模块化自动化——通过常用标准实现开放性

 2021年5月6日
模块化自动化的开拓者

在2020年12月1日至3日举行的万可在线SPS展会上，万可客户和合作伙伴将沿着未来智能工厂的新技术之路不断向前。其中包含迈向数字化的大型或小型项目。由模块化系统设计人员组织了小组讨论，这是一个具有里程碑意义的活动。来自大型企业拜耳、科莱恩、赢创和默克的代表发表他们的观点：未来属于可有效地集成到自动化系统的标准化且独立于制造商的过程模块描述。

模块类型包(MTP)

模块类型包（MTP）最初是为了解决高适应性模块系统的通信和连接问题而开发的。MTP提供了一个标准化的、独立于制造商的过程模块和包装单元的描述，从而便于有效地集成到自动化系统中。这一概念被认为是模块化生产的先决条件。拜耳、科莱恩、赢创、默克、Engie、西门子、万可和横河等公司正在联合开展与MTP标准在工业环境中的实际应用有关的各种项目。

大型系统的运营商通常都认为自己面临着同样的挑战：他们必须不断对需求作出更灵活的反应，并迅速调整其生产能力。目前大量的冠状病毒疫苗生产任务便是典型的应用案例。只有采用灵活的过程，才能成功地为数百万人快速接种疫苗，而这只有通过模块化设计才能实现。过程工业在多年前就认识到这一点；然而，实施起来并不容易。

其基本理念是模块化系统，而不是单个系统，可以更快、更轻松地进行扩展。然而，只有在所有参与者都遵循统一标准的情况下，一个处理系统才能发挥出所有模块组件的作用。多年来，NAMUR、ZVEI和VDI/VDE等技术机构一直在为这个目标而努力。例如，出台了2658标准，该标准描述了实现模块化自动化的方法。

在我看来，模块化自动化和MTP标准通过提高适应不断变化的环境的复原力、灵活性和敏捷性，为过程工业构建未来。

Polyana da Silva Santos，赢创过程控制的首席工程师

万可战略

"Lukas Dökel说："在万可，我们也利用这些基本原理来帮助用户在操作中实现模块化。他是万可全球过程工业行业经理，他解释说："由不同工作组开发的模块类型包（MTP）为过程模块和包装单元提供了一种标准化的、独立于制造商的描述，从而便于有效地集成到自动化系统中。" 这一概念被认为是模块化生产的先决条件，对于解决高度适应性模块化系统中的通信和连接问题也很重要。

Dökel强调，这代表了万可战略性参与，他说："我们将继续支持MTP标准，并将其作为一种产品来实施。" 此外，万可还明确表示将继续推动MTP在市场上的标准化，以建立一个全球标准。"目前，我们的产品已支持过程工业，如轨装试接线端子、远程I/O、触摸面板、各种控制器，以及合适的自动化软件。" Dökel讲述了与客户的合作案例："我们利用联合项目来消除最后的障碍并解决问题，这一点很重要"。

为运营方带来的优势

在2020年12月1日至3日的数字化"万可在线SPS "活动期间，Dökel还主持了一个虚拟小组讨论，主题是关于大型系统运营商如何具体利用模块化自动化的优势，以及面临哪些挑战。很明显，模块化操作会两个阶段为运营商带来优势：在工艺开发期间和重建过程中。

例如，默克公司生产了许多生命周期很短的产品。这意味着新产品的开发和生产也必须非常迅速。"如果一个产品在市场上获得成功，那么模块化操作会为我们提供助力，我们可以通过增加数量迅速提高产能，"默克公司高性能材料工艺开发协会主任Manfred Eckert解释说。基于标准化模块的采购、布线和调试，其速度大大快于典型的规模化生产。毕竟，一个有效的、模块化的方法的目标是实现即插即用。

Eckert 还提及了制药业的另一个重要流程：复杂而漫长的审批程序。"模块化概念帮我们将目前一年或更长时间的审批过程缩短至四周或更短！"。我们已经在与相关机构就ORCA项目进行谈判，"他继续说。

MTP将彻底改变未来实验室和生产系统的自动化。我们在即插即用的系统配置中实现了高度的灵活性，使制造商能够根据客户的具体需求和要求灵活地做出反应并进行生产。

Manfred Eckert，默克公司高性能材料的工艺开发协会主任

接口定义

对于拜耳公司的工程经理Jens Bernshausen来说，还有一个重要的方面影响到MTP概念中的积极合作。"为了能够有竞争力地复制拜耳公司的大量项目，将大部分下级任务进行分包是非常重要的"。根据他的经验，由第三方提供的功能单元之间必须定义明确的接口。"这意味着自动化水平必须被封装起来。在我看来，MTP的概念已经包括了这种解决方案，因此，各个供应商的产品可以像一个即插即用的系统一样使用，"他解释说。这一投入极具回报率。Bernshausen引用了拜耳公司的一个迁移项目来作为反面例子，在该项目中，一条完整的阿司匹林生产线在没有采用模块化的方式来扩展到一个新系统。"我们一般在复合物和包装的包装单位工作。在这种情况下，建立OPC/UA与控制系统的通信是相当麻烦的。MTP会为我们节省很多工作"。这个项目没有使用MTP开发的原因是什么？"然而，大多数控制系统还不具备MTP功能，而这是一个前提条件，"他遗憾地表示。

让怀疑论者不再怀疑

赢创也对MTP进行了投资并实施了许多项目。赢创过程控制首席工程师Polyana da Silva Santos解释说："对我们来说，一项重要的任务是继续利用这一概念，并在合作的背景下吸取经验。“ 在这种情况下，技术仅仅成为一个话题。"我们需要解决的主要挑战与组织性质有关。我们需要时间把怀疑者和质疑者带到谈判桌上，并说服他们。这需要相当长的一段时间。因此，根据几年来的经验，我的建议是尽早开始! 幸运的是，在赢创，我们做到了这一点，现在我们已经在这条路上走得很远了——我们的团队也在不断壮大。她说："这表明目前的接受度是可以的。

为了加强供应商的接受度，科莱恩的自动化和数字化经理Michael Pelz强调，"现在需要与不同的包装单元供应商讨论这个话题。根据经验，我的建议是从较小的项目开始，这些项目不一定对时间要求不是那么严格，以便与供应商进行沟通。这样，你可以详细阐述MTP项目为双方带来的挑战和优势。我们需要将其推广至更广泛的应用领域"。

我建议系统供应商今天就了解一下MTP，以便为未来的商业模式做好准备。

Norman Südekum，万可机械工程行业管理部经理