技术合作赢得持续发展

发布时间：2009-07-30 来源：ABB评论

        ABB 的前身，阿西亚 (ASEA) 和 BBC 约建于120 年前，当时电磁学 和 Maxwell 方程式曾被认为是“火 箭科学”。从那时起，技术不断向前 发展，ABB 成功地经受住了这些技 术发展带来的挑战。与此同时，许多 公司却在这一进程中销声匿迹了。 ABB 善于总结历史经验和不断创 新，了解产品、技术和工业经济之间 技术合作伙伴 客户合作史上的新挑战 George A. Fodor, Sten Linder, Jan-Erik Ibstedt, Lennart Thegel, Fredrik Norlund, Håkan Wintzell, Jarl Sobel 的历史联系，对于规划未来技术进 步与创新极为重要。
        这些关联依赖于企业的信息渠道， 对于企业的生存至关重要，因此不 可低估。一个团体能够比个人获得 更多的信息，而信息的最佳利用取 决于企业员工和外界相关人员的沟 通渠道及方式。
        ABB 的力测量部门具有创新的历史 传统。与客户、供应商、研究单位 和大学的密切联系使力测量部门为 众多应用领域提供了精确、可靠的 测量技术及控制设备。同时，诸如 Maxwell 方程式的基本原理不断通过 新型、出人意料的方式被应用于产 品的生产过程， 促进了公司的持续 发展，增强了竞争力。
        创新是企业及其客户得以生存， 并真正经得起时间考验的关 键。创新的目的在于发现和实施新 的观念，以重塑产业、拓展市场和 重新设计价值链，而许多创新观念 都源自于客户。
        创新成功的关键取决于公司所使用 的信息渠道或沟通方式 [1, 2]。作为 一家全球公司，ABB 的办事处和 工厂遍及世界 100 个国家和地区， 因此在维护信息渠道方面面临许多 挑战。这些挑战首先来自于公司内 部。新观念需要从多角度进行评 估，以确定其对整体市场的影响。 选择最有效的新观念需要专家与来 自各个业务、市场和技术部门人员 的共同合作。而在 ABB与用户以及 供应商之间建立信息沟通渠道同样 十分重要。
        创新的目标在于发现和实施新 的观念，以重塑产业、拓展市 场和重新设计价值链。
        ABB 的许多客户来自科学技术文化 不断发展强大的国家，他们投巨资于一个非常雄心勃勃的科研计划， 例如中国和印度。事实上，中国科 学院在所有先进技术领域里都开展 了研究项目。而非洲和东欧的一些 国家则把资金集中于人才的培养， 以培养科技发展的文化氛围。新兴 市场崛起的同时，也意味着更加激 烈的竞争，这也促进了 ABB 等大公 司更高的创新水平。
        许多客户拥有同样的经历
        凭借 120 年来的技术发展和丰富经 验，ABB 在自动化、发电和机器人 领域不断地提供产品和服务，下面 列举了 ABB 在上述领域里广泛的 用户群。
        威尼斯——高精密度
        十三世纪以来，用以铸造硬币和建 筑用材的铜和青铜贸易在威尼斯十 分兴旺。成立于 1961 年的家族企 业 ILNOR SpA 公司如今还在为不同 工业提供传统的金属加工业务。其 生产的高质量黄铜、青铜制品和铜 片广泛应用于汽车、电力和电子工 业产品中。
        威尼斯数百年来一直崇尚美观和高 质量的产品，ILNOR 至今仍继续捍 卫这一传统，在技术上不断投资以 提高产品质量 (见图 1 )。因此他们选 择了 ABB 的 FSA 7.0 应力计。ABB 注 重细节，精益求精，为应力计系统 提供了先进的自动化控制产品，充 分满足了制造商生产高质铜条的要 求，得到这一古老工业的高度认同。 构建用户和内部知识网络有助 于提高企业和人员素质。
        来自瑞典的威尼斯式百叶窗！
        瑞典南部小镇 Alingsås 的历史可以追 溯到 1382 年，因其每年的灯艺节而 闻名于光线艺术家中间。Alingsås 也 是人所共知的高质量威尼斯百叶窗 的生产地。在 Turnils 厂，使用三种 不同的合金和 1000 种颜色，生产出 在 7 种宽度和 6 种厚度规格的各种 百叶窗。用于轧制工艺中的微米级 厚度测量系统 MTG 是一种独特的 力测量产品，它以专有的新型专利 技术平台——脉动涡电流 (PEC) 技 术为基础。这种测量系统的开发源 于用户对更可靠和更精确的厚度测 量的需求。以电磁物理学基础，现 有技术必须灵活运用， 以便应用 于工业设施之中。这套系统安装在 工厂中，可在几毫秒内解决复杂的 Maxwell 方程问题！高精度电子测量 标志着，在微微秒的时间稳态帧像 内就能达到高度的准确性！经过广 泛的实验室研究，加之对薄金属片 感应电流效应的深入了解，确保系 统取得了成功。
        ABB 已创建了一种具有高精度和 长期稳定的智能产品和平台。对于客户来说，这是一种具有经 济效益的过程改进方式，一 定经得起时间的考验。
        精彩在中国
        韩国联合钢铁工业株式会 社骄傲地宣称自己是“ 一 家高技术钢材厂商”1 )， 这与 A B B 的技术密不可 分。ABB 为这家公司的中国子公 司——无锡长江薄板有限公司提供 了数代平直度应力计测量系统。 无锡薄板公司 2) 技术经理沈中先生 (音译) 在描绘 ABB 系统在厂里运行 情况时说，“早期 4.0 版有比较传统 的工业界面，而新 6.0 版具备了现 代人性化界面，其计算能力更高也 更安全。所有版本都是非常优秀的产品。

        与客户共享知识
        日益增强的全球化与竞争是当今企 业面临的两个主要议题。企业与客 户长期合作， 彼此分享知识和经 验，共同应对这些挑战。长期可靠 的伙伴是建立团队的重要因素。然 而，建立并维持相应的长期沟通渠 道是这种合作方式面临的难题。而 开发必要的翻译工具和其它手段尤 其费时费钱。举例而言，通过普通 的 Matlab 或 Mathematica 句 法转换专有技术知识；通 过 IEC61131/IEC61499 语言 转换加工知识；通过传统的 数学公式进行规范；或者通 过 UML (统一模拟语言) 转 换软件设计等，这些都需要 培训和丰富的经验。
        因此，问题的关键就在于建立客户 与内部知识共享的网络， 确保员 工、合作伙伴和客户通过熟悉的工 具来贡献和使用相关知识。这不但 能融合更多的学科知识，而且可使 信息的表达变得更加精炼和简洁。 同时，由于公司拥有的技术和科学 经验不断得到增强，因而可以进一 步提高业务和人员的素质，以及增 强竞争力3）。
        Torductor-S 传感器能保证连 续的无接触高速转矩测量，满 足大多数机械测量的要求。
        ABB 与其客户专家之间的成功合作 具有重要意义。例如当厂方专家认 为有问题时或者认为需要改进工艺 时，高端自动化设备中的模型、模 拟和优化技术都可作为实时工具，因 此可立即在现场对工艺进行改进。 这在不久以前都是不可能的。在此 情况下，现可采取下列典型步骤：
        1) 确定问题，隔离问题。
        2) 专家建立一个描绘问题的模型。
        3) 用模型进行模拟以测定在模拟环 境下问题的参数。
        4) 利用最优化寻找所谓的“中性曲 线”，它可以提供解决问题的方 法。参数空间 (摘要) 能给出解决 问题的最佳方案，而解决方案就 是该空间中的一个特殊点。 最常用的优化技术包括 Pareto、内点 方法，或简单化方法等。
        高端控制设备的重要性
        控制设备专家和工厂工艺专家的合 作能极大提高相关各方的竞争力。 此外，加快建模周期和测试也是推 出和验证新技术和新产品的方便途 径。从技术观点看，这种建模和验 证只能在设备完成某些设计特性时 才能进行。这些特性包括 [3]：
        ■ 组件设计。系统应具有易于设 计、连接、修改的软件组件。这 些组件的尺寸 (间隔尺寸) 对于达 到灵活性 (即能连接与观察到的 组件数量) 与易于管理的参数值 (即计算每一组件需要的连接器 数，在所有组件中加以平均的数 值) 之间的适当平衡至关重要。
        ■离散和连续的状态观测仪。连接 在线新组件时，应注意灵敏组件 的无缝连接工艺。在组件的变换 之间有一个时间周期，此时观测 仪可以鉴别离散组件现状，并使 新组件实现通讯状态。
        ■数学、统计学和优化库。该系统 需要一个具有关联、优化和分析 功能的强大数学库。这不是一项 轻松的任务，因为目前工业领域 几乎很少有强大的数学库。
        ■透明的沟通。具有不同传感器系 统和控制系统的工作应该是透明 的。换言之，本地和远程的 (即， 互联网) 系统同样可以互动。如 果在当地找不到所需的专家时， 远程工厂专家的快速访问显得尤 其重要。这相当于一家钢材公司 拥有一个能够调整设备参数的团 队。这些专家也可能用同样方式 去观测和调整遍布全球工厂的 设备。
        成功合作
        对于长期合作，ABB 并不陌生。ABB 与其他公司共享专业知识和经验 已获得巨大成功。法国 Maizières 的 ArcelorMittal 研究中心便是这种合 作的范例之一。
        ABB 7.0 应力计基于组件架构的动力 系统，经过以大量矩阵为导向的计 算而设计，ArcelorMittal 研究中心计 划试验一种新的适应性预测控制算 法，ABB 专家也积极参与。双方的 共同想法是把一个预测控制环路加 到传统的比例积分 (PI) 控制系统中 (见图 2 )。

        使用传统比例积分 (PI) 与 预测比例积分 (PPI) 二种控 制系统通过各个执行器所 测得的平直度情况如图 3 所 示，除了薄板的边缘有波 纹 (以点线表示) 之外，整 体差异不是很大。然而，经 过五个月的测试之后，结 果清楚表明，使用 PPI 控制 系统可减少材料衰变约 50% (见图 4 )。

        全面掌握滚压轧制知识的用 户能够使用 ABB 的高端控制 设备，用他们自己的方法可 对轧滚进行有效补偿，随后 将要详细说明。
        控制设备专家和车间工艺专家 的合作将取得更大竞争力。
        金属片的平直度是使用这些材料的 工厂所要求的最重要性能。例如， 在铝罐制作乃至飞机制造过程中， 如果没有最高质量的金属片是无法 进行的。换言之，保证平直度质量 是 ABB 客户对其用户所作出的承 诺。但是，从使用铝条客户收集来 的数据说明，尽管冷轧后的金属片 平直度接近于完美，但受到运输过 程中的受热和机械条件的影响，也 会对平直度产生影响。
        2007 年，ABB 的专家与客户瑞典 Finspång 的 SAPA 换热器公司专家一 起，决定对客户在当地收到的产品 的平直度，和刚经过冷轧后合格的 产品平直度之间的差异进行分析。 基于 ABB 的专利技术，专家们认 为，如果这些差异可以用数字进行描述，那就可使用 7.0 应力计平直度 控制设备来对问题进行鉴定并加以 解决。
        SAPA 通过分批退火的办法对产品 进行加热和机械整理，从而使平直 度尽可能得到恢复。他们发现平直 度的确受到相当程度的影响 (见图 5 )。借助于统计分析和人工神经网 络工具，可以确认其影响并加以记 录 [5, 6]。现可以用获得专利的多维 统计方法来弥补平直度的影响。 F1 赛车上的扭矩传感器 一级方程式 (F1) 比赛中能 使换档要多快就能多快吗？ 通过 ABB 用在大型比赛赛车 上的扭矩传感器就可以得到 解答。

        Torduc tor - S 传感器的设 计可以保证连续进行无接 触高速扭矩测量，并能满 足最严苛的机械要求 (见 图 6 )。因此在典型的赛车 上能够达到最高的耐温耐震 水平。

        与赛车工业技术专家一起工 作，丰富了 ABB 公司力测量团队的 经验。他们见证了一流的 F1 赛车工 程师们的做法：
        ■在动力传输中用扭矩测量仪调整 赛车发动机使其达到最佳性能
        ■监测比赛过程中发动机的磨损和 性能降低
        ■监测和调节由于车轮或路面打滑 引起的瞬变和摆动
        ■控制和负载监测，熄火监测以及 具体的燃烧感测
        Cylmate 传感器
        常用于舰船的大功率、低速、双 冲程柴油发动机正经历着静悄悄 的革命。事实上各种级别的船舶 中 50% 以上都安装有电子控制的发 动机。这些发动机机械凸轮已经被 电子装置替代，而燃烧程序则可以 用闭环控制功能进行自动调整。发 动机每个汽缸的点火相角可以进行 直接控制。最大点火电压 (Pmax) 和 规定的油耗 (SFOC，g/kWh) 之间存 在很大关联性。即便注油相角发生细微的变化 (如 0.5 度)， 就可以减少大量的燃料消 耗 [7]。当喷油定时相角减 少半度 (即曲轴角度从 2.5 度减少到 2.0 度)，汽缸最 大点火电压 (Pmax) 和规定 的油耗 (SFOC，g/kWh) 之 间的相关变化如图 7 所 示。Pmax 的平均值从 120 巴 增至1 3 0 巴。增加 1 0 巴 可减少瞬态油耗 2 . 2 %， 即从 1 7 7 减少至 1 7 3 g / kWh。虽然这看起来似乎 不多，但影响却很大。根 据 2000 年提交给国际海事 组织 (IMO) 的一份船只温 室气体排放的研究报告显 示，1996 年全球海运业消 耗了 1.38 亿吨船用燃料。按 此计算，2.2 % 的节约相当 于减少了三百万吨的船用燃 油，或相当于 18 亿美元。 普通的一艘 6700 TEU (吨 位) 船从鹿特丹航行到新加坡，减少 温室气体排放的效应相当于节省大 约 60,000 美元。
        ABB 的 Cylmate 传感器能够耐 受高压、热冲击，其控制器可 以分析和传送汽缸数据。

        汽缸上安装的压力传感器可测 定 Pmax 和曲轴相角之间的关系。 众所周知，ABB 的Cylmate 传感器 能够耐受高压、有毒气体环境和热 冲击， 并可在汽缸的两次点火之 间分析和传送数据。2004 年 6 月， 第 24 届世界内燃机技术大会在日本 京都举行，如何使用 Cylmate 发动机 压力传感器测量柴油发动机性能与 分析的文章得到了 CIMAC 4）主席的 亲自颁奖。
        交流的重要性
        创新是 ABB 及其客户未来发 展的关键因素。本文中的范 例充分表明了与客户、供应 商、研究单位或大学交流科 技成果十分重要。与这些充 满热情的团队合作是大家共 同生存和发展的需要。