工業(yè)4.0革命對自動化的重大影響

　　模塊化工廠的特征

　　風險評估方面，模塊化工廠具有一系列工廠結(jié)構(gòu)化和操作方面的特征，重要的特征和說明見表5。必須把模塊化工廠作為整體來看，全局觀念是操作者的責任，且這個責任不能委派給他人。

　　功能安全和模塊化工廠

　　基本功能安全任務(wù)和傳統(tǒng)工廠并沒有很大差別，只是在細節(jié)上有所不同。

　　A)防爆分級

　　如果每個模塊中危險物質(zhì)數(shù)量越少，對工廠的造成損壞風險就越低。限制區(qū)域意味著危險區(qū)域不易分離，并且會相互影響。

　　B)模塊化等級

　　根據(jù)IEC-61511，工廠完整性對于安全性來說非常重要，子模塊并不影響工廠完整性。文檔必須建立在單個模塊文檔之上，如果模塊有SIS(廠級監(jiān)控信息系統(tǒng))，我們就必須將它集成到控制系統(tǒng)中，可采用總線的方式，同時還要考慮在各種模塊中如何實現(xiàn)SIS的兼容性。在整個工廠建成后，SIS要盡快完成安裝。

　　C)標準化

　　在模塊標準化的情況下，工廠的一致性會使功能安全性能更高。從安全角度出發(fā)，PEA可作為一個單元，高度標準化也需要如此。

　　D)審批/驗收

　　一個模塊的文檔盡可能和大綱文檔相似，可以避免很多不必要的工作。如需改動，應(yīng)盡可能少。不清晰的文檔會導(dǎo)致工作成本的增加，文檔必須是可追溯且一致的。模塊供應(yīng)商必須提供一個準確的模塊描述，模塊的安全手冊應(yīng)該能給用戶清晰的使用指導(dǎo)。

　　GAMP指南

　　加工生產(chǎn)需要GAMP5指南或采用PAT記錄的工序。就加工流程而言，模塊化工廠的加工類型和自動化與傳統(tǒng)工廠大致相同。審批是否通過，對于運營者來說具有決定性作用。

　　如果審批沒有通過，工廠便不允許開辦，因此，審批也是全部成本中相當重要的一部分。

　　對于傳統(tǒng)工廠，文檔從現(xiàn)場設(shè)備(如執(zhí)行器、傳感器)開始編寫。當把具有標準化模塊的模塊化工廠視為技術(shù)設(shè)備時，工廠就已經(jīng)實現(xiàn)了文檔化。只有當交互文檔丟失時，模塊化工廠的每一個零部件才需要重新確認配置。

　　文檔的簡化

　　為了簡化冗余的文檔，模塊化工廠工程化的目標應(yīng)被提升一個等級，表述模塊化工廠的文檔要足夠完整，并且格式有一定要求，這些都是被相關(guān)機構(gòu)(EMEA或FDA)審批成功的必要條件。

　　文檔的需求

　　為了審計員查看，PCS文檔應(yīng)具有易讀性，且能夠完整一致地描述自動化系統(tǒng)的實施過程。出于經(jīng)濟效率的考慮，文檔應(yīng)簡潔明了。除了技術(shù)內(nèi)容外，它還要符合ISO9000標準，該標準定義了文檔的結(jié)構(gòu)，包括可追溯性、責任等。為了確保設(shè)備不工作時可得到必要的信息，一般情況下，審計員都會審查模塊的細節(jié)，這可能意味著模塊的細節(jié)不得不公開。

　　前景可期

　　目前模塊化還處于研究階段，本文提出了滿足NE148標準的模塊化的自動化技術(shù)的概念，研究表明模塊自動化是可以實現(xiàn)的。狀態(tài)模型是模塊化概念中非常重要的因素，用于自動化技術(shù)的抽象描述和運行。數(shù)據(jù)封裝采用面向?qū)ο蟮姆椒?，并能把模塊無縫集成到高級別PCS中。本文也探討了模塊化工廠的工程化途徑，需要重點借鑒模塊工程化和控制系統(tǒng)工程化之間的關(guān)系。傳感器/執(zhí)行器和標準等章節(jié)分析了模塊化工廠的顯著特征。如果上述方法應(yīng)用到工廠規(guī)劃、工程化、自動化系統(tǒng)中，就有可能實現(xiàn)Namur所提到的發(fā)展愿景。

　　本文編譯自德國電子電氣制造商協(xié)會(ZVEI)：《Module-Based Production in the Process Industry-Effect on Automation in the “Industrie 4.0”Environment》