图:高级OpreX敏捷项目执行模型
OpreX敏捷项目执行是横河电机交付过程自动化系统的创新方法。基于OpreX的项目预期结果是按时、非关键路径交付项目,允许在应用软件开发、基于硬件交付的施工进度和自动化系统的后期变更方面具有灵活性。
通过OpreX流程,应用开发和硬件制造能够并行执行,而无需上图所示的交互过程。
执行摘要
价值主张
横河电机的OpreX项目执行是一种创新方法,利用标准化技术和灵活的项目执行流程,确保在项目执行过程中使自动化远离关键路径。基于OpreX技术的项目成果如下:
- 项目执行成本更低
- 安装成本更低
- 总拥有成本(TCO)更低
- 项目执行和交付更具灵活性
- 项目执行风险更低
目标
OpreX项目执行在项目生命周期中的目标是:
- 提高资本项目成功的概率
- 使自动化执行远离资本项目交付的关键路径
- 根据需求的供应范围提供高质量的集成自动化系统
- 使集成系统实现卓越运营
- 致力于提升客户满意度
OpreX项目执行的关键驱动因素和促成因素
OpreX交付模型有三个关键驱动因素:虚拟化、模块化和验证,如下图所示。
图: 三个关键驱动因素和促成因素
详细介绍
虚拟化
虚拟化包含三个解决方案,即”远程交付模型”、”基于云的工程(yi Cloud)”和”目标系统虚拟化”。
图:虚拟化启用的价值驱动因素
远程交付(GDC)
横河电机的全球工程资源中心(全球交付中心)接受了实施OpreX、进行项目工程、进行第三方系统测试以及控制和安全系统测试的培训。
yi-CLOUD (CEE/CET)
图:云中的虚拟工程与测试系统
无论目标系统在哪里开发,无论团队成员在哪里,云支持的工程和测试都为利益相关者(横河电机的前台和后台运营、EPC和最终用户)提供了实施和测试项目应用开发的能力。
虚拟化(运行时)rtualization (Runtime)
图:横河电机ICSS的运行时虚拟化 点击看大图
I可以在单个物理服务器上启用多个虚拟机,并且可以减少物理PC和系统机柜的数量,以帮助降低占地面积、功耗、散热、冷却和维护成本。
模块化
它由基于N-IO的标准机柜、作为硬件平台的智能接线盒(Smart JB)和作为软件平台的自动化设计套件(AD Suite)以及行业库组成。
图 模块化启用的价值驱动因素
可组态I/O(带AD Suite的N-IO)
通过带AD Suite的N-IO,应用开发和硬件制造能够并行进行,没有依赖关系。N-IO在每个通道的基础上支持多种信号类型,简化了现场设备布线,消除了对编组系统的需求,并支持灵活绑定。N-IO消除了对特定布线分配的需要,并充分利用了模块中的所有点。
图:N-IO通用I/O模块
标准外壳(带N-IO)
图:标准化ICSS系统架构
标准外壳实现了标准化,并确保了一致的设计和质量。N-IO的使用消除了交叉布线和编组机柜工程。I/O机柜通过软件可组态I/O完全标准化。通过这种标准化外壳的方法,硬件工程和设计审批流程被尽量简化。在这种标准化方法中,外壳可以按数据表订购,而无需进行重复的图纸批准。横河电机、EPC和客户各方,都因设计审批过程中的工程工时减少而受益。
Smart JB (N-IO)
图:Smart JB降低现场布线
N-IO组件设计用于现场安装。借助Smart JB,现场设备可以直接连接至N-IO系统。这种Smart JB理念在施工过程中提供了显著的优势。厚重的家用电缆被轻薄的光纤电缆和电力电缆所取代。电缆总重量、成本、电缆桥架、相关现场工程和文件(如回路图)可以大大减少。
GES行业库(AD Suite)
行业库是横河电机全球工程标准(GES)工具包的关键组成部分之一,是基于模块的工程方法的基础,它为工业自动化中的知识管理提供了一种实用的方法,并改进了优良实践的应用。GES工具包的主要目标是:
- 利用经过验证的实施(从他人那里学习)
- 实现一致的设计和实施
- 提高实施效率
- 降低已知风险
验证
它包括满足要求的各种要素。
智能DCS工程(带AD Suite的模块工程)
图:验证启用的价值驱动因素
在基于模块的工程中利用横河电机的AD Suite是OpreX项目执行方法中的统一元素。AD Suite是自动化项目各个方面的中央工程应用和数据库。横河电机的工程平台具备能够灵活执行项目的功能,主要功能包括:
- 批量工程
- 模块化应用工程
- 自动生成文档
- 后期更改和灵活绑定
- 复用应用资产(GES行业库、客户标准应用等)
- 变更管理,确保整个项目生命周期的可追溯性。
AD Suite保留了工厂从设计阶段到调试和现场运行的整个工程历史,确保在整个系统生命周期内每次扩展或软硬件更改时都能获得新的工厂数据。
图:智能DCS工程
智能SIS工程(模块工程)
与DCS应用开发类似(几乎相同),根据OpreX流程和工作流,对安全性、ESD和F&G系统执行模块化应用开发。这包括使用带有通用、安全N-IO和可配置机柜的Smart JB。硬件遵循与DCS相同的独立于应用的流程,可以根据施工需要进行装运。应用开发也遵循上述相同的模块化开发过程和远程连续测试过程。
功能安全管理(FSM)
FSM对于SIS项目执行至关重要,其目的是在整个工厂的安全生命周期内将对人类生命、环境和财产的危险影响降低到社会可接受的风险水平。横河电机正在根据国际标准IEC-61508和IEC-61511将FSM应用于实现安全解决方案。这是通过严格应用横河电机全球程序以及德国莱茵TÜV组织的独立认证来实现的。
图:横河电机的FSM
调试支持包(F-CSP/PRM CSP)
使用横河电机的N-IO和现场调试支持包(F-CSP),可以进行早期设备和电子检查以及现场参与。F-CSP在没有控制器的情况下执行N-IO节点配置和输入/输出验证以及HART参数下载。F-CSP验证现场设备的物理侧和IO连接。PRM CSP调试支持工具可以通过现场控制站自动对HART设备进行回路检查。它是在调试阶段支持现场数字现场设备(HART和基金会现场总线H1)的连接、回路、范围、工程单位、信号转换和互锁核对工作的工具,旨在实现:
- 减少现场设备的调试时间及其成本
- 提高现场设备的调试质量
灵活绑定(F-CSP与AD Suite)
一旦现场信息被调试支持包验证,它就会反映回系统工程数据库。反映的数据库会自动绑定到应用程序软件中。这称为灵活绑定,它具备以下功能:
图:后期绑定与灵活绑定点击看大图
- 允许提前装运现场机柜。
- 便于早日完成现场工作,而不需要整个系统在现场准备就绪。
- 可在SAT的任何阶段与DCS/SIS灵活绑定。
- 实现更平稳的调试和开车。
- 适应后期更改。
该系统有能力适应任何后期修改和后期变更,而不会影响整体项目进度。
过程模拟器(LCDS)
动态过程仿真近年来不断发展。这使得仿真技术和生命周期动态模拟器(LCDS)得到了广泛的应用。LCDS在整个项目生命周期内的主要交付成果是:
- 动态过程仿真模型:开发过程工厂动态仿真模型
- ICSS配置和集成:动态过程模型与自动化系统配置仿真的集成
- ICSS检查:使用预定义的操作场景(开车、运行、异常情况、报警管理)进行测试
- 操作员培训:测试新的ICSS平台、标准操作程序(SOP)验证以及初始和进修培训的能力验证
LCDS交付成果可以在项目的整个设计和建造以及运营和维护阶段逐步开发、使用、复用和增强。
生命周期管理基础
一旦项目移交给运营团队,OpreX方法为工厂的所有自动化系统提供了可持续发展的基础。可持续工厂是横河电机的概念,旨在维护和改进已安装的自动化系统,以尽可能低的生命周期成本提供安全、可靠和稳健的安装。有关更多详细信息,请查看可持续工厂和横河电机的系统升级解决方案。
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