敏捷專案執行關鍵要素

OpreX Agile Project Execution 是 Yokogawa 推出的創新方法,用於交付流程自動化系統。透過這項方法,專案能在不牽動關鍵路徑的情況下如期完成,並保有應用軟體開發的彈性,同時配合硬體依施工進度到貨,甚至也能因應後期的系統變更。

如上圖所示,OpreX 的流程讓應用程式開發與硬體製造能並行進行,互不幹擾。

Executive Summary(執行摘要)

Value Propositions(價值主張)

Yokogawa 的 OpreX Project Execution 以標準化技術與彈性的專案執行流程為核心,確保自動化在專案進行期間不成為關鍵路徑上的風險來源。採用 OpreX 技術的專案可帶來:

  • 更低的專案執行成本
  • 更低的安裝成本
  • 更低的整體擁有成本(TCO)
  • 更靈活的專案執行與交付方式
  • 更低的專案執行風險

Goals(目標)

OpreX Project Execution 在專案生命周期中的目標包括:

  • 提升資本專案成功率
  • 讓自動化工作持續維持在非關鍵路徑上
  • 提供符合供應範圍要求的高品質整合自動化系統
  • 透過整合系統實現營運卓越
  • 確保客戶滿意度

Key Drivers and Enablers(關鍵驅動因素與促成技術)

OpreX 的交付模式由三大核心驅動因素構成:虛擬化、模組化與驗證,並由下圖中的技術與方法加以支撐。

Three key drivers and Enablers
圖:三大驅動因素與促成技術

Details

虛擬化

虛擬化由三項方案組成:Remote Delivery 模式、雲端工程 yi-CLOUD,以及目標系統虛擬化。

Value drivers enabled by Virtulization
圖:虛擬化所帶來的價值驅動

Remote Delivery(GDC)

Yokogawa 的全球工程資源中心(Global Delivery Centers)具備 OpreX 執行能力,負責專案工程、第三方系統測試,以及控制與安全系統的測試工作。

yi-CLOUD(CEE/CET)

Virtual Engineering & Test System in Cloud
圖:雲端工程與測試系統

無論目標系統在哪裡開發,也不論團隊成員身處何地,Cloud Enabled Engineering and Testing 讓 Yokogawa 的前端與後端團隊、EPC、最終使用者都能在雲端進行應用開發與測試。

Virtualization(Runtime)

Runtime Virtualization for Yokogawa ICSS
圖:Yokogawa ICSS 的執行環境虛擬化 點我放大

在單一實體伺服器上建立多台虛擬機,可減少實體電腦與系統機櫃數量,降低占地、耗電、熱能、冷卻與維護成本。

模組化

模組化由三項平台構成:以 N-IO 為核心的標準機櫃、Smart Junction Box(Smart JB)硬體平台,以及搭配業界函式庫的 Automation Design Suite(AD Suite)軟體平台。

 Value Drivers enabled by Modularization
圖:模組化所帶來的價值驅動

Configurable I/O(N-IO + AD Suite)

N-IO 與 AD Suite 讓應用程式開發與硬體製造能同步進行,彼此不受限制。N-IO 每個通道可支援多種訊號型態,簡化現場配線,免除 marshalling 系統需求,並支援彈性綁定。這項架構不需固定配線點,模組內的每一點都能充分利用。

N-IO Universal I/O module
圖:N-IO 通用 I/O 模組

Standard Enclosure(搭配 N-IO)

Standardized ICSS System Architecture
圖:標準化 ICSS 系統架構

標準機櫃使設計一致、品質穩定。透過 N-IO,不需交叉配線與 marshalling 機櫃設計,I/O 櫃完全標準化並以軟體設定 I/O。這項方法大幅減少硬體工程與設計審查流程。使用標準規格方式下單即可,不再反覆審圖。Yokogawa、EPC 與客戶都能因此減少大量工程時數。

Smart JB(N-IO)

Filed Wiring Reduction by Smart JB
圖:Smart JB 減少現場配線

N-IO 元件可直接安裝在現場。透過 Smart JB,現場儀表可直接接到 N-IO 系統上。這項概念能在施工階段帶來明顯好處:厚重的回路電纜可改為細量、輕量的光纖與電源線。整體線纜重量、成本、線槽、現場工程工作與文件(如 loop diagrams)都能大幅減少。

GES Industry Libraries(AD Suite)

Industry Library 是 Yokogawa Global Engineering Standard(GES)工具組的重要基礎,支撐模組化工程方法,並以實用方式保存知識、提升最佳做法的應用。其主要目的包括:

  • 沿用已驗證的實作經驗
  • 提升設計與實作的一致性
  • 提高工程效率
  • 降低已知風險

驗證

驗證涵蓋各項元素,以確保需求的滿足。

Smart DCS Engineering(模組化工程 + AD Suite)

Value Drivers enabled by Validation
圖:驗證帶來的價值驅動

基於模組化的工程方法,搭配 Yokogawa AD Suite,是 OpreX 專案執行的核心。AD Suite 為自動化專案的中央工程應用與資料庫,涵蓋專案的所有面向。Yokogawa 的工程平台提供靈活專案執行的功能,主要特性包括:

  • 批量工程(Bulk Engineering)
  • 模組化應用工程(Modular Application Engineering)
  • 自動文件生成(Automated Document Generation)
  • 後期變更與彈性綁定(Late changes and Flexible Binding)
  • 應用資產重用(如 GES Industry Library、客戶標準應用等)
  • 變更管理(Change Management),確保專案全生命週期可追蹤

AD Suite 保存了整個工廠從設計到投產的完整工程歷史,確保在系統生命週期中每次擴充或硬軟體變更時都能掌握最新的工廠知識。

Smart DCS Engineering
圖:Smart DCS 工程

Smart SIS Engineering(模組化工程)

安全系統(SIS)、緊急停俥系統(ESD)及火焰與氣體系統(F&G)的模組化應用開發與 DCS 應用開發方式相似。依照 OpreX 流程進行,包括 Smart JB、Universal/Safety N-IO 與可配定機櫃的使用。硬體遵循獨立應用流程,可按施工需求出貨。應用開發同樣採模組化方式,並進行遠端、持續測試。

Functional Safety Management(FSM)

FSM 對 SIS 專案至關重要,目的是在整個工廠安全生命週期內將對人員、環境及財產的危害降至社會可接受風險水平。Yokogawa 按 IEC-61508 與 IEC-61511 標準執行 FSM,以實現安全解決方案。此方法結合全球標準流程及國際認可的 TÜV Rheinland 獨立認證。

 Yokogawa‘s FSM
圖:Yokogawa FSM

Commissioning Support Package(F-CSP / PRM CSP)

透過 Yokogawa 的 N-IO 與現場 Commissioning Support Package(F-CSP),可提前進行設備電子檢查與現場驗證。F-CSP 可在控制器尚未安裝時完成 N-IO 節點設定、I/O 驗證及 HART 參數下載,驗證現場設備及 I/O 連接。PRM CSP 可自動對 HART 設備進行回路測試,支援現場數位設備(HART 與 FOUNDATION Fieldbus H1)在啟動階段的連接、回路、量程、工程單位、信號轉換及聯鎖檢查,達到:

Commissioning Support Package

  • 縮短現場設備調試時間與成本
  • 提升現場設備調試品質

Flexible Binding(F-CSP + AD Suite)

當現場資訊經 Commissioning Support Package 驗證後,會回寫至系統工程資料庫,並自動綁定至應用軟體。這種方式稱為彈性綁定(Flexible Binding),其特點包括:

Late Binding vs Flexible Binding

圖:後期綁定 vs 彈性綁定 放大圖

  • 允許現場機櫃提前出貨
  • 促進現場施工提前完成,無需整套系統到場
  • 在任何 SAT 階段均可彈性綁定 DCS/SIS
  • 啟動與調試更加順暢
  • 可應對後期變更

系統可在不影響專案總進度的前提下,容納任何後期修改。

Process Simulator(LCDS)

動態過程模擬技術近年持續發展,使 Life-Cycle Dynamic Simulator(LCDS)廣泛應用。LCDS 在專案生命週期的主要交付物包括:

  • 動態過程模擬模型:建立工廠動態模擬模型
  • ICSS 配定與整合:將動態模擬模型與自動化系統模擬整合
  • ICSS 測試:依預定操作情境(啟動、操作、異常、警報管理)進行測試
  • 操作員訓練:驗證新 ICSS 平台、標準操作程序(SOP)及初訓與複訓的能力

LCDS 的交付物可在設計建造及運維階段逐步開發、重複使用與持續改進。

Plant Lifecycle Management with Process Simulation

生命週期管理基礎

專案移交給營運團隊後,OpreX 方法為工廠內所有自動化系統提供可持續運作的基礎。可持續工廠是 Yokogawa 的概念,旨在維護並改善既有自動化系統,提供安全、穩健且可靠的設施,同時將整個生命週期成本降至最低。更多資訊請參考「可持續工廠」與「Yokogawa 系統升級解決方案」。

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