神奇的“實時智能”
http://www.henanjusheng.com 2009-09-29 14:51 來源:控制工程
實時控制,這個一度局限于工廠層面的概念,如今已經(jīng)滲透到了企業(yè)管理層面,并期待成為一種為商業(yè)流程增添競爭力的手段。雖然實時企業(yè)(RTE)無法把響應(yīng)時間控制在微秒數(shù)量級,但是它在加快決策速度方面足夠智能。最關(guān)鍵的是,實時企業(yè)并非簡單地對市場作出反應(yīng),而是通過對市場的反應(yīng)增加企業(yè)的競爭力。
RockwellSoftware的市場開發(fā)經(jīng)理DarrenRiley說:“在企業(yè)中,‘實時性’只是一個相對的概念,但它至少說明了相關(guān)人員應(yīng)該如何去控制生產(chǎn)流程。而且,隨著生產(chǎn)流程的提速,‘實時性’與生產(chǎn)流程之間的關(guān)系日益密切了。”
BobParker是IDCManufacturingInsight的副總裁,他更傾向于使用“準(zhǔn)時”而非“實時”這個字眼。他說:“有了準(zhǔn)確的時間作保障,相關(guān)人員就可以得到他們所要的信息,從而作出最有效率的決策。他們能夠?qū)φ麄€企業(yè)實行優(yōu)化,精簡運營,而不是簡單地管理它們?!?nbsp;
Parker描述說:“目前采用這種方案的企業(yè)還相當(dāng)鮮見,可能連1%都不到?!惫I(yè)觀察員對那些處于RTE進化趨勢曲線最底層企業(yè)的數(shù)量作了統(tǒng)計。隨著進化曲線斜率的增大,企業(yè)數(shù)量急劇減少 ,這反映 出這些企業(yè)確實需要通過采用一種切實可行的平臺架構(gòu),使自己的運營能夠緊跟市場。雖然據(jù)工業(yè)界專家介紹,并不存在一種標(biāo)準(zhǔn)的RTE進化模型,但是任何人都可以依據(jù)組件、功能和性能,定義出RTE向最先進水平發(fā)展的軌跡。
敏感的能源市場
MarkOsborn說,當(dāng)PGE為利用大型客戶的發(fā)電能力而著手建立一個虛擬的高峰發(fā)電廠時,他們需要獲得各種與開關(guān)裝置、斷電器以及PLC相關(guān)的信息。
PortlandGeneralElectric(PGE)是一家位于俄勒岡州波特蘭市的電力企業(yè),他們顯然已經(jīng)上升到了一定的高度——他們既開創(chuàng)了在分布式控制系統(tǒng)中利用電能的先河,又在具體做法上為我們上了一課。雖說他們只是一家電力企業(yè),但其取得的成績能夠被推廣給其他行業(yè)的生產(chǎn)廠商。
PGE是俄勒岡州最大的電力企業(yè),服務(wù)對象超過750000人。他們的最高宗旨是提供可靠的能源。過去幾年,由于用電高峰時期從西部電網(wǎng)獲得額外電能的價格激增——每度到達了正常價格的1200%,因此PGE采取了一種極富創(chuàng)意的方案,使自己具備了可變備用發(fā)電(DSG)的能力。
分布資源經(jīng)理MarkOsborn說:“PGE希望尋找到廉價電力資源,因此我們沒有必要建造新的大型電廠。”與其將資金花費在工廠以及新傳輸線的建設(shè)上,還不如建立“虛擬”高峰發(fā)電廠。他們希望借助一些大客戶的發(fā)電能力,將各公司用于緊急任務(wù)的應(yīng)急備用發(fā)電系統(tǒng)整合利用。
時至今日,PGE的GenOnSys虛擬高峰發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)擁有了25處分散站點。
PGE與一家當(dāng)?shù)氐南到y(tǒng)集成商FactoryIQ合作,選用了Wonderware的SystemPlatform以及Intouch的人機界面軟件作為基礎(chǔ)。
這兩者都在2007年作了重大升級,能夠完全滿足PGE用擴展網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程客戶站點的需要,有些站點之間有50英里的距離,必須通過高速以太網(wǎng)連接。Wonderware新的面向服務(wù)的架構(gòu)體系(SOA)以及結(jié)合了ISA95以及IEC61850新型工業(yè)整合標(biāo)準(zhǔn)的對象技術(shù)使得PGE能夠迅速建立起一套高速的分布式控制平臺,用于即將新建以及需要改建的站點。
Osborn說:“我們需要一種可塑性極強的系統(tǒng),能夠?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)備進行混合管理。”這些設(shè)備包括開關(guān)裝置、斷電器以及PLC。目前,PGE的GenOnSys虛擬高峰發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)涵蓋了25個分布式站點。他還說:“Wonderware對象技術(shù)的亮點在于,它允許我們通過復(fù)制粘貼的方式迅速對新站點實施控制。原本需要三至四周才能完成的工作,如今只需要一天甚至更短的時間即可搞定?!?BR>
這就為企業(yè)打開了一扇大門,消除了電力傳輸?shù)拈T檻,使具有1兆瓦以上發(fā)電能力的站點能夠把電能傳送到那些只有250千瓦發(fā)電能力的站點。Osborn說:“這為我們開拓了一個全新的市場?!比魏尉哂?兆瓦以上發(fā)電能力的站點都必須裝備一個控制終端。采用RTE平臺技術(shù)后,PGE已經(jīng)將客戶成本從100,000至200,000美元縮減到20,000至30,000美元。高峰發(fā)電的成本一般在每千瓦500至700美元之間,但是PGE把他們的成本控制在每千瓦100至200美元之間。
只需要點擊一下鼠標(biāo),PGE的相關(guān)人員就能夠啟動整套GenOnSys系統(tǒng)。系統(tǒng)的響應(yīng)時間固定為0.5秒——這已經(jīng)是工業(yè)上能夠達到的最佳響應(yīng)時間了。而這樣做所產(chǎn)生的高峰發(fā)電費用比采用其他發(fā)電方式降低了至少25%,有時甚至可以達到50%。
衡量RTE的進化程度
制造業(yè)企業(yè)解決方案協(xié)會(MESA)已經(jīng)將RTE作為了創(chuàng)新點之一,并且成立了一個專門的學(xué)習(xí)小組致力于編寫出一套基于這一主題的詳細(xì)指導(dǎo)手冊。顯然,MESA把制造執(zhí)行軟件(MES)看作了任何RTE平臺的核心組件。JulieFraser是MESA的創(chuàng)始人兼Cambashi的工業(yè)分析師,他說:“在我看來,MES和制造經(jīng)營管理軟件(MOM)的用途基本相同,但是后者已經(jīng)成為一種競爭力很強的平臺架構(gòu)了?!?nbsp;
MES/MOM已經(jīng)成為了RTE平臺架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)組件,位于自動控制層和企業(yè)系統(tǒng)層之間。其它重要的或常用的組件還包括歷史數(shù)據(jù)記錄器以及多種形式的企業(yè)生產(chǎn)智能化(EMI)工具,前者主要用來存儲并收集不同時間的控制數(shù)據(jù),后者位于MES/MOM以及歷史數(shù)據(jù)記錄器的上層,提供分析以及最終顯示的功能。EMI一般能夠為企業(yè)中的每個人員作出“實時”性的商業(yè)決策提供有針對性的背景信息,更理想的狀態(tài)是,包含整個供應(yīng)鏈的信息。
Fraser說:“關(guān)鍵問題是對整個工廠的背景信息提供徹底的可見性。我們需要采用一種真正量身定做的平臺——不管是通過創(chuàng)新,通過新產(chǎn)品推出更快實現(xiàn)盈利控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,還是通過其他的戰(zhàn)略計劃?!?nbsp;
公司究竟需要在多大程度上采用這樣一種平臺仍然是因人而異的。在描述RTE的進化歷程時,RockwellSoftware把這一歷程分為了三個階段:少量采用、部分采用和全面覆蓋。
IDCManufacturingInsights把RTE的進化模式劃分為五個技術(shù)和用戶之間互動發(fā)展的階段(如實時企業(yè)進化模型所示)。最初階段,機器都是獨立運行的 ,依靠操作人員對它們進行優(yōu)化。Parker說,當(dāng)實時工廠的“概念”出現(xiàn)后,工廠中出現(xiàn)了諸如OEE之類統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn),在實行“標(biāo)準(zhǔn)化”之后,正式的培訓(xùn)以及標(biāo)準(zhǔn)記分卡開始被采用。在“優(yōu)化”過程中,整個企業(yè)都會采用統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)。
實時企業(yè)的表現(xiàn)
標(biāo)準(zhǔn)的RTE進化模型并不存在,但是IDCManufacturingInsights定義了實時運營向最先進水平發(fā)展的方向。
Fraser發(fā)現(xiàn),在反映系統(tǒng)特性以及用戶的行為特點方面,三階段式的抽象模型非常實用。她說:“最初階段,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在明顯的缺陷:應(yīng)用程序匱乏、系統(tǒng)獨立存在、各個數(shù)據(jù)站點之間缺乏聯(lián)系。造成這一局面的原因是數(shù)據(jù)之間缺乏聯(lián)系、部門之間時常出現(xiàn)沖突以及作決策過于拖沓。這還只是部門之間各自為政作決策的一個縮影?!?BR>
Fraser說,進入下一階段的標(biāo)志就是一些諸如MES/MOM之類的平臺組件以及單個工廠范圍內(nèi)數(shù)據(jù)連接的出現(xiàn)。但在這一階段,數(shù)據(jù)依然無法被分析以及通過圖形化的方式顯示出來。盡管如此,這已經(jīng)開創(chuàng)了部門之間合作的先河。
她說:“到了第三階段,你終于可以通過分析將所有數(shù)據(jù)結(jié)合起來并從更深層次挖掘數(shù)據(jù)中的細(xì)節(jié)。只有到了這一階段,真正意義上的工作流程以及商業(yè)流程管理能力才浮出水面。一些企業(yè)開始嘗試采用RTE,這樣做既能夠打破工廠與供應(yīng)商、客戶之間的重重阻隔,又有機會站在整個企業(yè)的高度對性能作出測評。到了此階段,你已經(jīng)可以看到令人驚嘆的投資回報率。”
移動設(shè)備幫你入門
EdYachimiak是一家中西部大型電力企業(yè)的高級SCADA分析師。他的公司擁有35個站點,每個站點都各自配備了OSIsoft公司用來采集控制數(shù)據(jù)的PIHistorian平臺,從而為商業(yè)決策提供更多幫助。這一平臺在結(jié)構(gòu)上擴充了Transpara公司的移動設(shè)備顯示技術(shù),使得任何人能夠在任何地點看到各自所需的信息。Yachimiak說:“相關(guān)人員在任何時候都可以通過他們的黑莓手機(Blackberries)獲取工廠狀態(tài)以及發(fā)電計劃的相關(guān)信息?!?nbsp;
此外,人們還可以通過TransparaKPI的顯示功能及時了解市場上的價格信息,這些信息每五分鐘即更新一次。Yachimiak說:“這一技術(shù)極大地擴展了我們的工廠控制系統(tǒng),并成為了基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。我們已經(jīng)離不開這一技術(shù)了?!?nbsp;
同樣的,那些用電大戶也開始采用這些基本的智能電網(wǎng)技術(shù)組件。OSIsoft副總裁RonKolz提到了一家最終用戶,他們是生產(chǎn)紙漿和紙制品的大型企業(yè),長期以來一直在關(guān)注電網(wǎng)上電力價格的波動情況。Kolz說:“他們對電能的市場價格進行了跟蹤,并在電價與紙制品成本價格之間尋找平衡點。他們通常遇到的問題是:到底是生產(chǎn)紙制品還是發(fā)電然后賣給電網(wǎng)更有利可圖呢?”他認(rèn)為,RTE的強大之處在于能夠使一家大型企業(yè)客戶認(rèn)識到他們的決策背后真正包含的經(jīng)濟影響力。
對MarkOsborn而言,RTE賦予了PGE一種凌駕于競爭對手之上的能力,使PGE擁有了令人羨慕的市場地位。他表示:“我們的系統(tǒng)所能夠完成的任務(wù)是前無古人的?!痹S多其他的電力公司都從PGE和RTE上得到了啟發(fā),這很有可能引發(fā)更激勵的競爭格局。