确定高级控制项目的资格
一个财务上成功的高级过程控制(APC)项目需要一个具备足够技能的项目经理，以充分鉴定项目、谈判合同和制定项目时间表。在大多数APC工作中，信息量并不大，但对过程特征和性能目标的精确理解从一开始就至关重要，因为它是应用程序的基础。
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一个财务上成功的高级过程控制(APC)项目需要一个具备足够技能的项目经理，以充分鉴定项目、谈判合同和制定项目时间表。在大多数APC工作中，信息量并不大，但是对流程特征和性能目标的精确理解从一开始就至关重要，因为它是应用程序设计的基础。
对于大型系统项目，准确有效地收集和使用大量配置信息的过程对于整体成功至关重要。项目经理的大部分工作必须致力于监督该数据流，而与过程响应特征相关的信息在调试之前相对不重要。
如何确定一个项目的资格
你必须选择你的战斗。实现成功的APC项目的最重要的一步是首先选择正确的项目。一个好的候选人应该有四个基本特征。
1.巨大的经济机会。本系列的前几期文章介绍了评估APC项目经济效益的技术。同样的技术可以提供估算来证明项目的成本。
下面的合同部分提供了关于设定绩效目标的额外信息。但通常情况下，到目前为止，增加产量将提供最大的好处。在不需要任何流程修改的情况下，通过操作可变约束来恢复未使用的单位容量的APC工作几乎总是提供非常显著的投资回报(ROI)，并且很容易在很短的时间内(通常是几周)证明自己。
| 来自该样本的数据分布将具有负偏态，平均值将被急剧的负倾角拉低。 |
在评估这些效益的限制条件时，考虑所有可能限制工艺生产率的材料和能量流的操作范围是至关重要的。首先，设计人员必须考虑泵、阀门、风扇和输送机在整个过程中移动物料的能力。接下来，考虑过程仪表的测量范围。第三，考虑未测量的流量，例如向环境的热传递，以及其他物理限制，例如设备操作压力和温度，以及过程反应所需的停留时间，这可能会降低吞吐量。
也有必要考虑其他非物理限制，如监管限制和排放许可。在一个案例中，进行了一项重要的研究，以证明安装一种先进的窑控制系统是合理的，但在最后一刻才发现，该厂没有获得所需的更高燃料率的许可证。
2.足够的信息。证明和设计一个先进的控制系统需要一些非常具体的物理和经济信息。在开始这样一个项目之前，确保下列信息是可用的或可以获得的。
对工艺流程、操作条件、程序和限制的准确描述;
历史运行数据的数量和分辨率足以揭示工艺运行条件和动态特性的变化;
现有控制系统的准确文件，包括p&id(管道和仪表图纸)，仪表范围，当前DCS(分布式控制系统)配置，顺序文件等;和
材料、能源和产品价值的相关成本因素。
3.动机的人员。为了取得成功，APC项目需要供应商和用户之间强有力的技术合作。操作人员必须愿意接受运行核电站的新控制和新技术。可能需要工厂和公司层面的管理支持，以及工厂层面的工程支持。除非厂里有一个技术上合格的人完全参与项目，并在调试后接管系统，否则项目很可能以失望告终。执行对双方来说都很困难，并且由于缺乏理解、维护、操作人员培训或支持，该系统很可能在调试后被废弃。
4.有足够的现场仪器和有能力的控制基础设施。一个先进的控制系统依赖于坚实的现场设备和调节控制基础。仪表和执行机构必须精确校准，并处于良好的工作状态。在自动控制中，调节控制回路必须得到适当的调节，并正常运行。DCS必须能够执行可能需要的所有必要的高级功能，例如外部积分反馈和监控设定点控制。如果高级控制软件驻留在另一个平台上，则必须对网络开放。
高级控制策略通常使用比基本调节控制更多的输入，因此可能需要额外的仪器来测量这些新的约束。可能还需要对分析人员的经济变量进行更困难和昂贵的测量。如果项目范围包括证明系统的性能，则需要高质量的数据历史记录和信息网络。
一个功能强大的网络也将在调试后支持对系统的远程监控。高级控制应用程序需要支持以保持其性能。鉴于现场工程成本的不断增加，供应商提供的调试后支持预算可能有限。远程监控是一种经济有效的方法，可以最大限度地减少这种成本，并保持经济效益的流动。
签订一份好的合同
| 非线性产生一个正偏态分布，平均值将高于正常工作值。 |
前一篇关于验证系统性能的文章介绍了测量控制系统性能的基本技术。困难的部分是为这些指标设定合理的目标。经济合理性是根据经营条件的预期变化来计算的，但合理预期的变化有多大?
最常见的方法是基于前一篇关于优化和控制的文章中讨论的正态分布。为一组具有代表性的历史数据计算平均值和标准差。假设一个先进的控制应用程序可以将标准偏差减少一半。这允许将设定点移动一个标准偏差更接近规格或操作限制，而不会增加不规格产品的数量。
这种转变可以为性能指标的潜在改进提供合理的估计。然而，重要的一点经常被忽视。这些概念以及处理能力的概念仅对正态数据分布严格准确。
正态分布是一种对称的钟形曲线，具有特定的数学形式。并非所有钟形曲线都是正常的。另外两个统计指标，偏度和峰度，可以衡量偏离正态的程度。歪斜表示数据分布不对称。向负方向扩展的分布具有负偏度，反之亦然。对于正态分布，skew = 0。如前两图所示，正值和负值可以表明过程非线性和操作员干预。
峰度是衡量一个分布是否比正态分布更趋于高峰或平坦的一种指标。对于正态分布，峰度= 0。越高越窄的分布峰度为正，越平坦的分布峰度为负。在控制环境中，高峰度可以表示严格的控制性能，而负峰度可以表示松散的控制，可能来自调谐不良的控制器。尽管如此，高峰度也可能表明过度的信号滤波，变送器由于位置不佳而不敏感，或沉积物将传感器与过程隔离。
过程数据几乎从来不是正态分布的。人类行为、过程特征和机械影响总是会扭曲分布。因此，用简单的平均值和标准偏差来描述这些分布可能会产生很大的误导。图表说明。
“操作人员行动的影响”，展示了两周内燃料流向石灰窑的10分钟样本。在不规律的时间间隔内，燃料流量要么固定，要么突然下降。在这段时间里，操作员将燃油流量控制器置于手动状态，要么保持输出恒定，要么根据当前的操作条件突然降低输出。
由该样本产生的数据分布将具有负偏态，平均值将被急剧的负倾角拉低。
失控的过程是操作人员最害怕的事情，所以操作人员采取行动，将过程推向安全方向，而不是将其推向更高的性能，这是人类的本性。通常情况下，作业者会等待很长时间来处理不断发展的问题，希望问题能够自行纠正或保持较小的规模。然后，当行动最终不可避免时，修正必须是大而突然的。相反，向不太稳定或困难的操作条件移动通常是渐进的，而且往往是不情愿的。
“过程非线性的影响”中的数据显示了石灰窑产品中残余碳酸盐在两周内每小时的样品。正常值相对较低，但异常会导致相当显著的正偏移。该变量的结果行为是高度非线性的。残余碳酸盐的数量不能为负，所以最低可能值为零，但强烈的干扰可以使它相对较高。
在这种情况下，非线性将产生一个正偏态的分布，平均值将高于正常的工作值。相对于正常条件下的变化，峰值也增加了标准偏差。
第三张图表显示了两周内10分钟的石灰窑进料流样本。这是一个困难的测量，工艺流程经常因机械原因而中断。因此，该图显示了馈电速率读数的大量下降，其中一些是真实的，而另一些只是发射机故障。
在任何一种情况下，结果都是平均值将低于正常值，而标准差表明过程中的变化比实际存在的变化更大。
必须仔细检查和处理历史数据，以尽可能多地消除误导性信息。停机和启动时间必须过滤掉，如果可以识别，也要过滤掉由发射机或其他设备故障造成的任何损坏。所检查的数据必须代表正常的操作。避免使用替代或补充燃料、不寻常的工艺配置、不规范的进料和其他异常情况。这些必须被识别并从数据集中消除。工程判断和过程理解是这一步的关键。
数据处理后，对剩余数据进行统计分析，为预测潜在效益提供了最佳依据，但须经工程解释。随机线性效应产生正态数据分布。因此，如果一个分布不是正态分布，那么在评估机会和设定经济效益目标时，总有一个需要考虑的原因。未能认识到这些影响很容易导致不合理的目标，从而导致项目的经济失败，即使它是一个控制成功。
经济结构
当今的经济环境对于先进的控制工程来说是非常困难的。控制系统硬件正在成为一种商品。与此同时，通信协议和开放操作系统的标准化程度不断提高，这意味着用户可以货比三家，“混合搭配”来自许多供应商的控制系统组件。
| 馈电速率读数的下降可能是真实的或发射机故障。 |
作为回应，供应商被迫尽可能地降低硬件价格，并通过项目服务和他们的设计提供的好处来区分自己。当然，承诺更大的利益会让供应商的提议更有吸引力。虽然承诺好处很容易，但实现起来却相当困难。
这在风险和价格之间建立了牢固的关系。一个极端的情况是，合同只要求供应商交付一个功能良好的系统，而不要求提供具体的经济利益。在这种情况下，供应商几乎没有风险，因为无论系统实际执行得有多好，账单都会得到支付。当用户承担所有性能风险时，供应商可以提供最低价格。
这对供应商来说似乎是一笔不错的交易，但这是一个双输的提议。供应商之所以失败，是因为为了保持竞争力，他们经常不得不牺牲利润来获得工作，甚至以低于成本的价格提供系统。用户会损失，因为成本最低的系统在项目期间和之后只有最少的功能和稀缺的工程支持。
另一种极端是合同要求系统提供特定水平的经济效益，否则就不会向供应商付款。这将把几乎所有的性能风险都转移给了供应商，因为如果所有承诺的好处都没有真正实现，那么工程、调试、测试和移除控制系统的可观成本将得不到补偿。
这对用户来说似乎是一笔不错的交易，但这也是一个双输的提议。为了保持竞争力，供应商被迫做出有风险的承诺，而另一个供应商可能会冒更大的风险，以更低的价格或更大的承诺报价。对于用户来说，当资金不足或承诺过高的系统不能完全满足期望时，就会有相当大的时间和机会损失的风险。即使是简单的应用程序的价格也必须提高，以补偿那些因未能达标而被删除的应用程序。简单的应用最终补贴了有风险的应用。
按经济绩效付费合同是一种对双方都有利的妥协。除非系统设计得不好，否则完全失败是不可能的。如果目标只是部分实现，用户支付较少，而供应商仍然可以支付基本成本。当性能超过其目标时，对用户的好处更大，而对供应商的利润更高。这些相互激励将用户-供应商关系从赢家和输家的零和博弈转变为双赢的形式。用户和供应商最大限度地获得收益，分担痛苦。这是用户和供应商之间长期关系的最佳安排。
按绩效付费合同的另一个优点是，它所要求的测试证明了从系统应用中获得的现金流。有了这些信息，从项目创造的收益流中为项目提供资金就变得合理了，而不必从资本预算中为项目提供资金，因为资本预算中存在如此多的竞争。
项目计划
每个项目都需要一个时间表来协调和优先考虑必要的任务，并指挥必要的人力、时间和金钱资源。但是，APC项目的调度有一些需要考虑的独特特征。
每个APC项目都应该从控制研究开始，使用前面概述的观点来确定项目的资格。研究可以帮助用户避免将资源投入到糟糕的项目中，为关键的早期决策提供可靠的基础，识别障碍，降低成本，并为评估提供参考。(参见“做出更好的决定;做一个对照研究。”)
APC项目需要高度的迭代和评审，因此一个现实的进度表必须做出适当的考虑。在项目开始时，必要的功能和适当的设计并不清楚。一个项目的成功和有效的完成总是需要定期的审查和对设计的迭代调整的批准，因为额外的考虑和需求变得清晰。
应用必要的精力来预测项目中可能出现的问题并不像听起来那么明显。在最初的接触和销售阶段，用户和供应商都有一个共同的，往往是未被认识到的忽视困难问题的兴趣。对于用户来说，很容易忽略需求和问题的许多细节，从而将解决问题的负担和费用转移到供应商身上。同时，不解决重大问题可以让供应商在最初提供更具竞争力的价格来获得这项工作，并期望通过以后的更改订单获得额外的收入。
但是这种想法会导致项目后期在价格、进度和范围上的冲突，而这正是项目进展最关键的时候。除了造成不愉快之外，它还消耗时间和精力(最好将其用于测试、调优、培训和文档)，更有可能产生错误和超支。适当的对照研究有助于突出这些问题，避免这种干扰。
不间断地
最后，由于APC项目通常应用于现有的作业，因此计划必须允许以消除或至少最小化对当前生产的中断的方式进行调试。
简而言之，项目进度表是一种理想的东西，而设计一个先进的控制系统是一件真实的事情。正如关于爱情和婚姻所说的那样，理想和现实之间的混淆永远不会不受惩罚。
| 作者信息 |
| Lew Gordon是英维思的首席应用工程师; |
做出更好的决定:做一个对照研究
做一个对照研究比仅仅避免将资源投入到糟糕的项目中对用户更有帮助。对照研究:
为关键的早期决策提供坚实的基础。过程控制研究中的调查是关于APC工作的目标、优先级、范围和潜在利益的关键决策的基础。收集到的有关控制平台和过程运行条件的信息是决定最佳控制技术和系统物理设计的基础。
力求查明在执行新制度时将遇到的所有障碍。收集到的有关控制问题的复杂性和所需的支助功能的信息，可以使人力利用方面的调度和人员配备计划更加现实。
减少执行项目的成本。高级过程控制研究是一种相互教育的练习。供应商工程师需要了解工厂，用户工程师需要了解工厂中可能出现的新技术的功能和功能概念。在开始项目工程之前达成这种相互理解有助于避免错误的技术转向，使整个工作更快更顺利。
为项目论证和绩效评估提供参考点。在对照研究期间收集的数据提供了当前操作的文件。这将是评估和证明由控制系统交付的收益的起点，特别是如果项目不包括正式的性能测试。
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