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    漢諾威觀察丨生命科學行業全價值鏈如何實現高效可持續

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

    在本屆漢諾威工業博覽會上,全球能源管理和自動化領域的數字化轉型專家施耐德電氣選擇在生命科學領域搭建其最為高光的創新舞臺,在現場近2000平米的超大展區,“復現”了一座覆蓋行業全價值鏈的生命科學園區,分為基礎設施、精細化工生產、工業用水與污水處理、生物加工、綠色材料生產、包裝和物流、工業軟件這七大板塊內容,并采用場景化的方式進行了生動展示。

    為什么是生命科學行業?

    過去數年內,在政策、技術、市場等因素的共同影響下,生命科學行業呈現飛速發展之勢,增速位居各個行業板塊前列。無論是一系列行業規劃釋放的長期利好、市場進一步開放的寬松環境,還是人工智能等新一代數字化技術加速融入帶來的創新浪潮,都為這個領域的發展注入了蓬勃動力。

    與此同時,這個處于聚光燈下的高新產業,同樣也是眾多挑戰的匯聚之地。一方面,生命科學行業集流程行業和離散行業的各種生產場景于一身,在工藝控制、生產運營和能源管理等各方面的要求不但更高,也更加復雜;另一方面,作為攸關人們健康與安全的行業,生命科學行業在質量、安全和可持續性上,均面臨著比一般行業更為嚴苛的合規性監管;最后,置身一個以白熱化競爭為常態的行業當中,生命科學企業還需要在上市時間、敏捷性以及綜合成本等方面精益求精。

    以三大領域創新,推動生命科學全價值鏈高效可持續發展

    挑戰所在之處,創新與轉型帶來的機遇也隨之浮現。作為新質生產力的重點領域,生命科學行業同樣面臨以創新驅動重構行業競爭力的轉型浪潮。新質生產力既是數字生產力,同時又是綠色生產力,這使得聚焦于數字化、自動化和電氣化三大領域的創新,正成為力促生命科學行業轉型與突破的關鍵動能。

    在現實行業中,任何一家生命科學企業,都既依賴于上游的原材料供應、輔料供應,也依賴于下游的包裝、倉儲、物流、分銷,同時也需要電力、交通、信息化系統等基礎設施的強力支持??梢哉f,這七個環節,既共同構成了生命科學行業上、中、下游的完整價值鏈,同時又在具體的技術需求和轉型焦點上各有千秋。那么,施耐德電氣是如何通過數字化、自動化和電氣化三條“線索”,讓數字化轉型和可持續發展的價值如“穿針引線”一般貫穿整個行業呢?

    基礎設施:構筑全生命周期的立體保障

    首先,一整套穩定運行的基礎設施,是生命科學產業園區賴以運行的“底座”,直接影響到園區的運營生產狀態、產品生產質量和人員安全。在這方面,無論是安全、穩定的電力供應保障,還是保障信息數據正常流通的數據中心,都是至關重要的。要做到這一點,則離不開數字化賦能的管理智慧,涉及到的細節更是覆蓋能源、信息基礎設施全生命周期的方方面面。

    例如,在節省原材料方面,通過對母線排的優化調整,實現更合理的走線設計,可以節省高達40%的銅質材料;在設備維護方面,可以利用各類傳感器實時監測設備的運行工況,從而實現設備預測性維護,實現突發故障和非計劃停機的顯著下降,并搭配施耐德電氣的EcoFit™的更新改造服務延長系統壽命,降低總成本;站在全生命周期的角度來看,還可以利用ETAP電力系統仿真軟件優化電力基礎設施的全生命周期管理運營,以及通過構建模塊化的數據中心等設施,實現分段按需建設,避免在項目前期的過度投資和浪費。

    精細化工生產:軟件及人工智能深度賦能

    在生命科學領域,處于行業上游的化工生產同樣非常關鍵。在很多藥品、試劑的生產過程中,都離不開由精細化工生產環節提供的各種化學品、溶劑以及原料藥,而這些化學品的生產效率、安全合規性以及可持續性,則日益深受矚目。在這一環節,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品生產工藝的仿真、設計、建造、交付、運營、維護等各個階段,并通過DCS系統和高性能的變頻器“軟硬兼施”解決各種挑戰。

    例如,在現場模擬的分布式控制場景當中,即便在其中一處或多處節點出現了模擬故障,施耐德電氣的解決方案也可以通過對其余節點進行智能化的自動調整,讓整體系統始終保持正常的運轉狀態,避免“因一隅失全局”。與此同時,人工智能技術也正在越來越多地融入這一環節,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域的人員,及時發出示警并做出必要操作,以確保人員和裝置安全;再如,以往調節液位需要通過系統界面進行操作,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,標志著人機交互模式即將發生的深遠改變。

    工業用水與污水處理:數字化手段實現“了如指掌”

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

    在這方面,施耐德電氣可以利用數字化手段,將現場的設備及供水數據實時采集并傳輸至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據信息,幫助用戶進行泵的預測性維護和相關控制決策,并通過Modicon 251、Modicon M262等一系列PLC產品實現更精準、穩定的自動化管控,保障整體過程中水量的穩定和水質的純凈度,并對管網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“藥企4.0”

    在對于生命科學最為核心的生物加工環節,匯集了眾多藥物的分子生成及提純等流程。而精準與穩定,則一直是施耐德電氣在這一環節不斷追求精益求精的目標。除了與化藥采用相同的AVEVA系統解決方案外,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,覆蓋了從企業級到車間級的全面控制需求,使藥企的生產過程更具可持續性和韌性。

    ProLeiT可以幫助藥企實現“藥企4.0”的賦能,即“工業4.0”在制藥行業的形象化呈現。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品制程,而在縱向維度上,ProLeiT則實現了從車間管控到MES再到企業級ERP各個層級的互聯互通。

    綠色材料生產:能源電氣化助力低碳可持續發展

    可持續發展同樣是生命科學行業的重要議題,全球排放量的4.4%由整個制藥供應鏈產生,相當于駕駛一輛普通汽車環游世界58次。生命科學行業出于在衛生安全、合規性等方面的特殊要求,在日常運營和研發的環節里,常常在能源和材料上產生一些額外的損耗;與此同時,作為生命科學行業產品和設備原材料的玻璃、鋁制品、鋼材等產品的制造業,本身也往往是高能耗產業,其對能耗和碳排放水平的管控,也會對下游的生命科學行業帶來傳導性影響。

    針對這一挑戰,可以通過原材料制造業用能的電氣化,有效降低這些傳統高耗能行業的碳排放。例如,通過在玻璃制造加工行業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域,為生命科學行業和其他各行各業的可持續發展提供實現途徑。

    包裝和物流:數字化與自動化融合創新

    生命科學行業的行業特點,同樣會為產品的包裝、運輸等環節帶來與眾不同的挑戰,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、準時的分裝和運輸,同時還要兼顧成本和可持續效益。在這方面,就需要由先進的機器人技術、自動化和智能運輸等解決方案提供助力。

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

    工業軟件:開放自動化及一體化運營創造全新價值

    不難發現,在生命科學行業的各個環節當中,來自軟件的定義、控制和賦能已經不可或缺,生動地詮釋了數字化和軟件定義的自動化在這一行業的創新發展趨勢。而在日常運營的流程當中,不同層級、不同崗位的工作人員對于軟件的需求和應用視角也各有不同。此次,施耐德電氣在整個園區的“中控室”展示了EcoStruxure開放自動化平臺、AVEVA PI System運營大數據管理平臺、AVEVA UOC一體化運營中心等一系列先進的核心工業軟件。

    在這方面,AVEVA一體化運營中心可謂是“系統之上的系統”,它能夠將廠區內從企業級、工廠級到車間級各個層級的數據進行采集匯總,為企業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自動化設備的“即插即用”,以及拖拽式的圖形化編程等,并對產線進行仿真;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標準的任何自動化產品,為用戶提供了跨廠商的多樣化選擇。

    從一隅觀全局:創新趨勢描摹未來工業圖景

    可以說,施耐德電氣為生命科學行業七大板塊帶來的創新展示,與整個漢諾威展會呈現出的工業領域最新趨勢不謀而合。來自生命科學行業一隅的數字化、自動化、電氣化創新趨勢,描摹出的是整個未來工業的全局圖景。

    首先,人工智能等新一代數字化技術的創新成果,已經快速、深度融入到各行各業豐富多樣的工業場景和應用當中,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行業中,人工智能就展現出了在運營管理輔助、安全監測、人機交互等多個方面的卓越價值,未來必將在更廣闊的領域大顯身手。

    其次,可持續發展將更加深入地落地到工業場景當中,并成為未來工業轉型不可或缺的重要考量因素。特別是在持續推進“雙碳”目標和能源轉型、以大規模設備改造激發循環經濟動能的中國市場,包括生命科學在內的各行各業,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、長遠的視角,更好地推動低碳可持續發展。

    未來,創新與變革依舊是生命科學行業的主旋律。我們也期待更多行業企業加入,成為“影響力創造者”,共同以創新驅動行業數字化與綠色可持續轉型的行列,描繪美好的未來行業圖景。

    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“高效合規可持續 打造智慧制藥行業創新影響力”為主題,展示面向生命科學領域的軟硬件解決方案,帶來行業智能制造轉型的豐富實踐。敬請期待。

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