利用自动化现代化实现业务成功
当一个设施必须提高生产率、流程可用性和企业利润时，控制系统的现代化可以提供答案。通过利用当今的进步和创造更有利可图的业务，可以实现持久的差异。
控制系统现代化项目的原因不是一蹴而就的。它们随着时间的推移而聚集和增长，而生产力、流程可用性和企业利润却在下降——通常管理和运营部门都没有意识到原因。以下关键指标通常意味着控制系统现代化或迁移项目即将到来。
费用。这个自动化系统要保持正常运行，成本很高。
- 替换部件很难获得，价格昂贵，或者根本不存在。
- 传统技术方面的专业知识既昂贵又难以找到。
- 在现场，随着个人退休，技术娴熟的专家支持越来越少。
减少价值。自动化系统几乎没有工具和技术来帮助满足当前的业务需求和市场压力。
- 当前的自动化系统提供有限的灵活性来满足操作需求。
- 目前的技术限制了轻松应对行业法规和竞争压力的能力。
- 过程或系统的扩展受到现场自动化技术的限制。
- 解决人员能力和有效性的能力受到现场系统的限制，并限制了控制的范围，因为它需要用更少的资源做更多的事情。
认识到需求
仅仅知道是时候更换当前的控制系统并不意味着组织中的其他人会支持。工厂管理层可能只把这个资本项目视为基础设施的升级。运营管理层可能会担心工作流的中断和新控制系统的风险(见图1)。如何说服管理层心甘情愿地加入?如何确保他们对项目的完成感到满意?
首先，要意识到你并不孤单。在“管理向现代DCS的过渡”一文中，ARC咨询小组据估计，在已安装的基础上，大约有650亿美元的过时自动化技术。许多设施正在被旧技术所取代，但其他设施已经使用最佳实践成功地进行了过渡。
其次，认识到如果与业务驱动因素相一致，并将其视为增加利润的机会，现代化项目将更容易得到管理层的批准。尽管可以将现代化项目作为实物替换基础设施升级，但这并不是主要目标。与其用一个系统换一个类似的系统，不如考虑一下设施的需求，并提取出潜在的长期回报。
要想取得最大的成功，请遵循最佳实践，现在就开始计划。站点现代化团队的成员可以被视为英雄，因为他们精心策划的项目为利润和人员带来了强大的回报。如果团队做好了准备工作，并展示(然后交付)价值，它就可以成为巨大改进的杠杆。
利用企业改进
在上一代系统安装后的20至30年里，控制和安全系统的作用已经扩大。今天的自动化系统效率更高，而且可以发挥更大的作用，不仅在生产产品方面，而且在创造更有利可图的整体运营方面。过程控制以外的关键业务功能和过程安全应用程序使用来自分布式控制系统(DCS)和安全仪表系统(SIS)的数据。这些信息推动了可靠性项目、能源效率项目、环境报告、现场安全以及许多其他应用(参见图2)。
现代化项目团队可以通过设计一个解决方案来推动成功，该解决方案将准确和及时的信息分发给企业范围内的人员，将高质量的产品推向市场，并交付强大的利润。由于DCS是制造和上层业务决策之间的纽带，更新的自动化系统可以使业务满足长期目标。由于企业依赖于自动化的可用性和可靠性，因此DCS现代化可以成为企业改进的杠杆。
例如，一家大型化工厂最近分析了过高的能源消耗和符合规范的产品质量的低重复性。它也意识到它过时的控制系统需要更换，它选择了现代化项目。
该公司并没有简单地更换实物控制系统，而是在其现代化的DCS系统中增加了模型预测控制(MPC)和资产管理软件。它还改进了现场控制，更新了质量流量计、阀门、数字阀门控制器和测量仪器。
管理层对团队的现代化成果感到满意，其中包括每年能源消耗减少18%，生产吞吐量增加10%，以及整体产品质量的提高。
考虑到组织所面临的机遇和挑战，团队如何才能在DCS现代化中取得成功?交付成功项目的经验可以归结为三种行为:
- 开始时要有目的
- 积极管理项目风险
- 使用前瞻性工程哲学。
开始时要有目的
在项目开始时，为DCS现代化定义一个清晰的愿景。包括整个项目范围:平台、仪器、基础设施、培训和工程。并且记住定义度量标准以证明成功实现目标(参见图3)。
考虑对整个组织最重要的业务目标，以及对可以受到自动化积极影响的站点或企业的业务目标。确定与当前业务重点相一致的重要目标，通常是安全、可用性和流程优化。这些领域的改进自然会提高操作的确定性，并作为提供可衡量的、可预测的结果的杠杆。
- 安全:DCS现代化是提高工厂整体健康、安全、安保和环境合规性的理想项目。
- 可用性:由于DCS直接影响工厂的可用性，新的现代化项目和自动化方法可以减少计划(转换或计划停机时间)和计划外(设备故障或材料短缺)的减速。
- 优化:自动化可以通过减少可变性和提高整体性能来优化工厂。这样的目标会给管理团队和公司利润留下持久的印象。无论现代化目标包括提高吞吐量或质量，还是降低能源使用或操作人员绩效等关键指标，都可以获得结果。
最近，艾默生与一家全球制药公司合作，该公司面临着高批处理失败率、低容量使用率、高材料消耗以及首次通过质量低于目标的问题。在以最终为目标的计划中，该公司将其行动与其主要业务驱动因素相匹配:满足患者的需求。可用性和优化将帮助公司在最短的时间内实现最高质量的产品。它知道通过改进可用性可以减少故障，并且它看到优化流程将提高其第一次通过的质量。因此，它采用了三阶段方法，包括数字仪表和控制改造、MPC应用、批处理自动化和配方管理。
结果，包括800个连续批次没有失败，吞吐量增加了33%，首次通过质量增加了7%，产品发布文件减少了80%，这表明管理层的决策和行动是成功的。
积极管理项目风险
积极地管理项目风险是早期计划、技术独创性和关键涉众参与的功能。通过分阶段处理项目(从定义范围到启动)，团队可以划分所涉及的风险。在现代化项目的开始阶段，团队在降低风险方面具有最大的影响力(参见图4和图5)。
在任何自动化项目中，运行中的工厂通常必须处理三个主要限制:空间、时间和预算。
- 空间:新柜子能放进现有的机架间吗?我们如何在不使用新的本垒打电缆的情况下，高效、经济地协调30年的布线实践?
- 时间:我们能否轻松地将过时的现场和机柜布线文档与“现有”仪器和编组系统进行协调?我们的转换策略是什么?如果需要停机，完成切换到新的DCS并返回生产的最短时间是多长?
- 预算:在预算范围内有多大的可能性?
早期计划可以帮助技术、项目范围和执行决策，这些决策影响所有这三个领域，允许评估新技术的全部好处并最大化ROI潜力。
例如，电子编组等技术可以帮助解决空间、时间和预算限制。一些技术允许任何信号类型的现场接线在任何地方终止，并路由到任何控制器，这使得项目团队可以选择最经济的位置来切断系统。其结果是降低了总安装调试成本(TICC)。在Emerson的案例研究中，电子编组将项目的TICC降低了15%到20%(参见图6)。
通过确保操作人员经过良好培训并准备好使用系统，可以管理风险。在第一天就准备开工的操作员可以显著提高工厂的性能。事实上，运营组在早期计划中是一个有价值的合作伙伴。它提供了关于现代DCS的操作和维护所需的重要工作、需要解决的约束和行为的关键见解。
使用前瞻性工程哲学
正向工程利用现有的控制策略和遗留系统的参数信息，同时利用现代系统的功能实现复杂的循环。在现代化DCS的过程中，项目工程师提供钩子来释放新系统中可用的业务价值。
现代化团队可以考虑到一些概念，例如有条件的报警，以及使用资产层次结构进行导航/控制/报警管理，以及以人为中心的图形设计。将正向工程应用到其项目中，艾默生的一个客户最近成功地实现了一个新的DCS。业务结果证明，可以通过现代化的报警管理、操作员图形和现场文档来改进操作。
具体来说，该客户的报警理念基于ISA 18.2-2009:过程工业报警系统管理根据对安全、社区、环境和经济损失的影响，标准并设置警报优先级。它在现代化过程中对细节的关注消除了许多骚扰警报，并显著减少了DCS警报总量，从而提高了操作的可用性和安全性。
价值明显，管理层支持更强
当一个设施必须提高生产率、流程可用性和企业利润时，控制系统的现代化可以提供答案。通过利用当今的进步和创造更有利可图的业务，可以实现持久的差异。
逐步交付现代化项目的价值。结果在时间、金钱和个人价值上都非常值得付出努力。成功在于使用最佳实践项目方法。以目的为出发点，积极地管理项目风险，并使用前瞻性的工程理念。正如在其他企业中看到的，您的迁移项目将带来强大的回报。
劳里本全球现代化业务发展总监在哪里爱默生．亚伦工作人员艾默生全球现代化解决方案总监。
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