自有工論｜西門子劉力康：以數字之力，解鎖流程工業節能減碳新模式
http://www.debgrams.com 2023-11-29 10:37 來源：西門子工業業務領域
在浩浩蕩蕩的工業化進程里，流程工業始終是濃墨重彩的一筆。今天，可持續發展理念成為全球共識，經大數據、云計算、人工智能、物聯網、工業5G等新一代信息技術加持的流程工業，業已成為世界各國節能減碳的“主戰場”。
釋放數據價值需要具備全局視角
數字經濟在各行各業加速滲透疊加流程工業變革深度演進，數字化轉型已成為助力流程工業高速發展的題中之義，是業界企業穿越市場不確定性迷霧的明燈。盡管很多流程工業企業早已把數字化轉型納入規劃，卻在實際實施過程中荊棘密布，難于找到切實可行的提升路徑。感知到業界企業對數字化轉型高效落地的迫切需求，西門子一方面為流程工業企業提供一體化軟件解決方案，夯實數據基礎，構建起覆蓋產品全生命周期的數字孿生工廠。另一方面幫助用戶充分釋放數字孿生工廠的數據價值，使之能夠真正地服務于生產效率的提升和工廠的穩態運行。
具體而言，新建工廠借助COMOS等工程軟件系統，能夠在原生數字化工程數據庫中完成集成工程設計，并將數據沿襲至運營階段，建立企業的數字孿生數據庫。而在役工廠借助COMOS Brownfield Enablement解決方案，能夠獲取、合并及統一數據和文檔，解決數據源分散和非結構化數據問題，高效地進行數字化整合與轉換。同時，西門子也能夠幫助企業基于數字孿生實現業務場景的數字化轉型。通過Mobile Worker Lite 數智工廠AR 移動應用軟件，將工程設計數據、圖紙、文檔、三維模型和運行狀態等設備動靜態數據推送到現場工作人員的手持終端，在手機、平板、智能眼鏡等移動應用設備中即可完成眾多業務場景的處理。
無論是新建工廠還是在役工廠，預測性維護技術都已成為工廠智能化的驅動力之一。在實現預測性維護的過程中，數據是關鍵。通過對設備運行數據的收集、處理和分析，提取出有用的信息，以監測設備的狀態和預測故障。西門子推出的基于人工智能的軟件平臺SiePA（Siemens Predictive Analytics），集成了工業人工智能與工業大數據分析技術，將預測功能從 “預測性維護”擴展到 “預測性優化”，并內置眾多行業知識與經驗，整合了130余個模型模板和1200多個標準故障解決方案，有助于幫助企業控制風險、提高設備可靠性、優化生產效率、增強數據洞察力。SiePA還可以與DCS系統（如SIMATIC PCS 7 / PCS neo）相結合，實現“AI+DCS” 加強控制，助力企業在穩定提高產品質量的同時提升生產效率。
流程工業是工業節能減碳的發力點
在中國能源結構以化石能源為主、多元化發展的背景下，流程工業的節能減碳是實現“雙碳”目標的重中之重。創新的產品、技術和解決方案則是支撐流程工業數字化轉型需求，推進行業內企業優化能源利用效率、提升能源消耗透明度的關鍵一環。
基于gPROMS工藝仿真平臺，我們可以搭建針對整個工廠能源系統的實時在線優化平臺，用于追蹤不同能源形態在系統中的分配以及利用效率，從而動態的計算整個生產系統的碳足跡，并優化燃料、電力/動力、蒸汽和氫氣的利用效率。gPROMS創新性的結合先進優化算法、快速求解能力以及具有系統狀態感知能力的自適應模型，可以應用于眾多的工業領域。通過高忠實度的AI模型，賦能用戶快速高效的進行生產規劃并在滿足各種限制條件的前提下，以最經濟的方式運行整個生產系統，從而賦能鋼鐵、煉油以及石化、化工行業優化能源利用效率并滿足預期雙減目標。
當前，碳捕集、利用與封存（CCUS）技術是實現化石能源大規模循環再利用和凈零排放的主要途徑。早在2019年，西門子便布局于CCUS相關技術，收購了擁有先進多維度精細建模、動態仿真和實時優化技術的PSE公司。西門子 gCCS是全球首個專為完整CCS鏈設計的建模軟件，可以模擬從能源消耗到二氧化碳捕集、壓縮、運輸，以及封存與重新利用的整個能源利用生命周期。基于西門子gPROMS先進工藝建模平臺，結合工廠運行數據通過對生產工藝-生產知識的軟件化、專業化與標準化，西門子賦能工業企業建立高忠實度的生產系統工藝數字孿生，實時體現系統運行狀態，并動態的優化操作條件；同時結合先進的控制系統，解耦復雜控制邏輯降低操作者的工作強度，從而實現生產系統的實時動態優化。
全球能源危機愈演愈烈，以及氣候變化的嚴峻形勢下，如何解決能源結構錯配問題、平衡碳排放與經濟發展，成為中國需要面對的核心議題之一。作為優化能源結構、促進綠色低碳發展的重要抓手，以氫能為代表的綠色能源被寄予厚望。面對徐徐展開的市場藍圖，西門子除了從源頭助力流程工業低碳、乃至零碳生產，還以氫能產業鏈工藝仿真技術、gPROMS模擬優化技術、分布式控制系統SIMATIC PCS 7等創新的產品、技術和解決方案，為綠色能源產業高質量發展注入源源不斷的動力。
構建本土生態才能更貼合用戶需求
為了使產品和解決方案更貼合本土用戶的需求，進一步融入到本土生態系統，西門子針對流程工業的不同垂直應用領域進行了布局，將很多產品轉移至本土生產，與用戶、合作伙伴攜手打造本土生態圈。在業務發展方面，西門子持續加強在中國市場的銷售、生產和研發能力，將卓越的產品、技術和解決方案輸送給行業用戶。針對本土市場的需求特點，提供從工廠現場設備層的儀器儀表、通信、工業電源等產品，到控制層的DCS控制系統，再到豐富軟件產品的覆蓋全局的產品矩陣，不斷將先進理念和技術融入到流程工業。
近年來，西門子先后推出更多的開創性解決方案，使得本土生態圈更具“向心力”。2023年，西門子發布了《西門子工業5G全連接工廠白皮書》，結合5G技術應用環境和市場需求的演變，梳理自身在工業領域探索工業5G應用落地的成功實踐。西門子已將自身前沿技術和成熟生態與西門子工業5G相結合，為工業5G落地更多行業提供指引。同年，開放式數字商業平臺西門子Xcelerator落地中國，助力不同行業、不同規模、不同階段的企業更簡單、更快速地實現數字化的規模化落地。
西門子對流程工業的探索從未止步。屹立于時代風口浪尖，面對滾滾而來的數字化轉型浪潮，西門子將繼續秉持“勇擔責任、追求卓越、矢志創新”的初心，以先進的產品和解決方案，賦能更多企業以數字之力解鎖流程工業節能減碳新模式，為中國制造業帶來質變。
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