优化工厂全生命周期的新途径——数字化历程仿真

本文摘要:工业智能官 The following article is from 控制工程中文版 Author Scott Michel控制工程中文版本订阅号是CONGTROL ENGINEERING China杂志的官微,逐日公布海内外工业控制、自动化和仪器仪表领域的技术趋势,注重原创,多数翻译自美国CE杂志,以全球视野来报道工业4.0、工业互联网和智能制造。多阶段,就没有与仿真器的交互。图1 :图表显示了工厂生命周期的关键阶段以及可以使用仿真的节点。

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工业智能官 The following article is from 控制工程中文版 Author Scott Michel控制工程中文版本订阅号是CONGTROL ENGINEERING China杂志的官微,逐日公布海内外工业控制、自动化和仪器仪表领域的技术趋势,注重原创,多数翻译自美国CE杂志,以全球视野来报道工业4.0、工业互联网和智能制造。多阶段,就没有与仿真器的交互。图1 :图表显示了工厂生命周期的关键阶段以及可以使用仿真的节点。

本文图片泉源:霍尼韦尔治理人员可以在整个工厂生命周期中使用高保真仿真,将仿真器视为物理工厂的数字副本,从而获得最大的投资回报。盘算技术的进步填补了设计和运营之间的空缺,因此可以同时使用具有最高保真度的完整工厂模型举行工程研究和运行人员培训。

在弥合这一差距的历程中,工厂生命周期的更多阶段进入到了仿真规模,并释放了历程仿真器作为从设计到运营工具的庞大潜力。静态和动态仿真模型在“棕地”和新建项目的前端工程和设计(FEED)阶段,严重依赖静态历程仿真软件。工厂的综合模型为工程师提供了热量和物料平衡的完整视图,以限制设计案例和其它运营条件。

此外,仿真软件可用于可行性研究,评估差别的历程设置以及识别风险。工程师可用这些信息来确保设计的宁静性、切合情况法例,并可最大限度地提高资产运营和业务的效益。在工厂生命周期的这个阶段,静态仿真通常是最常使用的工具。

可是,动态模型可用于举行可行性研究。成熟的仿真软件允许最终用户从静态模型无缝迁移到动态模型。在这种情况下,在前端工程和设计期间,应预先执行构建初始模型所需的服务。仿真器的优势可在生命周期阶段的末期实现,同时可以最小化服务投资。

工厂设计和验证的仿真虽然静态模型可确保在界说的稳态条件下运行,但动态仿真器使工程师可以确认工厂从黑启动到满功率运行的每个节点上,都能乐成运行。工厂设计完成后,工程师可以使用仿真器确保设计切合目的,所有设备都可以满足启动法式和运行顺序的要求。在模型开发阶段满足历程和机械数据表的要求,最终用户可以确认仿真中的所有设备都与现场物理设备相匹配。

凭借这些知识,工程师可以仔细检查工厂中的每个设备,从单个管道段到庞大的多通道热交流器。由于具有预先为模型场景编程的能力,工程师可以通过预界说的运行法式连续运行工厂,并使用工厂设计中的增量变换来检查历程响应。

虽然使用仿真器检查工厂历程收益庞大,但更多的价值是在控制系统集成时实现的。在设计和测试控制之后,仿真器可以提供对历程自动化更多的洞察。大多数现代控制系统可以仿真历程值,因此可以在控制回路上执行基本测试。

然而,高保真仿真器提供了传神的历程响应,险些不行能通过履历来复制。先进的建模软件可以为更多“假设”场景提供有意义的洞察力。控制将举行更高级的测试,这些测试更靠近于工厂实际响应。这使工程师可以在设计的初期识别潜在问题,从而可以制止问题进一步生长而导致后续耗时、艰苦的校正。

宁静系统简直认和设计,是任何新设施调试的重要组成部门。所有生产型公司都致力于最大限度地淘汰现场发生宁静事故的数量。然而,宁静系统很少被触发,可能需要数年才气识别出有缺陷的设计或法式。仿真器提供实时历程响应,以允许用户在异常运营条件下仔细检查和剖析宁静方案。

使用预界说的运营方案,用户可以在种种不正常工况下运营工厂,例如:压缩机喘振、减压/ 燃烧事件以及全场停机等。通过连续的迭代历程, 不停测试和升级宁静系统,以便能思量到所有可能效果。

一旦提出变换,危险和可操作性(HAZOP)团队就可以使用仿真器来支持研究并观察计划设计的完整性。虚拟工厂调试和启动虽然仿真器不能资助构建新设施,但在此期间工程人员可以继续使用仿真器,以确保调试和启动尽可能顺利举行。工厂的许多部件,从工艺设备到控制和报警,都是首次实现完整的功效。

在此期间可以发现许多无法预料的问题,需要立刻处置惩罚以制止冗长和价格昂贵的延误。在虚拟情况中执行调试和启动,可以更早地解决执行调试和启动期间面临的诸多问题。涉及所有关键利益相关方的虚拟调试和启动,可以袒露许多缺陷,并允许以实时和受控的方式对其举行纠正。

例如,虚拟调试和启动为工程师提供了测试详细启动法式, 充实运用漫衍式控制系统(DCS)和人机界面(HMI), 确认报警抑制和调治重要控制回路的时机。许多这些运动已往经常挤在已经很紧张的启动时间表中,险些没有堕落的余地。通过第二层验证可将在虚拟情况中验证和测试过的资产,交付给运营。工厂运营与维护工厂仿真器可以资助培训运行人员。

许多工厂实施的法式,要求员工遵循大量、基于仿真器的培训计划,以保持一定水平的培训。最佳实践是使用培训方案跟踪和记载运营商的绩效,以凭据工厂尺度评估关键绩效指标。治理层可以跟踪工厂绩效并实时相识实际运营培训计划的效果(参见图2)。

图2 :霍尼韦尔UniSim 运营系统提供运行人员培训仿真情况最近对增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术的革新,已经将基于仿真器的训练扩展到现场运行人员。工人可以在培训人员的指导下,在虚拟化或混淆现实情况中宁静地执行很是规任务。实践培训可以培训出更宁静、更有能力的员工队伍。

通过将历程仿真器视为工厂数字双胞胎的一部门,用户可以获得优化工厂生命周期的新途径。关键观点:■ 使用仿真器增强工厂运行人员培训。

■ 通过仿真优化工厂生命周期。思考一下:培训仿真软件如何改善生命周期?- end -本文来自于《控制工程中文版》(CONTROL ENGINEERING China )2019年06月刊《技术文章》栏目,原标题为:生命周期的数字化历程仿真。


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