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艾默生助力Ergon 炼油公司开启数字化转型之路
来源: 艾默生作者: 艾默生时间:2021-04-07 11:24:49点击:428

许多企业经营者苦思冥想着如何将先进的技术(如大数据分析和机器学习、3D打印或虚拟现实等)为企业所用,以及如何以具有前瞻性的方式实现企业的运营目标,并获得深远、长久的成功。他们很想知道在数字化转型的过程中同类企业都做了什么,遇到过哪些挑战又是如何解决的。


Ergon 炼油公司是美国Ergon集团旗下的一家特种润滑油生产厂。该公司采取明智的、以企业文化驱动的方式来实施新的自动化解决方案,从而在瞬息万变的市场和日益激烈的行业竞争中取得了变革性的成果。


特种润滑油生产质量至上。Ergon的数字化旅程讲述了其如何进行新技术投资决策的过程。早在十年前,Ergon集团就开始大力推进企业信息技术(IT)与运营技术(OT)的合作,这也为实现公司的增长与多元化愿景起到了积极作用。

Ergon 集团拥有超3,000名员工和6家工厂,其中Ergon炼油公司已发展成为全球最大的环烷加工油生产商,原油日处理量高达26,500桶。其工艺尤为独特:该工厂使用分布式控制系统(DCS)来生产特种石油产品,在产品装载过程中,必须保持高标准的产品一致性、可重复性、质量与稳定性,这对于Ergon的业务模式至关重要,从而催生了自动化的需求。


特种油生产完成后,会储存在炼油厂附近,然后通过驳船、卡车或铁路将其直接运送至最终用户端或世界各地的接收站。工厂生产的环烷基油、加工油和绝缘油已被Ergon公司在全球的客户用于各种应用,包括但不限于变压器油、化合物混合操作、橡胶制品、化学处理、金属加工液、冷冻油、水力压裂油、涂料和润滑油。


拥抱数字化的企业文化。使Ergon不同于其它大多数炼油厂的不仅在于其业务的专业性,还在于其紧密结合的、家庭式的企业文化。企业领导层实施数字化的计划与理念带领企业不断变革。


Ergon认为自己不仅是新技术的早期采纳者,而且是精明的使用者。Ergon炼油公司副总裁Jeremy Kyser说:“多年来,我们的战略一直是采用新技术、新系统和新流程,从而使我们能够从竞争对手中脱颖而出,并扩大我们的全球客户群”。与许多炼油厂一样,Ergon管理层密切关注过程控制、无线仪表和数据分析领域的创新技术,以及自动化领域的前沿发展。但在整体数字化转型战略方面,公司领导层一直警惕地提出两个关键问题:为什么要改变,为什么要冒险投资未经验证的新技术?


“我们在数字化转型方面投入了很多资金,并通过各种方法实现数字化转型的落地,”Ergon系统工程总监Steve Elwart说。“其中一个简单的方法就是遵循最佳实践。另一个方法是讲故事,我们能够看到因技术力量不足对业务造成什么样的影响,然后据此来有针对性地描绘如何提高绩效的路线图,以帮助管理层更清晰地看到投资自动化能够带来的价值。”


战略规划逐步扩展。 Ergon公司选择了一种较为平衡的战略:他们希望成为尝试自动化新技术的先遣部队,但并不追求一步到位,而是在采用的方案在发挥其作用同时持续的可扩展性,对于未来采用其它潜在解决方案具有足够的敏捷度,直至找到完全适合此特定应用的解决方案。


通过数字化转型,企业在可靠性、质量控制、安全性与合规性等方面的绩效都得到了提高。“所生产的每种产品均具有不同的规格与参数,”Ergon 公司炼油与营销业务执行副总裁Lance Puckett说。“在这些产品的生产过程中,拥有实时数据有助于维持当今市场需求的一致性。”对质量控制的专注巩固公司作为特种润滑油领先生产商之一的声誉,并增加了其全球市场份额。Ergon目前的产品出口至全球90多个国家,并且这一数量还在继续增长。


根据可衡量的结果确定项目的优先级。对于Ergon来说,数字化转型的关键一直在于如何确定数字化项目的优先级,从而在运营和财务方面实现最佳成效。


在做选择时,公司会侧重于三个标准:可扩展性、员工赋能和IT/OT的融合。管理层发现了一些运营方面的挑战(有些是显而易见的,另外一些挑战则随着时间的推移逐渐显现出来),并着手寻找符合标准的解决方案,有计划地实施这一过程。公司各业务部门之间的灵活性、沟通与协作变得至关重要。


多年以来,随着自动化行业的不断创新,在决定是否采用新的硬件或软件技术时,Ergon所遵从的第一个准则是看这些硬件和软件是否真正适用,而且便于在更为广泛的运营中轻松扩展。这不仅仅是确保可以得到企业层面的认可,还意味着公司能够以更低的运营与财务风险开展项目试点,然后根据初步结果做出进一步决策。


其次,采用每一项新的数字技术(无论是对控制系统的图形界面升级,还是对预测性资产管理软件的升级)都要求能提高工人的工作效率,其原因不仅在于退休人员可能造成的经验缺口,还在于公司坚信通过培训可使员工能够胜任基本操作并不断提升知识与技能。


协同是持续改进的关键。在IT/OT集成方面,公司执行副总裁兼首席信息官Jana Branham采取了积极主动、合作共赢的工作方式。Ergon的IT团队会定期询问OT部门员工怎样才能让他们的工作更便捷,然后两个团队共同定制合适的解决方案,并利用新技术来满足运营团队的需求。


Branham女士说:“IT在支持运营团队方面的作用是更多地了解其目标与挑战,共同协作,帮助运营团队打造能够满足需求的解决方案。”尽管这确实需要时间与通力合作,但这种合作方式是数字化转型获得成功的关键组成部分。


Ergon认为数字化转型是一种持续的演化过程。持续改进的承诺使公司在竞争中保持领先地位,也就是说,值得仔细研究一下公司历年来是如何实施新技术与改造项目的,以及在几乎每天都有新突破的情况下,企业未来的愿景是什么。


开启转型之路。Ergon在数字化领域的第一项重大投资是无线网络以及使用远程传感器为操作人员提供基本数据。在WirelessHART成为当今国际标准协议之前,他们就开始采用一种渐进式的方法进行尝试了,即先在不太关键的应用中使用这一技术。“我们先在一台泄压阀上安装无线传感器,以检测其爆破片的潜在问题,这相当于一个额外的安全保护,”系统工程总监 Elwart先生说:“一旦结果达到要求,我们就在另外33个爆破片上也安装无线传感器,这可以为我们节省数千美元的接线成本。”


然后,公司又启动了一个项目,该项目涉及在存放有易燃化学品的远程化学品仓库大楼中安装无线变送器。与控制室相距数百码的仓库大楼通常没有工作人员,并且现有的电气与数据网络连接使得无法实现全天候的大楼安全与安防监控。


如果使用有线解决方案,管理人员担心基础设施成本、部署时间、施工物流与安全性。最后决定采用太阳能供电的无线现场网络。工作人员在仓库大楼中安装了无线烟雾传感器,从而将信号传输至可通过炼油厂控制系统直接查看的太阳能板供电的无线中继器。无线解决方案免去了在现场进行光纤电缆挖沟的时间与成本,从而节省超过23万美元。


尽管爆破片与仓库大楼的应用是小型项目,但它们意味着一个好的开端,第一使Ergon建立了对新兴数字技术及其易用性的信心,第二验证了新的解决方案如何实现从小规模试点到之后在工厂更大范围内进行扩展的过程。


初试告捷扩大规模。之后Ergon开始在工厂内进行设备完整性传感器的部署,以实现对鼓风机及风扇等机械设备的自动监测,无线传感器可将设备的振动数据发送至设备资产管理软件(AMS),使操作员能够更深入地了解机械设备的健康状况,并帮助工作人员诊断问题,从而防患于未然(图1)。AMS可以在控制室操作人员发现异常情况前就通知维护人员有关传感器与变送器的潜在问题。


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图1. Ergon使用数字技术来帮助更深入地了解机械设备的健康状况。

 

这类资产管理应用可绑定到更广泛的全厂数字生态系统中,Ergon使用该应用的目的包括便于从供应商处获得用于一站式故障排除的现成数字解决方案。在决定长期数字化战略时,公司将不同供应商产品之间的兼容性视为一个至关重要的方面。


Ergon通过在不同过程区域添加更多传感器与仪表来构建其网络与数字生态系统功能之后,开始投资于分析工具,如用于报警管理的专用软件(图2),软件针对各过程区域生成每周报告,从而使操作人员能够确认报警系统工作正常。最终,报警率与报警紧急性均得到下降,并且无效警报的数量也降为零。


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图2. 资产管理软件嵌入了预测、保护和过程专业知识,可识别潜在的设备故障,并确保在需要的时间和地点将关键资产健康数据送到操作员手中。


通过现代化改造提高生产质量。几年前Ergon对工厂调和装置的磅房控制系统进行了一项现代化改造(图3),项目采用了多种新技术,以期提高工厂运行效率。


调和系统是Ergon工厂运营的基本组成部分。用于混合特种润滑油组分并将其直接送至列车、卡车和船舶的传统控制系统已过时。系统停机可能导致产生逾期罚款或订单取消,并很快造成数百万美元的损失。


Ergon采用专利批量控制器替代传统系统,从而使管理混合配方以及对新产品实施新配方变得更为轻松,并使Ergon能够处理更大的生产量。产品出货量增加30%。该项目还首次使用了虚拟系统,该系统允许工作站和控制系统节点在公共主机计算机上运行,从而显著减少停机并减少磅房中的硬件空间占用。虚拟系统还可以将整个控制系统的数据备份到一个文件中,从而在系统需要重启时缩短重启时间。


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图3. 从绘制磅房接线图和优化控制软件,到大幅降低硬件占用空间,再到系统的无缝切换,Ergon与业务伙伴密切合作,以实现调和装置的现代化。


转型覆盖整个企业。近期Ergon公司的数字化也覆盖到了订单输入系统的自动化,并将该系统与公司的业务管理软件相集成。过去的做法是,当有新订单时,磅房工作人员将订单信息输入到调和系统中,再通过调和人员将订单信息输入到电子表格中,以生成当天的报告,此过程可能产生手动输入错误。


采用自动化系统后,订单直接输入企业客户服务中心的SAP系统,油品调和操作人员只需在客户卡车抵达时选出正确的订单号,其余过程均自动执行。然后,SAP系统自动生成发票,这有助于前台更快地追踪订单和结账。这不仅能够缩短发票周转时间,还可以减少潜在人为失误与重新调和的需要,否则,单个键入错误就可能导致数千美元的损失。


转型之旅还在继续。未来Ergon还将去往何方?数字化转型是一个旅程,而不是终点,Ergon将继续寻找机会,以更好地改善未来的运营。Elwart先生说,“我们旨在为需求者提供尽可能多的信息,无论是在控制室还是董事会会议室中。”


公司计划去做的第一件事是利用DCS的高度定制化操作界面功能,该功能允许用户设计操作员屏幕,从而使工厂工作人员都能通过平板电脑、手机、笔记本电脑或控制室工作站查看与其工作相关的所需内容。使用标准化人机界面图形对过程数据与资产健康信息进行远程访问有助于加快回路检查、检修和维护,通常也能够简化整个工厂的工作流(图4)。


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图4. 通过让技术人员能够使用移动平板电脑和智能手机来安全远程访问控制室数据,员工能够从工厂内的任何位置监控过程,从而提高生产力。


尽管增强现实(AR)仍可能需要几年才能成熟起来,但公司正在认真考虑将其作为另一项创新应用。“操作人员很快便能够查看整个炼油厂范围内的某台设备,并获得可视化的实时资产健康数据。”Elwart先生说。


对于Ergon来说,他们在数字化转型中已经积累了一些经验,实践促使他们会一如既往地将这类高科技应用或尚未发明出来的技术用于使其能够蓬勃发展的数字化转型中。“创造一个完整的数字化战略并坚持下去,”Elwart先生建议:“从小处着手,循序渐进,并利用可扩展技术将风险保持在最低水平。其中非常重要的是要让企业文化推动技术的变革。”


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