"Nozare digitalizācija ir praktizēta jau ilgu laiku, un nesenās izmaiņas ir padarījušas šīs lietojumprogrammas jaudīgākas, veiklākas, pārnēsājamākas, viedākas un autonomākas. PCI izmaiņas ir pakāpeniskas. Tās ir pakāpeniskas, jo ir raksturīgi pienākumi, kas saistīti ar rūpnieciskās iekārtas darbību." saka Serhio Fernandess, Ķīmijas tirgus vadītājs, Yokogawa Electric Corporation, ASV. Tomēr CPI uzņēmumi ir veiksmīgi izvietojuši digitālās tehnoloģijas plašā mērogā, ko daļēji veicina pāreja no programmatūras, kas darbojas lietotāju klēpjdatoros, uz augstas veiktspējas lietojumprogrammām un rīkiem, kuriem tagad var piekļūt praktiski no jebkuras vietas.
"Mākoņdatošana ne tikai samazina CAPEX budžetus, bet arī atvieglo procesa modeļu pieejamību neatkarīgi no tā, vai tie ir stabili -stāvokļi vai dinamiski neatkarīgi no galalietotāja atrašanās vietas," skaidro Fernandess. Tomēr viņš brīdina vienkārši nepieņemt, ka digitālo iekārtu modeļi (neatkarīgi no tā, cik uzlaboti) būs pilnīgi precīzi noturības ziņā. "Rūpnieciskie procesi ir kā dzīvas būtnes; tie mainās laika gaitā. Jebkurš matemātisks attēlojums, piemēram, digitālais dvīnis, būs jāpielāgo, un tas būs jāatjaunina, izmantojot kādu mehānismu. Turklāt tie galu galā tiks izmesti. Aktīviem ir jāpievērš uzmanība; tiem ir nepieciešams budžets, lai saglabātu to ilgtspējību." Viņš piebilda. Raugoties nākotnē, jo arvien vairāk parādās autonomas darbības, neatliekamā nepieciešamība pēc drošības un ilgtspējības nozīmē, ka, izvietojot cilvēkresursus līdzās digitālajiem līdzekļiem, ir jāpanāk gudrs līdzsvars. "Bīstamas darbības uz lauka, atkārtotas darbības, rutīnas darbības, nevajadzīgi braucieni uz lauka, lai savāktu datus un pārbaudes bīstamās zonās, var gudri risināt ar pašreizējām un gaidāmajām tehnoloģijām," sacīja Fernandess, piebilstot, ka, uzskatot jaunākās -digitālās tehnoloģijas kā galvenos elementus, var izveidot arhitektūru, kas var iedvesmot vairāk cilvēku inovāciju. "Tas nozīmē nepārtrauktu darbības uzlabošanu, nākamo traucējumu paredzēšanu un visas vērtību ķēdes optimizāciju." Aktīviem jāpievērš uzmanība; tiem ir nepieciešami budžeti, lai saglabātu savu ilgtspējību." Viņš piebilda.
Ar vienkāršu programmatūras modeļa izstrādi, kas atdarina procesu vai līdzekli, nepietiek, lai patiesi izmantotu digitalizāciju, atkārtoja Rajesh Ramachandran, ABB Industrial Automation galvenais digitālais direktors). . "Tagad tendence ir vērsta uz rūpniecisko mākslīgā intelekta dvīņiem digitālajām rūpnīcām. Viņš pēta, kā paredzēt un optimizēt rezultātu kopu konkrētam procesa scenārijam, kas dod iespēju precizēt atšķirīgu procesu- parametri." Ramachandran uzsver, ka tīru AI nevar izmantot "tādu, kāds tas ir" industriālā vidē un ka atbilstošas jomas zināšanas ir būtiskas, lai aptvertu PCI darbību sarežģītību, piemēram, galaprodukta kvalitātes specifikācijas vai izejvielu piemaisījumu klātbūtni. zināšanas, kuru kulminācija ir kognitīvais modelis, kas izveidots, izmantojot ABB Ability Genix programmatūras platformu. "Genix veido to, ko mēs saucam par kognitīvo modeli, kura pamatā ir dati no dažādām sistēmām, piemēram, apkopes, instrumentiem un laboratorijām. Tas nozīmē, ka tas palīdz veikt precīzākas optimizācijas prognozes." Ramačandrans piebilda. Citējot nozares pētījumus, kas liecina, ka vidēji rūpnīca var izmantot tikai aptuveni 27 procentus no saviem ražošanas datiem, savukārt inženieri var tērēt pat 80 procentus sava laika datu apkopošanai, viņš prognozēja, ka uzlabotas programmatūras platformas palīdzēs mazināt šo nelīdzsvarotību{11}} Viņš saka: “Mēs būtībā pievēršamies jomām, kurās mums ir nepieciešams atraisīt rūpniecisko produktu neizmantoto datu vērtību, kā arī izmantot maksimāli lielus ieguvumus no AI. datu vienkāršošana integrācija."
Inteliģentas platformas
Nav šaubu, ka rūpnieciskās programmatūras platformas pēdējos gados ir kļuvušas jaudīgākas, jo arvien vairāk uzņēmumu pieņem rūpniecisko AI un mašīnmācīšanās (ML) lietošanas gadījumus. "Uzņēmumā CPI šāda veida tehnoloģijas tiek integrētas visur, sākot no līdzekļu uzraudzības līdz AI-darbināmiem droniem, ar kuriem var pārbaudīt lāpu torņus," skaidro Maikls Tverzidlo (Michael Tworzydlo), Emersonas (Sentluisas, Misūri štata) analītikas un mašīnmācības produktu vadītājs. Taču Tworzydlo brīdina, ka nedrīkst pārmērīgi izrunāt šo risinājumu vērtību, neatzīstot to pamatā esošo inženierijas principu nozīmi. "Kā ķīmijas inženierim analītikas pamati ir labākā vieta, kur sākt, sākot ar analīzi, kas balstīta uz principiem, piemēram, tādu, kas balstīta uz siltummaiņa darbību. Pēc tam organizācija var attīstīties uz datiem{8}} orientētu pieeju, izmantojot AI vai ML, lai risinātu sarežģītākus procesus vai rūpnīcas mēroga problēmas." Viņš piebilst.
"AI piedāvā jaudīgas PCI iespējas, taču daži uzņēmumi cīnās, lai to efektīvi pielietotu ražošanas izaicinājumiem," skaidro Peidža Morza, Aspen Technology, Inc. ķīmiskās rūpniecības direktore.
Atbildot uz to, uzņēmums AspenTech ir sācis AI iegulšanu savā programmatūras platformā, kas padara to pieejamāku plašākam lietotāju lokam. Morse atzīmē, ka, apvienojot pirmo-principu inženieriju ar AI un domēna zināšanām, lietotāji var labāk atrast risinājumus sarežģītām problēmām, kas jāatrisina PCI. AspenTech hibrīdmodelēšanas pieeja, bet arī ļauj izveidot jaunas pielāgotas ierīces, bet arī ļauj optimizēt pielāgotas ierīces. un integrēt aktīvus{3}}visus procesus. "Inženieri tagad var izmantot ML, lai ātrāk izveidotu bagātīgus modeļus, lai izmantotu simulācijas vai rūpnīcas datus, pievienojot domēna zināšanas, inženierijas principus un dizaina ierobežojumus bez dziļām procesa vai AI zināšanām." Morze teica. Daudzi PCI uzņēmumi saskaras ar likumīgām prasmju nepilnībām.
Papildus darbaspēka trūkuma pārvarēšanai ilgtspējības iniciatīvas ir vēl viena joma, kurā PCI uzņēmumi arvien vairāk koncentrē savus centienus. "Izmaksu ietaupījumi ir veicinājuši lielu digitalizācijas centienu daļu, taču uzņēmumi arvien vairāk koncentrējas uz atkritumiem un emisijām no ražošanas vienībām, kā arī efektivitātes un uzticamības uzlabojumiem," saka Morse. Viņa piebilda: "Procesa simulācija palīdz izstrādāt jaunus produktus, kas atbilst aprites ekonomikas tehniskajiem izaicinājumiem, piemēram, molekulāro pārstrādi un jaunu plastmasas dizainu, un ar AI palīdzību šī darbība ir vēl ātrāka."
Šī prognozēšanas iespēja kļūst arvien vērtīgāka, lai sasniegtu konkrētus ilgtspējības mērķus, piemēram, gaisa piesārņojuma samazināšanu, izmantojot paredzamo emisiju monitoringa sistēmas (PEMS), kas ir Emerson Plantweb Optics Analytics platformas funkcija, kas izvieto ML un AI kontroles sistēmas, izmantojot digitālos dvīņus un izkliedētu izvietošanu. "Kā daļu no Plantweb Optics Analytics mēs varam izvietot PEMS, lai uzraudzītu un novērtētu emisijas, izmantojot modeļus un ML, lai dinamiski optimizētu ražošanu. Izmantojot PEMS, mēs varam izveidot modeļus, kuru pamatā ir procesa mainīgie, kas ir uztverti, un izmantot tos, lai novērtētu un galu galā samazinātu emisijas." Tworzydlo teica.
Programmatūras apņemšanās īstenot ilgtspējības stratēģiju pārsniedz emisiju samazināšanu. "Ilgtspējīgu produktu un tehnoloģiju attīstība, kas atkārtoti izmanto vai pārstrādā atkritumus, ir procesa simulācijas nozares izaugsmes joma, kas rada jaunas problēmas un jaunas iespējas. Nesenās izaugsmes jomas ietver kaņepju atvasinājumu (piemēram, CBD) procesa simulāciju un uzlabotus kontroles pasākumus, lai samazinātu emisijas no atjaunojamiem enerģijas avotiem. Ķīmiskajā rūpniecībā nozīmīgākas izaugsmes jomas ir biodegviela, metāna reģenerācija, CO2 reģenerācija un šķīdinātāju izvēle." saka Deivids Hils, Chemstations Inc. tehniskā atbalsta vadītājs (Hjūstona, Teksasa).
Hill uzskata, ka procesu simulatoru izredzes var vēl vairāk uzlabot, izveidojot produktu alianses ar palīgrīkiem CPI. Inženieriem, kuri neizmanto procesa simulatorus, bieži ir rīki, kurus var uzlabot, pieslēdzoties procesa simulatoram. Drošības, procesu kontroles un enerģētikas nozarēs ir daudz iespēju apvienot nozarei -specifiskus rīkus ar pirmajiem procesa simulatoru principiem." Hill skaidro. Hill uzskata, ka šīs pārmaiņas virzītājspēki būs siltumnīcefekta gāzu samazināšana, energoefektivitāte, optimizācija, kuras pamatā ir termodinamiskie modeļi, uzlabota drošība un uzlabotas procesa kontroles iespējas, izmantojot stingru simulāciju.
Paplašinātā realitāte
Papildus AI un ML, arī paplašinātās realitātes (AR) un virtuālās realitātes (VR) programmatūras platformas pieaug arī rūpnieciskajās rūpnīcās-, un tās vairs neuzskata šāda veida tehnoloģijas par "luksusa" preci, kas ir noderīgāka nekā jebkad agrāk, jo pieaug pieprasījums pēc attālināta darba pandēmiju laikā. Tā kā pandēmiju dēļ rūpnīcās ir mazāk cilvēku, augi izmanto jaunas tehnoloģijas. ar var pārnest digitālo informāciju reālajā pasaulē, kas palīdz labāk sagatavot darbiniekus, lai precīzāk un vieglāk veiktu uzdevumus." Emerson's Tworzydlo teica. Runājot par AI, ML un AR nākotni rūpnieciskajā programmatūrā, lietošanas gadījumi noteikti turpinās paplašināties. "Joprojām ir milzīgs neizmantots potenciāls. Galu galā mēs sāksim atlasīt noteiktus procesus autonomām darbībām.
Aveva Group plc (Kembridža, Apvienotā Karaliste;) ir apvienojis AR un VR koncepcijas savā paplašinātās realitātes (XR) platformā, un viena īpaši svarīga lietojumprogramma ir personāla apmācība. "XR visaptverošā apmācību sistēma ļauj uzņēmumiem iegūt un saglabāt darbības zināšanas, aizstājot pieredzējušos operatorus, kas aiziet pensijā, kas ir būtiski rūpnīcas drošībai un veiktspējai. Šo uzvedības apmācību var izmantot ne tikai operatīvie operatori, bet arī inženieri, tehniķi un ārkārtas palīdzības sniedzēji." Ravi Gopinath, Aveva galvenais mākoņdatošanas speciālists un galvenais produktu vadītājs, skaidro.
Vienā piemērā operatoru apmācības programma, ko izstrādājusi Aveva un Shell (Hāga, Nīderlande;), ir vērsta uz uzvedības apmācību, lai uzlabotu drošības kompetences. Gopinath saka: "Izmantojot šo uzvedības pieeju, operatoru var apmācīt un novērtēt, kā viņš vai viņa darbojas, saskaroties ar nejaušu vai epizodisku situāciju rūpnīcā. " Citā projektā Aveva (Aveva) izveidoja un Dhabic; reāllaika datu vizualizācijas centrs, kas milzīgā interaktīvā ekrānā apvieno vairāk nekā 120 informācijas paneļus un 200 000 datu punktu.
Apmācība ir tikai daļa no XR potenciāla. Vietējo darbinieku atbalstam ir izmantotas AR planšetdatora-lietotnes. Izmantojot AR, lai planšetdatoros savienotu VR modeļus ar reāllaika informāciju un vadītiem procesiem, tiek nodrošināta labāka darba izpilde, tādējādi izvairoties no dārgiem bojājumiem un samazinot dīkstāves laiku. Raugoties nākotnē, Aveva uzskata, ka XR programmatūra var ievērojami uzlabot objektu projektēšanu un kapitālprojektu inženieriju, automatizējot projektēšanas fāzē izmantoto tradicionālo 3D iekārtu modeļu importēšanu ieskaujošā vidē. Pārveidošana par VR ļaus jums pārskatīt un uzlabot ergonomisko dizainu pat pirms jebkāda aprīkojuma iegādes. Virtuālās rūpnīcas var pilnībā pastāvēt mākonī, ļaujot sadarboties starp inženieriem, kas atrodas dažādās valstīs
birojos vai pat dažādos kontinentos.
Attīstoties datu tveršanas un analīzes iespējām programmatūras platformās, jaudīgi analītiskie rīki ir kļuvuši par pašapkalpošanās-, mērogojamiem lēmumu-pieņemšanas rīkiem ķīmijas inženieriem, kuri var tajos izveidot savu funkcionalitāti, lai apmierinātu specifiskas procesa vajadzības. Izmantojot šādus demokratizētus rīkus, inženieri var izmantot datus no dažādiem avotiem, - piemēram, pakešu kvalitāti utt. -, lai uzlabotu savu procesu kvalitāti, saka Edvīns van Diks, TrendMiner NV mārketinga viceprezidents. datus no dažādiem avotiem,{6}}piemēram, laboratorijas informāciju, piemēram, partijas kvalitāti, var saistīt ar apstrādes datiem ar apkopes datiem. ). "Analītikas demokratizācijas mērķis ir padarīt praktiskus ieskatus pieejamus ikvienam operatoram, sākot no vadības telpas līdz sēžu telpai, lai pieņemtu uz datiem balstītus lēmumus. Ļaujot lietotājiem izveidot savus informācijas paneļus, pamatojoties uz pirkstu nospiedumiem, monitoriem un kontekstuālajiem skatiem, tas pārsniedz tradicionālos informācijas paneļa rīkus." Van Diks piebilst. Izmantojot modeļu atpazīšanu, inženieri var izpētīt darbības veiktspēju un izmantot labu darbības uzvedību procesa uzraudzībai. Turklāt viņi var izveidot savus "mīkstos" sensorus, lai uzraudzītu to, ko fiziskie sensori nevar izmērīt, piemēram, produktu kvalitātes specifikācijas.
Viens no TrendMiner ziņotajiem datu analīzes veiksmes stāstiem bija saistīts ar ķīmisko rūpnīcu, kurā bija "lipīgi" vārsti, kas izraisīja aizkavi starp vārstu jaudas izmaiņām un faktisko procesa reakciju. Rūpnīca vēlējās precīzi noteikt, kad vārsti sāka pielipt, tāpēc viņiem bija jāuzrauga jebkādas novirzes no paredzamās vārstu darbības un pēc tam jāatrod parametri, kas atšķirtu "normālu" un "sliktu" vārstu darbības periodus. Šie parametri tiek pārveidoti par brīdinājumiem par-ārpus-fāzes uzvedību, kas ne tikai informē personālu par situāciju, bet arī iesaka iespējamās koriģējošās darbības. "Izmantojot pašapkalpošanās-analītikas risinājumu, procesu eksperti var izmantot iegultās AI un ML iespējas, lai meklētu un apstiprinātu ražošanas problēmas, izmantojot ātrdarbīgu tendenču analīzi.
Pat ja ir pieejams plašs programmatūras rīku un mobilo lietotņu klāsts, no kuriem izvēlēties, dažiem lietotājiem joprojām ir nepieciešami īpaši pielāgoti risinājumi, lai apmierinātu viņu biznesa vajadzības. Šeit var noderēt iekšēja programmēšana. JourneyApps (Denvera, Kolor.;) piedāvā augstas-ražīguma lietojumprogrammu izstrādes platformu, ko lietotāji var izmantot, lai rakstītu savu kodu, tādējādi radot sarežģītākas lietojumprogrammas nekā ne-kodētu lietojumprogrammu veidotāji, kas ir paredzēti programmētājiem, kas nav-programmētāji, un to ierobežo viņu vienkāršība.JourneyApps izpilddirektors Konrāds Hofmeirs skaidro: "Tas nozīmē, ka progresīvu biznesa loģiku, inženiertehniskos aprēķinus un ļoti pielāgotas integrācijas var ieviest dažu dienu laikā bez lielas tradicionālās pieskaitāmās izmaksas, kas saistītas ar programmatūras izstrādi." Viņš atzīmē, ka lielākajai daļai ķīmijas inženieru ir zināma pamata kodēšanas vai skriptēšanas pieredze, izmantojot tādus rīkus kā Microsoft Excel makro vai Matlab, lai viņi varētu ātri apgūt programmēšanas prasmes, kas nepieciešamas, lai izmantotu JourneyApps, lai izveidotu sarežģītas lietojumprogrammas, kas automatizē un racionalizē kritiskās biznesa funkcijas.
Piemēram, Hofmeyr min piemēru CPI uzņēmumam, kas izveidoja īpašu lietojumprogrammu standarta darbības procedūrām (SOP), ļaujot tām pāriet no manuālām izklājlapām{0}}balstītām SOP uz centralizēti{1}}vadāmu lietojumprogrammu ar pilnīgu audita izsekojamību. Viņš piebilst: "Pielāgojamība, ko piedāvā JourneyApps, nozīmē, ka atsevišķas globālās lietojumprogrammas var pielāgot vietējām vajadzībām un sistēmas integrācijai." Citā piemērā naftas atradņu ķīmisko vielu ražotājs izstrādāja savu lietojumprogrammu, lai veiktu galvenos aprēķinus, ko izmanto ikdienas pārskatu sniegšanas procesā, un ģenerētu atskaites dokumentāciju, kamēr lietotāji bija bezsaistē bezsaistes vietnē.
Skatoties uz gala lietošanu
Uzlabota programmatūra un modelēšanas rīki arī ļauj radīt drošākus, efektīvākus galaproduktus daudzās nozarēs, sākot no automobiļu detaļām un beidzot ar farmaceitiskajiem izstrādājumiem. Viens piemērs ir BASF SE (Ludvigshafena, Vācija) Ultrasim datorizētais inženierijas (CAE) rīks materiālu īpašību modelēšanai, kas nesen tika atjaunināts, lai modelētu virkni termoplastisku elastomēru materiālu no sākotnējās apstrādes līdz visai apstrādes ķēdei. gala-lietojuma produkti. Īsāki izstrādes cikli un agresīvi grafiki rada arvien lielāku spiedienu uz inženieriem, lai panāktu pareizu produkta veiktspēju pirmajā reizē. Paredzamā precizitāte ir milzīga priekšrocība," saka Marioss Lambi, CAE komandas vadītājs simulācijas inženierijas jomā BASF Ziemeļamerikā. Ultrasim var simulēt sākotnējo un ciklisko komponentu noslogošanu, kas ir izrādījies īpaši svarīgi automobiļu daļām, kas izgatavotas no elastomēra materiāliem. "No šļūdes slodzes līdz sadursmes simulācijām, termiskām slodzēm un vibrācijas procesa īpašībām, kā arī materiālu apstrādes īpašībām, ribu apstrādes īpašībām. kā arī skaitliskās optimizācijas rīki, kas ļauj ātri mainīt ģeometriju, Ultrasim ieliek pamatu labāku detaļu projektēšanai," uzsver Andreas Wüst, BASF Eiropas dinamiskās strukturālās analīzes komandas vadītājs.
"Materiālu raksturošanas procesā tiek ģenerēti nepieciešamie dati, kas ir būtiski reālo detaļu uzvedības prognozēšanas precizitātei. Šim nolūkam izstrādātie teorētiskie materiālu modeļi tiek kalibrēti, izmantojot testos iegūto informāciju, tādējādi nodrošinot, ka uzvedība atspoguļo reālus ražošanas apstākļus, nevis patvaļīgu situāciju, kas ir tālu no realitātes." "Ir daudzi sarežģītu mezglu piemēri, piemēram, automobiļu sēdekļi, kuriem ir veikta avārijas pārbaude, un šajos testos tiek izmantota Ultrasim paredzamā precizitāte, lai izveidotu detaļas, kas iztur validācijas testus. Tas ievērojami saīsina izstrādes ciklu un samazina, ja ne likvidē, dizaina izmaiņas," viņš piebilda.
Augstas-precizitātes procesiem biofarmaceitisko sastāvdaļu un citu augstvērtīgu produktu pētniecības un izstrādes un kvalitātes analīzes laboratorijās programmatūras rīku var izmantot dažādiem mērķiem, tostarp organizācijas darbības nepārtrauktības plāna (BCP) atvieglošanai. "Efektīva programmatūra var mazināt vai samazināt risku skaitu laboratorijas pārbaužu laikā, vienkāršot notikumu testēšanu, un automatizētas procedūras var izmantot, lai atjaunotu sistēmas pēc notikuma vai pat saglabātu to darbību pasākuma laikā, un tas viss vienkāršo BCP," sacīja Thermo Fisher Scientific uzņēmuma Chromeleon Data Systems Organization hromatogrāfijas programmatūras produktu mārketinga vadītāja Barbara van Kanna. Turklāt laboratorijas var vēl vairāk vienkāršot BCP, izvēloties integrētu programmatūru, kas ietver hromatogrāfijas datu sistēmu (CDS), laboratorijas informācijas pārvaldības sistēmu (LIMS) un laboratorijas izpildes sistēmu (LES). van Kanns skaidro: "Gan LIMS, gan CDS programmatūrai jānodrošina instrumenti, lai uzraudzītu instrumentu kvalifikāciju, kalibrēšanu un apkopi pat atsevišķām daļām." CDS programmatūrai ir arī jāpalīdz lietotājiem tikt galā ar analītiskiem pārkāpumiem, un tai ir jābūt iebūvētiem-tīkla atteices līdzekļiem, lai nodrošinātu, ka tīkla pārtraukuma gadījumā darbība var turpināties bez cilvēka iejaukšanās. Lai izvairītos no traucējumiem kiberdrošības uzbrukumu dēļ, Van Kanns iesaka laboratorijām CDS un citu programmatūru palaist domēnā, kas ir atdalīts no galvenās biroja sistēmas, lai izvairītos no iespējamiem kiberdraudiem no e-pasta. Visbeidzot, tāpat kā ar jebkuru automatizētu programmatūras platformu, ir jāņem vērā cilvēciskais faktors. "Cilvēciskās kļūdas var samazināt, kontrolējot, ko lietotāji var un ko nevar darīt un kam viņi var piekļūt un kam nevar piekļūt. Turklāt jābūt pieejamiem rīkiem, lai automatizētu pēc iespējas vairāk darbību. Mazāka lietotāja mijiedarbība nozīmē mazāk kļūdu." Viņa piebilda.