“若每一条真实的生产线都有一个数字化的设备,那么生产情况会如何呢？”巴斯夫公司数字化设计高级工程师Axel Franke先生在维尔茨堡市首届大会报告中提出了一个爆炸性的问题，因为它背后隐藏的是世界上最大的化工企业正在经历的思路转变。

这一世界最大的化工集团公司不打算把2010年年底开始的、名为Digital Plnat@BASF 2020的项目作为本次大会的重点，而是把已经建成的流程设备和设备的整个使用寿命周期作为重点。

在巴斯夫公司的所在地路德维希斯港市数字化已经不再是新话题。早在上世纪90年代末，巴斯夫公司就采用了数字化的规划设计工具，近几年来又加强了激光扫描和虚拟现实技术的应用，以便使规划设计的流程设备更加直观。但当巴斯夫公司率先使用这一技术时，ICIDO的首席执行官Ralf Heimberg先生看到了流程工业领域的其他企业中也有类似的应用：“对于流程设备生产制造商来讲，流程设备‘已建成’的状况或者在‘已设计’与‘已建成’状况之间的比较始终是一个非常重要的事情。”

开展数字化工厂、数字化流程设备项目有着非常重要的意义，企业专家在进行技术论证时，设计组可以向专业人士更好地展示设计的内容。这里的关键问题是，利用数字化工厂设计工具是否能够避免科学技术知识的丢失。

在巴斯夫公司，近几年来运行工程师的职责也发生了很大的变化，工程师成为 “通才”，即全面熟悉所承担设备运行工作，能够按照生产指令而独立工作的人员。而按照传统方式工作的职工则不能像他们那样独立的承担工作任务。

巴斯夫公司开展数字化工厂项目的核心目标，是在流程设备的规划设计和使用运行阶段实现数字化，从而提高Brownfield项目中化工流程设备设计和安装的效率。Franke先生在其报告中通过一些符合流程设备实际运行的项目实际状况的分析指出，在这些项目中还有很大的数字化技术潜力可以挖掘。在他与流程设备运营商面对面的交谈中他得出了令人惊讶、甚至是可以反对数字化技术的结论：数字化规划实际的产物也有大量需要补充、完善的地方。他引用一位工程师的话说：“原则上我们为运营商建造了两套设备。”因为Franke先生认为的挖潜潜力高达30%。这就得出一个重要的结论：只有接近一半的数字化设计资料是可以使用的。

数据流的不足

拜耳技术服务公司工厂布局和管道设计主管Jürgen S.Kussi博士在他的报告中强调，为了使数字化设备真正能够在计算机上运行起来，需要一个性能强大的系统，该系统能够对从研发设计、生产制造直至拆卸所生成的所有数据进行管理和使用。其中所有数据都只采集、保存了一次，不能重复输入，而且最重要的是，这些数据必须始终是最新版本的数据。他说：“最大的灾难是有人在工作中使用了过期的数据。”

而在实际中，这样的数据和资料管理系统的成本效益到底如何？RWE技术公司（EDMS）企业文档管理系统部门的项目经理Dominik Schlicht先生用一个当前大型火力发电厂项目的实例给出了很好的答案。在这一工程项目中，规划设计的时间为2~5年的建造施工。共计生成220万个需要不断更新到最新版本的计算机文件。目的只有一个，保证与项目有关的文件和数据都按照允许的格式随时可供使用。参与这一项目的供应商企业有近90家公司，共提供100?000种不同的产品，这些企业也需要供应商为他们编制文件和数据。完成设备的安装调试后，所有的文件、数据都要移交给流程设备的使用者，按照所需要的文档格式在企业管理系统中移交技术文件和数据。这时，接口管理就是一个棘手的问题。横向跨部门、跨领域的通信联系问题是人们长期以来一直在讨论的、还从未接触过的热门话题。通信连接的接口是根据软件升级而发展起来的新技术，其发展势头犹如雨后春笋一般，而且恰恰是一个涉及到标准化的问题。正如Kussi先生在提到什么是合理的问题时所说的那样：“长期以来缺少统一的技术规范的接口是必需的吗？”

Kussi先生是DECHEMA（德国德西玛化学工程与生物技术协会）2009年巴伐利亚Tutzing市座谈会产生的“50%理念”的支持者之一，50%这一理念的目的是：未来流程设备的规划设计时间和生产制造时间减半。“因为产品投放市场的时间、速度决定了它在经济上是否会取得成功。”Kussi先生坚信，打开丰硕成果大门的钥匙在数字化工厂中可以找到，“只有通过项目不同参与者的协同合作，我们才能在短时间里完成任务。”

但就像每一次变迁一样，在通往数字化工厂的道路上也布满了障碍。然而，第一届数字化工厂大会的每一个发言人都认为通往成功之路上的绊脚石不在自己这里、相反是在另一方。但流程设备工程设计领域中的专业人员举出了这样的事实，传统的并行工程设计方法越来越多地显示出了不足。

其他方面的优化

“已经把局部性的数字化技术的优点全都挖掘出来了。”德累斯顿技术大学流程控制技术的教授级工程师Leon Urbas博士说。他的意思是，数字化工具已经把流程工业领域中的规划设计速度提高到很高的水平了，在这一领域已没有太多的优化潜力可以发掘。根据Urbas先生的观点，下一步工作应该是项目成员的平行展开和成员、工具之间的数据互操作。对此，他提出了3种解决方案：中央数据库和不同的登录工具、集成式软件以及分布式数据库。

例如，集成式软件至少能够解决流程设备控制系统与设计工具系统之间的接口问题。这里有两个很好的实例,西门子公司过程工业高级工程师Wilfried Kleiser先生介绍了创新性的自动化接口，这是一种能够自动地将西门子Comos与西门子PCS Simatic连接起来的自动化接口，能够按下按钮完成控制，使流程设备运营商能够使用数字化工程技术文件和资料。Aucotec公司技术服务部门经理Martin Imbusch先生介绍了另外一种设计工具软件的集成式使用方法，由于流程设备从管道和控制流程图到流程设备控制系统的详细设计图等所有信息都是密切相关的，因此所有流程设备运营商都能从Aucotec技术的使用中获得好处。设计人员能够把流程设备的硬件和软件控制很好地结合在一起，使它们的设计数据有机地链接、耦合起来并进行统一的维护，从而保证真实设备始终有着最新的技术文件和资料。

尽管有这些非常有价值的应用，但在跨企业的数据交换时却困难重重。一方面是因为企业使用的是多年来一步步建立起来的“孤岛式”解决方案。正如Kussi先生所说，软件生产厂家没有真正帮上忙，“离开他那块田地就不关他的事了”，对数据交换几乎没有给予支持和帮助。另一方面，他认为流程工业企业的生产过程定义不够明确。在这方面他与Emea公司的高级销售总监Carsten Gerke先生一样建议按照ISO 15926标准为数据互操作的基础。至于ISO标准能否成为不同软件工具间通用的“世界语”的问题，目前还在广泛的讨论之中。

小结

现在，数字化工厂也进入到流程工业领域中了。这一点在大会报告中介绍的工程项目中体现的非常清楚。但大会中的讨论也明确了一些问题，流程工业企业数字化工厂不是一马平川，尤其是批次生产的流程工业企业，它们需要新的工作流程，需要有能够适应、接受和推动这种变革的职工。        

题图 德累斯顿技术大学流程控制技术的教授级工程师Leon Urbas博士在大会开幕式的致辞中问道：“跨企业的智能化数据交换是乌托邦还是真正的需要？”

图1 巴斯夫公司数字化设计高级工程师Axel Franke先生说：“我们从90年代末开始就在巴斯夫公司的流程工业项目中使用了数字化工厂和3D设计工具，近几年来又加强了激光扫描和虚拟现实技术的应用，以便向我们的客户展示数字化的设计成果和激光扫描的数据。”

图2 流程设备规划设计过程有了很多的变化，如何把相关人员都纳入到变化的规划设计过程中？这就是首届数字化工厂大会需要讨论的核心问题。左起：德累斯顿技术大学流程控制技术教授级工程师Leon Urbas博士；ARC公司的Uwe Grundmann先生；RWE技术公司（EDMS）企业文档管理系统部门的项目经理Dominik Schlicht先生；巴斯夫公司的Axel Franke先生；拜耳技术服务公司的Jürgen S. Kussi博士。

图3 德累斯顿技术大学流程控制技术的教授级工程师Leon Urbas博士说：“我将加速企业合作工作速度的数字化流程设备规划设计工具称为数字化收益，但我们不能再有更多的期望。这些工具的发展已经很好了，我们已经充分挖掘了所有潜力。我们不能仅利用它提高速度，而且还要实现合作企业间的平行展开、完成合作企业间的数据交流和工具软件的交互使用。”

图4 拜耳技术服务公司工厂布局和管道设计主管Jürgen S. Kussi博士在回答数字化工厂技术是否能够把流程设备规划设计的速度提高一倍时说：“在有不同企业参加的过程项目中，数字化工厂是合作成功的关键，数字化使我们能够在短时间内完成数据的集成。另外，它也要求我们加强项目的平行展开和标准化。”

图5 西门子公司流程工业应用技术高级工程师Wilfried Kleiser先生说：“我们的规划设计软件Comos与过程控制系统Simatic PCS 7之间的接口，给化工领域和医药产品生产领域用户在自动化技术平台方面最大的支持和帮助。这种接口设备是全球第一种大大减轻了流程设备日常规划设计工作的接口设备。”

图6 与会代表充分利用大会休息的时间相互交流

图7 RWE技术公司（EDMS）企业文档管理系统部门的项目经理Dominik Schlicht先生在介绍RWE公司大型流程项目技术文件和数据交换的战略时说：“大型流程工业项目中的技术文件交换和设计数据交换主要取决于所有的项目参加者在项目早期就相关的工作方式、工作工程进行协商取得一致，并使所有参加者能够在一开始就明确这方面的要求。”

发展趋势和技术

在第一届数字化工厂大会期间还有内容丰富的数字化工厂产品展示，在此介绍几个参展公司的概况：

西门子展示了规划设计软件Comos：这是一种以工程项目为主导的软件系统，现在可以利用接口设备与西门子的Simatic PCS7建立联系，构成所谓的自动化基础平台，利用这种集成可以加速工程项目的进展速度。

Aveva公司：该公司展示了支持流程设备规划设计工具软件3D-Design数据库的Aveva PDMS软件系统。利用这一软件系统中的模块可以把流程设备不同的部件联系起来。

Aucotec公司：该公司展示了最新版本的CAD软件Elektro-CAE，这是一种自动化的规划设计软件。

BlueCielo公司：他们提出的BlueCielo解决方案在巴斯夫公司中得到了应用。这一解决方案改善了流程设备整个使用寿命周期内文件资料的交接和传递。

VenturisIT公司：该公司展示了流程设备规划设计工具TROCAD MS。这是一种CAD/CAE交接方案，包含了大量的流程设备规划设计模块。

Bentley Systems公司：该公司展示的设计软件Open Plant Suite包含了流程设备规划设计中所有的应用。

B.I.M. Consulting公司：该公司展示的PDV-PPROJEKT软件对流程设备项目规划设计和工程数据管理给予了极大的帮助和支持，给项目负责人提供很好的项目进展概况。

FARO Europe公司：该公司展示的3D激光扫描仪可以只用一个手指准确地测绘出实物的三维数据。

Mefa紧固件和装配系统公司：该公司是欧洲技术领先的管道装配系统生产厂和供应商。

SWORD CTSpace公司：该公司研发生产的FusionLive工程项目应用软件能够帮助项目管理者更好地协调、控制整个项目的进展。

?bvl Petersen公司：该公司是德国最大的检测技术公司之一，其核心技术是3D激光扫描技术。

X-Visual技术公司：该公司研发生产的Visual Plant Engineer软件系统是基于微软公司Microsoft Visio的软件系统，是工程项目团队集成式解决方案和以项目为主导解决方案的重要工具。

Zoller+Fr?hlich公司：该公司是3D激光扫描技术的专业公司。研发生产了可以在易燃易爆危险场合中使用、通过了Atex安全防爆认证的IMAGER 5006EX型激光扫描仪，它是化工生产企业工程项目中理想的激光扫描仪。