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当电力管理遇上自动化,一次企业盈利的升华之旅

面向未来的制造企业都试图通过智能制造战略提高企业管理水平和盈利能力。能效管理和自动化领域的数字化转型是这一进程的核心,正在绘制出新的愿景,推进传统工业生产和运营方式的变革,获得成本优势和商业先机。


长期以来,电力管理和过程自动化在工厂的整个生命周期中是相对隔离的状态,降低资本支出和运营支出的压力正在促进两者之间的集成,这种融合将创造巨大的收益。


01

从工程到资产管理的一体化设计


随着自动化水平的提升,电力管理与过程自动化的集成影响着工厂的整个生命周期,横贯最初的概念设计,到施工和调试、持续运营以及维护。过去,工厂的资产模型在设计阶段开发之后就不再更新维护,工程建设和工艺设计中的脱节,导致对工厂资产了解存在偏差,引发运营成本上涨。


 如今,一体化工程设计以端到端的形式将概念设计、FEED(前端工程设计)和详细设计集成到一个环境中,通过具备双向信息流的单一数据枢纽处理各类流程仿真和工程(一维、二维和三维)设计;

 另一方面,数字孪生升级了人们对于“模型世界”的认知,打开了通过数字世界改造物理世界的窗口;

 第三,AVEVA一体化工程解决方案以数字孪生为载体,在实时的单一数据库基础上进行及时、充分反馈;最后,基于增强现实、虚拟现实和混合现实体验技术的数字孪生使资产属性的各种变更形成自动传播,由此减少人为错误并提高效率。


对于寻求数字化转型、希望减少自身系统风险和故障的企业来说,一体化动态仿真技术能够满足新一代工程师的要求。例如,使用AVEVA和ETAP(电力系统分析软件)的电力和流程仿真建模软件可将工艺流程仿真、三维资产模型、电力系统这三个截然不同的领域集成进来,通过对各类变化(工艺条件的变化、进料的变化和业务指令的变更)的模拟完善工厂设计,这种孪生行为模型成为工厂生命周期中必不可少的数字资产和重要工具。


工程和资产信息的一体化可以带来深远、可持续的积极影响,特别是在电力管理和过程自动化交叉的领域:缩短项目交付时间、提高工程效率、降低施工成本。这项策略可以实现变更管理、多专业协作、项目文档创建的自动化管理,由此减少设计错误,提高工作流效率,并在降低仪表、自控和配电的资本支出方面产生全新的思路,确保项目进度如期完成。


02

电气和自控项目的一体化执行


主自控承包商(MAC)和主电气承包商(MEC)的概念出现在21世纪初,旨在为工程项目提供完整的解决方案,并确保项目按时、按预算实施。一直以来,自控承包商和电气承包商是分开管理的,并使用不同的设计和施工方法,导致项目支出增加、周期延长、完工风险加大。


在电气与自控项目一体化执行的新概念下,主要自控和电气合作伙伴(MAEP)将负责过程自动化、配电和电力自动化系统的一体化工程,并承担起一体化项目的管理办公室的职责,监督项目的规划、设计和调试,减少项目实施过程中的意外事件。特别是通过对工艺流程状态、过程自动化系统和配电系统的调整和优化,降低各种不确定性。除了节省运营支出,施耐德电气一体化的项目执行方法和工具软件通常可以减少相关的资本支出和缩短相关的进度高达30%。


03

电力管理和过程控制的一体化运维


工艺设备和相关的运行参数在很大程度上决定了工厂的用电需求,因此电力系统和过程自动化之间存在着很强的相互依赖性。当分布式控制系统(DCS)和电力自动化系统(EMCS)相互独立时,工艺工程师和操作员对电力系统的状态及其对生产装置的影响知之甚少,两个相互独立的系统在监控方面可能会存在不必要的冗余,事故和事件缺乏可追溯性,维护的优先级难以确定。




作为业内少数几家能够提供涵盖配电和过程自动化一体化控制平台的供应商,施耐德电气一体化的配电和过程自动化系统将分布式控制系统(DCS)、安全仪表系统(SIS)和电力自动化系统(EMCS)集成在一个控制架构上。一体化系统能够帮助中控室操作员充分了解电力系统信息,还可以合理优化需要冗余设计的现场控制站、网关和服务器,对空间有限的应用场景富有意义。通过深入理解和合理应用过程自动化系统和配电系统的依存关系,测试、调试和故障排除时间得以缩短,运维效率得到提升,连续生产得到保障,运营成本降低。


04

卓有成效的工厂收益优化


ARC顾问集团的数据显示,“全球制造业每年由于计划外停车和出现次品而造成的损失高达约200亿美元,相当于总产值的5%。ARC估算这些损失中有近80%是可以避免的,而且这其中的40%主要是由于操作人员的失误造成的。”作为相应的解决方案,包含电力和过程数据的集成资产绩效管理系统提供了以资产为中心的运营视图,促进工程设计和维护团队之间的协作,使他们能够分析涉及多个设备类别的问题,简化和消除了运维工作中的死角。



一体化的、准确传输数据并且能够使工作流程简化和自动运行的应用环境和架构,将帮助企业增强协同并提高灵活性,助力业务和运营决策的制定,卓有成效地提升企业价值链的盈利能力。


例如,中东一家大型的石油公司通过部署一体化的价值链优化系统,每月可获得6百万至1千万美元的收益。施耐德电气融合AVEVA软件解决方案的一体化过程自动化与配电管理解决方案(EcoStruxure Power & Process)能够为企业提供必要的资产和生产信息,支持价值链优化决策,使各项决策在操作层面得以落实,从而发掘更多的潜在价值。


此外,大型工业设施的能源消耗影响着碳足迹和整体可持续发展。在满足工艺生产的前提下,有效地管理能源使用对于确保可持续发展和财务绩效至关重要。工艺流程的特性和相关设计决定了工艺生产和能源使用之间的关系,能源优化处理来自先进控制和实时优化的实时和历史数据,并使用大数据分析,为提升工厂盈利能力提供实时指导。


05

结语


技术发展与降低总支出、减少碳足迹的持续压力,促使我们从更大的维度重新思考电力管理与过程自动化之间的协同作用。施耐德电气针对电力管理与过程自动化集成发布了《提升企业盈利能力的八种策略》,将一直以来相互孤立的两个领域集成在一起,由八种策略组成的技术方案将有力地促进组织结构与业务流程变革,可以作为企业实现数字化转型和创造最大化价值的指南:


01

一体化的工程设计、项目执行和资产信息管理;

02

电力系统优化和生产工艺参数优化;

03

资产生命周期内的一体化仿真与学习;

04

一体化的电气&自控项目执行;

05

一体化的配电与过程自动化系统;

06

集成资产绩效管理;

07

工艺流程的能源优化;

08

价值链优化与敏捷性。


在施耐德电气看来,数字化转型的成效在工业领域体现为能效和自动化的显著变革。得益于多年的技术实践经验。施耐德电气与AVEVA共同致力于推动能源价值链的长期可持续发展,将能源管理和自动化工具与涵盖工程、运营和维护等领域的企业边缘软件结合在一起,原本孤立的能源管理和自动化系统得到深度融合,绿色智能制造理念顺势发力。



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