过程工程的全球化分布

发布时间：2004-06-19 Steve Scheiber, CONTROL ENGINEERING编辑顾问

　　基于分散化制造，即零部件在许多不同位置生产，然后在一个场所集中进行最后装配中的长期实践，过程工业正在日益探索分散制造的全球化效应。

　　产品的激增和国际化，随同对发运、维护、更新和提高性能的需求以及降低成本的呼声，将继续促进制造过程更为广泛的地理分布。事实上，许多公司所拥有的过程设施分布在不止一个国家。这些设施（一般是通过收购而获得的）通常具有互不相同、传统的自动化环境，必须将它们融为一个单一的、虽然是异构但可操作的系统。来自一个公司不同部门的专家小组齐头并进的项目也需要经常相互协调。一个在德国Mercedes汽车制造厂的创新，也许可能需要纳入在美国Daimler-Chrysler汽车制造厂的过程设计内。结合经常是远离生产现场的设计成果，有效地管理这些环境是一个意义深远的挑战。
　　根据Siemens Energy and Automation的分析，适应这些趋势需要解决以下特定的自动化课题：
　　·公司必须将现有的、传统的资产集成到一个综合的自动化基础结构；
　　·过程必须支持多种软件和文本语言；
　　·分布式的工程项目必须允许远程集中观察和控制；
　　· 整个过程必须促使在全自动范围（包括安全事务和信息管理）更为紧密的联系和建立在一个公共的体系结构上。

　　全球化的影响
　　制造过程的各个阶段已经历不同程度的全球化。过程设计（流程工业）仍然相对地未受影响，仍由实验室和中试设备提供必需的信息和过程参数作为提升到满负荷生产运行的启动点。然而，即使是这些，最终亦会发生变化。Rich Clark, Honeywell Process Solution 烃加工市场经理，预言计算机工具会代替中试设备用于检验和调整过程模型。通过协作网络提供“虚拟设备”给每个人员从而允许设计师、过程工程师和用户，在世界范围以相同方式为每个特定地点的过程控制系统量体裁衣的进行适配。
　　Clark认为，全球化已对零部件制造过程施加最大的影响--即制造过程的设计被转译为实际的生产。如今，公司经常设计起始的过程，接着将后续的工作分配给在世界上成本低的制造中心。进一步说，设计人员和最终用户之间更紧密合作可以极大地简化重复的工作量。这些工作量是地区特定的生产过程细节和初始工程技术规范保持一致所必需的。
　　按照Clark的观点，对实时制造作业的工程支持最终将体会到来自全球化效应的最为深刻的影响。在一个地区聚焦的专家经验已使原始的故障检修和排除集中化。同时在该地区采集和分析数据，一个人或一组人能提供所有必要的资源，从而优化过程性能或进行故障检查和纠正工作。虽然，建立网络来采集和分析数据，在本地开发的专门解决方案中早已涉及，但商品化的替代方案正面向市场。如SigmaQuest公司开始提供软件工具，这个工具能自动地从一个单元中采集所有点的数据并遵照用户制定的大量准则分析数据以及提供各种类型的报告。这种解决方案是独立于平台的，因此即使是远在地球一角的现有传统资产不会影响数据的反馈、分析或控制。

　　前进中的标准
　　全球化通常提出一个产品和过程的共同规范，不过有时候，这个主题实实在在地适得其反。例如，Pepperl+Fuch公司推出一系列本质安全产品，它们提供在危险区域的防爆能力，这些产品中的每一个必须从一个公认的机构获得核准，例如，美国的Underwrites Laboratories（UL），但这不是一个公共的国家标准。虽然对本质安全的要求是相似的，然而至今，仍没有一个世界通用的国际标准。所以某些产品在一个国家已被核准，但可能不符合其他地区的标准。欧洲将危险区域分为3个等级：区域0（Zone 0）规定在正常情况下，所有时间都存在危险条件（例如，一个潜在的爆炸或危险的蒸汽）；区域1（Zone 1）是指在正常情况下，一年中有多于一定数量的小时时间存在危险条件；区域2（Zone 2）意味着危险只是在异常情况下存在，例如乙烯的泄漏或乙醇输送系统，它有可能导致火灾危险。美国将Zone 0和Zone 1结合，称为Division 1，Division 2通常对应于Zone 2。实际上，在美国核准为Division 1的控制器能在欧洲工作于Zone 1，但不能被核准工作于Zone 0。Mike McElroy，Pepperl+Fuchs的业务发展经理注意到美国负责审核危险场所等级的机构已开始和欧洲的对应机构进行协商，但这样的移植还需要时日。

　　根源在于需要
　　Todd Walter, National Instrument（美国国家仪器公司，NI）的Field Point产品经理，坚定地认为不断上升的全球化趋势是不可避免的，因为如果不这样做就会导致高成本。个人计算机的激增和其他的标准平台已"平民化"制造过程。一个专家在一个地区中心开发了控制算法，然后将该算法分配给现场。通用的基于PC的环境保证只需遵照专家制定的程序就能实现这些算法--即使没有什么经验的人员也能完成这样的任务。生产活动范围的延伸有可能偏离初始的技术设计，但很少需要任何接近于重新设计的工作。再者，通常由一个独立的承包商来履行实际的制造过程（这些制造过程可能在离过程设计相当远的地方进行），这种全球化的趋势已成为不仅是为了方便，也是经济、实惠的需要，大多数的承包商不能忍受由于等待客户的专家而不得已关闭生产线。旅行的时间、损失的产品、失去的委托以及其他的后果使本来就微薄的利润空间几乎消失殆尽。即使声称自己制造产品的公司也经常建立逻辑上与一个承包商的方案没有什么区别的分离制造方式。
　　根据Waltor的论点，一个成功的公司所开发的产品和过程必须符合所有销往国的技术规程准则。在NI公司，一个数据采集模块可能在美国的一个工厂上开始它的生涯，当更好地了解过程控制的参数和生产量提高后，公司会将实际的生产转移到匈牙利的一个工厂。为了避免重新进行设计或重新建立性能技术规范，公司要求该产品已符合这两个国家以及任何销售该产品的地区的有关准则，包括传统的制造系统和改型，并且保证足够的柔性以适应任何可能出现的生疏的情况。