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漢諾威觀察丨生命科學(xué)行業(yè)全價值鏈如何實現(xiàn)高效可持續(xù)

http://m.casecurityhq.com 2024-05-10 15:08 來源:施耐德電氣(中國)有限公司

在本屆漢諾威工業(yè)博覽會上,全球能源管理和自動化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家施耐德電氣選擇在生命科學(xué)領(lǐng)域搭建其最為高光的創(chuàng)新舞臺,在現(xiàn)場近2000平米的超大展區(qū),“復(fù)現(xiàn)”了一座覆蓋行業(yè)全價值鏈的生命科學(xué)園區(qū),分為基礎(chǔ)設(shè)施、精細(xì)化工生產(chǎn)、工業(yè)用水與污水處理、生物加工、綠色材料生產(chǎn)、包裝和物流、工業(yè)軟件這七大板塊內(nèi)容,并采用場景化的方式進行了生動展示。

為什么是生命科學(xué)行業(yè)?

過去數(shù)年內(nèi),在政策、技術(shù)、市場等因素的共同影響下,生命科學(xué)行業(yè)呈現(xiàn)飛速發(fā)展之勢,增速位居各個行業(yè)板塊前列。無論是一系列行業(yè)規(guī)劃釋放的長期利好、市場進一步開放的寬松環(huán)境,還是人工智能等新一代數(shù)字化技術(shù)加速融入帶來的創(chuàng)新浪潮,都為這個領(lǐng)域的發(fā)展注入了蓬勃動力。

與此同時,這個處于聚光燈下的高新產(chǎn)業(yè),同樣也是眾多挑戰(zhàn)的匯聚之地。一方面,生命科學(xué)行業(yè)集流程行業(yè)和離散行業(yè)的各種生產(chǎn)場景于一身,在工藝控制、生產(chǎn)運營和能源管理等各方面的要求不但更高,也更加復(fù)雜;另一方面,作為攸關(guān)人們健康與安全的行業(yè),生命科學(xué)行業(yè)在質(zhì)量、安全和可持續(xù)性上,均面臨著比一般行業(yè)更為嚴(yán)苛的合規(guī)性監(jiān)管;最后,置身一個以白熱化競爭為常態(tài)的行業(yè)當(dāng)中,生命科學(xué)企業(yè)還需要在上市時間、敏捷性以及綜合成本等方面精益求精。

以三大領(lǐng)域創(chuàng)新,推動生命科學(xué)全價值鏈高效可持續(xù)發(fā)展

挑戰(zhàn)所在之處,創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型帶來的機遇也隨之浮現(xiàn)。作為新質(zhì)生產(chǎn)力的重點領(lǐng)域,生命科學(xué)行業(yè)同樣面臨以創(chuàng)新驅(qū)動重構(gòu)行業(yè)競爭力的轉(zhuǎn)型浪潮。新質(zhì)生產(chǎn)力既是數(shù)字生產(chǎn)力,同時又是綠色生產(chǎn)力,這使得聚焦于數(shù)字化、自動化和電氣化三大領(lǐng)域的創(chuàng)新,正成為力促生命科學(xué)行業(yè)轉(zhuǎn)型與突破的關(guān)鍵動能。

在現(xiàn)實行業(yè)中,任何一家生命科學(xué)企業(yè),都既依賴于上游的原材料供應(yīng)、輔料供應(yīng),也依賴于下游的包裝、倉儲、物流、分銷,同時也需要電力、交通、信息化系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施的強力支持??梢哉f,這七個環(huán)節(jié),既共同構(gòu)成了生命科學(xué)行業(yè)上、中、下游的完整價值鏈,同時又在具體的技術(shù)需求和轉(zhuǎn)型焦點上各有千秋。那么,施耐德電氣是如何通過數(shù)字化、自動化和電氣化三條“線索”,讓數(shù)字化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的價值如“穿針引線”一般貫穿整個行業(yè)呢?

基礎(chǔ)設(shè)施:構(gòu)筑全生命周期的立體保障

首先,一整套穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)設(shè)施,是生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)園區(qū)賴以運行的“底座”,直接影響到園區(qū)的運營生產(chǎn)狀態(tài)、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和人員安全。在這方面,無論是安全、穩(wěn)定的電力供應(yīng)保障,還是保障信息數(shù)據(jù)正常流通的數(shù)據(jù)中心,都是至關(guān)重要的。要做到這一點,則離不開數(shù)字化賦能的管理智慧,涉及到的細(xì)節(jié)更是覆蓋能源、信息基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期的方方面面。

例如,在節(jié)省原材料方面,通過對母線排的優(yōu)化調(diào)整,實現(xiàn)更合理的走線設(shè)計,可以節(jié)省高達(dá)40%的銅質(zhì)材料;在設(shè)備維護方面,可以利用各類傳感器實時監(jiān)測設(shè)備的運行工況,從而實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護,實現(xiàn)突發(fā)故障和非計劃停機的顯著下降,并搭配施耐德電氣的EcoFit™的更新改造服務(wù)延長系統(tǒng)壽命,降低總成本;站在全生命周期的角度來看,還可以利用ETAP電力系統(tǒng)仿真軟件優(yōu)化電力基礎(chǔ)設(shè)施的全生命周期管理運營,以及通過構(gòu)建模塊化的數(shù)據(jù)中心等設(shè)施,實現(xiàn)分段按需建設(shè),避免在項目前期的過度投資和浪費。

精細(xì)化工生產(chǎn):軟件及人工智能深度賦能

在生命科學(xué)領(lǐng)域,處于行業(yè)上游的化工生產(chǎn)同樣非常關(guān)鍵。在很多藥品、試劑的生產(chǎn)過程中,都離不開由精細(xì)化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供的各種化學(xué)品、溶劑以及原料藥,而這些化學(xué)品的生產(chǎn)效率、安全合規(guī)性以及可持續(xù)性,則日益深受矚目。在這一環(huán)節(jié),施耐德電氣擁有一整套AVEVA軟件解決方案,能夠覆蓋各類制藥與化學(xué)品生產(chǎn)工藝的仿真、設(shè)計、建造、交付、運營、維護等各個階段,并通過DCS系統(tǒng)和高性能的變頻器“軟硬兼施”解決各種挑戰(zhàn)。

例如,在現(xiàn)場模擬的分布式控制場景當(dāng)中,即便在其中一處或多處節(jié)點出現(xiàn)了模擬故障,施耐德電氣的解決方案也可以通過對其余節(jié)點進行智能化的自動調(diào)整,讓整體系統(tǒng)始終保持正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài),避免“因一隅失全局”。與此同時,人工智能技術(shù)也正在越來越多地融入這一環(huán)節(jié),比如,基于視覺識別的人工智能可以自動偵測到誤入危險區(qū)域的人員,及時發(fā)出示警并做出必要操作,以確保人員和裝置安全;再如,以往調(diào)節(jié)液位需要通過系統(tǒng)界面進行操作,如今在人工智能視覺的幫助下,僅需工作人員做出手勢動作就可以完成,標(biāo)志著人機交互模式即將發(fā)生的深遠(yuǎn)改變。

工業(yè)用水與污水處理:數(shù)字化手段實現(xiàn)“了如指掌”

對于生命科學(xué)行業(yè)而言,其對于供水的要求遠(yuǎn)高于其他使用場景,像純凈度、溫度、流速、壓力、含氧量等參數(shù),哪怕有極為微小的偏差,都有可能直接導(dǎo)致產(chǎn)品的不合格。而在污水處理方面,不僅安全性需要得到高度關(guān)切,還要充分考慮到對水資源的循環(huán)利用和高效利用。

在這方面,施耐德電氣可以利用數(shù)字化手段,將現(xiàn)場的設(shè)備及供水?dāng)?shù)據(jù)實時采集并傳輸至AVEVA UOC一體化運營中心中,使其能夠更好地利用這些可視化的數(shù)據(jù)信息,幫助用戶進行泵的預(yù)測性維護和相關(guān)控制決策,并通過Modicon 251、Modicon M262等一系列PLC產(chǎn)品實現(xiàn)更精準(zhǔn)、穩(wěn)定的自動化管控,保障整體過程中水量的穩(wěn)定和水質(zhì)的純凈度,并對管網(wǎng)漏損等問題進行及時定位及處理。

生物加工:“過程控制專家”助力實現(xiàn)“藥企4.0”

在對于生命科學(xué)最為核心的生物加工環(huán)節(jié),匯集了眾多藥物的分子生成及提純等流程。而精準(zhǔn)與穩(wěn)定,則一直是施耐德電氣在這一環(huán)節(jié)不斷追求精益求精的目標(biāo)。除了與化藥采用相同的AVEVA系統(tǒng)解決方案外,在漢諾威展臺,施耐德電氣還展示了被稱為“過程控制專家”的ProLeiT過程控制解決方案,覆蓋了從企業(yè)級到車間級的全面控制需求,使藥企的生產(chǎn)過程更具可持續(xù)性和韌性。

ProLeiT可以幫助藥企實現(xiàn)“藥企4.0”的賦能,即“工業(yè)4.0”在制藥行業(yè)的形象化呈現(xiàn)。在橫向維度上,ProLeiT可以覆蓋從原料入庫、生物加工到成品出庫的整個產(chǎn)品制程,而在縱向維度上,ProLeiT則實現(xiàn)了從車間管控到MES再到企業(yè)級ERP各個層級的互聯(lián)互通。

綠色材料生產(chǎn):能源電氣化助力低碳可持續(xù)發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展同樣是生命科學(xué)行業(yè)的重要議題,全球排放量的4.4%由整個制藥供應(yīng)鏈產(chǎn)生,相當(dāng)于駕駛一輛普通汽車環(huán)游世界58次。生命科學(xué)行業(yè)出于在衛(wèi)生安全、合規(guī)性等方面的特殊要求,在日常運營和研發(fā)的環(huán)節(jié)里,常常在能源和材料上產(chǎn)生一些額外的損耗;與此同時,作為生命科學(xué)行業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備原材料的玻璃、鋁制品、鋼材等產(chǎn)品的制造業(yè),本身也往往是高能耗產(chǎn)業(yè),其對能耗和碳排放水平的管控,也會對下游的生命科學(xué)行業(yè)帶來傳導(dǎo)性影響。

針對這一挑戰(zhàn),可以通過原材料制造業(yè)用能的電氣化,有效降低這些傳統(tǒng)高耗能行業(yè)的碳排放。例如,通過在玻璃制造加工行業(yè)中使用由綠色電力供能的電爐,最高可以減少70%的二氧化碳排放。未來,這一趨勢有望擴展到鋼鐵、化工等更加廣泛的原材料制造領(lǐng)域,為生命科學(xué)行業(yè)和其他各行各業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供實現(xiàn)途徑。

包裝和物流:數(shù)字化與自動化融合創(chuàng)新

生命科學(xué)行業(yè)的行業(yè)特點,同樣會為產(chǎn)品的包裝、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)帶來與眾不同的挑戰(zhàn),例如藥品在包裝和運輸過程中需要避免泄露和污染,并做到高效、準(zhǔn)時的分裝和運輸,同時還要兼顧成本和可持續(xù)效益。在這方面,就需要由先進的機器人技術(shù)、自動化和智能運輸?shù)冉鉀Q方案提供助力。

在包裝環(huán)節(jié),施耐德電氣不僅可以將并聯(lián)機器人、機械手及模塊化的柔性輸送系統(tǒng)集成在同一條產(chǎn)線當(dāng)中,實現(xiàn)高效的無縫協(xié)作,還能夠利用智能化算法對輸送單元的速度進行優(yōu)化,讓容器在高速運輸過程中仍能保持液面的穩(wěn)定,避免發(fā)生潑濺和撒漏。此外,還能夠按需對產(chǎn)線進行分段維護,最大化提升全局設(shè)備效率。而在物流環(huán)節(jié),施耐德電氣可以利用數(shù)字孿生技術(shù),為自動化物流輸送線進行設(shè)計規(guī)劃階段的仿真演示,以及最終的數(shù)字化交付,用戶還可以戴上AR可穿戴設(shè)備,直觀瀏覽物流輸送線的虛擬數(shù)字化模型。

工業(yè)軟件:開放自動化及一體化運營創(chuàng)造全新價值

不難發(fā)現(xiàn),在生命科學(xué)行業(yè)的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中,來自軟件的定義、控制和賦能已經(jīng)不可或缺,生動地詮釋了數(shù)字化和軟件定義的自動化在這一行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展趨勢。而在日常運營的流程當(dāng)中,不同層級、不同崗位的工作人員對于軟件的需求和應(yīng)用視角也各有不同。此次,施耐德電氣在整個園區(qū)的“中控室”展示了EcoStruxure開放自動化平臺、AVEVA PI System運營大數(shù)據(jù)管理平臺、AVEVA UOC一體化運營中心等一系列先進的核心工業(yè)軟件。

在這方面,AVEVA一體化運營中心可謂是“系統(tǒng)之上的系統(tǒng)”,它能夠?qū)S區(qū)內(nèi)從企業(yè)級、工廠級到車間級各個層級的數(shù)據(jù)進行采集匯總,為企業(yè)級管理人員提供信息支撐和決策支持。而EcoStruxure開放自動化平臺則可以幫助用戶實現(xiàn)自動化設(shè)備的“即插即用”,以及拖拽式的圖形化編程等,并對產(chǎn)線進行仿真;而且,這一基于開放自動化理念的平臺,可以無差別地支持符合IEC61499標(biāo)準(zhǔn)的任何自動化產(chǎn)品,為用戶提供了跨廠商的多樣化選擇。

從一隅觀全局:創(chuàng)新趨勢描摹未來工業(yè)圖景

可以說,施耐德電氣為生命科學(xué)行業(yè)七大板塊帶來的創(chuàng)新展示,與整個漢諾威展會呈現(xiàn)出的工業(yè)領(lǐng)域最新趨勢不謀而合。來自生命科學(xué)行業(yè)一隅的數(shù)字化、自動化、電氣化創(chuàng)新趨勢,描摹出的是整個未來工業(yè)的全局圖景。

首先,人工智能等新一代數(shù)字化技術(shù)的創(chuàng)新成果,已經(jīng)快速、深度融入到各行各業(yè)豐富多樣的工業(yè)場景和應(yīng)用當(dāng)中,加速釋放出其巨大潛能。僅僅在施耐德電氣重點展示的生命科學(xué)行業(yè)中,人工智能就展現(xiàn)出了在運營管理輔助、安全監(jiān)測、人機交互等多個方面的卓越價值,未來必將在更廣闊的領(lǐng)域大顯身手。

其次,可持續(xù)發(fā)展將更加深入地落地到工業(yè)場景當(dāng)中,并成為未來工業(yè)轉(zhuǎn)型不可或缺的重要考量因素。特別是在持續(xù)推進“雙碳”目標(biāo)和能源轉(zhuǎn)型、以大規(guī)模設(shè)備改造激發(fā)循環(huán)經(jīng)濟動能的中國市場,包括生命科學(xué)在內(nèi)的各行各業(yè),有望進一步推動綠色能源管理和綠色智能制造的融合,以更加整體、長遠(yuǎn)的視角,更好地推動低碳可持續(xù)發(fā)展。

未來,創(chuàng)新與變革依舊是生命科學(xué)行業(yè)的主旋律。我們也期待更多行業(yè)企業(yè)加入,成為“影響力創(chuàng)造者”,共同以創(chuàng)新驅(qū)動行業(yè)數(shù)字化與綠色可持續(xù)轉(zhuǎn)型的行列,描繪美好的未來行業(yè)圖景。

在2024年5月20至22日舉辦的第64屆(春季)全國制藥機械博覽會暨中國國際制藥機械博覽會(CIPM)上,施耐德電氣將以“高效合規(guī)可持續(xù) 打造智慧制藥行業(yè)創(chuàng)新影響力”為主題,展示面向生命科學(xué)領(lǐng)域的軟硬件解決方案,帶來行業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型的豐富實踐。敬請期待。

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