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能源管理与协同过程自动化系统(CPAS)
   协同过程自动化系统是ARC提出的一个理念，这个理念与能源管理及提高能效具有密切的关系。ARC是一家工业领域的咨询公司，在全球发达经济体如北美、日本、欧洲等，以及中国、印度、巴西等新型经济体下都有正式机构。服务的客户分为两种类型：一种是制造厂商，一种就是提供技术的公司，他们提供的技术能够帮助这些制造厂商去提高生产效率。ARC所研究的领域涉及工业的方方面面，有专业的分析师和顾问针对专一领域来提供研究和分析，然后为业内的客户提供服务。提供的服务包括：市场营业报告，指出各个产品和技术的发展趋势，市场的规模以及各个厂商在这个领域所扮演的角色或者客户的需求在哪里。除了这种标准的市场报告以外，我们还会提供一些定制化的服务，根据客户的需求提供研究服务，以及一些战略性的顾问服务。
    在过去的一些年里，自动化的发展非常迅猛。现在很少会有人去做劳动密集性的工作了，虽然在一些落后的国家这还是很常见的，但在发达国家基本没有了——这些就是自动化带来的福利。ARC作为一个研究机构，发现这种发展是一种缓慢的、渐进的过程；而非常巨大的、颠覆性的发展在自动化领域并不是十分明显。因此，ARC提出了协同自动化这种概念。
    在20世纪90年代，资产设备在整个投资领域所占的比例非常高，这就意味着厂商的投资具有非常大的风险。因为如果花费很多的钱进行投资，一旦市场出现变化，这个成本收回会很难。现在，厂商的投资比例没有以前那样高，但是要在有限的投资里尽最大可能地提高回报率，要实现更高的效率，目前还是很大的挑战。对生产绩效我们提出至少六七种方法，不同的企业面临的挑战不同。
    此外，还要考虑业务模式的问题。以前一个工厂要提高绩效，会考虑如何提高工厂和车间的绩效；而现在，企业要考虑的是多个工厂间绩效的提高，还有与上游和下游企业的协同效益。挑战不一样，意味着对自动化厂商提出更多不同的需求。推动企业业务增长的推动力在哪里？可能在十年前提高效率、降低成本是推动力；而现在光做到这两点是不够的。现在一些企业可以将成本和效率做到极限，但是这些企业的毛利率和一些创新性的企业比起来是非常不足的。
    我们下一步要推动对于价值链的一种协同作用的优化。以前ARC提出的理念是协同制造管理模型，一个管理企业要以很高的效率去运作，需要从业务系统到生产系统，再到现场控制系统，这是纵向的协同；横向的协同如企业的业务单元，上游的工艺制造，下游的客户协同等。现在，我们又发现网络变得更加复杂，价值链变得更加的多样化，而且企业之间的竞争也达到了极限。我们会发现，企业典型的几个部分第一是设计，第二是制造，第三是把产品销售和发布在客户手里，这是比较重要的。这三部分又可以分为很多细分的环节。一个企业想要在市场上获得生存而且得到很高的利润，不仅仅在于本身的运营效率的问题，而且要不断地找到合作伙伴，形成一个协同的生态系统，然后再和市场上其他企业去竞争——这是企业未来生存发展的方向，就是加固自己的核心竞争力，找到最好的合作伙伴，然后与合作伙伴形成一种非常好的协同，这种竞争今后会是一个常态。
    ARC一直在观察行业的发展，最早是在2002年提出的协同过程自动化系统这种概念。提出这种概念是由于网络IT技术的发展作为驱动力，IT技术在自动化厂商中的应用开始逐渐普及，那么提供的技术也应该将这些技术融入进来，以便于和其他的系统形成数据交换。就是这些驱动力，让自动化厂商开始重新思考他们的产品和解决方案应该开发什么。将这些东西融入进去，就会出现新的产品的革新。ARC协同过程自动化系统主要描述在典型的一个流程工业中，如何去生产实现一个管理和控制系统。这个理念提出之后供业内人士参考，使他们的技术向这个方向发展，这是ARC提出这个理念的初衷。很多企业已经开始陆续接受我们的理念。
    CPAS是过程领域中大型的系统，它所要实现的目的都是一样的，就是将我们所研究的这种模型理念让所有用户都知道，使大家都朝着这个方向去发展。CPAS所要实现最终目的是实现值产的回报，实现利润最大化。究竟如何实现呢？首先基于一个非常好的运营，具有卓越的运行，可以持续提高。企业的生产运营非常有效，非常灵活，非常具有适应性的。比如现在我需要的产能不是特别高，我要有办法让产能降低下来，我的系统又可以比较高效的运行。绩效的可持续化使得绩效可以实时反映出生产系统的状况，绩效不能变成一笔糊涂账。要实现这些又需要以下组成的支持：比如让大量的过程都实现自动化、信息化，都变成用一个系统去管理的这样一个过程。还有就是工作人员具有非常好的支持，我的系统可以为我的工作人员提供各种各样的决策支持，不需要我自己去凭借经验，系统则会告诉你，这个时候需要做什么样的操作，这个系统也要实现这样一个功能。之后就是最底层的，要实现这些功能需要自动化，数据交换和相互操作。逻辑关系是非常简洁的，数据是确定的，所有的信息数据是相关联的。最后会看到整个系统在一个真实的环境中运行。
    CPAS的架构乍看之下和DCS有些相同其实还是有本质的区别。比如说DCS和PACs，我们会发现过程控制系统是整个PACs的一个单元，而不是全部。这个系统非常典型，数据共享都会在一个通用的网架上表示。这里面会有生产管理系统，也是整个系统中的一部分，和上层的业务系统也是无缝的衔接，数据可以共享。这是CPAS描述的系统的一个搭建的方式，与传统的方式不一样。我们发现，现在很多厂商提供的过程控制系统都已经开始强调这种趋势，就是我的DCS系统不仅仅是提供一个流程控制系统，更多的是提供优化，管理生产模式，甚至可以将供应件的信息都整合到整个过程控制系统之中。
　　CPAS总体细分可以分为两部分：一是底层的过程控制和监控系统，下面会有一系列的模块实现流畅的生产过程；上面会有生产管理系统，生产管理系统也细分各种模块，比如历史数据、先进控制、维护、实验室的数据分析等。CPAS的要求就是一个很大的系统，这个系统中包含方方面面的功能，包括底层流程的控制，包括生产过程的优化，或者先进控制，或者实验室数据的分析；这些解决方案要来自于不同的生产厂商，大家要以一个标准去实现，可以实现各个子系统的无缝衔接，这就是CPAS系统所描述的一个概念，所以CPAS包含一些最基本的功能。要获得很高的客户需求，例如说丰富的网络通讯的服务，数据实时的程度等这样一些基本的功能块，组成了CPAS系统。用CPAS所营造出来的一个企业，一个公司的市场专员，不像以前为生产提供服务的这样的系统，而是会发展成为为整个业务提供服务的系统。
　　在2010年，ARC又将这个系统升级成为CPAS 2.0系统，在原有的基础上又提出了一些新的观点。很多时候，工厂检修或是对一些环节的不确定，所反馈的数据如何，就是所有这些问题的出现，一个很大的原因就是现场设备的自动化不够，无法确定设备现场测量的数据是否准确，准确率有多高；或者现在使用的设备占该设备的整个生命周期的百分比。这些不确定性不得不让用户不停地去定期检测设备仪表，但是最后发现90%的时候，设备是完好无损的。正是由于出现这种智能性的不够，让我们的绩效大大打了折扣，所以我们要求这个设备一定要足够智能。它有足够的数据和信息能够直接反馈到CPAS系统中，因此原来很多的检修工作就不必要了，效率会获得很大的提升。还有就是DCS要真正变得分散，原来的DCS系统的编程都采用IEC 61131-3标准，我们倡导在CPAS里面要符合标准，所以CPAS中描述了大量的标准，这些标准是作为各个系统中所要符合的。我们认为，现在一个新的标准可以让系统变得更加分散，所以IEC 61499这样一个标准就是它所提供的这种理念，可以让系统分散。
　　CPAS强调的是一种控制的策略或者管理的策略。首先能源管理是当下非常热门的一个话题，包括能源稀缺，环境变化，地球温度上升等这些大背景不得不让我们去非常严肃地讨论能源管理的问题。在能源领域中，工业领域的消耗比重是最大的，中国尤甚。中国约70%的能源都是在第二产业中消耗的，在工业领域我们就会发现，重型的流程工业能源消耗最大，能源密度是最高的。例如石化、钢铁、造纸、化工这种行业都是能源高度密集的行业，CPAS绩效的提高对能源管理的意义是非常重大的。在过程工业领域我们会发现，加热、电机、空调系统等是能源消耗最厉害的地方。
　　CPAS系统希望改善流程领域最直接的是绩效的提升。ARC也对能源的使用企业做过调研，比如能源成本在运营中占多大比例，在能源管理中是否有最高的一个领导者，自动化在能源管理的队伍中发挥多大的作用？这些在一些企业中的比例是非常低的。我们的现状不是很理想，对能源的实时监控基本都是月度或者年度的，基本没有实时的能源监控。CPAS整体非常强调能源效率，例如对效率系统模块理念要优化，要包含热回收，包含过程技术的提升，以及对一些能源成本的监控。它和能源管理是密切相关的一个系统，非常强调作为一个企业要实时监控市场需求的状态以及能源价格的波动，把这些数据采集进来做为系统决策的依据。当一个企业具有非常好的测量能源能力，监控能源并且预见能源的消耗，今后会在市场中显现出非常强的竞争优势。要设立能源未来优化的目标，从现在的状态到未来的状态，要设置一个路径，要知道通过这个路径怎么走。举例来说：提高能源效率，比较强调的是对负载的优化，如MES系统和市场管理系统就在做这些，还有对一些高耗能的燃烧系统，以及对漏气的监控处理。电力系统和自动化系统，都能够实现数据的共享。