工業(yè)4.0革命對自動(dòng)化的重大影響

　　模塊化工廠(chǎng)的規劃設計

　　企業(yè)實(shí)現模塊化，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(wú)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(chǎng)商，能夠獲得經(jīng)濟效益有兩個(gè)重要因素。

　　一是模塊在最廣泛工藝參數范圍內的靈活性。由于模塊在設計時(shí)并沒(méi)有規定其特定的使用場(chǎng)景，廠(chǎng)商應將其設計為廣泛適用型的模塊。

　　二是模塊標準化使得每個(gè)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(kāi)展，所以標準化的模塊化工廠(chǎng)的規劃設計工作相對較少。

　　工廠(chǎng)的規劃和建設是影響生產(chǎn)時(shí)間的關(guān)鍵因素，規劃中PCS配置的時(shí)間取決于具體項目情況，在啟動(dòng)過(guò)程和建設過(guò)程中需要PCS。通過(guò)使用預先制造的模型或循環(huán)使用可以減少工廠(chǎng)建設時(shí)間，這是模塊工廠(chǎng)特有的特征。上述目標必須達到足夠的程度，模塊化工廠(chǎng)才具有競爭性，應盡早開(kāi)始模塊規劃和工程設計。

　　化學(xué)工廠(chǎng)實(shí)現從傳統模式到基于模塊工程的轉變后，最直接的結果就是降低了系統的復雜性。模塊功能得到封裝，現場(chǎng)級別并沒(méi)有改變，只是對于操作者來(lái)說(shuō)變得越來(lái)越隱蔽。以汽車(chē)領(lǐng)域為例，25年前，VM Beetle 的所有司機都可以自己對發(fā)動(dòng)機進(jìn)行保養和維修。而現在，發(fā)動(dòng)機是封閉的單元，必須去專(zhuān)業(yè)維修點(diǎn)進(jìn)行保養和維護?，F在的發(fā)動(dòng)機是一個(gè)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(zhuān)家來(lái)完成。模塊化工廠(chǎng)意味著(zhù)更多的責任轉嫁到了模塊生產(chǎn)商身上，需要關(guān)注的信息有模塊的實(shí)時(shí)狀態(tài)、產(chǎn)品的質(zhì)量和加工數據、訂單和調度操作數據等等。

　　實(shí)現方法包括使用工具的選擇(如Kit、CAE工具+MS Excel等)、員工培訓，以及其他像內部指導手冊的特定東西。模塊化工廠(chǎng)的實(shí)現方法是以自上而下和自下而上兩種方法的組合。采用自上而下設計方法，整個(gè)工廠(chǎng)根據ISA106 標準進(jìn)行建設。自下而上的途徑是自上而下方法的補充，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(dòng)，而是在加工工程設計中啟動(dòng)。

　　(控制相關(guān)信息系統的規則金字塔)

　傳感器和執行器的要求

　　設備小型化

　　工廠(chǎng)擴大生產(chǎn)規模采用更多設備和縮放模塊架構，需要使模塊和設備向小型化發(fā)展?，F場(chǎng)設備如傳感器和執行器的包裝密度變得更高，要盡可能簡(jiǎn)潔地配置現場(chǎng)設備，進(jìn)一步提升模塊化水平，比如減小轉換器等電子器件在實(shí)際傳感器殼體的整合中體積和尺寸。模塊、傳感器和制動(dòng)器被做得更小、結構更緊湊，不在設備上進(jìn)行手動(dòng)直接操作，用于局部顯示和操作的組件會(huì )被去掉。為節省空間，數據和信號可以通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)或類(lèi)似的方法進(jìn)行傳輸。為了得到更小尺寸的零部件，傳感器和執行器應當加以?xún)?yōu)化以達到更小的管徑。在維護頻率小于每月一次的情況下，如果模塊或基礎設施需要分開(kāi)，傳感器、執行器和導管可以直接用螺栓來(lái)固定。

　　故障診斷方面的需求

　　模塊的標準化不僅可以使單元的數量成倍增加，還有利于評估診斷信息。這就需要充分利用現有信息，特別是來(lái)自于現場(chǎng)的信息越來(lái)越多地使用在模塊上，以用于評估生產(chǎn)過(guò)程的性能。從模塊操作者來(lái)看，將單項資產(chǎn)、模塊、工廠(chǎng)作為整體的好處是增加了來(lái)自于現場(chǎng)設備的信息標準化集成的一致性。