模塊化工廠的規劃設計

　　企業實現模塊化，對于已知的特定模塊，很大一部分工作能提前完成。特定部分可以保持不變，這部分工作無需重做，從而提高了生產率。

　　對于流程工業中的模塊化生產廠商，能夠獲得經濟效益有兩個重要因素。

　　一是模塊在最廣泛工藝參數范圍內的靈活性。由于模塊在設計時并沒有規定其特定的使用場景，廠商應將其設計為廣泛適用型的模塊。

　　二是模塊標準化使得每個模塊的工程施工方面的工作量減少。由于工程、資格和審批工作已提前開展，所以標準化的模塊化工廠的規劃設計工作相對較少。

　　工廠的規劃和建設是影響生產時間的關鍵因素，規劃中PCS配置的時間取決于具體項目情況，在啟動過程和建設過程中需要PCS。通過使用預先制造的模型或循環使用可以減少工廠建設時間，這是模塊工廠特有的特征。上述目標必須達到足夠的程度，模塊化工廠才具有競爭性，應盡早開始模塊規劃和工程設計。

　　化學工廠實現從傳統模式到基于模塊工程的轉變后，最直接的結果就是降低了系統的復雜性。模塊功能得到封裝，現場級別并沒有改變，只是對于操作者來說變得越來越隱蔽。以汽車領域為例，25年前，VM Beetle 的所有司機都可以自己對發動機進行保養和維修。而現在，發動機是封閉的單元，必須去專業維修點進行保養和維護。現在的發動機是一個能產生錯誤和狀態信息的模塊單元，具體的診斷須由專家來完成。模塊化工廠意味著更多的責任轉嫁到了模塊生產商身上，需要關注的信息有模塊的實時狀態、產品的質量和加工數據、訂單和調度操作數據等等。

　　實現方法包括使用工具的選擇(如Kit、CAE工具+MS Excel等)、員工培訓，以及其他像內部指導手冊的特定東西。模塊化工廠的實現方法是以自上而下和自下而上兩種方法的組合。采用自上而下設計方法，整個工廠根據ISA106 標準進行建設。自下而上的途徑是自上而下方法的補充，自下而上的方法確保了模塊的可用性。模塊工程并不是在控制工程啟動，而是在加工工程設計中啟動。

　　(控制相關信息系統的規則金字塔)

　傳感器和執行器的要求

　　設備小型化

　　工廠擴大生產規模采用更多設備和縮放模塊架構，需要使模塊和設備向小型化發展。現場設備如傳感器和執行器的包裝密度變得更高，要盡可能簡潔地配置現場設備，進一步提升模塊化水平，比如減小轉換器等電子器件在實際傳感器殼體的整合中體積和尺寸。模塊、傳感器和制動器被做得更小、結構更緊湊，不在設備上進行手動直接操作，用于局部顯示和操作的組件會被去掉。為節省空間，數據和信號可以通過現場總線或類似的方法進行傳輸。為了得到更小尺寸的零部件，傳感器和執行器應當加以優化以達到更小的管徑。在維護頻率小于每月一次的情況下，如果模塊或基礎設施需要分開，傳感器、執行器和導管可以直接用螺栓來固定。

　　故障診斷方面的需求

　　模塊的標準化不僅可以使單元的數量成倍增加，還有利于評估診斷信息。這就需要充分利用現有信息，特別是來自于現場的信息越來越多地使用在模塊上，以用于評估生產過程的性能。從模塊操作者來看，將單項資產、模塊、工廠作為整體的好處是增加了來自于現場設備的信息標準化集成的一致性。