EB讲坛
模拟：预览让一切变得不同Engineering Base（EB）软件平台能够帮助工厂工程师尽快、真实地估算项目成本，并做出必要的决策，这一点早在2018年阿赫玛展上就为业界所知。当时，EB的模拟数据自动导入功能首次亮相。现在，AUCOTEC开发团队创造了一种可以进一步加快速度的方法。在起初的试点项目中，预览功能为每个模拟场景节省了近一个小时。节省多个周的人工劳动小贴士：2018年后，EB Plant为设计和运营流程工厂而开发的EB版本，包括了FEED功能（初步设计）。EB Plant还能将模拟数据高效地导入EB中，使某个方案的数据很快被整合到工艺流程图（PFD）中，并生成相应的工作表和物料平衡文件。单这一项功能就能节省数周的手工操作时间，避免了将工况转化为工程数据过程中可能出现的错误。由于手动完成这项操作的工作量如此巨大，应商迄今为止只“管理”了少数情况，永远无法确定提供最佳工厂设备。通往“最佳”的更快途径而这也恰恰是EB的目标所在：了解并评估不同参数或配方如何改变物质流量、设备和其规模，以最终获得计划建造的工厂的最佳效率、功能和成本配置。有了EB，几分钟就能按工况导入。只需按一下按钮，EB就能清楚地显示各种方案间的差异，不再需要费力又耗时的目视检查，这都是市面上其他系统所做不到的。更多的测试，更好的结果不过，当前系统还有进一步提升的潜力：可以进行的模拟越多，就越接近最佳的工厂设计。通常情况下，查看结果后稍稍改变参数，就能立即开始下一次模拟运行。AUCOTEC的开发团队与客户一起想出了一个解决方案，使模拟结果更快可见。新的预览功能为客户节省了数据导入的时间，只要进行了初始的基本导入，PFD和数据表就能显示未来工厂的基本情况。在此基础上的所有参数变化，如更高的流动温度、不同的压力或配方，都会直接显示在预览中，并一如继往地可进行比较。显示结果只需要数秒钟。以更高的质量更快进入市场这使得设计规划师和工程总承包商能够以极短时间确定系统的理想质量，并提供相应的配置。只有最终选定的方案才会被导入EB，且只需进行简化的阐述。所有这些加在一起，大大缩短了原本漫长的“上市时间”，同时也更快实现了可持续发展目标。
通过以数据为中心的模块化，在更短的时间生产更多装备在迈向脱碳经济的道路上，“绿色”氢既是能源也是希望。然而，目前对于氢气电解槽和氢气制备装置的需求，远远超过了工程和生产能力。德国软件公司Aucotec的全球战略主管Reinhard Knapp表示，通过数据为中心来实现更高效的模块化工程流程，可以显著缩小供需差距。无论是作为客运和货运燃料，还是作为工业设施中的能源载体，亦或是用于可再生能源的低损耗储存和安全运输，氢能可以解决与碳减排相关的诸多问题。除其他外，这种气体是在电的帮助下通过电解从水中产生的。如果电力是碳中性产生，它被称为“绿色”氢。Reinhard Knapp © AUCOTEC症结何在？理想是丰满的，但在实践中，我们缺乏全国性的氢气网络、移动燃料电池和能够使用氢气的工厂，最重要的是缺乏足够的绿色氢。按Knapp的说法，这是因为“市场上的电解能力远远不足以满足需求”。面对这样的现状，Aucotec为自己定下了使命，使电解厂制造商能够更快地提高产能。提高工程效率，实现更高发电能力除了改进电解技术，优化相关工厂设备的工程设计过程也能为此做出重要贡献。而且眼下这项工作迫在眉睫。Knapp称：“相关各方正在与我们接洽，希望尽快使产能倍增，为更多的电解槽提供更多的电力。”Knapp和Aucotec一致认为，以数据为中心的协同平台—— Engineering Base（EB）是解决这一挑战的关键。这位全球战略主管表示：“其面向对象的数据模型是提高工厂设备效率和敏捷性的基础，也是一种特别明确的模块化工程方式。”在工厂设备开发方面，许多市场参与者仍然为缺乏工具和数据模型所困扰，一些模型还需要手动完成中间步骤。这些新的设备制造商可能精通氢气技术，但在工程方面，他们正在进入未知领域。另一方面，许多有经验的机器和设备制造商出于习惯，仍在使用以文件为中心的工具，可这些工具通常是几十年前设计的，根本无法满足当前需求。面对转型所需的大量工作，这些制造商纷纷望而却步。Knapp认为，利用更先进的工程技术，这些制造商完全可以在氢能市场的扩张中发挥更大的作用。即使是那些必须改造其现有设备以使用氢能的运营商，也会因此受益。安全、同步、敏捷的跨学科工作Aucotec认为，现代工程是以中心数据模型为基础的。从第一个设备概念到调试，所有涉及的学科都在协同工作。所有的更改和添加操作，无论在何处进行，对于参与规划对象的各方而言，都应当具有可见性和可追溯性。因此，EB中设备、功能及其完整的关系网络上能确保模型一致型，为高效、敏捷的团队工作提供了坚实基础。“之所以能做到这些，是因为我们消除了容易出错的数据传输、重复输入以及复杂的协调程序。”Knapp强调说。可靠的数据质量除了使用户受益，对项目经理同样大有帮助：即使缺少扎实的系统知识，也能随时检索项目的当前状态。通过倍增来扩大规模总体的数据中心性对于模块化工程也带来了巨大的好处——这对于电解厂的规划者非常重要。他们倾向于按照产品来组织项目，并希望拥有可一键整合的高度标准化模块。毕竟，他们不能像化工厂那样简单地设计一个更大的反应器来提高产量，所以转而通过倍增模块来扩大工厂和产出。从数月缩短到数周EB已在汽车行业以及输配电领域深耕了数十年之久，从中学到了很多关于模块化的知识。除此之外，我们还推出了一款适合工艺技术的方案，许多大型EPC和运营商都在使用。其中就包括知名电解专家——托普索（Topsoe）。这家丹麦公司表示，得益于EB的以数据为中心的一致性，现在一些工作只需要6周就能完成。只需简单点击就能创建一个网络？谈到模块化工作，有两个方面是最基本的：一是各模块的创建及其可用性。二是将模块组装和联网，使之形成一个设备单元。在过去，当重用模块文档时，必须从各种特定于学科的工具中收集、复制和编辑大量论文，充其量是PDF。由于必须手动进行更改，单是部件的标记就十分繁琐，而且极易出错。EB的库包含了经测试模块的完整数字数据模型，包括所有电气、工艺和自动化数据信息，而不是来自各种工具的项目相关文件。与此同时，具有其他方案的可选项也被储存起来，用户可以通过典型管理（Typical Manager）对其进行快速配置和应用。Knapp说：“一旦在EB中设计出模块，90%的工作就完成了，将它们组装成所需的工厂设备几乎成了孩子们的游戏。”。只需选择模块，将项目放在一起——设备的名称自行调整——并进行更高级别的连接。模块及其连接无缝地融入了整体设备中。所有东西都在一个系统中，甚至控制系统配置。这方面的主要文档可自动生成。运用最新数字孪生，加速氢气适配对于将氢能作为能源载体的设备客户，模块化设计提供的帮助较为有限。然而，运营商当前正面临广泛的产业转型，迫切需要一款可靠的竣工文件系统，最好还配备可直接编辑的跨学科工设备模型，即数字孪生。EB可以直接在系统中开发，也可以通过迁移旧数据来实现这一点，通过接口对现有信息进行数字处理和升级。此外，该系统使数字孪生更容易通过其维护应用程序保持最新状态。毕竟，它的价值取决于数据的可靠性和最新性。常规计划经常会在学科专属领域，以红色条目的形式进行更改，但实际收效甚微。最好的方法是使用数据模型，持续“紧跟形势”。Knapp表示：“通过这种方式，即使在紧急情况下，也能立即获得可靠的信息。将时间花在真正重要的事项上凭借EB，无论是氢工厂，还是能源载体用户，都将获得更多的时间来完成以数据为中心的工程任务：在更短的时间内建造更多、更好的电解工厂；或者更快地建造更多适配氢能的工厂设备，以使用绿色氢运行，我们的环境也将因此受益匪浅！
IEC 61850：设计面向未来的变电站 Hannover, 23.05.2023 |在意大利罗马举行的国际供电会议（CIRED 2023）上，Aucotec AG首次向广大专业观众展示如何在Engineering Base (EB) 平台上集成IEC 61850标准。Aucotec产品经理Michaela Imbusch表示，对国际标准的深度集成是实现未来变电站设计规划的重要一步。在大会的准备阶段，她指出了当前电力运营商面临的巨大规划设计压力：“如今，全球几乎所有电力运营商都必须大幅扩充其容量，这些系统都将运行数十年，因此确保未来的安全至关重要。”服务器代替控制柜针对IEC 61850的合规性是供电领域的一项重要问题，也是许多电网运营商的一大难题。IEC 61850不仅针对所有制造商就数字化变电站结构进行了统一的描述，还定义了与控制和保护设备的通信方式。不仅如此，IEC还要求采用SCL（变电站配置语言）格式。由于控制端系统将历经重大变革，SCL在未来的重要性还将进一步凸显。“我们还引入了从现场到控制系统的总线技术。”Imbusch介绍称。信息通过SCL（符合IEC标准）中的总线传输，这将大大减少布线需求。Imbusch表示：“目前，变电站的控制柜已经为数不多了，从长远来看，未来只需借助服务器即可实现运转。”智能建模代替绘图智能建模能减少电路图的数量且无需关联图纸，同时还降低了传统设计工具在项目中的比重。因为此类工具存弊端，即无法在缺少电路图的情况下呈现详细信息。相比之下，Aucotec的EB平台则显得完全不同。Imbusch强调称：“IEC 61850是变电站数字孪生的DNA，它被描述成对象模型，为按标准对这一孪生模型进行建模和映射，我们就需要一个集成了DNA、面向对象的智能数据系统。到目前为止，只有EB能按这些标准要求建立数据模型。”其中一个关键原因是，EB采用了完全以数据为中心的工作方式。由于也同步实现了纯粹的字符处理方式，因此在EB中不必为二次设计再绘制任何原理图。整个开关设备在一个模型中此外，由于同德国服务提供商H&S公司建立了合作关系，Aucotec可将H&S基于SCL的配置工具集成到EB中，使该系统能够“理解”所需的SCL。因此，该平台是唯一一个能将变电站数字孪生系统透明地统一到数据模型中的平台，涵盖了从单线图和一次技术——到二次设计技术细节——以及保护控制的整个环节，且不存在特定专业的数据孤岛、手动传输和相应的误差源。通过这种方式，完整的开关设备（包括符合标准的结构）被描述为对象模型。Michaela Imbusch表示：“面向未来的客户，意味着为他们提供来自未来的工具。而EB，就是这样一款出色的工具。”
变更管理如何更清晰、更一致、更高效世界始终在变，工程领域更是日新月异。在工厂设计过程中，难免需要变更和修正。这些有的由设计者自行发起，有的则和他人相关。一旦变更未能做到及时沟通，就可能引起信息混乱。在工厂运行过程中亦是如此，不然可能在其检修、改造和扩建的过程中酿成严重后果。中心数据：可靠更新而Engineering Base（EB）协同平台可在不需任何额外沟通的情况下，向全体相关方即时展示变更情况。这主要得益于EB跨专业、唯一的设备模型，能确保各个对象唯一而不会重复。工程设计所有核心专业均可从其专业角度对所有对象进行实时编辑，并时刻了解各个对象的当前状态。其他部门的当前进展亦人人可见，并能在当前状态的基础上进行设计。等待不复存在！状态尽在掌握EB还可提供更多的可能性，毕竟变更不仅限于当前正在设计的过程中。通常在对某个对象进行变更时，其他专业的相关人员对此设计已完成，那么相关人员如何知道该对象是否发生了变更？变更发生时由谁在什么时候负责发出通知？又由谁负责接收通知？在以文档为主导的设计工具链中，触发变更的人员必须通过不同邮件或电话，向全体受影响的相关方通知变更情况，并要求相关方描述其受到的影响。后续出现的变更也要及时进行沟通和反馈。而有了EB，一切都不再繁琐：在EB中，所有对象都可以被指定一个状态。如管线公称直径的状态为“已检查”，但流量测量产生了新的要求，则该状态将恢复为“待检查”。EB的数据跟踪功能随后会告知责任编辑对其进行检查。全面匹配职责最新版本的EB可让变更管理工作变得更加便捷。在最新版中对象通常有150个甚至更多的属性，但相关人员无需对所有属性都进行了解。EB可以针对特定用户或职能人员分配特定属性。如此一来，无论是自动化工程师、工艺工程师还是电气工程师，人人都可通过工作表过滤器获得所需的属性和状态，并查看自己的开放任务。当然，小组或部门也可以为自己分配角色。‘开始检查……’除此之外，分配功能还可用于其他方面：如果工艺工程师需要更高的压力泵，则可为负责下一个逻辑步骤的控制人员创建一个任务。只需在变更历史中说明原因即可。这样，变更信息就会被保存在对象上，自此不再需要创建word文档写明变更并进行邮件通知和存档。在任务中，对象会被定义为待检查并将其分配给个人或小组。当被指定任务的人打开“他们的”EB时，EB会直接显示待检查任务的数量。发布流程：自动高效点击发布流程后，会跳转至一个包含全部任务的工作表。该工作表可直接链接至需要编辑的对象，还可定义可自动创建任务的个性化向导。在定义条件下，可对某些数据进行自动检查。这样，在下一次EB发布中即可自动创建任务，如根据SAP规划，在EB中自动创建维护任务等。因此，EB不仅能在设计过程中保留所有变更，还可为发布流程带来优势。整个管理层可借此自动控制审查、修改和批准等复杂互动。这样做不仅能够节省时间，还提高了数据和文档的质量：直至所有内容均得到检查后，新文档修订才会发布。管理层的看板不需熟悉EB平台具体细节的情况下，项目管理人员和其他责任方也可随时使用EB，通过看板来运行状态评估，并从整体上了解工作进度。例如，在具体操作过程中，可以在P&ID中打开列表，根据要求显示换热过程的所有属性，也可以通过图表显示有多少状态“可开始审批”。由于EB的审查可深入到具体数据，而不是基于图纸的图形审查，因此修订的质量显著提高。由于看板会提前显示文档是否可开始修订，因而能节省很多不必要的“循环”。看板可单独定义并列出哪些对象可供发布，对象的状态和完成程度。当然，以上所有也适用于正在运行的工厂所出现的变更。例如，维护任务可确保不忽略任何维护，而改造项目则可确保技术团队所做的物理变更可在文档中实时反映。只有这样，数字孪生才能始终代表当前的“竣工”状态，并维持其巨大价值（即使工厂是改造和扩建）。因此，EB可在工厂生命周期的各个阶段创造更高的质量和安全性。
电力供应商在电力转型中面临的重大议题包括去中心化、智慧电网、数字化和互通性等。它们即带来了巨大的机遇，但对于正处在划时代转型过程中的行业而言，这些也是最为严峻的挑战。它们加快了电网扩建的进程，这就对工厂设计和对应的软件系统提出了最严苛的要求。其中就包括执行工厂描述和工厂架构的最新标准，毕竟这些标准是实现数据交换、质量和效率的基础。由于这些标准无法在大多数工程设计工具中有效地映射出来，所以执行起来四处碰壁。而今，这种困境将到此为止。 多年来，Aucotec 一直通过 Ruplan 系统在德国、捷克和斯洛伐克等国诸多电力项目中参与设计创建电路手册、电路图以及电力输送和分配的各类工程文档。 图 1：这是位于瓦勒的变电站，能够产生 380 kV 的磁场。 Aucotec 推出的 Engineering Base (EB) 平台依托这些多年经验以及与客户建立的密切合作而成，它集中处理数据，因此与传统基于文件的系统相比拥有更多的可能性——定义并自动生成主要技术组件的数据模型；按标准对变电站进行自动化处理；为改建和扩建提供有效支持等等。 成果是：通过最大限度地减少中间媒介、数据传输和错误来缩短设计时间。除此之外，EB 可为某一开关设备创建一个数字化孪生，并保证其在整个生命周期内实时更新。EB 还是迄今为止唯一能够有效实施 IEC 61850、81346 或 61355 等标准的系统，并且考虑到各个细节。那它是怎么做到的呢？数据取代文件 基于文件的系统分开处理一次设计和二次设计。因此，在这之后必须通过 XLS 列表传输或手动传输相关的数据。而 EB 平台刚好相反，它集中处理数据并且以对象为导向，因此可以提早创建主要设备。EB 的工厂模型允许在绘制电路图之前就创建对象。因此不会因反复输入而出错。一旦有所改动，每一位负责二次设计的工程师都会立即看到，比如保护和测控设计。另外，这些设计的专家们可以为高压设备输入所有与 IEC 61850 有关的信息。因此，一次设计、二次设计以及继电保护设计将现场设备的 EB 数字孪生作为唯一可信数据源，从而可以随时查看和进一步编辑各自的设计状态。 关于执行标准的新标准 EB 工作流程贯穿始终，但是如果不能有效执行相关的标准，仍将无济于事。以 IEC 81346 为例，该标准规定了如何搭建工厂结构以及如何参考标记。基于文件的系统就是在映射完整的关联结构方面存在问题。而EB 平台与之相反，它为贯穿始终且透明化的对象标记树立了新的标杆——在标记中体现出位置、设备和功能信息。这些信息将自动传输给从属对象。这不仅节省了时间，还减少了错误。就连 IEC 61355，也能完整映射。其集成度高，能够在为文档命名的同时考虑到 IEC 81346 的各个要求，从而让文档树始终保持一致。这可谓是独此一家。 IEC 61850：中性 = 面向未来 电网扩建所需遵守的最重要标准之一就是国际电工委员会 (IEC)、制造商和供电公司共同制定的 IEC 61850。由于这一行业正经历一场数字化变革，智能程度和复杂程度与日俱增，这就要求撇开制造商用统一的方式描述变电站。目标：让贯穿始终的工程设计流程中的各个组件更能互联互通和重复使用。 然而，目前经常使用的还是特定制造商开发的工具，这些工具只能涵盖变电站自动化的一个系统层面，并增加了标准所要求的中性变电站配置语言 (SCL) 的实施难度。因此，工厂建造商和运营商至今为止仍“周旋于”各式各样的工具之间，在数据输入和转移方面白白浪费了大量时间。作为唯一可信数据源，EB 最大限度地减少了此类系统中断的发生。另外，SCL 平台“能说会道”，从而为Aucotec合作伙伴SCL专家的 H+S公司开发的变电站配置工具 (SCT) 提供数据。多年来，通过在 SCT 和工程设计之间双向交换高压设备的数据就能便捷创建单线图。 现在，通过与客户联合开发的深入到工厂架构中的耦合器，EB 还能识别智能电子设备 (IED)。这些设备通过图表就能与各个设备相连，之后，EB 会自动生成配置控制层所需的标准 IID 文件（实例化的 IED 描述文件），它们可无缝传输给 SCT，由其进行编辑。这样一来就节省了大量设计时间和设备更换时间，要知道，在工厂的整个生命周期中，设备更换很频繁。 不论是哪个制造商更换了哪台设备，文档都可以快速且一致地更新，就连保护和控制方案也包含在内。不再需要费时费力地搜索各个数据点，数据传输不再有冗余，也不易出错，甚至都不需要掌握 XML 或 IEC-61850 方面的专业知识。 高效典型管理 工厂建模在工作流程中必然起到举足轻重的作用。EB 平台通过以功能为导向的标准模块 (典型) 缩短了回路设计时间，从而保证优质数据。典型模块指的不是单个设备，而是包含数据表、设备、电缆、电线和逻辑在内的所有功能。在 EB 平台的高级典型管理工具中将其作为一个整体进行处理。由于备选选项可单独作为部分电路储存在数据库中，就像所有可行的变量一样，因此典型模块数量减少了大约三分之二。过去动辄数百个的“复制项目”已不复存在。另外，检查工作量和错误量也大幅减少。现在只需动动鼠标就能配置工厂。 图 2：TenneT 公司的变电站 出处：TenneT 公司 这为大型电网运营商节省了将近 75% 的时间。 简化了改建和扩建 变电站通常可以运行 50 年。它们常常需要进行大量改建和扩建。工厂文档实时更新成为一项巨大的挑战。为此，Aucotec 开发了一系列辅助系统，由于 EB 的中央数据库可作为所有相关人员的信息枢纽，因此数据可保持极高的一致性。毕竟在 EB 平台，工厂的每个设备都对应于数据模型中的一个对象。因此，一旦内容有变更，就会反映在对象的视图中，既可以是浏览器，也可以是表格或图纸。 数据品质几十年如一 所有这些不仅缩短了项目时间，还提升了数据质量。但是 EB 又向前迈进了一步。质检工具的自动化处理功能省去了耗时数周的手动校核工作，同时确保工厂文档（包含标准规范在内）不会出错。这不仅能在设计阶段提供帮助，还有助于将文档传递给运营商，并在改建之后投入使用。只需按下按钮，EB 就能提供一张通行证，让运营商一眼就看到数据质量。 同时，中性工厂数据在 IEC 61850 标准的保驾护航下，品质数十年如一。加上贯穿始终的工程设计流程，轻松就能在工厂建造商、工厂运营商和供应商之间实现数据交换，电网扩建工作简直就是“突飞猛进”。
数字化工程设计中如何确保竣工数据始终详实准确 即使赫拉克利特（Heraklit）在大约2500年前没有发表自己的哲学观点，发电厂运营商也会发表类似的见解：“没有比变化更能永久持续的了！”。毕竟发电厂在其整个生命周期内会遭遇各式各样不可避免的变化。但是有些变故还是可以避免的，比如按照工厂中实际发生的变化实时更新工厂设备数据文档，从而让这些数据文档持续发挥价值。要知道，手动操作在专业的文档工具中补录各类信息时费时费力，还经常会被遗忘。 竣工文档版本至关重要，运营商对此心知肚明。毕竟无论是维护，还是改造，亦或是运营许可，其质量和工作量都与竣工文档息息相关。这也是Aucotec AG公司开发数字为中心的工程设计平台的众多原因之一。该平台集中处理所有数据，只要有一个专业部门做了改动，其他所有学科就能立即看见，既不需要任何接口，也不需要传输数据。另一方面，一旦现场有设备发生了改动或是被更换，该系统就会直接通知这些设备对应的数字孪生，即设备的数据文档。数字化是否足够？“这需要工厂中有智能化设备，以及工程设计系统中的对应物——即数字孪生——也要有同等智慧。而后者需要达到很高的数字化程度。”Aucotec公司董事Uwe Vogt做出了以上解释。仅仅是标有设备符号的PDF文件是做不到这一点的，这一页页内容与整个工厂没有逻辑关系、也没有说明设备的连接方式、它们所属的位置以及它们所处的环境。 而Aucotec的协同平台Engineering Base (EB)正是“知道”这一点，才通过互联方式将工厂设计的所有关键学科融合在一个中央数据模型中。在该模型中，每个对象只存在一次。资源管理器、图表和列表只是同一对象的不同表现形式，上面包含了这一对象的所有相关信息，无关乎这些信息经由哪个学科编辑处理。因此，一旦对文档的某个部分进行了改动，就会立即显示在所改动设备的所有其他表现形式中。Vogt先生表示：“这创造了前所未有的完整性和平行性，还实现了编辑处理的敏捷性，同时还让所有参与方协调一致。”此外，EB具备复杂的权限分配机制，以及跨学科无缝跟踪变更及整个历史记录。 从模拟到自动化EB平台覆盖全面的业务范围，从FEED阶段（前端工程设计）到工艺和详细设计，再到自动化配置。举个例子，各种锅炉模拟结果可以轻松导入到EB平台中，并自动在该平台比对这些结果——仅此一项就节省了大量时间。接着将最终选中的场景用作平台上工艺设计基础，完全不需要像平时那样传输数据给工程设计。与此同时，仪表兼控制专家、布线专家和自动化配置人员等详细设计工程师在此基础之上于各自对应学科的环境中处理自身的任务，但仍在一个共享的数据模型中，并且始终可以实时查看其他部门的工作进度。在这里需要提一句的是，EB平台适用于所有发电厂常见标准，比如VGB的KKS或RDSPP。如此一来，工厂模型不断充盈完善，无需任何接口，无需传输数据，无需等待，也无需协商。发电厂的数字孪生不断成长，全面覆盖，并可以追本溯源。工程设计专家Vogt说道：“这种处理方式与目前实践中仍广泛使用的瀑布式原理有很大不同，后者需要一个工具链将信息‘串联’起来，不仅费时，而且容易出错，一旦出现改动，还需要大量的协调工作。”此外，在特定学科的工具中通常只记录了工厂孪生的一部分信息，因此很难保证每个工厂的竣工版本提供的是最实时的数据，而且每个特定工具的使用还需要专业知识的扶持。切实优化信息齐全并不意味着万事大吉。“数字孪生并不是目的本身，它必须发挥作用才行。”Vogt强调并补充说道，“因此，要想实现最佳数字化，就需要经常分析当前流程、工具和数据库，不断挖掘优化潜力并制定出实施方案。对此，我们还建议挑选一些对软件最为关键的流程步骤进行方案验证。这样才能让客户基于公司自有的数据作出最切实可行的优化决策。” 为了能够充分利用这种数字孪生带来的好处，在EB平台，运营商不仅可以集中以及跨学科处理各个车间的计划表、图表或工单，还能随时编辑各个对象本身的数据。大到锅炉，小到每个传感器和控制系统感测系统的每个接线端子，甚至还能通过独立于客户端的网络服务进行编辑。而这正是PDF文件和Excel表格无法做到的，它们只能提供信息，却不能将这些信息及其相互关系变得“触手可及”。这也是工业4.0时代需要避开的糟糕情形。在Uwe Vogt看来，原因如下：“如果说数据是21世纪的石油，那么就必须充分开采石油。数据在文件中吃灰不能增值！”正是基于这样一种考量，Aucotec的大多数客户选择了EB平台。近期选中EB平台的公司比如有福伊特（Voith）集团，该集团还将该平台用于水力发电领域。此外还有德国化工园区运营商Infraserv Höchst公司，它是第一批希望将发电厂文档数据录入到EB平台的公司之一。 数字增值由于EB平台可以便捷、全面且一致地规划设计发电厂，因此它可用于新建项目。至少在欧洲，该平台几乎可用于所有可再生能源发电工厂。而传统发电厂与之相反，正面临大量改造项目，比如进行现代化改造和减排改造，因此运维常常都在变化。为了让众多建于20世纪的工厂也能享受到这种21世纪“石油”带来的便利，Aucotec同样提供了多种增值服务。首先是录入历史数据：通过一个标准导入接口 (EBML) 自动将不同系统的数据录入到EB中。期间，该平台在工厂模型中以跨学科的方式汇总这些信息，对其进行数字化增值处理，并发现和指出其中的错误或不一致。Aucotec公司的这位董事又说道：“大部分已经过时且特定于某个学科的文档摘录就好比是实际工厂的年长小姐姐，而EB平台通过这种拼图方式将这些碎块有机拼成一副全面且高度数字化映像，因此被叫做‘数字孪生’也算是实至名归。”毕竟EB平台不仅映射出工厂的外部竣工状态，还让内部的连接关系和逻辑关系变得清晰明了。 移动端更新 “年长小姐姐”这张图像也清楚地告诉我们实时更新这个孪生至关重要，否则竣工版本只是一张快照而已。在Uwe Vogt看来，“过时数据并不能为运营商作出任何贡献。”。这里就涉及到下一个全新增值服务——维护支持。使用“EB Mobile View”，服务人员可轻松将其任务所需的部分竣工文档传输到基于浏览器的应用程序中，并可现场在移动设备上进行调用。这些项目数据随时可通过网络服务获取。如需维修或更换一个部件，在应用程序的搜索框中输入该部件就能立即找到它。凭借数字双胞胎的完整逻辑系统，工作人员可轻松在移动设备的屏幕上导航浏览，获取所需的对应信息，并且不需要工作人员掌握系统专业知识和工程设计专家知识。 随后，系统就会直接在下载的文档中用红线标注所作的改动。只需点击一下，EB Mobile View就会将所有服务信息打包成一个文件包，传输给工程设计部。由于每个标注红线的页面都与其EB平台中的原件相链接，因此，工程设计专家们无需花时间去一个个搜索，就能最终将这些信息录入到文档中。最终完成的新修订版本与移动客户端上的查看应用程序“View”同步，因此，每次需要维护的时候，都能依据最新的文档内容。 OPC UA：工厂本身Uwe Vogt报告道：“第三个增值服务还更进一步。”该平台还为工厂及其数字孪生之间构建了直接沟通的桥梁，无需人为介入。EB数据模型与OPC UA“心意相通”。也就是说，只要有一台支持OPC UA协议的设备发生了变化或被更换，EB平台就会自动显示一条变更提示。为此需要满足的前提是工厂的OPC UA服务器与EB云端相连。该系统在可定义的周期内定期接收这些设备的信息。当工程设计专业人员录入这些变更信息之后，EB平台通常会在包含所改动设备的文档中显示这些信息。这样一来，每个学科都能立即知晓是否会产生联动效应，以及会产生哪些联动效应。早在2019年国际过程工业自动化用户协会 (Namur) 的主要会议上，Aucotec公司就与菲尼克斯电气联手通过一个用户案例中展示了实际运作方式。在此次会议上，观众看到设备更换操作立即反映在整个工厂文档中。使用菲尼克斯电气的“Hart IP网关”之后，即使是之前不支持OPC UA协议的现场设备，现在也能使用该协议。因此，不再需要更换那些只缺少一个OPC UA接口的正常运作设备，或者说省去了安装远程I/O端口的昂贵费用。工程设计系统必须要能联网。而EB平台拥有集成网络通信服务器的多层架构，因此无论工作人员身在何地，都能全天候在线访问所有需要的信息。可预测性：数据驱动型服务正在加速发展Aucotec公司的这位董事强调道：“由于该平台集中处理数据，而非基于文件，因此它不是更新某个某件，而是更新数字双胞胎的整个数据模型。”这一原理正变得愈加重要，比如预计在未来几年内，数据驱动型服务模型的比例将会成倍增加。预测性维护 (PdM) 就是这样一种模型。作为工程设计的可信单一数据源，EB平台通过自动向PdM“馈送”工程设计数据来辅佐这一模型——这一点多年来已经在大型压缩机制造商中得到实践证明。即使是最智能的系统，也需要这些数据，只有这样才能在之后正确解析测量到的运行实时数据。在这之前，通常需要花费精力去填写各种表格以及插接不同的接口。一个控制系统大约需要解析五万多个信号，不仅费时，而且“手动工作”还很可能导致出错。唯有借助EB平台的中央数据模型，才能将抽象的对象用测量类型等形式表现出来。在传统系统中，此类信息根本无法映射，甚至不会出现在电路图或管道和仪表图中。“EB是工厂所有技术数据的源泉，无论是细化程度，还是可扩展性，都堪称独一无二。光是这些优点就节省了大量时间和金钱，而且该平台还为规划者和运营商铺平了道路，未来的数字化程度绝对会超出我们的想象。”这是Uwe Vogt得出的结论，他坚信赫拉克利特的哲学观点在未来仍将有一席之地，正如变化永不止息一样。
人们可以整合财务、职位、企业，就连婚姻都不在话下，那么工程设计呢？当然也可以！整合指的是将多个部分组成一个整体，或者简而言之：统一、加强、提供保障。通过将工厂建造中的各个规划学科和规划工具汇总在一起来整合工程设计，取得的成果：一个数据源、一个编辑系统、接口大幅减少、无需等侯，也不会出现任何传输错误。特别是对于工程总承包 (EPC) 而言，他们每天都必须与大量工具和供应商打交道，因此深知数据统一是多么的重要。从一开始，工程总承包就需要处理各种来源截然不同的信息：各种描述性内容的文本，例如所需达到的标准或所需遵守的法律、生产能力规定、文档要求等等。接着，他们必须将 Excel 文件、PDF、DOCx 以文件形式归入文件夹、数据管理系统等等——这些文件的质量和详细内容常常会因为订单委托方的不同而千差万别。在这种情况下，文件中包含的信息只是存档而已，通常不能汇总在一起，更不要说对其进行进一步处理了。整合输入数据的多元性无法改变，但是我们可以让数据变得可用。毕竟无论是标签列表、环境压力的相关规定、已命名的设备，还是模板、标准和功能结构——所有这些各不相同的信息都可以在Aucotec 的协同平台 Engineering Base (EB) 上被创建为对象，甚至不需要专门为其创建一个文档。因此，工程师们可以从一开始就构建所需的工厂架构。他们通过这种方式整合各式各样的输入，并且不再需要查阅原始的文档。作为编辑系统，EB 本身几乎就能自行整合所有输入。由于该平台是所有相关人员的可信唯一数据源（以下简称 SSoT）——从最初的构思到详细设计、包含仪表安装和布线在内的工程设计详细内容，再到实现管理系统模块自动化改造和配置的功能计划——因此可谓是无所不能。只要架构是按照规定创建的，那么之后不管进行何种输入，该平台都会自动处理。举个例子，如果 PFD 和 P&ID 是在不同的工具中创建的，那么即使这些工具源自同一厂商，它们也不会使用同一批数据。而这正是 EB 所能避免的情况。完全不需要操作员主动去整合工程设计的各个学科。PFD 专家创建的所有内容对于 P&ID 专业人士等而言既是基础信息，也是可以调用的资讯。这样一来，不费吹灰之力就能实现一致性，这对于工程总承包而言是不可多得的一项优势。EB 作为唯一数据源（ SSoT），不再需要校正和传输数据，因此也避免了错误的发生。 在一个中央数据模型中统一工程设计学科还只是 Aucotec 公司整合原则的一部分。毕竟仍有许多互补系统的数据与工程设计息息相关，比如：ERP、流程模拟工具、3D 或管理系统。无缝衔接至工程设计在大多数情况下，流程模拟属于工程总承包的工作。流程模拟软件众多，其中一些是市面上流通的工具，大部分都是订单委托方自行开发的。对于大型工厂，还有一个事实不容忽视：各个方案需要逐个模块模拟出来，以便找到一个比较合理的方案，然后才能在此基础上提供一套完整的全流程物料及热量平衡数据。由于方案多变，因此对应的工艺参数、工况也各式各样。为了能比较这些方案，专家们通常会在旁边附上 XLS 表格，接着对其进行审阅。由于无法直接将模拟结果传输给设计软件，因此必须在审阅后将最终敲定的方案传输给工艺专业进行工艺系统设计该系统再将用于进一步计算的数据通过接口输出给不同的计算工具。 作为所有相关人员的唯一可信数据源，EB 平台几乎可自行整合这些人员的输入内容。 而 EB 省去了这类传输和审阅工作。模拟计算结果可自动导入到 EB 中，并可以整合成连贯一致的 物流信息。另外，EB能自动对比导入的方案。一旦有出入，就会立即显示，操作人员无需劳心劳力地在各张 Excel 表格之间来回切换，也不用担心漏掉某些内容。其他加分项：最终选择的这个方案早已保存在 EB 平台中，这就为“工作无缝衔接”打下了基础，工程设计专家们既可以马上进一步处理，也可以将其转发给计算工具。一旦有参数发生变化，该平台就会迅速对比全新的方案，并重新对其进行计算。就连已经着手制定对象规范的专家们，也能立即看到变更内容。所有集成和对比操作都在 EB 的数据模型中进行，该模型汇总了所有工厂设计所有方面，包括来自 3D、ERP 和自动化的工程设计相关信息。在 EB 平台的唯一可信数据源中，编辑人员按照指定的架构不断完善模型，直到构建出一个全面的、连贯一致的数字孪生体——这不仅可以用作待建造工厂的原始模型，还能轻松实时更新该工厂已完成的物理镜像。 EB 中的这个通用模型整合了工厂工程所有关键学科的数据，并能与互补系统进行通信 EB 还将其中性数据转发给其他系统，比如管理系统 中性数据中心无论有多少个模拟工具、模拟阶段和模拟方案，无论计算了多少次、用了哪些 3D 工具、EPR 或管理系统，EB 平台凭借自身所用的通信标准 EBML，可以兼容任何工具/系统/场景。在整合不同的外部数据时，该平台比如还会用一个中性名称汇总同一个对象的不同术语，或是将工具中的不同测量单位转换为通俗易懂的单位。用户无需知晓各种系统是如何“理解”这些内容的，也无需操心任何事，EB 确保了数据的连贯一致性。除了需要使用种类繁多的补充工具之外，工程总承包还得与各式各样的供应商打交道。他们还必须集成和整合供应商的数据。在这之前，供应商需要详细的设计资料，才能计算报价。若工程总承包需要向不同的制造商发送一份询价咨询邮件，他可以将 EB 中央模型中的所有相关信息导出到一张智能数据表中。从各种特定学科的工具中搜索和整理这些数据已成为过去。现在，供应商只需将这张表格尽量填写完整即可。由于数据表具备自动修订功能，一有变更，就会立即发现。使用文件管理系统最多就是将报价保存为文档，而在 EB 平台，这些数据会自动加载，并可直接用于进一步处理。 除此之外，EB 还将其中性数据输出给其他系统，比如输出硬件信息给DCS系统进行硬件配置或输出用于计算的数据。该平台还可以输出信号分配列表或向预测性维护系统提供信息，使其能够正确解析正在运行中的工厂所发出来的信号并做出预测。 整合涉及到方方面面，但殊途同归：通过众多协同作用充分挖掘数据一致性和省时潜力。
开拓者如何“实践”工程设计？工程设计又如何助力开拓者？上面这句话出自Franz Kafka的作品，与工程设计没什么关系，却非常贴切：从十九世纪北美殖民者留下的足迹（现已成为交通便捷的公路）到哥伦布、利林塔尔或福特等著名开拓者（他们的早期探索为我们开启了机遇的大门），再到最先进的工程设计之路，这都是先行者一步一个脚印走出来的。勇于变革那些善于思考、勇于改变而且敢于探索未知领域的人们已经而且还将继续为数字化的发展而奋斗。他们是真正的实践者。自公司成立之初，AUCOTEC为数字化的发展作出了巨大贡献。自投放市场以来，Engineering Base（EB）协同平台已经为各行各业大量先行者提供了强有力的支持，甚至直接将其中一些企业变成了行业开拓者，这些例子在我们以往发布中均有记载。所有这些先驱都希望改变各自的设计流程，而且全都基于数字化。他们已经意识到，只有离开纯演示文稿或文件层面，才能显著改善流程；工厂的完整数据模型应为可编辑模型，并且作为“数字孪生” (Digital Twin)，准确反映工厂的未来、规划和现状。 通往数字化未来的道路现在已经逐步成熟，因为拥有EB平台的AUCOTEC不仅是先驱们的“推动者”，而其产品本身也充满了开拓性工作：其数据库为驱动的构架，天然赋予了设计对象独特而各专业一致的通用数据模型，打造了从规划、设计、施工、生产到维护等贯穿工厂全生命周期的数字孪生，呈现出与传统设计工具截然不同的方法：只有唯一数据源（Single Source of Truth）才能真正实现不同专业之间的实时协同，使设计效率达到极致，企业内部流程融会贯通。 因此，EB的纯数据驱动原理（Data Driven)早在数字化和工业4.0概念出现之前，就已经是潮流引领者。功能导向数字化先行者的另一个典型特征是：他们很早就意识到，纯粹的结构映射及外部设备映射无法完全代表数字孪生，而“内在价值”以及相应的数据此时显得尤为重要。对设备或工厂功能的需求具体反映了它们的任务，引导先驱者纷纷向EB靠拢。作为所有工厂与设备信息的唯一数据源（Single Source of Truth)，EB的数据模型高效支撑起面向功能的模块化设计。 无论是涉及变电站全套变压器单元，量产汽车中的用户个性化功能需求，配备传感器、电缆、转换器和控制柜输入的加工厂内部单个标签等，还是具有完整冷却回路并配备全套装置、线路和电缆的“冷却”功能，EB都可以用于显示任意数量装置和连接部件之间的功能关联。任何尺寸的模块都视为功能单元，加上便于操作的变量处理，只需按下按钮，便可虚拟配置工厂或设备。久经成熟就目前发展趋势来看，越来越复杂的模块将用作预先配置的标准。模块越复杂，其质量就越高，重复使用的效率也就越高。 但与此同时，系统必须具有更高的灵活性。得益于早期先行者的大量实践，希望显著提升招投标速度，并利用自由分层结构化的模块实现工程设计的组织和个人，现在都选择使用技术成熟的EB平台。它早已从培育期走出，为用户的长足发展贡献着数字化源动力。先行者实际上，AUCOTEC不仅基于以数据驱动的EB进行了开创性的工作，也是最早在计算机上运行系统的CAD开发公司之一，也是第一家转用Windows的CAD开发公司，还是第一家融合图形和表格编辑功能的CAE工具的提供商。EB就是在这些历史经验的基础上开发而成，随后经受了各行业客户反复的考验、验证与推广。 如果不适合用户流程，再强大的软件也都毫无用处。因此，AUCOTEC始终非常注重与客户的密切合作。独立思考、引领潮流、敢于尝新的先驱者总是会受到青睐。就像哥伦布史无前例的环球航行一样，你有时可能无法找到自己想要的东西，但无论如何，你都会开辟出一条全新的路径 - 即使那并不是全新的领域。 面向未来的EB帮你抢占市场先机。从单枪匹马局部作战的战士到业务遍及全球的公司，从产品供应商到解决方案提供商，从工厂工程师到全方位服务公司 - EB基于其数字化源动力，帮助您提升市场地位。通往未来的道路就在你眼前。做先行者，走一条路出来！
研发总监Eike Michel谈快速应用程序以及如何将EB作为“原油开采”平台实现EB数据灵活应用Eike Michel，AUCOTEC AG研发与运营总监Michel先生，您已经在AUCOTEC工作了14年。随着时间的推移，Engineering Base (EB)开发发生了怎样的变化？ 该从何说起呢？说真的，没有太大变化。首先：多层构架将数据集中在服务器端，在专用应用服务器上定位访问和计算能力（即业务逻辑）的理念可以追溯到2000年代初期，并且十分具有开创性。它不同于市面上任何其他系统。它允许用户以无与伦比的高效方式访问其数据，并确保他们的访问权限得到受用。然而，在我早期的开发阶段，开发重点是优化客户端便利性、稳定性和新功能。 随后，EB成功吸引住了越来越多的大客户和相应的大型项目。为此，我们以敏捷的方式扩增人员并组建团队，这代表着根本性的组织变革。就EB而言，基于网络服务技术开发的“数据即服务”（DaaS）使我们取得了巨大的飞跃。DaaS有什么作用？ 这种服务可以作为“万维网门户”的自由扩展，而且位于应用服务器上游。因此，我们不必将其设计为容易出错的典型“独立服务器”。DaaS和EB的客户端具有对数据的相同访问权限，并且只有一个数据源，因此不存在不一致的情况。 桌面应用程序会记住每项数据处理的状态。如果存在大量请求，它们通常得到的响应就是：加入队列！另一方面对于DaaS，对EB的在线访问彼此完全独立地运行。如果同时有数百个请求，只需运行更多的DaaS实例。因此，该服务还使我们能够为EB开发前端产品，以覆盖特定目标群体的特殊任务。此种情况下，我们无需改变工程设计客户端。具体而言，这意味着什么？ 这意味着EB Mobile View等创新的开发周期会大大缩短。我们对此已经进行了一年多的研究，仅仅是EB桌面客户端类似复杂功能所需时间的三分之一。此外，前端产品的版本与EB的年度主要版本无关 - 这是一项巨大的优势，对于此类应用的发起者而言尤其如此。客户端用户也有优势吗？ 当然！他们不再需要等待，因为他们可以将命令输出给DaaS，同时继续编辑客户端任务。此外，公司网络始终会面临超时风险。这对于国际性业务而言风险特别高（例如：从SAP输出一个项目）。超时超过100秒时，工作单将视为错误内容而被取消 - 无论已经执行到何种程度。DaaS不会发生这种情况。每项请求只有一个“接收号”，用户可以随时使用它查看状态，直到任务完成为止。即使发生中断，也无需重新开始。该服务还允许整个系统相互通信，无需人工干预。能举个例子吗？ 当然可以。许多大型客户不仅仿真工具、3D和过程控制系统与EB集成，还与各种内部开发建立了诸多集成。在那里，EB是中央工程数据的支柱。例如，无论客户端、位置或操作系统如何，所有连接的系统始终可以自动获取更改信息。这种方法的潜力还十分雄厚！这正是我们一直在努力的方向，因为软件附加值不再能够加速个人用户或学科的发展，更重要的是它能够尽可能无缝地协调许多不同团队的合作，因为数据传输既耗时又容易出错。EB对全局协同的关注超过了其巨大协同效应带来的回报。那么EB作为数据支柱的发展会影响您的工作吗？ 绝对有影响 - 就像用户一样。EB数据的用户范围持续增长，因此为某些工作场所指定许可已无太大意义，而且还会对工程设计和业务流程造成不必要的限制。基于DaaS，使用EB的“端点”可自由组织。它根据客观可测量的数据访问计费，基于需求的规模从无限制到每年数万。因此，采购了许可证而未使用已成为历史。这会使客户更加灵活，尽管他们需要一个有能力的IT团队和足够的资源。否则，不需要使用EB所不需要的任何东西。如果将数据比作21世纪的石油，那么EB不仅是一个工程设计平台，而且实际上还是一个生产平台。Michel先生，非常感谢您接受我们的采访！
EB敏捷工程设计如何大幅度提升效率长期以来，并行工程设计持续发展，已成为设计领域的一种基本实现方式。作为一家专业从事软件开发超过35年的企业，Aucotec AG正为这一领域树立新的标杆。通过“敏捷工程设计”，希望能使设计师更加有效地掌握工程设计项目中不同专业之间的同步合作。到目前为止，许多公司一直使用实际上仅适用于瀑布式流程的工具链进行必要的流程并行化，由此造成的变更情形不仅会浪费大量时间，还会成数据质量大幅下降。“瀑布式流程”早已过时。没有任何设计师能够等到上一个项目步骤全部完结。因此他们会在其工具尚无任何相关专业结果的情况下开始设计工作。而其他部门的情况也是如此，这需要跨专业的反复校验。由于客户需求或框架条件不断变化，外部校正不可避免，这会影响到所有专业，导致变更传输周期冗长，而且极易发生错误。并行“瀑布式”流程会使情况变得更加复杂；需要编辑已发布流程步骤的新版本，而与此同时有些流程步骤仍在较早版本的基础上继续延伸。数据池确保源源不断的信息流动因此，瀑布模式已成为昨日黄花。不仅是因为等待时间过长，另一个原因是水不向高处流（即“倒流”），工具链仅支持预定义的序列。为此Aucotec开发了Engineering Base（EB）协同平台，将设备和工厂设计的所有核心专业集中到同一系统中；其中央数据模型可确保所有相关人员都能即时了解每个专业涉及的任何变更，并可直接作进一步编辑。用水的意象可将其描述为：该模型就像一个池塘，每增加一滴水，水波就会在池塘中荡漾开来。同样，对EB单一数据源的每项输入内容都会立即触及所有专业，这是掌握复杂场景的先决条件。“并行”变“敏捷”基于大量创新，EB得以持续优化提升，为下一步的“敏捷工程设计”奠定基础。EB利用完整的变更记录实现成熟的数据跟踪，可单独配置您要查看的任何变更；您还可利用属性级的权限分配，定义谁可以查看和编辑哪些状态。之所以能够实现此项强大功能，是因为EB专注于数据而非文档。与对象相关的限制性权限在此处无效，因为每个对象仅存在一次，但有不同的专业对其进行处理，有时甚至是并行处理。工艺工程师可以像电气专家一样对泵机进行编辑，但他们考虑的侧重点不同。同步协同是EB的一大特色。此外，系统还可保护数据和整个工厂结构免受意外变更影响。这不仅适用于对象下方，也适用于上方（“主体依附”）。只有在具备跨专业确定性的情况下才可实现“敏捷”作业，而这种确定性不需要“冻结”数据，而是可以持续查看相邻专业的进展情况，并可以将新数据即时用于自己的任务。因此，专业之间的紧密联系不仅消除了等待时间，还使各部门之间无需进行反复的变更，工作效率得到大幅提升。在设计过程中，工厂工程设计项目可随时进行更改，一两年之前的设想不一定会付诸实施。正在进行的过程中，新设想可以持续快速地实现，我们将其称之为“敏捷”。其结果是：建成的工厂达到最先进水平，而不是两年前规划的情形。未来可行性基准 Aucotec全球战略总监Reinhard KnappAucotec全球战略总监Reinhard Knapp指出，“敏捷工程设计是一项长期战略。当然，这并不是必需的设计方式，因为即使没有敏捷工程，EB也能实现有效的合作。但时至今日，系统对敏捷工程设计的适用性已成为其将来可行性的基准。”如果因为时间和效率压力日益增大，导致您希望提高并行效率；如果您需要应对工业4.0（例如，门类广泛的传感器）所致不断加剧的复杂性；如果您希望针对未来的不确定性作出提前规划和投资；那么按照Knapp的说法，您当前拥有的工具链和同步平台很快便会达到极限。EB是目前唯一的一款为敏捷工程设计提供基础的系统。Aucotec首席战略总监强调说，“它，就是未来。”
