工業(yè)4.0革命對(duì)自動(dòng)化的重大影響

　　模塊化工廠的特征

　　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，模塊化工廠具有一系列工廠結(jié)構(gòu)化和操作方面的特征，重要的特征和說(shuō)明見(jiàn)表5。必須把模塊化工廠作為整體來(lái)看，全局觀念是操作者的責(zé)任，且這個(gè)責(zé)任不能委派給他人。

　　功能安全和模塊化工廠

　　基本功能安全任務(wù)和傳統(tǒng)工廠并沒(méi)有很大差別，只是在細(xì)節(jié)上有所不同。

　　A)防爆分級(jí)

　　如果每個(gè)模塊中危險(xiǎn)物質(zhì)數(shù)量越少，對(duì)工廠的造成損壞風(fēng)險(xiǎn)就越低。限制區(qū)域意味著危險(xiǎn)區(qū)域不易分離，并且會(huì)相互影響。

　　B)模塊化等級(jí)

　　根據(jù)IEC-61511，工廠完整性對(duì)于安全性來(lái)說(shuō)非常重要，子模塊并不影響工廠完整性。文檔必須建立在單個(gè)模塊文檔之上，如果模塊有SIS(廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng))，我們就必須將它集成到控制系統(tǒng)中，可采用總線的方式，同時(shí)還要考慮在各種模塊中如何實(shí)現(xiàn)SIS的兼容性。在整個(gè)工廠建成后，SIS要盡快完成安裝。

　　C)標(biāo)準(zhǔn)化

　　在模塊標(biāo)準(zhǔn)化的情況下，工廠的一致性會(huì)使功能安全性能更高。從安全角度出發(fā)，PEA可作為一個(gè)單元，高度標(biāo)準(zhǔn)化也需要如此。

　　D)審批/驗(yàn)收

　　一個(gè)模塊的文檔盡可能和大綱文檔相似，可以避免很多不必要的工作。如需改動(dòng)，應(yīng)盡可能少。不清晰的文檔會(huì)導(dǎo)致工作成本的增加，文檔必須是可追溯且一致的。模塊供應(yīng)商必須提供一個(gè)準(zhǔn)確的模塊描述，模塊的安全手冊(cè)應(yīng)該能給用戶清晰的使用指導(dǎo)。

　　GAMP指南

　　加工生產(chǎn)需要GAMP5指南或采用PAT記錄的工序。就加工流程而言，模塊化工廠的加工類型和自動(dòng)化與傳統(tǒng)工廠大致相同。審批是否通過(guò)，對(duì)于運(yùn)營(yíng)者來(lái)說(shuō)具有決定性作用。

　　如果審批沒(méi)有通過(guò)，工廠便不允許開(kāi)辦，因此，審批也是全部成本中相當(dāng)重要的一部分。

　　對(duì)于傳統(tǒng)工廠，文檔從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(如執(zhí)行器、傳感器)開(kāi)始編寫。當(dāng)把具有標(biāo)準(zhǔn)化模塊的模塊化工廠視為技術(shù)設(shè)備時(shí)，工廠就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了文檔化。只有當(dāng)交互文檔丟失時(shí)，模塊化工廠的每一個(gè)零部件才需要重新確認(rèn)配置。

　　文檔的簡(jiǎn)化

　　為了簡(jiǎn)化冗余的文檔，模塊化工廠工程化的目標(biāo)應(yīng)被提升一個(gè)等級(jí)，表述模塊化工廠的文檔要足夠完整，并且格式有一定要求，這些都是被相關(guān)機(jī)構(gòu)(EMEA或FDA)審批成功的必要條件。

　　文檔的需求

　　為了審計(jì)員查看，PCS文檔應(yīng)具有易讀性，且能夠完整一致地描述自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施過(guò)程。出于經(jīng)濟(jì)效率的考慮，文檔應(yīng)簡(jiǎn)潔明了。除了技術(shù)內(nèi)容外，它還要符合ISO9000標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了文檔的結(jié)構(gòu)，包括可追溯性、責(zé)任等。為了確保設(shè)備不工作時(shí)可得到必要的信息，一般情況下，審計(jì)員都會(huì)審查模塊的細(xì)節(jié)，這可能意味著模塊的細(xì)節(jié)不得不公開(kāi)。

　　前景可期

　　目前模塊化還處于研究階段，本文提出了滿足NE148標(biāo)準(zhǔn)的模塊化的自動(dòng)化技術(shù)的概念，研究表明模塊自動(dòng)化是可以實(shí)現(xiàn)的。狀態(tài)模型是模塊化概念中非常重要的因素，用于自動(dòng)化技術(shù)的抽象描述和運(yùn)行。數(shù)據(jù)封裝采用面向?qū)ο蟮姆椒?，并能把模塊無(wú)縫集成到高級(jí)別PCS中。本文也探討了模塊化工廠的工程化途徑，需要重點(diǎn)借鑒模塊工程化和控制系統(tǒng)工程化之間的關(guān)系。傳感器/執(zhí)行器和標(biāo)準(zhǔn)等章節(jié)分析了模塊化工廠的顯著特征。如果上述方法應(yīng)用到工廠規(guī)劃、工程化、自動(dòng)化系統(tǒng)中，就有可能實(shí)現(xiàn)Namur所提到的發(fā)展愿景。

　　本文編譯自德國(guó)電子電氣制造商協(xié)會(huì)(ZVEI)：《Module-Based Production in the Process Industry-Effect on Automation in the “Industrie 4.0”Environment》