工業(yè)4.0革命對自動化的重大影響

　　模塊化工廠的規(guī)劃設(shè)計

　　企業(yè)實現(xiàn)模塊化，對于已知的特定模塊，很大一部分工作能提前完成。特定部分可以保持不變，這部分工作無需重做，從而提高了生產(chǎn)率。

　　對于流程工業(yè)中的模塊化生產(chǎn)廠商，能夠獲得經(jīng)濟(jì)效益有兩個重要因素。

　　一是模塊在最廣泛工藝參數(shù)范圍內(nèi)的靈活性。由于模塊在設(shè)計時并沒有規(guī)定其特定的使用場景，廠商應(yīng)將其設(shè)計為廣泛適用型的模塊。

　　二是模塊標(biāo)準(zhǔn)化使得每個模塊的工程施工方面的工作量減少。由于工程、資格和審批工作已提前開展，所以標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化工廠的規(guī)劃設(shè)計工作相對較少。

　　工廠的規(guī)劃和建設(shè)是影響生產(chǎn)時間的關(guān)鍵因素，規(guī)劃中PCS配置的時間取決于具體項目情況，在啟動過程和建設(shè)過程中需要PCS。通過使用預(yù)先制造的模型或循環(huán)使用可以減少工廠建設(shè)時間，這是模塊工廠特有的特征。上述目標(biāo)必須達(dá)到足夠的程度，模塊化工廠才具有競爭性，應(yīng)盡早開始模塊規(guī)劃和工程設(shè)計。

　　化學(xué)工廠實現(xiàn)從傳統(tǒng)模式到基于模塊工程的轉(zhuǎn)變后，最直接的結(jié)果就是降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。模塊功能得到封裝，現(xiàn)場級別并沒有改變，只是對于操作者來說變得越來越隱蔽。以汽車領(lǐng)域為例，25年前，VM Beetle 的所有司機(jī)都可以自己對發(fā)動機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)和維修。而現(xiàn)在，發(fā)動機(jī)是封閉的單元，必須去專業(yè)維修點進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)?，F(xiàn)在的發(fā)動機(jī)是一個能產(chǎn)生錯誤和狀態(tài)信息的模塊單元，具體的診斷須由專家來完成。模塊化工廠意味著更多的責(zé)任轉(zhuǎn)嫁到了模塊生產(chǎn)商身上，需要關(guān)注的信息有模塊的實時狀態(tài)、產(chǎn)品的質(zhì)量和加工數(shù)據(jù)、訂單和調(diào)度操作數(shù)據(jù)等等。

　　實現(xiàn)方法包括使用工具的選擇(如Kit、CAE工具+MS Excel等)、員工培訓(xùn)，以及其他像內(nèi)部指導(dǎo)手冊的特定東西。模塊化工廠的實現(xiàn)方法是以自上而下和自下而上兩種方法的組合。采用自上而下設(shè)計方法，整個工廠根據(jù)ISA106 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。自下而上的途徑是自上而下方法的補(bǔ)充，自下而上的方法確保了模塊的可用性。模塊工程并不是在控制工程啟動，而是在加工工程設(shè)計中啟動。

　　(控制相關(guān)信息系統(tǒng)的規(guī)則金字塔)

　傳感器和執(zhí)行器的要求

　　設(shè)備小型化

　　工廠擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模采用更多設(shè)備和縮放模塊架構(gòu)，需要使模塊和設(shè)備向小型化發(fā)展?，F(xiàn)場設(shè)備如傳感器和執(zhí)行器的包裝密度變得更高，要盡可能簡潔地配置現(xiàn)場設(shè)備，進(jìn)一步提升模塊化水平，比如減小轉(zhuǎn)換器等電子器件在實際傳感器殼體的整合中體積和尺寸。模塊、傳感器和制動器被做得更小、結(jié)構(gòu)更緊湊，不在設(shè)備上進(jìn)行手動直接操作，用于局部顯示和操作的組件會被去掉。為節(jié)省空間，數(shù)據(jù)和信號可以通過現(xiàn)場總線或類似的方法進(jìn)行傳輸。為了得到更小尺寸的零部件，傳感器和執(zhí)行器應(yīng)當(dāng)加以優(yōu)化以達(dá)到更小的管徑。在維護(hù)頻率小于每月一次的情況下，如果模塊或基礎(chǔ)設(shè)施需要分開，傳感器、執(zhí)行器和導(dǎo)管可以直接用螺栓來固定。

　　故障診斷方面的需求

　　模塊的標(biāo)準(zhǔn)化不僅可以使單元的數(shù)量成倍增加，還有利于評估診斷信息。這就需要充分利用現(xiàn)有信息，特別是來自于現(xiàn)場的信息越來越多地使用在模塊上，以用于評估生產(chǎn)過程的性能。從模塊操作者來看，將單項資產(chǎn)、模塊、工廠作為整體的好處是增加了來自于現(xiàn)場設(shè)備的信息標(biāo)準(zhǔn)化集成的一致性。