双射和得分:将您的先进控制系统与预测模型连接起来，以提高植物产量和盈利能力

建于2005年，东堪萨斯农业能源公司该公司位于堪萨斯州加内特的乙醇工厂。该公司的设计目的是利用当地种植的玉米生产乙醇。但在工厂首次投入使用后不久，随着燃料乙醇的需求激增，管理层开始寻找提高产能和降低能源成本的方法。

另一个目标是提高该设施的乙醇产量，该设施每年将1300万蒲式耳的谷物转化为3500万加仑的乙醇。

植物变成了馆的技术,一个罗克韦尔自动化公司，以其专业的预测建模能力。该计划:通过预测和控制谷物湿度水平，优化工厂干磨机的干燥性能，谷物在干磨机中干燥并准备发酵。

与先进的过程控制系统相连接，东堪萨斯农业能源公司将能够24小时/7小时动态优化干燥机生产，即使天然气消耗最小化，也能最大限度地提高产量。

各行各业的公司都在转向先进的控制系统，以实现类似的生产力提高。曾经是高度专业化的工程师的领域，今天的控制系统不仅更容易使用，而且像东堪萨斯农业能源公司一样，能够与预测模型集成，从而提高盈利能力。

结果呢?工厂操作人员成为更好的决策者，控制系统现在提供的与企业级系统的链接为执行套件提供了更多可操作的信息。

这对生产力和盈利能力都有双重推动。

例如，在东堪萨斯农业能源公司，对Pavilion预测控制能力的投资每年为公司带来了超过250万美元的利润，工厂经理Doug Sommer称这一结果“远远超出了我们的预期”。

增加的收入是通过增加12%的产量和9.9%的能源效率来实现的。此外，由于发酵谷物中水分的标准偏差降低了3.3%，乙醇产量也有所上升。

真理会让你自由

Pavilion公司的高级产品经理里克·斯奈德表示，像东堪萨斯农业能源公司这样的乙醇工厂是现代控制系统如何显著提高生产率的一个很好的例子。该系统提供了一个“干净的石板”的观点，现代工艺工厂应该如何有人和管理。

斯奈德认为，其他行业正在注意到这一点。“乙醇模式可能会成为常态，”他说。

举例来说，乙醇工厂通常人手很少。斯奈德说:“他们的运作非常精简，整个工厂大概只有50人。”“与其他行业相比，(运营商)更有能力做出改变。给他们必要的信息，授权他们做出这些改变，并让他们自由地调整温度、压力和设定值。”

如果在易用性方面没有取得重大进展，这种授权就不会出现——这是来自工厂自动化供应商的信息。艾默生过程管理例如，美国一直在努力消除对熟练的专业工程师的需求，以建立和维护先进的控制系统。

艾默生数据管理服务和解决方案总监鲍勃•莱尼奇表示:“我们的想法是改变范式。“通过使先进的过程控制更容易使用，你可以让工厂里更广泛的人都能使用它。”

阿斯彭技术将易用性原则更进一步，推出了一个能够处理公司所有三个先进过程控制范围的单一软件平台。

Aspen Technology高级过程控制产品营销经理Robert Golightly表示:“这是一个巨大的进步。”“传统的方法是为每个产品系列提供单独的软件平台。现在客户可以购买一个软件包，部署和维护多个控制器，显著降低了总拥有成本。”

这是真的吗?

事实证明，乙醇工厂是制造商的先锋，他们接受实时成本和利润信息——再次利用这些信息来决定生产参数，在许多情况下，这些信息是“如果……会怎样?”的模拟，让他们能够探索生产变化的影响，而不是真正地把它们变成现实。

Pavilion公司的斯奈德说:“他们不必等到月底才能知道每加仑的成本是多少:他们可以更迅速地知道，并可以对生产流程做出改变。”“生产参数的变化并不是孤立的任意变化，它们具有直接的实时影响，工厂需要实时看到这些变化的影响。”

该公司高级产品营销经理唐•莫里森(Don Morrison)表示，其结果是车间操作员的角色发生了转变霍尼韦尔过程解决方案'利润套件的业务线，一个先进的过程控制和优化产品和服务的集合。

莫里森断言:“如今，操作员更像是一个经理，而不是一个按按钮的人。”“这项任务已经从一分一秒的控制演变为一项更加客观的任务。关键在于最大化这个参数，最小化那个参数，而不仅仅是将压力、温度和流速保持在理想的范围内。”

最近的一个例子是在爱尔兰乳制品制造商的工厂实施霍尼韦尔的利润控制器高级过程控制解决方案Glanbia成分在那里，操作人员面临着在不安装新的昂贵设备的情况下最大限度地提高效率和吞吐量的挑战。

该工厂的能源密集型蒸发和干燥过程会根据特定的特征(如水分含量)生成粉状乳制品。Profit Controller能够优化烘干机控制，使其比纯手动控制更接近极限。

优化含水率，提高产品质量。此外，由于生产过程更加稳定，生产吞吐量增加了5%。节能反过来又降低了整体生产成本，在短短六个月内就为霍尼韦尔的投资带来了回报。

该应用程序还提供了另一个好处:实时报告。

工厂生产经理Donal Reilly表示:“我们现在可以快速访问实时生产数据。”“我们知道我们在每小时和每天的生产方面做得有多好。”

测量，跟踪，改进

类似的故事也发生在德克萨斯州欧文市埃克森美孚在那里，工厂监控和优化的悠久历史正在被该公司所谓的“基于模型的性能监控”所增强。

就像在Glanbia一样，这家石油巨头并没有将现在的表现与过去的表现进行比较——例如，使用从工厂历史学家那里收集的数据——而是更感兴趣的是将目前的表现与理论“理想”进行比较，这些理论是由过程的软件模型得出的，表明这是可能的。

埃克森美孚(ExxonMobil)在线优化部门主管阿波斯托洛斯•乔治欧(Apostolos Georgiou)表示:“如果你无法测量和跟踪它，就无法改进它。”他解释说，通过定义一个过程的关键单元度量，可以识别失去的机会并采取纠正措施。

该公司产品营销总监哈普里特•古拉蒂(Harpreet Gulati)解释说，逻辑很清楚英维思工艺系统埃克森美孚基于模型的控制系统就是从该公司采购的。仅仅看到与过去业绩的偏差并不能告诉你怎么做才能回到正轨，而模型则能提供更多的见解，让你了解将业绩带回正轨的变化。

“(确定)清洁、维护或工艺变更的影响，基于模型的方法会说:‘这是您目前的配置，如果您进行了这些更改，那么结果将是这样的。’”古拉蒂说。“它向人们展示了失去的机会在哪里，以及你的表现与你可能达到的水平之间的差距。”

也就是说，到目前为止，古拉蒂所指的“人”大多在工厂层面，直接参与每小时的操作。但这是现代控制系统的另一个特点，它也在向高管阶层延伸。

Pavilion公司的斯奈德说:“企业的高层管理人员不需要知道某个油箱是否满了这样的信息。“他们真正需要的是基于班次、等级或产品的汇总业绩信息。他们需要实时了解情况，而不是等待每日或每周的报告。”

沟通的便捷性也是一个因素。像OPC和OPC- hda这样的标准正在被Web服务所取代，最终消除了Snyder所描述的控制系统的“陷阱”。

执行官书签

斯奈德解释道:“在控制系统方面，曾经存在一些让人左右为难的问题。“任何能够提供足够信息量的工具对于普通高管来说都太复杂了。现在情况已经不同了。只要打开一个Web浏览器，把它指向一个书签就行了。”

或者你可以指向一个制造智能仪表盘。根据制造情报供应商标志性的，一个专业工具——bizviz生产力分析——使用数据挖掘技术跟踪实时关键性能指标，如吞吐量、OEE、产量、可用性和正常运行时间。

Iconics营销总监蒂姆•唐纳森(Tim Donaldson)表示:“这一切都是为了让人们有信心做出更好的决定。”“这让他们可以说:这是我们需要做的，这里是说明原因的指标。”

唐纳森补充说，生产力分析的开发目的是“向能够采取行动的人提供可操作的信息”，从设计上讲，它是故意不考虑数据的，以提供尽可能丰富的信息图片——从工厂历史学家、制造执行系统和工厂车间设备和控制系统中提取数据。

这种易用性和建模能力的结合被认为可以通过产品差异化提供竞争优势。例如，Aspen Technology的Golightly就描述了这样一些例子:客户正在摆脱传统的基于商品的业务，他们为特定的应用定制自己的产品。

“大宗聚合物生产商很难与成本较低的中东国家竞争，”Golightly说。“但他们可以在催化剂和过程控制层进行调整，以提供特定的聚合物特性，从而将他们的产品与普通产品区分开来，并在模拟模型的支持下，一遍又一遍地重复这一过程，动态地重新编程控制器。

其结果是，一个低利润率的“我也是”企业转型为一家聚合物精品企业，生产利润率更高的专业定制产品。

总之，基于模型的性能监控，“如果?仿真，以及改进的易用性加起来，揭示了一个非常方便的优势，今天的先进控制系统的前辈:不可缺少。

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