共创新质生产力 | 数智化工厂自主运营下的自主操控解决方案

企业   2024-09-30 11:01   中国香港  

随着流程工业数字化的进一步推进,OT和IT融合的不断深入,以及产业和基础设施的全面数字化转型,流程工业在各运营领域正逐步从“自动化”“自主化”转型,自主运营已成为数字化工厂的未来。

为了实现自主运营目标下自主工艺操作和自主过程操作,在自主运营理念下,艾默生将先进自动化解决方案和艾斯本嵌入工业AI的工业软件解决方案进行充分融合形成了基于模型、AI、数据和工艺过程状态的自主操控解决方案。自主操控的精髓是在全流程工艺过程状态下实现在线高保真混合工艺模型与操作规程自动化融合的闭环操控,通过模型代替人的分析决策,通过规程自动化程序代替人的响应操作。


 艾默生将基于状态的控制SBC技术(ISA 106 连续过程操作的规程自动化标准定义的一种自动化方式)、高级批量控制(ISA 88)、AI辅助的工艺流程高保真混合模型优化技术、基于工艺流程动态模拟的优化验证技术、基于状态的报警SBA技术和先进过程控制技术充分融合形成完整的连续或间歇生产自主操控解决方案,并通过生产实时数据库系统支撑,充分使用历史和实时生产数据,形成一个不断更新和迭代的优化技术路径。

主要应用的工业软件解决方案如下:


操作规程自动化 – 基于状态的控制(SBC),适用于连续生产


高级批量控制 – DeltaV Batch,适用于间歇生产


报警优化与管理 – 报警合理化、基于状态的报警(SBA)和DeltaV AgileOps运营管理平台


嵌入工业AI的先进控制(DMC3)和DeltaV嵌入式先进控制PredictPro


数字化自学习回路性能监测和自整定(DeltaV Insight & Entech)


工厂动态数字孪生系统(Aspen HYSYS/DeltaV Mimic/DeltaV Simulate)


严格的稳态工艺流程模拟(Aspen Plus/Aspen HYSYS)


第一性原理驱动的AI混合建模(Aspen Hybrid Model)


在线数字孪生工具(Aspen Online)


生产实时数据平台(Aspen IP.21实时数据库/Aspen Inmation工厂数据湖)


艾默生自主操控核心技术体系


在上述技术体系中,基于状态的控制SBC或高级批量控制相当于决策大脑,储备完备高效的操作程序并自主下达操作指令,先进过程控制相当于训练后的健壮肌肉,生产实时数据平台相当于富含营养的血液系统;工厂数字孪生在线工艺流程混合模型(稳态机理模型和AI驱动的数据模型)使用生产数据进行生产操作优化指导和设备性能偏差分析,不断提供知识营养给大脑和肌肉。工厂数字孪生的离线工艺动态模型融合虚拟化控制系统支持大脑逻辑思维严谨性和肌肉(先进过程控制)全面力量训练。


艾默生的自主操控技术路径实际上是打造了基于工艺过程状态,应用工业AI和模型的“状态优化-状态知识-状态控制”循环优化的闭环解决方案。模型输出的优化操作参数与DeltaV系统中运行的SBC程序实现融合,作为操作指导或操作设定,从而完成基于工艺状态的闭环操控。


自主操控设计思想


自主操控实施时需要在DeltaV系统中通过SBC技术实现连续生产操作规程自动化或DeltaV Batch实现间歇生产批量控制,通过艾默生DeltaV AgileOps运营管理平台实现动态报警管理,通过Aspen Plus/Hybrid建立高保真工艺混合模型,可以离线对SOP工艺操作参数优化,对于适用在线应用的场景,将通过Aspen OnLine实现在线操作参数优化和运行监测,优化和监测结果通过实时数据库与DeltaV交互并通过SBC操作面板可视,进而指导SBC操作动作。可选择开环(人工调整或确认)或闭环(SBC自动执行),开环和闭环方式依据模型输出准确度来决定。整体上建立一个可以不断自我迭代的开环或闭环有机生态环境,支撑自主操作运行,实现少人化工厂,并提升工厂整体运营效益和行业竞争力。



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