當電力管理遇上自動化，一次企業(yè)盈利的升華之旅

面向未來的制造企業(yè)都試圖通過智能制造戰(zhàn)略提高企業(yè)管理水平和盈利能力，能效管理和自動化領域的數字化轉型是這一進程的核心，正在繪制出新的愿景，推進傳統工業(yè)生產和運營方式的變革，獲得成本優(yōu)勢和商業(yè)先機。

 

長期以來，電力管理和過程自動化在工廠的整個生命周期中是相對隔離的狀態(tài)，降低資本支出和運營支出的壓力正在促進兩者之間的集成，這種融合將創(chuàng)造巨大的收益。

 

從工程到資產管理的一體化設計

 

隨著自動化水平的提升，電力管理與過程自動化的集成影響著工廠的整個生命周期，橫貫最初的概念設計，到施工和調試、持續(xù)運營以及維護。過去，工廠的資產模型在設計階段開發(fā)之后就不再更新維護，工程建設和工藝設計中的脫節(jié)，導致對工廠資產了解存在偏差，引發(fā)運營成本上漲。如今，一體化工程設計以端到端的形式將概念設計、FEED（前端工程設計）和詳細設計集成到一個環(huán)境中，通過具備雙向信息流的單一數據樞紐處理各類流程仿真和工程（一維、二維和三維）設計；另一方面，數字孿生升級了人們對于“模型世界”的認知，打開了通過數字世界改造物理世界的窗口；第三，AVEVA一體化工程解決方案以數字孿生為載體，在實時的單一數據庫基礎上進行及時、充分反饋；最后，基于增強現實、虛擬現實和混合現實體驗技術的數字孿生使資產屬性的各種變更形成自動傳播，由此減少人為錯誤并提高效率。

 

對于尋求數字化轉型、希望減少自身系統風險和故障的企業(yè)來說，一體化動態(tài)仿真技術能夠滿足新一代工程師的要求。例如，使用AVEVA和ETAP（電力系統分析軟件）的電力和流程仿真建模軟件可將工藝流程仿真、三維資產模型、電力系統這三個截然不同的領域集成進來，通過對各類變化（工藝條件的變化、進料的變化和業(yè)務指令的變更）的模擬完善工廠設計，這種孿生行為模型成為工廠生命周期中必不可少的數字資產和重要工具。

 

工程和資產信息的一體化可以帶來深遠、可持續(xù)的積極影響，特別是在電力管理和過程自動化交叉的領域：縮短項目交付時間、提高工程效率、降低施工成本。這項策略可以實現變更管理、多專業(yè)協作、項目文檔創(chuàng)建的自動化管理，由此減少設計錯誤，提高工作流效率，并在降低儀表、自控和配電的資本支出方面產生全新的思路，確保項目進度如期完成。

 

電氣和自控項目的一體化執(zhí)行

 

主自控承包商（MAC）和主電氣承包商（MEC）的概念出現在21世紀初，旨在為工程項目提供完整的解決方案，并確保項目按時、按預算實施。一直以來，自控承包商和電氣承包商是分開管理的，并使用不同的設計和施工方法，導致項目支出增加、周期延長、完工風險加大。

 

在電氣與自控項目一體化執(zhí)行的新概念下，主要自控和電氣合作伙伴（MAEP）將負責過程自動化、配電和電力自動化系統的一體化工程，并承擔起一體化項目的管理辦公室的職責，監(jiān)督項目的規(guī)劃、設計和調試，減少項目實施過程中的意外事件。特別是通過對工藝流程狀態(tài)、過程自動化系統和配電系統的調整和優(yōu)化，降低各種不確定性。除了節(jié)省運營支出，施耐德電氣一體化的項目執(zhí)行方法和工具軟件通?？梢詼p少相關的資本支出和縮短相關的進度高達30%。

 

電力管理和過程控制的一體化運維

 

工藝設備和相關的運行參數在很大程度上決定了工廠的用電需求，因此電力系統和過程自動化之間存在著很強的相互依賴性。當分布式控制系統（DCS）和電力自動化系統（EMCS）相互獨立時，工藝工程師和操作員對電力系統的狀態(tài)及其對生產裝置的影響知之甚少，兩個相互獨立的系統在監(jiān)控方面可能會存在不必要的冗余，事故和事件缺乏可追溯性，維護的優(yōu)先級難以確定。

 

作為業(yè)內少數幾家能夠提供涵蓋配電和過程自動化一體化控制平臺的供應商，施耐德電氣一體化的配電和過程自動化系統將分布式控制系統（DCS）、安全儀表系統（SIS）和電力自動化系統（EMCS）集成在一個控制架構上。一體化系統能夠幫助中控室操作員充分了解電力系統信息，還可以合理優(yōu)化需要冗余設計的現場控制站、網關和服務器，對空間有限的應用場景富有意義。通過深入理解和合理應用過程自動化系統和配電系統的依存關系，測試、調試和故障排除時間得以縮短，運維效率得到提升，連續(xù)生產得到保障，運營成本降低。

 

卓有成效的工廠收益優(yōu)化

 

ARC顧問集團的數據顯示，“全球制造業(yè)每年由于計劃外停車和出現次品而造成的損失高達約200億美元，相當于總產值的5％。ARC估算這些損失中有近80%是可以避免的，而且這其中的40%主要是由于操作人員的失誤造成的。”作為相應的解決方案，包含電力和過程數據的集成資產績效管理系統提供了以資產為中心的運營視圖，促進工程設計和維護團隊之間的協作，使他們能夠分析涉及多個設備類別的問題，簡化和消除了運維工作中的死角。

 

一體化的、準確傳輸數據并且能夠使工作流程簡化和自動運行的應用環(huán)境和架構，將幫助企業(yè)增強協同并提高靈活性，助力業(yè)務和運營決策的制定，卓有成效地提升企業(yè)價值鏈的盈利能力。

 

例如，中東一家大型的石油公司通過部署一體化的價值鏈優(yōu)化系統，每月可獲得6百萬至1千萬美元的收益。施耐德電氣融合AVEVA軟件解決方案的一體化過程自動化與配電管理解決方案（EcoStruxure Power & Process）能夠為企業(yè)提供必要的資產和生產信息，支持價值鏈優(yōu)化決策，使各項決策在操作層面得以落實，從而發(fā)掘更多的潛在價值。

 

此外，大型工業(yè)設施的能源消耗影響著碳足跡和整體可持續(xù)發(fā)展。在滿足工藝生產的前提下，有效地管理能源使用對于確?？沙掷m(xù)發(fā)展和財務績效至關重要。工藝流程的特性和相關設計決定了工藝生產和能源使用之間的關系，能源優(yōu)化處理來自先進控制和實時優(yōu)化的實時和歷史數據，并使用大數據分析，為提升工廠盈利能力提供實時指導。

 

 結 語 

 

技術發(fā)展與降低總支出、減少碳足跡的持續(xù)壓力，促使我們從更大的維度重新思考電力管理與過程自動化之間的協同作用。施耐德電氣針對電力管理與過程自動化集成發(fā)布了《提升企業(yè)盈利能力的八種策略》，將一直以來相互孤立的兩個領域集成在一起，由八種策略組成的技術方案將有力地促進組織結構與業(yè)務流程變革，可以作為企業(yè)實現數字化轉型和創(chuàng)造最大化價值的指南：

 

●一體化的工程設計、項目執(zhí)行和資產信息管理；

●電力系統優(yōu)化和生產工藝參數優(yōu)化；

● 資產生命周期內的一體化仿真與學習；

●一體化的電氣&自控項目執(zhí)行；

●一體化的配電與過程自動化系統；

●集成資產績效管理；

●工藝流程的能源優(yōu)化；

●價值鏈優(yōu)化與敏捷性。

 

在施耐德電氣看來，數字化轉型的成效在工業(yè)領域體現為能效和自動化的顯著變革。得益于多年的技術實踐經驗。施耐德電氣與AVEVA共同致力于推動能源價值鏈的長期可持續(xù)發(fā)展，將能源管理和自動化工具與涵蓋工程、運營和維護等領域的企業(yè)邊緣軟件結合在一起，原本孤立的能源管理和自動化系統得到深度融合，綠色智能制造理念順勢發(fā)力。