玻璃行业数字化的优势



从集成工程到集成运营和服务:整个价值链中的数字化解决方案使玻璃厂运营商和设备供应商更高效、更灵活、更好、更快。数字化将像早期的电气化和自动化一样改变玻璃行业的面貌。结果将是生产力的巨大飞跃。

介绍

德国工业协会 VDMA 和麦肯锡在欧洲范围内进行的一项研究 [1] 预测,到 2020 年,仅机械工程行业就有 10% 以上的收入将使用基于数据的商业模式产生(图 1)。在玻璃行业迈向工业 4.0 的过程中,开放标准、强大的通信网络以及集成的自动化和驱动技术在这方面对玻璃行业也非常重要。

基于数据的商业模式也与玻璃行业越来越相关

图 1:基于数据的商业模式也与玻璃行业越来越相关。

正文

当玻璃行业的工厂运营商和设备供应商将其业务数字化时,这实际上意味着什么?“从比喻的角度来说,我们想到了两个方向,水平和垂直,”位于卡尔斯鲁厄的西门子过程自动化玻璃业务负责人 Bernhard Saftig 解释说。“水平是指数字化价值链,这就是为什么我们说‘从集成工程到集成运营和服务’,来描述整个过程的一致性——从设计生产设施和工程到调试和运营,以及必要的服务。”

另一方面,在垂直方向上,“集成运营”描述了运营阶段现实世界和虚拟世界之间的联系,即现场、自动化和管理层面之间的联系,一直到云。

逐步数字化价值链

任何处理数字化价值链的人都会注意到一致性总是意味着数据一致。工厂运营商和设备供应商使用 COMOS 等标准化数据平台来集成其工程阶段,从而更快地进入运营阶段,从而更快地进入市场。可以同时执行多个计划阶段这一事实既节省了时间又节省了成本。

数字孪生:工厂的虚拟副本

集成工程的结果就是所谓的“数字双胞胎”——工厂全部或部分的虚拟副本。例如,这个数字孪生的核心是一个一致的数据模型,操作员和设备供应商可以使用它来运行工厂模拟以进行培训。反过来,在工厂实际运行时收集的数据被反馈到数据模型中。这使数字孪生保持最新状态,并将其作为整个生命周期中实际工厂状态的一对一表示进行维护。

集成工程的好处

数字孪生的另一个好处是,即使在工厂投入实际运营之前,操作员和设备供应商也可以使用 3D 可视化来查看它,甚至可以在虚拟级别上进行浏览。这样做的好处是,员工可以在早期接受培训,例如,可以测试工厂的所有重要部分是否都易于接近。

COMOS Walkinside 是使这些功能成为可能的软件示例。另一个显示集成工程优势的示例:只需单击鼠标,所有与自动化相关的数据都可以直接从工程和设计工具(如 COMOS)传输到过程控制系统(如 Simatic PCS 7)中。

这可以节省高达 60% 的通常用于配置自动化结构的时间。使用一致的数据还可以提高工程质量。此时,还可以使用库等轻松快速地集成产品数据。

集成运营的好处

Simit 等仿真软件还可以直接从过程控制系统和工程设计工具中获取自动化数据。这允许提前测试所有自动化和过程控制功能,因此可以在实际调试之前纠正潜在故障。这也节省了时间和成本,因为真正的调试过程将顺利进行,并且可以更早地进行,与进一步的配置工作并行。

仿真软件还可用于对操作人员进行早期培训。可以执行测试以识别接线或编程错误。它使操作人员的工作更安全。在工厂运行过程中,过程控制的变化也可以反馈到工程和设计工具中。这意味着您可以随时访问最新的工厂和过程文档。与必须手工编写或根本无法获得的文档相比,保持最新状态的数字孪生可以节省时间和成本。

维护和服务是在操作阶段更好地以数字方式解决的其他方面:操作员可以使用过程控制系统直接、轻松地将他们的要求传达给服务人员。如果服务人员将 Comos MRO 等维护软件与使用 Comos Walkinside 的 3D 可视化提供的机会结合使用,则可以使用最新的工厂和过程文档直接定位和正确评估这些要求。

标准化数据库使所有参与者都保持最新状态,使他们能够通过直接协商安排必要的行动。因此,机器和设备可以在发生任何中断之前得到完美维护。如果员工可以直接使用平板电脑查看相关信息,则系统运行速度会更快。在这里,一旦过程完成,数字孪生将再次更新。

运营智能,在西门子被称为 XHQ,是运营阶段的另一个便捷应用:为了做出最佳决策,玻璃制造商必须考虑与工厂、流程和经济效率相关的数据。运营智能从各种系统清晰、实时地提供所有这些数据和这些 KPI。数据可以在定制的驾驶舱或仪表板上以所需的详细程度回放。例如,这可能涉及对成本特别高的资产的概览。或在工厂进行基准分析。甚至在不同地点的不同工厂之间进行全球比较。

综合服务的好处

对于服务而言,数字化解决方案也很方便:例如,“软件即服务”。这意味着设备供应商可以获得特定软件的限时许可,而不是购买。例如,他们可以通过云访问完整的工程环境,而无需拥有和更新它。工厂设备供应商受益于他们可以用来执行这些模拟的预测试包,这在实际调试过程中再次节省了时间和金钱。还可以在调试之前提供基于软件的员工培训。

云解决方案作为基于数据的新业务模型的基础

很明显,所有包含“数字化”关键字的活动都将涉及到数据库的使用。今天的新情况是,如果所有涉及的各种业务都受益,数据必须在任何地方、任何时间、任何时候都可供完全不同的用户使用。云解决方案满足所有这些要求。MindSphere 是基于云的开放式工业物联网 (IIoT) 操作系统的一个示例。它具有可扩展性,支持各种规模或行业的公司的数字化转型。它可以被视为新的数据库业务模型的基础。

任何使用该平台(“平台即服务 - PaaS”)的人都可以提高工厂绩效,例如,通过记录和分析大量生产数据。这意味着 MindSphere 是来自西门子和第三方供应商的应用程序和基于数据的服务的基础,例如在预测性维护、能源管理或资源优化领域。同时,平台用户受益于开发环境,他们可以在其中集成自己的应用程序、服务,从而实施和提供新的业务模型。

智能电机云应用

其中一个应用涉及智能电机概念,这是一种全新的具有通信功能的驱动技术。使用集成传感器记录的数据(例如温度或振动数据)可以快速轻松地读出并在云环境中进行分析。这意味着用户可以提高效率和工厂可用性,并优化他们的服务和维护活动。例如,他们可以看到并非所有风扇电机都需要全速运行,如果当前不需要它们。转换器可以在这里提供一个简单的解决方案。

纵深防御

任何谈论云的人还必须能够提供最先进的安全概念。为了为工厂提供端到端的内部和外部网络攻击保护,需要在所有级别(从操作级别到现场级别,从访问控制到复制保护)采取同步方法。为此,西门子根据工业自动化领先的安全标准 ISA99/IEC 62443 的建议,使用深度防御结构——“深度防御”——作为总体保护策略。

结论和总结

“从集成工程到集成运营和服务”:整个价值链的数字化解决方案使玻璃厂运营商和设备供应商更高效、更灵活、更好、更快。数字化将像早期的电气化和自动化一样改变玻璃行业的面貌。结果将是生产力的巨大飞跃。

“迈出第一步,从一个小的、易于遵循的数据分析开始,然后回顾它的好处。毕竟,没有数字化手册。它需要工厂运营商和设备供应商中的大胆参与者,他们准备在小范围内进行测试,然后逐步建立起来以完成越来越大的任务,”Saftig 总结道。

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