西门子工业物联网解决方案助力成都西汇水环境充分发挥数据洞察的效用

成都西汇水环境有限公司（“成都西汇”）于2016 年创立于中国成都市，专业从事污水处理厂（站）及供水管网的建设与运营。

成都西汇旗下拥有七座工厂，包括郫都区安德园区工业污水处理厂以及团结镇污水处理厂等，污水处理规模达19 万吨 / 日。尽管成都西汇素来表现不俗，但污水处理厂的运营管理仍然面临着重重困难。

污水处理是一个十分漫长的过程，由孤立的设备和环节组成。大部分步骤都涉及手动工序，自动化水平比较低。但是，随着政府监管规定不断提高，人工流程的劣势显露无遗。为了从竞争中脱颖而出，污水处理厂必须设法实现数字化运营，以达到合规以及节约时间和成本的目标。

2019年，成都西汇认识到数字化转型的必要性，并寻求工业物联网（industrial IoT）解决方案。他们选择了西门子的工业物联网即服务解决方案MindSphere®。这使得成都西汇扩展了他们的物联网能力，并连接了整个工厂的几乎所有关键设备和流程。他们还优化了运营透明度以及运营成本（维护、能源和化学药品），同时确保了出水质量。

成都西汇在实施MindSphere的过程中，主要解决了三个难题。水质问题是成都西汇的重中之重。过去，成都西汇采用人工流程解决水质问题，如溶解氧（DO）浓度、进水量、曝气量、药剂用量和回流比等。首先，通过溶解氧和氧化还原电位(ORP)传感器测量溶解氧浓度，然后通过可编程逻辑控制器(PLC)将数据上传到监控和数据采集 (SCADA) 系统中。只有在完成前述步骤之后，才进行调整。由于这些冗长的人工过程，很难将水质保持在一个稳定的水平。

成都西汇面临的另一个挑战是运营成本。前三位的运营成本分别是机器和零件维护费用、能源消耗和化学药品的消耗。因为缺少精准的分析和指导，工厂只能过度使用化学药品和过度处理以确保输出的水质符合国家法规。然而化学药品的过度使用反过来又增加了机器使用率，机器维护和能源消耗。

非计划停机是成都西汇面临的第三个挑战。当7座污水处理厂同时运行时，如果其中一座出现故障，不仅会影响出水水质，还会因停机而大大影响运行成本。

利用工业物联网解决方案，以实现完全的运营透明度

借助MindSphere的部署，成都西汇开始打破壁垒，将原本孤立的关键设备和流程连接起来。利用即插即用的连接解决方案MindSphere MindConnect® 2040，可以轻松地连接设备和流程，从而获取实时物联网数据洞察。

不仅如此，成都西汇还用到了MindSphere的很多应用程序和基于物联网的解决方案。作为Xcelerator™--西门子数字工业软件公司提供的一个全面、集成的软件和服务组合的重要组成部分，MindSphere进一步推动了成都西汇的物联网实施进程。

例如，通过MindSphere Asset Manager，成都西汇建立了物联网数据模型，这样他们就可以定义物联网数据采集点，并有效管理设备。借助Fleet Manager，成都西汇可以在云端查看所有工厂、生产线和设备，并通过自定义警报规则和响应事件，以最简单的方式实现跨工厂和生产线的远程监控。同时，有了Fleet Manager，成都西汇还可以查看任何设备的运营数据，并通过Fleet Manager定义的KPI警报，将设备运营信息实时发送给设备提供商，请求设备提供商远程进行设备故障排除，大大提高了故障解决效率。

“作为工业自动化领域值得信赖的合作伙伴，西门子为我们提供了高品质的产品和世界级的服务。”成都西汇总经理张承翚说。”同时，西门子了解污水处理行业和我们所面临的挑战。MindSphere为我们提供了所需的透明度和数据驱动的洞察力，使我们能够做出正确的决策并加强了我们的数字化战略。”

利用物联网数据分析，实现节约能源消耗

对于污水处理厂而言，必需时刻对鼓风机等关键设备的能耗进行监测和评估。鼓风机的能耗占总运营成本的 50%，因此，任何能够显著减少鼓风机能耗的方法都将对成都西汇大有裨益。通过使用MindSphere对物联网数据进行全面分析，成都西汇现在可以将鼓风机的鼓风量与当前电价进行关联，充分利用错峰电价，从而在确保出水质量的同时，实现对鼓风机输出功率的控制。这样做就可以将鼓风量控制在较低水平，以最大限度地降低电费。

“多亏了MindSphere，现在关键设备得到了有效的管理。”成都西汇的维护经理李俊文说。”我们可以提前安排维护工作，也可以与设备提供商和服务商紧密高效地合作。”

MindSphere分析结果显示，成都西汇已成功将每月的电力成本降低了10%，并通过实现药品管理模型的优化和数字化，将化学药品成本削减了10%。

“通过MindSphere，我们可以测量、分析和优化我们的流程和运营成本。”成都西汇数字化转型总监蒋宇亮说。”我们不仅可以清晰地了解瓶颈在哪里，还可以弄清楚故障操作和成本之间的关系。”

实现智能维护

成都西汇依托MindSphere，基于从鼓风机收集的实时和历史数据，利用机器学习(ML)和高级分析功能，可以在鼓风机发生故障之前，提前向维护人员发出预警。警报可进一步报送设备供应商，以便进行远程诊断或恢复机器出厂设置。将实时物联网数据和历史性能数据相整合的应用程序，可以帮助设备供应商更快、更准确地完成设备维护任务。

通过先进的分析和机器学习，他们的工厂维护从被动或计划的方式转变为主动的方式。现在，可以根据运行数据和实际健康状况对设备进行维护，而不是预先安排不必要的维护或当设备已经出现故障时进行维护。这就减少了非计划停机时间，使设备运行始终保持较高的可靠性和可用性。

总结

通过在全公司范围内部署MindSphere，成都西汇不仅实现了对污水处理全过程的数字化监控和管理，而且通过深度挖掘物联网数据分析，找到了产品质量与成本之间最科学、最准确的平衡点，从而大幅节约了运营成本。

成都西汇在解决他们的业务挑战的同时，也将他们的行业知识和经验转化为MindSphere应用。将他们的行业知识融入到这些应用中，对整个行业来说都是有价值、有意义的。未来，成都西汇打算将他们新开发的应用发布到MindSphere应用商店中，从而建立一个新的面向服务的商业模式。他们不仅计划为主流设备商提供物联网应用服务，还计划为同类型的污水处理厂提供服务。通过MindSphere，成都西汇设想为整个行业提供一种新的商业模式：运营即服务。

“在MindSphere赋能的透明度和数据驱动的洞察力下，我们找到了最科学、最准确的方法来保持水质的稳定，同时也节省了巨大的成本。”张承翚说。”我们已经建立了我们的应用，可以惠及更多行业内的企业。”