利用部件特定的消耗数据的过程仿真制造技术

本发明专利技术公开了一种利用部件特定的消耗数据的过程仿真，其中提供了如下方法和设备：该方法和设备使用与能量消耗或其它可持续性因素相关的离散的、粒度可变的、部件特定的数据来对部件和过程进行仿真。可对仿真进行分析和优化，以便于预报可持续性因素和确定对部件或过程的有利修改。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及工业控制系统，更具体而言，涉及基于与系统的特定元素相关 联的能量或环境费用的仿真。
技术介绍
企业日益意识到其 运作所采用的整个资源谱。部分由于政府规章、税务处理、企业 效率以及友好关系的变化，现在工厂必须考虑所有类型的可持续性因素如何影响其组织的 花费和实践。例如，制造工厂不能只关注原材料和设备。为遵守规章、保证有利的定价以及 避免处罚，企业必须考虑可持续性因素，诸如能量使用的比率和计时以及诸如碳排放的副 产品的生成。为解决规章、经济和环境问题，许多公司持续监测并试图预报影响其可持续性的 活动和事件。目前的监测一般考虑高级能量和副产品的总量，但可能缺乏对其它可持续性 因素的全面考虑。在一些实例中，这些总量是按照工厂的每单位面积的度量来计算的。未 来所使用和产生的量主要是基于季节性的历史数据来估算的。这些估算可能非常不精确且 容易受到相当大的不一致的影响。所得到的近似中的误差可导致效率降低、花费增加以及 运作瓶颈。诸如Pavilion 实时环境管理(Pavilion Real-time EnvironmentalManagement)和软件CEM (Software CEM )的软件包的目标在于缓解特定 关注，诸如排放达标率(emissions compliance)。Pavilion软件可测量来自工厂内的多个 源的排放，以便提供连续的计算和定期的报告，并且可通过分析引擎来便于数据处理，以便 提供预报性排放监测。然而，管理者可受益于不仅描述排放而且描述其它可持续性因素及 其相互关系的完整信息。因此，现有的估算所提出的一个挑战是难以全面理解各个过程或部件对能量和其 它可持续性因素的一种或多种影响。例如，公司可能难以确定适当的生产率来使排放信用 (emissions credit)值最大化，这是因为排放可能不会以可预测的方式随总产量变化。在 此情况下，对整个工厂的评估可提供对只关注排放生成部件的技术的替选评价。在另一例 子中，对其过程执行改变的工厂可达到其峰值能量使用并招致处罚。总体开销估算可能无 法提供足够的规划范围(planning context)，以允许对可持续性因素做出了解情况的决 策。因此，独立地确定与特定部件或过程相关联的贡献或消耗的更精确的表示将是有益的。在适当地利用工厂信息方面存在另一挑战。仿真工具通常被工程师和管理者用来 获知工厂活动的流程(flow)和消耗品。然而，工厂的可持续性因素一般是以从上到下的角 度来考虑的，这常常使得难以辨别某些支出的源。因此，使得部件特定的建模和仿真环境能 够改进对特定过程或部件的有关消耗和可持续性因素的理解将是有用的。
技术实现思路
下面的概括给出了简要概述，以提供对本文所描述的某些方面的基本理解。本概括既不是全面的概述，也不打算标识关键的元素或描述本文所述方面的范围。本概括的唯 一目的是以简要的形式给出一些特征作为后面所提出的更详细描述的前言。 仿真工具和方法可被开发成包括将离散消耗数据和过程特定的可持续性信息与 系统或工厂中的精确消耗点相关联。通过将消耗和可持续性数据归因于更具体的过程或部 件，并且将该过程或部件的模型组装成为有助于削减费用并对决策和过程提供更大支持的 全面动态仿真，提供了更高的分辨率和改善的粒度(granularity)。动态仿真可由系统或用户输入来更改，以便辨识可能的变化对企业的影响，特别 是对于与消耗或可持续性相关的信息的影响。对变化的仿真响应可用来改进预报、规划和 替选实现。另外，可对仿真进行优化，以便确定对当前生产环境状态有利的替选。优化可指 向各种情形，包括规章、基础设施或业务关系的变化。为实现上述和相关目的，下面的描述和附图详细地说明了某些示例性的方面。这 些方面仅仅表示可采用本文所描述的原理的各种方式中的几种。根据下面结合附图考虑时 的详细描述，其它的优点和新颖特征将变得明显。附图说明图1是示出了示例系统的示意性框图，该系统用于使用来自传感器的数据对过程 进行仿真。图2是示出了示例系统的图，该系统用于使用来自网络的数据对过程进行仿真。图3是示出了一种示例方法的流程图，该方法用于使用与部件相关的可持续性因 素对该部件进行仿真。图4是示出了一种用于部件消耗预报的示例方法的图。图5是示出了一种示例方法的图，该方法用于在考虑可持续性因素的情况下对部 件进行优化。图6是示出了一种示例方法的图，该方法用于针对部件消耗的替选解决方案的确 定和实现。图7是示出了一种示例方法的图，该方法基于根据消耗数据对一个或多个部件进 行建模来提供替选部件应用。图8是示出了一种用于根据实际或估算的离散消耗数据对部件进行建模的示例 方法的图。图9是示出了一种用于规划对变化事件的反应的示例方法的图。 具体实施例方式提供方法和设备用于使用与可持续性因素相关的离散、具有可变分辨率且部件特 定的数据来对部件进行分析、仿真和优化，该可持续性因素包括(但不限于)能量消耗。在 一个方面中，对特定应用中的部件所使用的能量和所生成的副产品进行建模，以便允许对 部件及其对系统或工厂的影响、以及系统或工厂的运作、费用约束、效率和/或规章遵守进 行更精确和完整的仿真。部件特定的消耗数据可用来对该部件进行仿真，该部件可以以隔 离方式或作为共同起作用且相互影响的多个部件的组成来考虑。首先参照图1，示例系统100示出了用于根据离散的、部件特定的消耗数据来对系统进行仿真的框架。过程110在实况或实时环境下工作，从而允许对消耗数据进行测量。应理解，过程110基本上可以是任何过程、装置、部件或子部件、集合或子集等，针对它们可 测量、估算消耗或影响，或者将消耗或影响归因于可持续性因素。在可能时，传感器112可 操作地与过程Iio耦合，以便测量消耗数据或对可持续性因素的作用。传感器112可以以 多种方式可操作地与过程110耦合。例如，多级多模式传感器可提供多个过程的消耗数据。 可替选地，单个传感器可附着在消耗点以检测子过程的可持续性因素。传感器112可测量、监测或评价消耗数据或对可持续性因素的作用。例如，传感器 112可以是电力管理工具、气体或流体压力计、副产品监视器、质量控制、计时器、可服务性 或功能检查、或者任何能够评价过程或部件的特性的装置中的一种或多种。传感器112可 以是永久或暂时安装的、固定的或可移动的、自动的或外部触发的等等。传感器112可在 本地存储所感测的数据用于后续发送或使用，或者可将数据发送到另一装置用于使用或存 储。传感器112可使用多种手段来与其它装置通信，包括直接连接、网络、一种或多种无线 标准等等。来自传感器112的数据可独立发送或承载到其它数据传输上。传感器112的这 些示例实施例并不是排他的，而是可组合使用以便提供有关消耗和可持续性的附加或冗余 fn息ο传感器112将消耗数据和/或可持续性因素信息提供给数据库120。数据库120 可以以一种或多种适合于处理、报告生成、输出、归档等的格式存储消耗数据。数据库120 可以是单个存储单元，或者是多个相连的、组网的或分布式的存储装置。数据库120可包括 多个冗余的或半冗余的数据库或备份存储。数据库120中的信息可被标识或与其它信息相 关联。标识技术可包括打时间戳(time-stampi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工业控制的仿真工具，包括：模型部件，其至少基于可持续性数据来生成工业过程的虚拟模型，其中所述可持续性数据的部分将所述工业过程的能量影响分项成其一个或多个独特子集的函数；以及仿真部件，其组装动态仿真，所述动态仿真包括所述工业过程的虚拟模型。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普约翰考夫曼，马西娅伊莱恩沃克，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]