本文作者：艾默生系統(tǒng)及方案工業(yè)軟件及數(shù)字化 ——袁閣

受光伏行業(yè)迅速發(fā)展的影響，全球產(chǎn)業(yè)對(duì)多晶硅的需求增長迅猛，市場(chǎng)供不應(yīng)求。未來十年，中國能源結(jié)構(gòu)清潔化、低碳化轉(zhuǎn)型的力度將進(jìn)一步加大，同時(shí)國家推出多項(xiàng)政策支持，大力發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)建設(shè)。國內(nèi)多晶硅企業(yè)唯快不破，在各類機(jī)遇加速發(fā)展的影響下，在如何讓新員工快速適應(yīng)新的崗位以及讓項(xiàng)目執(zhí)行更有確定性也有了新的思考。

數(shù)字雙胞胎的應(yīng)用為何如此重要？多晶硅企業(yè)為了縮短產(chǎn)能爬坡期，降低了工廠運(yùn)營成本，而工廠對(duì)操作員的操作經(jīng)驗(yàn)要求和工廠控制優(yōu)化的需求也日益增長。艾默生數(shù)字雙胞胎技術(shù)在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工廠制造零干擾的條件下，為更理想化的制造和生產(chǎn)競(jìng)爭力提供了安全，高效的環(huán)境。通過在物理世界和數(shù)字世界之間建立起實(shí)時(shí)聯(lián)系，企業(yè)可以利用數(shù)字雙胞胎實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的全生命周期管理。從項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)，到自動(dòng)化投產(chǎn)開車，以及生產(chǎn)運(yùn)營維護(hù)，企業(yè)都可以全面應(yīng)用數(shù)字雙胞胎技術(shù)。這有助于企業(yè)快速發(fā)現(xiàn)并解決問題，加快產(chǎn)品上市速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品運(yùn)營，并開發(fā)新的經(jīng)營模式，提高收益。

艾默生數(shù)字雙胞胎技術(shù)：

為了實(shí)現(xiàn)這些結(jié)果，艾默生提供軟件、項(xiàng)目工程服務(wù)和生命周期支持服務(wù)，以實(shí)施和維護(hù)數(shù)字雙胞胎解決方案：

· 操作員培訓(xùn)系統(tǒng)，提高操作員的效率、安全性和決策能力。

· 仿真和測(cè)試系統(tǒng)，可在離線環(huán)境中增強(qiáng)控制系統(tǒng)測(cè)試，減少工程項(xiàng)目和變更管理過程中的時(shí)間和成本。

· 多用途動(dòng)態(tài)模擬，在工廠設(shè)計(jì)創(chuàng)建的整個(gè)生命周期中提供優(yōu)勢(shì)，并從設(shè)計(jì)到調(diào)試、啟動(dòng)到運(yùn)行。

· 艾默生將產(chǎn)品組合并融合新的技術(shù)到自動(dòng)化領(lǐng)域中間，DeltaV仿真和Mimic仿真軟件就是數(shù)字雙胞胎項(xiàng)目開發(fā)全生命周期動(dòng)態(tài)仿真的兩個(gè)基礎(chǔ)軟件。

讓操作員具備應(yīng)急處理的能力

在多晶硅生產(chǎn)中，精餾裝置作為其中關(guān)鍵的工序之一，有像粗分塔、除重塔、除輕塔等各級(jí)塔組成，在這樣一個(gè)擁有復(fù)雜裝置且都是龐然大物的車間里，有著縱橫的管線和物料流動(dòng)，以及操作員不計(jì)其數(shù)的判斷，每一次操作都至關(guān)重要。如何讓從未參與過檢修開車的新員工快速掌握裝置開停車過程的操作技能，需要?jiǎng)邮謱?shí)踐配合實(shí)際操作才能掌握要點(diǎn)。在日常生產(chǎn)過程中，常規(guī)的裝置開停車已經(jīng)需要反復(fù)練習(xí)，然而培訓(xùn)中不能只針對(duì)常見的工廠運(yùn)營而提供形式化的項(xiàng)目培訓(xùn)，還要針對(duì)實(shí)際工藝過程中異常情況、過程干擾和設(shè)備故障等情境進(jìn)行考試練習(xí)。通過搭建仿真系統(tǒng)環(huán)境，定制專有的生產(chǎn)事件、故障等場(chǎng)景，讓在崗員工可以隨時(shí)、反復(fù)訓(xùn)練相關(guān)應(yīng)急處理，強(qiáng)化操作人員潛在的肌肉記憶，提高在崗操作員工藝操作應(yīng)急能力。同時(shí)在培訓(xùn)系統(tǒng)的操作過程中監(jiān)測(cè)、定位人員操作問題，從而達(dá)到精準(zhǔn)、定向化操作培訓(xùn)管理的目的。在擁有完善的動(dòng)態(tài)工藝模擬，以及與實(shí)際工廠的控制系統(tǒng)相對(duì)一致的這樣一套系統(tǒng)上練習(xí)操作，可以有效的幫助操作員增強(qiáng)工作信心。

Mimic Train 課程界面

實(shí)施前確保程序可靠性

Digital Twin 技術(shù)為生產(chǎn)系統(tǒng)潛在變革的驗(yàn)證提供了安全的方法，項(xiàng)目執(zhí)行中控制系統(tǒng)組態(tài)的變更往往會(huì)帶來組態(tài)過失風(fēng)險(xiǎn)，在控制系統(tǒng)組態(tài)發(fā)生變更后可以在仿真程序當(dāng)中反復(fù)性地開展測(cè)試，發(fā)現(xiàn)并消除組態(tài)差錯(cuò)。

利用Mimic Test Bench，控制系統(tǒng)工程師就可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)測(cè)試和檢測(cè)文件制作的自動(dòng)化作業(yè)，在節(jié)省時(shí)間和成本的同時(shí)確保更加穩(wěn)定連貫而且周全的測(cè)試。

同時(shí)，艾默生積累了大量多晶硅行業(yè)的工藝模型經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)槠髽I(yè)工藝工程師提供準(zhǔn)確的工藝動(dòng)態(tài)模型，正因如此也能輔助企業(yè)進(jìn)行過程優(yōu)化及改造研究，利用離線仿真程序?qū)Ω呒?jí)控制策略進(jìn)行測(cè)試、微調(diào)和確認(rèn)并最終減輕運(yùn)行損失。

多用途動(dòng)態(tài)仿真確保項(xiàng)目進(jìn)度

企業(yè)快速發(fā)展有時(shí)會(huì)意味著多晶硅項(xiàng)目的周期遭到壓縮，隨之而來面臨的挑戰(zhàn)莫過于如何在達(dá)成可靠結(jié)果的同時(shí)又能在更短時(shí)間內(nèi)滿足進(jìn)度要求。為了配合緊張的項(xiàng)目時(shí)間安排并實(shí)現(xiàn)效益的大幅度提升，Mimic 支持仿真模型的開發(fā)與控制系統(tǒng)組態(tài)同步，在開發(fā)控制邏輯的同時(shí)可搭建仿真模型來測(cè)試報(bào)警點(diǎn)、范圍和比例、PID 循環(huán)控制指令、簡單與復(fù)雜的聯(lián)鎖、順序控制以及HMI 配置。在項(xiàng)目的早期階段對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試即可快速而成功地完成工廠驗(yàn)收測(cè)試。待測(cè)試完畢后，作為數(shù)字雙胞胎項(xiàng)目中期交付的標(biāo)準(zhǔn)，還可用于培訓(xùn)操作員而無需增加額外投入。大家設(shè)想一下，在開車之前，操作員就已經(jīng)完成基本的培訓(xùn)和上崗考核，這將是多么美妙的事情。與自動(dòng)化系統(tǒng)組態(tài)項(xiàng)目同步開發(fā)過程仿真模型，能夠帶來更大的測(cè)試和操作員培訓(xùn)的價(jià)值。通過FAT和調(diào)試窗口之間使用仿真系統(tǒng)來測(cè)試復(fù)雜的控制策略，降低啟動(dòng)過程中代價(jià)高昂的延遲或跳閘的風(fēng)險(xiǎn)，從而保證項(xiàng)目進(jìn)度的執(zhí)行并為運(yùn)營操作做好萬全的準(zhǔn)備

監(jiān)測(cè)維護(hù)(Maintain Phase)

最終工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全的項(xiàng)目能否成功落地實(shí)現(xiàn)價(jià)值，關(guān)鍵的因素在于系統(tǒng)的日常運(yùn)維和管理。艾默生除了可以提供強(qiáng)大的SOC (Security Operations Center)解決方案協(xié)助用戶打造安全運(yùn)營中心。更將工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全的預(yù)測(cè)性監(jiān)測(cè)維護(hù)結(jié)合進(jìn)入了DCS的生命周期維護(hù)方案-SureService服務(wù)包中。艾默生SureService 服務(wù)包是一組不同等級(jí)的生命周期服務(wù)包組合。從基礎(chǔ)至高級(jí)的不同等級(jí)的服務(wù)組合為用戶提供了選擇服務(wù)的靈活性，使得用戶能夠在系統(tǒng)維護(hù)、可靠性和性能需求等方面更靈活地選擇艾默生本地服務(wù)。SureService產(chǎn)品還有助于用戶與高級(jí)技術(shù)專家更深入地溝通交流。艾默生將為用戶提供咨詢服務(wù)，以幫助提高DeltaV系統(tǒng)的可靠性，并更好地管理這些系統(tǒng)的生命周期。

艾默生始終從客戶角度出發(fā)，提出優(yōu)化解決方案，讓企業(yè)了解數(shù)字雙胞胎解決方案。從項(xiàng)目開始便可利用平行開發(fā)的仿真模型對(duì)控制系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行有效確認(rèn)，在新系統(tǒng)上線之前，可以利用同樣的仿真系統(tǒng)來對(duì)操作員開展新系統(tǒng)培訓(xùn)，以及之后在虛擬工廠中繼續(xù)測(cè)試運(yùn)行操作的變更和改善，從而確保變更正式上線之前消除這些會(huì)造成計(jì)劃外停機(jī)的隱患。我們了解到，多晶硅企業(yè)普遍認(rèn)為數(shù)字雙胞胎是一項(xiàng)切實(shí)可行且回報(bào)率高的投資，也正成為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置。價(jià)值已經(jīng)顯性化，您還在等什么呢？