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智能制造,近在眼前
数字化和 5G 技术让化工生产如虎添翼。巴斯夫在中国的生产基地,已有 90 个数字化项目提上日程,其中 40 个已经上线启用,涵盖不同类型的应用场景和技术主题。本文将为您详细解析这些智能制造场景的现在与未来。

从德国“工业 4.0”、美国“第三次工业革命”、到中国“制造 2025”,世界各国纷纷提出新一代制造理念。当下制造业日益激烈的竞争,让市场对于质量与效率的诉求不断提升。企业唯有求新、求变才能制胜市场,其中数字化提供了巨大的机会。

目前巴斯夫在中国的生产基地,已有 90 个数字化项目提上日程,其中 40 个已经上线启用,开发出了不同类型的应用场景,涵盖了增强/混合现实、预测性维护、利用大数据优化工艺等主题。数字化团队通过深入了解每个工厂和装置的实际情况和运营痛点,针对运用场景的不同需求,不断提出定制化解决方案。

“不同国家的数字化发展有自身的特点,在技术、法规、数据安全等领域,欧美国家有不少优势,但应用场景的丰富性则是中国市场最突出的特点。尤其是在中国市场 5G 飞速发展的背景下,这些应用场景的深化发展将得到更强力支持。我们利用不同的数字技术,结合化工行业的专业知识,不断提高生产流程的安全、效率与有效性,创造额外价值。”
戴元燊
—— 戴元燊
巴斯夫数字化智能制造大中华区团队负责人

AR(增强现实)革新传统工作方式

过去大部分化工生产车间的巡检都离不开纸和笔这对老搭档,如今通过 AR 解决方案,操作人员可以在工业级智能手机或平板上直接记录生产和设备数据,报表自动生成,并在必要的情况下实时创建维修通知单,每个流程都可以节省 10-15 分钟,大大提高了工作效率。

AR日常巡检

巴斯夫一个生产涂料车间,一年总计要进行上千批次的生产,操作工人通过使用 AR 设备,扫描原料包装上面二维码即可记录投入了哪些涂料原料、投入的顺序和时间。通过移动设备,AR 已经融入到了装置工人的日常工作中,帮助提升装置的生产效率。

AR 彻底改变了传统的工作方式,一线工人能够最直观地体验到数字化带来的变革,同时,这种电子化的智能工作方式不仅将数据录入了平台,也将经验丰富的操作人员多年积累的知识“固化”到数字化系统内,无论机器背后的人员如何变化,数据与经验依然在不断积累,这也在应对制造业人力资源相对于过去更快速流动带来的挑战。

AR 在工厂如火如荼展开,迅速营造数字化思维的同时,MR (混合现实) 技术也在一些关键时刻大显身手,将真实世界的生产装置与虚拟世界的数据和信息叠加呈现。通过佩戴眼镜,可以在看到现实空间中的装置的同时,远程与技术专家对话交流,实现全球范围内技术专家资源的共享。
MR与远程技术专家连线
MR与远程技术专家连线

无人机突破距离与空间限制

化工装置庞大复杂,分布面积广,地下管道、烟囱、管廊等受限空间的人力作业往往风险比较高,会面临缺氧或吸入有害气体的风险。运营安全一直是化工企业在生产运营中最为重要的考虑因素,在进行数字化的项目时,安全也被放到了首要位置,其中一个应用就是无人机。

无人机在这种情况下可以协助工人,就像装置的内窥镜,进行日常巡检与风险排查。通过无人机图传系统将实时画面与数据信息回传到信息接收平台,工作人员以这些数据为基础,了解设备设施的运行,发现其中的异常和隐患。另外,无人机搭载的红外热成像云台,可以清晰定位故障点或热损失点,快速反馈设备安全状况,为工厂的安全生产保驾护航。

大数据预测性维护优化工厂运营效率

据统计,全球化工行业中 3.5% 的计划外停车是由设备故障引起的,通过有效的设备管理则可以部分避免。预测性维护利用上百个传感器抓取生产装置中实时产生的数据,并参考历史数据,通过定制化的建模设计,结合多变量分析或者数据降维技术,进行大数据分析,以提前发现并预警生产装置可能出现的问题,有效监测和预测关键生产资产和流程组件中的异常情况,发现最佳维护时机,优化生产工艺,减少设备故障对生产进度造成的影响。

深度学习和神经元网络助力可持续运营

作为政府环境部门的重点监测单位,近年来化工企业在不断提升环保要求降低排放,除了加大对环保设备和措施的投资力度,改善工艺可以更精准地降低排放。通过深度学习和神经元网络算法,可以根据关键工艺数据预测 15-30 分钟后的排放数据变化,以确保持续达标,还能实现自我报警功能。在未来,甚至可以通过机器学习算法的预测值自动控制调整装置的关键工艺参数,以保证可持续发展的运营。

深度学习和神经元网络助力可持续运营

安全地图精准保障人员安全

由于混凝土墙壁和金属设备会让无线信号衰减,传统的卫星导航系统在化工装置都难以适用,然而在生产基地出现紧急状况的时候,实时人员定位非常关键。

上海巴斯夫聚氨酯有限公司采用了蓝牙 + LoRa 的定位技术,实现了多种安全地图应用功能。例如安全指数管理(承包商人数/安全员人数),一旦特定区域内此指数超出合理范围,系统会自动发出警报,阻止更多人员进入该区域。此系统还提供了电子围栏功能,实时监控进入某个特定区域的人员是否有特殊许可,这在装置大修的时候发挥了重要作用。

畅想 5G 时代下的智能生产未来

目前,化工企业的数字化应用还在一定程度上受到了通信手段的限制。机器与机器之间的线缆成本相对较高,装置与装置之间的信号会衰减,信号的延时性也使得精度较高的工序无法完全受益于这种科技。然而这种现状在 5G 技术大规模应用后都将被彻底改变。

目前,巴斯夫正联合国际领先的 5G 设备和系统制造商,以及中国网络运营商,在巴斯夫浦东创新园和漕泾基地开展 5G 试点项目。5G 试点的应用场景主要有:电子工作票系统(直播视频+人脸识别)、智能巡检机器人、工业物联网、自动引导小车(AGV)等。这些应用将在 5G 的大带宽、大规模连接、超低时延、高可靠等特性的助推下实现跨越式发展。

莫立森
5G 作为新一代移动通信技术,切合了传统制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求,能进一步满足工业环境下设备互联与远程交互应用。在巴斯夫,我们可以想象在不久的将来,5G 网络覆盖到工厂各个角落,我们数字化的应用会实现更多突破,创造更安全、高效、互联的智能制造系统。
—— 莫立森
巴斯夫大中华区营运与基地管理全球高级副总裁

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