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使过程控制更加灵活

2020年11月10日

几十年来，大规模自动化系统一直是生产线控制的核心。如今，在消费者需求变化的驱动下，一种替代的即插即用模块化自动化方法正在出现拉尔夫Jeske．

模块化将系统、工厂、流程和单元操作分解为标准的模块化组件，就像那些流行的儿童积木一样，可以自由混合和搭配，做出任意数量的不同作品。该概念围绕特定和完整的操作“包”的预制，其中包括自动化控制它们。这种装配的便捷性大大减少了现场工作时间、复杂性，并减少了出错的可能性。

作为一个概念，模块化自动化已经存在了一段时间，建筑和航运业在早期采用中处于领先地位。然而，直到最近，它的使用仅限于流程工业中的少数例子，没有大规模的推广。

然而，由于控制机械工业设备的自动化技术的进步，模块化自动化已经变得更容易集成到现有系统中，这意味着它现在开始在工业生产线中得到更广泛的应用。

几十年来，大规模的“全工厂”自动化系统一直是生产线控制的核心，旨在监督和控制整个生产工厂，而这是一个巨大的变化。

其目的是将常见的单元操作模块化到包中，以允许定制生产的产品和生产数量，在灵活性和上市时间方面具有主要的竞争优势。必威官方登陆该概念还允许快速更改生产资产的部署，以便在需要的时间和地点生产特定的产品类型和数量。

NAMUR作为催化剂
帮助模块化自动化向前发展的是NAMUR的工作，NAMUR是一家总部位于德国的成熟的国际用户协会，专注于过程工业的自动化技术和数字化。该组织成立于70年前，旨在支持化学工业，尽管现在它也涵盖了其他过程工业。

NAMUR领导了开发标准的基本工作，这些标准作为工业工厂中建立的模块化自动化的基础。该公司认为，通过模块化，生产工厂的灵活性不断提高，这是满足快速变化的市场需求的关键工具，尤其是在化学品和制药领域。

MTP作为一个构建块
具体来说，几年前，NAMUR引入了模块类型包(MTP)标准，用于将模块化自动化能力构建到过程模块(或PEA，过程设备组装)中。PEA包括组合的机械设备和控制器，并使用MTP接口，其中包含一个供应商中立的过程模块自动化的功能描述，可以由模块的工程工具生成。

通过简单地将MTP导入到生产厂的过程控制工程中，可以很容易地实现模块的集成。这在标准VDI-2658中得到了描述，该标准由德国开发，但现在被IEC 63280采用，用于过程工业中模块化系统的自动化工程。

使用豌豆的主要好处是，它需要更少的时间和现场工作来部署生产线和设备。因此，由于自动化已经集成到机械生产设备中，作为PEA中的mtp，使其在现场运行的实际部署相对容易。

适应市场需求快速变化的灵活性一直是一个主要驱动因素，特别是对于制药和生物制药行业来说，生产非常小批量的高度专业化产品和药物正变得越来越普遍。必威官方登陆对于高度针对性的个别治疗，例如癌症患者，批次大小甚至可以小到一种特定的药物或配方。

试点试验
在拜耳公司的应用程序中可以看到一个很好的例子——这家生命科学公司成功地进行了一项试点研究，该研究基于ABB开发的MTP控制子系统和模块化配置工具，并与支持模块化的ABB Ability System 800xA系统一起运行。

这是全球首个商用模块化过程自动化解决方案，拜耳曾公开表示，这是从覆盖整个生产厂的单片自动化系统向更灵活、更面向市场的即插即用解决方案转变的第一步。

因此，我们正在稳步获得建立各种PEA工艺模块的能力，如蒸发、分离、过滤、聚合等步骤。现在，我们可以将这些移动积木以正确的顺序和配置组合在一起，以精确地满足市场对我们想要制造的任何东西的需求。需要注意的是，我们通常谈论的是需求上升，但在需求下降的时候，这同样具有相关性和价值，因此可以非常容易且具有成本效益地重新部署产能。

模块化自动化领域现在使用的术语是“增加数量”，而不是“扩大规模”，这反映了豌豆投入服务以满足需求的数量。模块化、灵活的方法既允许区域重新部署，也允许特定于产品的重新部署。这显然提供了比使用当今大多数工业流程所建立的大型固定工厂基础设施更大的灵活性。

在未来，自动化将真正地在需要的地方分布，而不是一个大型的分布式控制系统(DCS)。通过将控制内置到PEA中，开始生产并不复杂。您添加一个以太网连接，打开电源并运行。

这一概念可以很容易地用于新的绿地生产线，最初的重点是制药、精细化工和食品饮料行业，这些行业将在灵活性和上市时间方面受益。

棕地升级，特别是单元操作，也是一个潜在的应用领域。例如，如果某个特定国家正在收紧有关水的环境法，那么OEM在容器中构建水处理PEA模块就有很强的商业理由，该模块配有MTP自动化，可以简单地插入到流程中，以实现简单且经济高效的合规。

模块化自动化提供了前所未有的敏捷性，可以快速响应市场变化，同时将浪费和停机时间降至最低。这是一个快速变化的世界的有效解决方案，需要对不断变化的消费者习惯和需求做出实时反应。

Ralf Jeske是德国ABB自动化公司的全球产品经理。


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