大型工业工厂的复杂度和集成度都在不断提高。20世纪50和60年代繁荣时期安装投产的设备以及雇佣的人员都开始面临退休。在商品市场中或是在差异化解决方案方面，企业必须不断创新才能保持自身竞争力。为降低商品市场中产品的成本，一种解决方案是建设更大规模的工厂，配备更加先进的技术。通常，分布于多个地点的各个工程部门在吸纳新一代工程师时必须对不断变化的实际状况做出响应。而以往的过程仿真器都无法应对此类挑战。
许多企业都在推进数字化转型项目，然而它们的注意力往往都在运营方面，忽略了资产的生命周期过程。过程仿真工具对于每一名过程工程师来说都是无可取代的工具。自20世纪70年来以来，过程仿真器在石油天然气、化工行业的营运公司以及为这些行业服务的设计公司和设备制造商中得到了广泛应用。当今市场上提供的工具在过去的数年里经过了持续改善，能够提供更多的功能和特性。
然而，这些工具始终没有脱离传统的架构、操作系统和售后市场用户界面，从而会产生很多内在限制：
· 无法支持整个工厂生命周期，因为它们受单一用途的架构所限，例如稳态过程仿真、动态仿真、最优化或流程网络分析等原始设计用途。
· 功能扩展仅可由少数具备化学工程知识、软件编程技术和/或特定专业项目知识的软件开发商完成。
· 通常采用老旧的编程代码，无法对软件行业的诸多最新技术发展加以利用。
保持创新性，与不断变化的需求相适应
全球竞争、价格压力以及创新需求都促生着一个全新的方法。新一代的员工都希望采用一种现代化、可扩展且易于使用的解决方案，他们对于这样的技术早已习以为常——高速互联网访问、移动设备、触屏以及虚拟现实。
工业物联网(IIoT)、工业4.0以及人工智能等全新理念带来了重大机遇，新一代平台能够在整个生命周期提供工厂的数字双胞胎，这是当前的工具所无法做到的。当前的仿真器通常仅能够支持生命周期中的某一个阶段，并往往基于不同仿真供应商的热力学以及不同的仿真方法。
如此不仅会降低结果的可信度，还会造成大量返工，因为不得不为每个新工具构建一个新的仿真模型，并且所得到的结果也难以对比。一体化生命周期仿真意味着一个过程模型即可覆盖工厂的整个生命周期，即从概念阶段一直到运营阶段。
宝贵洞见促进更明智的决策
在许多工厂中，每一项仿真活动都需要一个单独的解决方案。尽管每一个软件都能确保自身的正确性，但在这些软件过时淘汰之前，企业需要花费大量精力对它们进行足够的维护。
根据麦肯锡全球研究院统计，在十亿美元以上的资本项目中，53%存在进度延误，37%存在成本超支i。这都是变化性和复杂性失控的后果。
利用准确的洞见寻求机遇是十分重要的。麦肯锡在7个方面发现了50%的效率提升潜力，包括：规章制度改革、协作与合同签订、设计反思与工程节约、采购及供应链改善、现场执行改善、技术与创新的融合，以及员工的技能培训ii。
数字解决方案现已触手可及。仿真平台能够在同一个主仿真——亦称为系统的数字双胞胎中进行。比方说，它可能包括各种情境，如热管破裂、生产能力变化、过程开发，甚至是与详细蒸汽平衡相关的各种复杂规格。
生命周期仿真帮助工厂实现转型的7种方式：
1. 可用于设计、培训和运行的过程模型，能够实现任意切换。
2. 能够改善过程运行、启动程序的洞见，通过一体化动态情形确保系统安全性。
3. 利用一体化动态仿真快速掌握过程的可控性，从而实现建模和控制专家之间更好的合作。
4. 利用液体流动网络仿真排除过程设施系统中的瓶颈。
5. 通过使用相同的工具组更好地分配专家工程设计资源，简化学习曲线。
6. 提供针对操作员培训系统的模型，用于应对工厂人员配置的变化，防止出现人员短缺。
7. 单一系统即可支持过程设计、操作员培训(OTS)和设备性能监测。
长久以来，生命周期过程仿真已经成为过程仿真供应商及其客户的一个愿景。然而，出于传统架构的原因，当前的仿真器无法对软件行业的快速发展加以充分利用。
但是，对于那些寻求数字化转型、希望减少自身系统风险和故障的企业来说，现在有了从头到尾全新设计的仿真平台可供选择，它能够满足新一代工程师的要求并提供数字双胞胎的过程侧。
人员是数字化转型的核心所在
在所有企业中，有三分之二不具备一个清晰的数字化愿景和战略，用以支持数字化转型及文化。仅27%的员工拥有掌控数字化未来的必要能力iii。人员是数字化转型的核心所在，同样也是技术应用的障碍所在，这就是当前的实际情况。
数字化转型是最前沿的创新工具及过程与企业内部专业技术之间的融合。这不仅能实现新数据和旧有数据的背景化，还能提供可操作的洞见和信息。
科思创(Covestro)是全球最大的聚合物企业之一。其业务活动主要围绕高科技聚合物材料的制造，以及针对各种日常用品进行创新型解决方案的开发。科思创委托AVEVA部署了仿真平台，用以解决在工厂生命周期内所使用的各种工具相互之间无法有效集成的难题。仿真平台帮助科思创实现了在同一平台上对工厂整个生命周期的过程设计的标准化，让其工程师能够把更多精力投入到创新和复杂问题的解决之中。初步成果包括：成功地取代了先前的工具;用户给予积极反馈;成本、耗时、风险和延误减少;工程师能够更加专注于创新。
尽管数字化转型给所有企业都带来了或多或少的影响，但总体来看，过程设计学科目尚被排除于此趋势之外。因此，传统仿真器无法胜任过程的精确仿真，也无法适用于整个工厂生命周期。
作者：AVEVA过程与仿真产品副总裁Norbert Jung
Norbert Jung是AVEVA的过程与仿真产品副总裁。在此部门中，Norbert Jung主管所有仿真相关产品的产品定向和产品管理，其中包括过程设计、操作员培训仿真、管道仿真和新一代SimCentral仿真平台。Norbert Jung于2007年进入公司，此前曾就职于AspenTech和ABB。Norbert Jung在帮助石油天然气、化工和工程企业改善其业务方面拥有20多年的从业经验。Norbert Jung参与了各大企业的数字化转型倡议，是德国化工行业“100%数字化”倡议的正式成员。Norbert Jung分别在德国凯泽斯劳滕工业大学和加拿大金斯敦皇后大学取得工程和商务硕士学位。
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