工業(yè)4.0革命對自動(dòng)化的重大影響

　　模塊化工廠(chǎng)的特征

　　風(fēng)險評估方面，模塊化工廠(chǎng)具有一系列工廠(chǎng)結構化和操作方面的特征，重要的特征和說(shuō)明見(jiàn)表5。必須把模塊化工廠(chǎng)作為整體來(lái)看，全局觀(guān)念是操作者的責任，且這個(gè)責任不能委派給他人。

　　功能安全和模塊化工廠(chǎng)

　　基本功能安全任務(wù)和傳統工廠(chǎng)并沒(méi)有很大差別，只是在細節上有所不同。

　　A)防爆分級

　　如果每個(gè)模塊中危險物質(zhì)數量越少，對工廠(chǎng)的造成損壞風(fēng)險就越低。限制區域意味著(zhù)危險區域不易分離，并且會(huì )相互影響。

　　B)模塊化等級

　　根據IEC-61511，工廠(chǎng)完整性對于安全性來(lái)說(shuō)非常重要，子模塊并不影響工廠(chǎng)完整性。文檔必須建立在單個(gè)模塊文檔之上，如果模塊有SIS(廠(chǎng)級監控信息系統)，我們就必須將它集成到控制系統中，可采用總線(xiàn)的方式，同時(shí)還要考慮在各種模塊中如何實(shí)現SIS的兼容性。在整個(gè)工廠(chǎng)建成后，SIS要盡快完成安裝。

　　C)標準化

　　在模塊標準化的情況下，工廠(chǎng)的一致性會(huì )使功能安全性能更高。從安全角度出發(fā)，PEA可作為一個(gè)單元，高度標準化也需要如此。

　　D)審批/驗收

　　一個(gè)模塊的文檔盡可能和大綱文檔相似，可以避免很多不必要的工作。如需改動(dòng)，應盡可能少。不清晰的文檔會(huì )導致工作成本的增加，文檔必須是可追溯且一致的。模塊供應商必須提供一個(gè)準確的模塊描述，模塊的安全手冊應該能給用戶(hù)清晰的使用指導。

　　GAMP指南

　　加工生產(chǎn)需要GAMP5指南或采用PAT記錄的工序。就加工流程而言，模塊化工廠(chǎng)的加工類(lèi)型和自動(dòng)化與傳統工廠(chǎng)大致相同。審批是否通過(guò)，對于運營(yíng)者來(lái)說(shuō)具有決定性作用。

　　如果審批沒(méi)有通過(guò)，工廠(chǎng)便不允許開(kāi)辦，因此，審批也是全部成本中相當重要的一部分。

　　對于傳統工廠(chǎng)，文檔從現場(chǎng)設備(如執行器、傳感器)開(kāi)始編寫(xiě)。當把具有標準化模塊的模塊化工廠(chǎng)視為技術(shù)設備時(shí)，工廠(chǎng)就已經(jīng)實(shí)現了文檔化。只有當交互文檔丟失時(shí)，模塊化工廠(chǎng)的每一個(gè)零部件才需要重新確認配置。

　　文檔的簡(jiǎn)化

　　為了簡(jiǎn)化冗余的文檔，模塊化工廠(chǎng)工程化的目標應被提升一個(gè)等級，表述模塊化工廠(chǎng)的文檔要足夠完整，并且格式有一定要求，這些都是被相關(guān)機構(EMEA或FDA)審批成功的必要條件。

　　文檔的需求

　　為了審計員查看，PCS文檔應具有易讀性，且能夠完整一致地描述自動(dòng)化系統的實(shí)施過(guò)程。出于經(jīng)濟效率的考慮，文檔應簡(jiǎn)潔明了。除了技術(shù)內容外，它還要符合ISO9000標準，該標準定義了文檔的結構，包括可追溯性、責任等。為了確保設備不工作時(shí)可得到必要的信息，一般情況下，審計員都會(huì )審查模塊的細節，這可能意味著(zhù)模塊的細節不得不公開(kāi)。

　　前景可期

　　目前模塊化還處于研究階段，本文提出了滿(mǎn)足NE148標準的模塊化的自動(dòng)化技術(shù)的概念，研究表明模塊自動(dòng)化是可以實(shí)現的。狀態(tài)模型是模塊化概念中非常重要的因素，用于自動(dòng)化技術(shù)的抽象描述和運行。數據封裝采用面向對象的方法，并能把模塊無(wú)縫集成到高級別PCS中。本文也探討了模塊化工廠(chǎng)的工程化途徑，需要重點(diǎn)借鑒模塊工程化和控制系統工程化之間的關(guān)系。傳感器/執行器和標準等章節分析了模塊化工廠(chǎng)的顯著(zhù)特征。如果上述方法應用到工廠(chǎng)規劃、工程化、自動(dòng)化系統中，就有可能實(shí)現Namur所提到的發(fā)展愿景。

　　本文編譯自德國電子電氣制造商協(xié)會(huì )(ZVEI)：《Module-Based Production in the Process Industry-Effect on Automation in the “Industrie 4.0”Environment》