何預先的編程工作或培訓。除了更有效的處理，還可以降低手動傳輸的錯誤率，簡化整個記錄過程。“西門子數字化現場工程師”理念支持從仿真到數字化工作過程的轉型，還可以探索在該領域應用數字化雙胞胎的潛力。基于 AI 的應用程序通過早期檢測異常，有助于提高工廠的可用性。同時，預測性維護計劃的實施則意味著可以避免停機和日常維護工作。
作為化工和石油天然氣行業的專用產品，西門子不僅提供 Simotics XP 系列防爆電機，還在 Chemstar 版本中提供適用于無爆炸危險環境的 Simotics SD 系列電機。這些電機產品均配有預配置的特定化學選件。這兩個電機系列都可供選型，即使在極端條件下也能可靠、節能地運行，并提供所有相關證書。
模塊化是輕松滿足新需求的關鍵
為滿足短創新周期和適應新產品組合的需求，各系統必須快速且易于擴展。而先決條件是采用標準化的跨供應商接口，以實現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。該協議定義了過程模型或工廠部分的信息技術部分，確保其可以輕松集成到綜合自動化解決方案中，例如基于 Web 的過程控制系統Simatic PCS neo。這些模塊可組裝成一個整體過程，便于對其進行監控。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。
創新的 IIoT 解決方案，實現更快的數據傳輸和可靠的數據采集
“作為數字化轉型的一部分，過程工業呈現出新的趨勢，我們正通過先進的解決方案和創新來推動這一趨勢，”Eberle解釋道。“我們認為 5G 是工業物聯網環境中最重要的技術之一。依靠這一技術，我們可以通過強大的通信網絡快速、可靠地將數據傳輸到需要的位置，從而使生產工廠更加靈活、自主和高效。”Scalance MUM856-1 是西門子推出的首款工業 5G 路由器。
憑借其無線連接，強大的 Sitrans MS200 多傳感器構成了收集機械系統組件振動和溫度數據的硬件基礎。通過藍牙連接，數據將發送到 Sitrans CC220 工業網關，并在此加密，然后從此傳輸到云端。Sitrans SCM IQ 系統具有基于機器學習的異常檢測特性。可不斷監控和分析所有傳感器值，并快速檢測任何偏離預期運行狀態的情況。通過該 App，可以記錄工廠行為中的異常情況，以便立即分發消息，從而提醒預定義的一組用戶。Sitrans SCM IQ 系統包括多傳感器、網關和 App，可應用于所有具有機械或旋轉系統組件的工廠。計劃從 2021 年夏季開始供貨，支持利用現場設備先前未使用的數據來提前搶先識別和防范即將發生的設備故障，從而降低維護成本并規避計劃外停機。
將可持續性作為指導原則
正如 Eberle 所強調的：“我們的產品和解決方案不僅滿足了客戶的需求，也為可持續發展做出了貢獻。”因此，ACHEMA Pulse 線上展還將組織關于化學品再循環利用和可持續發展主題的會議。
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