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              進博會專題
              能效管理

              艾默生數字雙胞胎助力多晶硅企業價值顯性化

                2022年09月23日  

                受光伏行業迅速發展的影響,全球產業對多晶硅的需求增長迅猛,市場供不應求。未來十年,中國能源結構清潔化、低碳化轉型的力度將進一步加大,同時國家推出多項政策支持,大力發展太陽能光伏產業建設。國內多晶硅企業唯快不破,在各類機遇加速發展的影響下,在如何讓新員工快速適應新的崗位以及讓項目執行更有確定性也有了新的思考。

                數字雙胞胎的應用為何如此重要?多晶硅企業為了縮短產能爬坡期,降低了工廠運營成本,而工廠對操作員的操作經驗要求和工廠控制優化的需求也日益增長。艾默生數字雙胞胎技術在對現場工廠制造零干擾的條件下,為更理想化的制造和生產競爭力提供了安全,高效的環境。通過在物理世界和數字世界之間建立起實時聯系,企業可以利用數字雙胞胎實現項目的全生命周期管理。從項目的設計開發,到自動化投產開車,以及生產運營維護,企業都可以全面應用數字雙胞胎技術。這有助于企業快速發現并解決問題,加快產品上市速度,提高產品質量,優化產品運營,并開發新的經營模式,提高收益。

                艾默生數字雙胞胎技術:

                為了實現這些結果,艾默生提供軟件、項目工程服務和生命周期支持服務,以實施和維護數字雙胞胎解決方案:

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

                · 仿真和測試系統,可在離線環境中增強控制系統測試,減少工程項目和變更管理過程中的時間和成本。

                · 多用途動態模擬,在工廠設計創建的整個生命周期中提供優勢,并從設計到調試、啟動到運行。

                · 艾默生將產品組合并融合新的技術到自動化領域中間,DeltaV仿真和Mimic仿真軟件就是數字雙胞胎項目開發全生命周期動態仿真的兩個基礎軟件。

              讓操作員具備應急處理的能力

                在多晶硅生產中,精餾裝置作為其中關鍵的工序之一,有像粗分塔、除重塔、除輕塔等各級塔組成,在這樣一個擁有復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,以及操作員不計其數的判斷,每一次操作都至關重要。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,需要動手實踐配合實際操作才能掌握要點。在日常生產過程中,常規的裝置開停車已經需要反復練習,然而培訓中不能只針對常見的工廠運營而提供形式化的項目培訓,還要針對實際工藝過程中異常情況、過程干擾和設備故障等情境進行考試練習。通過搭建仿真系統環境,定制專有的生產事件、故障等場景,讓在崗員工可以隨時、反復訓練相關應急處理,強化操作人員潛在的肌肉記憶,提高在崗操作員工藝操作應急能力。同時在培訓系統的操作過程中監測、定位人員操作問題,從而達到精準、定向化操作培訓管理的目的。在擁有完善的動態工藝模擬,以及與實際工廠的控制系統相對一致的這樣一套系統上練習操作,可以有效的幫助操作員增強工作信心。

              Mimic Train 課程界面

              實施前確保程序可靠性

                Digital Twin 技術為生產系統潛在變革的驗證提供了安全的方法,項目執行中控制系統組態的變更往往會帶來組態過失風險,在控制系統組態發生變更后可以在仿真程序當中反復性地開展測試,發現并消除組態差錯。

                利用Mimic Test Bench,控制系統工程師就可以實現控制系統測試和檢測文件制作的自動化作業,在節省時間和成本的同時確保更加穩定連貫而且周全的測試。

                同時,艾默生積累了大量多晶硅行業的工藝模型經驗,能夠為企業工藝工程師提供準確的工藝動態模型,正因如此也能輔助企業進行過程優化及改造研究,利用離線仿真程序對高級控制策略進行測試、微調和確認并最終減輕運行損失。

              多用途動態仿真確保項目進度

                企業快速發展有時會意味著多晶硅項目的周期遭到壓縮,隨之而來面臨的挑戰莫過于如何在達成可靠結果的同時又能在更短時間內滿足進度要求。為了配合緊張的項目時間安排并實現效益的大幅度提升,Mimic 支持仿真模型的開發與控制系統組態同步,在開發控制邏輯的同時可搭建仿真模型來測試報警點、范圍和比例、PID 循環控制指令、簡單與復雜的聯鎖、順序控制以及HMI 配置。在項目的早期階段對這些項目進行測試即可快速而成功地完成工廠驗收測試。待測試完畢后,作為數字雙胞胎項目中期交付的標準,還可用于培訓操作員而無需增加額外投入。大家設想一下,在開車之前,操作員就已經完成基本的培訓和上崗考核,這將是多么美妙的事情。與自動化系統組態項目同步開發過程仿真模型,能夠帶來更大的測試和操作員培訓的價值。通過FAT和調試窗口之間使用仿真系統來測試復雜的控制策略,降低啟動過程中代價高昂的延遲或跳閘的風險,從而保證項目進度的執行并為運營操作做好萬全的準備

              監測維護(Maintain Phase)

                最終工業網絡安全的項目能否成功落地實現價值,關鍵的因素在于系統的日常運維和管理。艾默生除了可以提供強大的SOC (Security Operations Center)解決方案協助用戶打造安全運營中心。更將工業網絡安全的預測性監測維護結合進入了DCS的生命周期維護方案-SureService服務包中。艾默生SureService 服務包是一組不同等級的生命周期服務包組合。從基礎至高級的不同等級的服務組合為用戶提供了選擇服務的靈活性,使得用戶能夠在系統維護、可靠性和性能需求等方面更靈活地選擇艾默生本地服務。SureService產品還有助于用戶與高級技術專家更深入地溝通交流。艾默生將為用戶提供咨詢服務,以幫助提高DeltaV系統的可靠性,并更好地管理這些系統的生命周期。

                艾默生始終從客戶角度出發,提出優化解決方案,讓企業了解數字雙胞胎解決方案。從項目開始便可利用平行開發的仿真模型對控制系統組態進行有效確認,在新系統上線之前,可以利用同樣的仿真系統來對操作員開展新系統培訓,以及之后在虛擬工廠中繼續測試運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造成計劃外停機的隱患。我們了解到,多晶硅企業普遍認為數字雙胞胎是一項切實可行且回報率高的投資,也正成為企業的標準配置。價值已經顯性化,您還在等什么呢?

              (來源:艾默生供稿 作者:艾默生系統及方案工業軟件及數字化 袁閣)

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