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作者：AVEVA過程與仿真產品副總裁Norbert Jung

大型工業工廠的復雜度和集成度都在不斷提高。20世紀50和60年代繁榮時期安裝投產的設備以及雇傭的人員都開始面臨退休。在商品市場中或是在差異化解決方案方面，企業必須不斷創新才能保持自身競爭力。為降低商品市場中產品的成本，一種解決方案是建設更大規模的工廠，配備更加先進的技術。通常，分布于多個地點的各個工程部門在吸納新一代工程師時必須對不斷變化的實際狀況做出響應。而以往的過程仿真器都無法應對此類挑戰。

許多企業都在推進數字化轉型項目，然而它們的注意力往往都在運營方面，忽略了資產的生命周期過程。過程仿真工具對于每一名過程工程師來說都是無可取代的工具。自20世紀70年來以來，過程仿真器在石油天然氣、化工行業的營運公司以及為這些行業服務的設計公司和設備制造商中得到了廣泛應用。當今市場上提供的工具在過去的數年里經過了持續改善，能夠提供更多的功能和特性。

然而，這些工具始終沒有脫離傳統的架構、操作系統和售后市場用戶界面，從而會產生很多內在限制：

無法支持整個工廠生命周期，因為它們受單一用途的架構所限，例如穩態過程仿真、動態仿真、最優化或流程網絡分析等原始設計用途。功能擴展僅可由少數具備化學工程知識、軟件編程技術和/或特定專業項目知識的軟件開發商完成。通常采用老舊的編程代碼，無法對軟件行業的諸多最新技術發展加以利用。

保持創新性，與不斷變化的需求相適應

全球競爭、價格壓力以及創新需求都促生著一個全新的方法。新一代的員工都希望采用一種現代化、可擴展且易于使用的解決方案，他們對于這樣的技術早已習以為常——高速互聯網訪問、移動設備、觸屏以及虛擬現實。

工業物聯網（IIoT）、工業4.0以及人工智能等全新理念帶來了重大機遇，新一代平臺能夠在整個生命周期提供工廠的數字雙胞胎，這是當前的工具所無法做到的。當前的仿真器通常僅能夠支持生命周期中的某一個階段，并往往基于不同仿真供應商的熱力學以及不同的仿真方法。

如此不僅會降低結果的可信度，還會造成大量返工，因為不得不為每個新工具構建一個新的仿真模型，并且所得到的結果也難以對比。一體化生命周期仿真意味著一個過程模型即可覆蓋工廠的整個生命周期，即從概念階段一直到運營階段。

寶貴洞見促進更明智的決策

在許多工廠中，每一項仿真活動都需要一個單獨的解決方案。盡管每一個軟件都能確保自身的正確性，但在這些軟件過時淘汰之前，企業需要花費大量精力對它們進行足夠的維護。

根據麥肯錫全球研究院統計，在十億美元以上的資本項目中，53%存在進度延誤，37%存在成本超支i。這都是變化性和復雜性失控的后果。

利用準確的洞見尋求機遇是十分重要的。麥肯錫在7個方面發現了50%的效率提升潛力，包括：規章制度改革、協作與合同簽訂、設計反思與工程節約、采購及供應鏈改善、現場執行改善、技術與創新的融合，以及員工的技能培訓ii。

數字解決方案現已觸手可及。仿真平臺能夠在同一個主仿真——亦稱為系統的數字雙胞胎中進行。比方說，它可能包括各種情境，如熱管破裂、生產能力變化、過程開發，甚至是與詳細蒸汽平衡相關的各種復雜規格。

生命周期仿真幫助工廠實現轉型的7種方式：

可用于設計、培訓和運行的過程模型，能夠實現任意切換。能夠改善過程運行、啟動程序的洞見，通過一體化動態情形確保系統安全性。利用一體化動態仿真快速掌握過程的可控性，從而實現建模和控制專家之間更好的合作。利用液體流動網絡仿真排除過程設施系統中的瓶頸。通過使用相同的工具組更好地分配專家工程設計資源，簡化學習曲線。提供針對操作員培訓系統的模型，用于應對工廠人員配置的變化，防止出現人員短缺。單一系統即可支持過程設計、操作員培訓（OTS）和設備性能監測。

長久以來，生命周期過程仿真已經成為過程仿真供應商及其客戶的一個愿景。然而，出于傳統架構的原因，當前的仿真器無法對軟件行業的快速發展加以充分利用。

但是，對于那些尋求數字化轉型、希望減少自身系統風險和故障的企業來說，現在有了從頭到尾全新設計的仿真平臺可供選擇，它能夠滿足新一代工程師的要求并提供數字雙胞胎的過程側。

人員是數字化轉型的核心所在

在所有企業中，有三分之二不具備一個清晰的數字化愿景和戰略，用以支持數字化轉型及文化。僅27%的員工擁有掌控數字化未來的必要能力iii。人員是數字化轉型的核心所在，同樣也是技術應用的障礙所在，這就是當前的實際情況。

數字化轉型是最前沿的創新工具及過程與企業內部專業技術之間的融合。這不僅能實現新數據和舊有數據的背景化，還能提供可操作的洞見和信息。

科思創（Covestro）是全球最大的聚合物企業之一。其業務活動主要圍繞高科技聚合物材料的制造，以及針對各種日常用品進行創新型解決方案的開發。科思創委托AVEVA部署了仿真平臺，用以解決在工廠生命周期內所使用的各種工具相互之間無法有效集成的難題。仿真平臺幫助科思創實現了在同一平臺上對工廠整個生命周期的過程設計的標準化，讓其工程師能夠把更多精力投入到創新和復雜問題的解決之中。初步成果包括：成功地取代了先前的工具；用戶給予積極反饋；成本、耗時、風險和延誤減少；工程師能夠更加專注于創新。

盡管數字化轉型給所有企業都帶來了或多或少的影響，但總體來看，過程設計學科目尚被排除于此趨勢之外。因此，傳統仿真器無法勝任過程的精確仿真，也無法適用于整個工廠生命周期。