Làm thế nào để các ngành công nghiệp xử lý có ích hơn khi đầu tư phần mềm toàn diện? 

Tích hợp liền mạch từ thiết kế nhà máy, kỹ thuật, mô phỏng và tự động hóa đến vận hành đảm bảo rằng các công ty thu được lợi ích tối đa từ nhà máy của họ, điều đó có trở nên nhanh hơn, hiệu quả hơn và cạnh tranh hơn không. Hãy cùng khám phá một số trường hợp sử dụng trong đó khái niệm giải pháp toàn diện trong bối cảnh phần mềm cho Process Industries có thể đảm bảo thành công.

Thời đại đang thay đổi đối với Ngành Công nghiệp Quy trình – và chúng ngày càng trở nên thách thức hơn. Có thể hiểu rằng, các công ty phải suy nghĩ kỹ về việc đầu tư vào công nghệ mới có phù hợp với họ hay không, vì xét cho cùng, các nhà máy xử lý của họ đã hoạt động hàng thập kỷ rồi. Do đó, điều cần thiết là phải có những khoản đầu tư như vậy được đảm bảo và chứng minh được trong tương lai. Tuy nhiên, với nỗ lực duy trì tính cạnh tranh, vượt qua những thách thức đó và phát triển một cách lành mạnh với tư cách là một công ty, các khoản đầu tư vào công nghệ số hóa và tự động hóa vẫn là điều không thể tránh khỏi. Có thể nói rằng các hệ thống tự động hóa khép kín hoạt động trong nhiều năm mà không có sự thay đổi đã và sẽ vẫn là dĩ vãng, trong khi các công ty theo đuổi chiến lược này được cho là sẽ không giữ được khả năng cạnh tranh lâu hơn nữa.

Các công ty trong ngành công nghiệp chế biến có thể làm gì để đi đầu và cải thiện hoạt động kinh doanh của họ? Bước đầu tiên là tìm kiếm một đối tác là nhà tích hợp hệ thống trong ngành có chuyên môn liên quan trong lĩnh vực này và danh mục đầu tư dành riêng cho Các ngành công nghiệp chế biến. Một danh mục đầu tư tổng thể bao gồm, trong số các lĩnh vực khác, các thiết bị và máy phân tích trường thông minh, một nền tảng tự động hóa mạnh mẽ, các dịch vụ kỹ thuật số và tại chỗ hoặc bối cảnh phần mềm end-to-end bao gồm các ứng dụng dựa trên đám mây là bắt buộc. Ngoài ra, điều này cho phép một danh mục đầu tư mở, có thể kết nối với các hệ thống của bên thứ 3 được thiết kế để trao đổi thông tin hoặc dữ liệu theo những cách hiệu quả nhất.

Đạt được lợi thế cạnh tranh bằng cách tăng tốc thiết kế, kỹ thuật và vận hành nhà máy

Có rất nhiều giai đoạn và nhiệm vụ dọc theo vòng đời của nhà máy đặt ra cho các kỹ sư và người vận hành một loạt thách thức cụ thể.

Thiết kế quy trình và kỹ thuật nhà máy bao gồm việc tạo ra các sơ đồ quy trình, sơ đồ thiết bị đo quy trình, lập kế hoạch máy phân tích, hệ thống hoá dây điện, biểu đồ chức năng và nhiều hơn nữa. Trong giai đoạn đầu này, giai đoạn được gọi là Kỹ thuật và Thiết kế Front End (FEED) đã xác định được 80% chi phí sau này. Đã có ở đây một tổng quan phần mềm tích hợp có thể cung cấp nhiều lợi ích khác nhau. Ví dụ: nếu hành vi của nguyên liệu chảy hoặc xử lý hơi bên trong thiết bị quy trình (ví dụ: đường ống, van) đã có thể được mô phỏng và nhập bằng cách nhấn nút vào công cụ kỹ thuật, thì việc tìm ra thứ tốt nhất có thể sẽ hiệu quả hơn nhiều. bố trí nhà máy ở giai đoạn đầu!

Tuy nhiên, có nhiều yếu tố hơn cần xem xét sau giai đoạn kỹ thuật. Bản thân nhà máy vật lý được trang bị nhiều loại phần cứng cần được cấu hình và thiết kế phù hợp thành các hệ thống tự động hóa. Ưu điểm lớn nhất ở đây là thông tin từ kỹ thuật có thể được sử dụng lại cho kỹ thuật của hệ thống điều khiển quá trình (DCS) – có nghĩa là kỹ sư tự động hóa có thể bắt đầu cấu hình DCS của mình, với cấu trúc nhà máy đã có sẵn. Ví dụ về khách hàng cho thấy khả năng tiết kiệm tới 20% và trong một số trường hợp, thậm chí còn nhiều thời gian hơn cho quá trình này.

Cách dễ nhất để hỗ trợ kiểm tra hoạt động sau này của nhà máy – trước khi vận hành và bắt đầu vận hành – được xác định bằng vận hành thử ảo thông qua mô phỏng. Bằng cách sử dụng thông tin từ quá trình kỹ thuật và tự động hóa, một hình ảnh ảo của nhà máy thực tế – Digital Twin – có thể được tạo ra. Vận hành thử ảo có thể đẩy nhanh quá trình vận hành tại chỗ từ 30% trở lên, đồng thời giúp giảm chi phí xuống 15%.

Khi nhà máy mới hoặc nhà máy nâng cấp đã sẵn sàng để triển khai, người vận hành nhà máy cần được đào tạo để tương tác thành công với hệ thống điều khiển và các quy trình liên quan khi đầu tư. Hệ thống mô phỏng được sử dụng để vận hành ảo cũng có thể được sử dụng như một nền tảng đào tạo người vận hành, cho các nhà điều hành phòng điều khiển. Nhân viên vận hành và bảo trì hiện trường cũng có thể được đào tạo bằng cách sử dụng trình mô phỏng đào tạo 3D VR sử dụng thông tin từ Digital Twin, được bổ sung thêm dữ liệu thời gian thực từ DCS ở giai đoạn sau. Do đó, thời gian sản xuất có thể giảm đáng kể và cải thiện an toàn tại chỗ.

Tối ưu hóa hoạt động của nhà máy

Một khi nhà máy đi vào hoạt động, điều quan trọng là phải giữ cho sự sẵn có của tất cả các tài sản ở mức tối ưu. Nếu thiết bị hoặc thậm chí một phần của nhà máy bị hỏng, công ty không chỉ mất thời gian và ngân sách mà còn có thể ảnh hưởng đáng kể đến nhân sự và môi trường! Trong trường hợp này, giải pháp quản lý tài sản dựa trên ứng dụng hỗ trợ bảo trì dự đoán có thể giúp đạt được độ tin cậy và hiệu quả cao cho tất cả các tài sản của nhà máy với việc áp dụng trí tuệ nhân tạo.

Hệ thống kiểm soát quá trình (DCS) đang đảm bảo tính khả dụng này và luôn thông báo đầy đủ cho người vận hành nhà máy. Để ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động không theo kế hoạch hoặc thậm chí sự cố và tai nạn, các ví dụ như giải pháp giám sát tình trạng thông minh có thể tạo ra thông tin tài sản có giá trị. Tính khả dụng ở cả nhà máy greenfield hoặc brownfield được tăng lên bằng cách cung cấp dữ liệu về độ rung và nhiệt độ từ các cảm biến IIoT được đặt trực tiếp trên các bộ phận cơ khí quan trọng của nhà máy đang quay hoặc quay. Các ứng dụng máy học cho phép phát hiện sự bất thường đáng tin cậy bằng cách cảnh báo người dùng về những sai lệch trong hành vi của máy. Với thiết lập tối thiểu, có thể ngăn chặn thành công các lỗi của máy và ngừng nhà máy đột xuất.

Khi nói đến bảo trì dự đoán, người vận hành nhà máy cần làm việc chặt chẽ với nhân viên hiện trường. Bằng cách trang bị cho họ thiết bị di động và bằng cách sử dụng các công nghệ tiên tiến (như AR), tất cả thông tin được yêu cầu đều có sẵn ở bất kỳ vị trí nào trong thời gian thực. Điều này không chỉ làm cho việc bảo trì nhanh hơn mà còn đáng tin cậy và an toàn hơn. Sự kết hợp giữa các ứng dụng trực quan dễ thực hiện và công nghệ sáng tạo như AI sẽ cung cấp cho bạn những hiểu biết có giá trị về thực vật và quy trình của chúng, bằng cách cung cấp thông tin mà trước đây không thể tiếp cận được với các hệ thống tự động hóa truyền thống. Các sự cố sắp xảy ra của nhà máy có thể được phát hiện nhanh hơn nhiều và bảo trì dự đoán có thể được kích hoạt nhanh hơn để ngăn chặn hiệu quả thời gian ngừng hoạt động của nhà máy.

Điều này cuối cùng sẽ dẫn đến thời gian hoạt động cao hơn nhờ các quy trình được tối ưu hóa, tính bền vững cao hơn, chất lượng sản phẩm được tối ưu hóa và tích lũy phụ tùng thay thế thấp hơn.

Giá trị gia tăng nhờ số hóa

Kết nối nhiều nguồn dữ liệu trong thời gian thực cho phép ra quyết định nhanh chóng. Sau khi các sai lệch đã được công nhận, các nhà máy và thiết bị có thể được tối ưu hóa trên toàn thế giới. Các giải pháp dựa trên mô hình mà chúng tôi biết từ kỹ thuật sẽ hỗ trợ tối ưu hóa liên tục các luồng quy trình và đảm bảo rằng vòng đời của dữ liệu được tối đa hóa. Các công ty thường phải đối mặt với thách thức yêu cầu dữ liệu quy trình từ các điểm đo được phân phối rộng rãi hoặc từ xa. Các giải pháp kỹ thuật số để thu thập các phép đo phân tán (từ xa) hoặc bảo trì từ xa giúp phản ứng nhanh chóng từ bất kỳ đâu, do đó giảm thiểu nhiều yêu cầu di chuyển và sau đó tiết kiệm thời gian và tài nguyên của công ty đồng thời làm cho các quy trình nhanh hơn, an toàn hơn và hiệu quả hơn. Ngay cả trong các nhà máy có hệ thống tự động hóa đã được triển khai, các giải pháp kỹ thuật số giúp làm việc từ xa có thể thực hiện được, điều này đặc biệt giúp phát hiện các trạng thái không mong muốn của nhà máy và nhanh chóng xác định trước các điều kiện không tối ưu.

Các quy trình sản xuất ngày nay phải đối mặt với những thách thức như sản phẩm thay đổi nhanh, quy mô lô thu hẹp và nhu cầu dao động, có nghĩa là các nhà máy cần phải thích ứng với quy trình sản xuất mới một cách nhanh chóng và ít hoặc không có thời gian ngừng hoạt động. Điều này được thực hiện dễ dàng bằng cách sản xuất theo mô-đun với sự hỗ trợ của Gói loại mô-đun (MTP) tiêu chuẩn công nghiệp. Tiêu chuẩn dựa trên khuyến nghị của NAMUR – Hiệp hội người dùng quốc tế về Công nghệ tự động hóa trong các ngành công nghiệp chế biến. Do đó, việc triển khai các hệ thống plug-and-production với các mô-đun được cấu hình sẵn có thể được tích hợp dễ dàng vào các nhà máy sản xuất hiện có và được điều phối bởi một hệ thống kiểm soát quy trình tổng thể (như SIMATIC PCS hoàn toàn dựa trên web). Điều này giúp giảm thời gian đưa ra thị trường, tăng tính linh hoạt và giảm chi phí.

Mọi thách thức đều có giải pháp

Là một đối tác có kinh nghiệm trong ngành, Siemens cung cấp cho các công ty trong Ngành Công nghiệp Quy trình một danh mục đầu tư toàn diện về các giải pháp tích hợp cho phép số hóa với giá trị gia tăng cho các nhà máy hiện tại và tương lai ở mọi quy mô. Tương tác thông minh của các dịch vụ kỹ thuật số cùng với danh mục ứng dụng mở rộng (Apps) mang lại sự minh bạch hoàn toàn trong toàn bộ vòng đời của nhà máy. Nhờ phương pháp mô-đun, các công ty có thể bắt đầu bất cứ nơi nào phù hợp và mở rộng quy mô dựa trên nhu cầu của họ.

Mục đích của Siemens là cung cấp cho các công ty hoạt động trong ngành Công nghiệp Quy trình một bộ đôi kỹ thuật số hoàn chỉnh của các nhà máy của họ, được tích hợp trong một đám mây, nhằm mục đích hợp nhất các tài sản, thiết bị và thông tin của nhà máy từ tất cả các giai đoạn và công cụ của vòng đời. Nhưng cặp song sinh kỹ thuật số không ở đó để phục vụ mục đích riêng của nó; Nó giúp các công ty đưa ra quyết định đúng đắn nhanh hơn, cải thiện khả năng cạnh tranh và đảm bảo rằng họ luôn đáp ứng các yêu cầu quy định. Bắt đầu với một bộ đôi Kỹ thuật số không yêu cầu một giải pháp toàn diện. Cách tốt nhất là bắt đầu với các trường hợp sử dụng chuyên dụng và mở rộng quy mô chúng cho phù hợp.