信息物理系統(tǒng)、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和新的商業(yè)模式對流程工業(yè)、測量技術(shù)制造商和過程自動化等非常重要。鑒于產(chǎn)品生產(chǎn)周期越來越短和柔性制造要求的提升，特別是化學(xué)/藥學(xué)行業(yè)，企業(yè)開始推進模塊化生產(chǎn)。

　　化學(xué)/藥學(xué)行業(yè)企業(yè)一方面推進模塊化工廠建設(shè)，另一方面期望自動化技術(shù)（AT）能對過程控制系統(tǒng)（PCS）提供精確的技術(shù)支持。研究表明化學(xué)/藥學(xué)等行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程的模塊化可以實現(xiàn)并有一定的經(jīng)濟效益。歐洲的第七框架協(xié)議對F3（靈活flexible、快速fast、未來future）工廠進行財政支持。

　　目前Namur標準（NE）定義自動化必須要滿足模塊化工廠的柔性制造。Namur工作小組AK1.12在NE148標準中描述了對生產(chǎn)商的需求。2013年，ZVEI 的“模塊自動化”工作小組成立，歸屬于ZVEI “測試技術(shù)及過程自動化”領(lǐng)域，目的是與Namur工作小組AK1.12密切合作并形成與NE148工作組的聯(lián)合反應(yīng)機制。在實際工作中，工作小組發(fā)現(xiàn)需要撰寫一本關(guān)于下一步工作的白皮書以便和Namur共同研究。本白皮書重點對控制系統(tǒng)、相關(guān)儀器儀表和標準等進行了分析，旨在梳理各式各樣的需求、回應(yīng)和展望，對現(xiàn)階段制造商實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，在技術(shù)和經(jīng)濟方面還有哪些不足進行了分析。

　?。K化生產(chǎn)中自動化的市場容量評估）

　　模塊化生產(chǎn)市場容量評估

　　評估模塊化工廠的市場容量，可用的數(shù)據(jù)很少，Namur工作小組AK1.12也沒有進行相關(guān)的評估。本文提出的模塊化概念基于NE148，采用化學(xué)/藥學(xué)企業(yè)的銷售情況來做市場容量評估，所用數(shù)據(jù)來自VCI報告。計算時假設(shè)通貨膨脹率為2%，可得2022年德國相關(guān)企業(yè)的銷售額共計2280億歐元。

　　如果按平均6.5%的投資率進行計算，并且假設(shè)10年中有25%的企業(yè)實現(xiàn)模塊化（從專家采訪中評估得來），其中自動化約占3%的投資比例，那么模塊化工廠的自動化比例會越來越高。假設(shè)25%的企業(yè)會自動進行模塊化改造，其中自動化投資比例為6%，得出市場容量大約為2.22億歐元（根據(jù)2013年ARC的研究，PCS全球市場會達到116億歐元，其中22億歐元來自于化工領(lǐng)域）。

　　如果能夠基于模型、標準化地建設(shè)工廠，市場容量會增長更快，因為這樣做會節(jié)約大量成本并且后期將會獲得更多收益。隨著已有產(chǎn)品或新產(chǎn)品的生產(chǎn)，模塊化技術(shù)會取代傳統(tǒng)技術(shù)而成為常態(tài)。同時新的技術(shù)會產(chǎn)生新的產(chǎn)品模式，并且會挖掘新的市場（如個性化藥物）。這些發(fā)展并未包含在評估之中。

　　隨著模塊化和標準化的實施，價值鏈也會發(fā)生變化，企業(yè)的責(zé)任也會有所不同。運營商、模塊制造商和系統(tǒng)供應(yīng)商之間的任務(wù)也將重新分配。這些變化使工作組決定對模塊制造商進行調(diào)研。

    模塊化的自動化技術(shù)

　　基于之前的相關(guān)研究成果和ISA88、ISA95和ISA106等ISA標準，本文提出了模塊化的自動化技術(shù)的概念，它能夠滿足模塊化工廠所需的靈活性，支持連續(xù)和批量生產(chǎn)。模塊自動化通過封裝工藝過程降低了施工、啟動和維護的復(fù)雜性。

體系結(jié)構(gòu)

　　NE148標準給出了自動化技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)提出了兩種模塊并闡述了它們同PCS之間的連接關(guān)系。第一個模塊是變量A，通過控制單元自動處理模塊邏輯工作，且只和PCS交換必要信息。第二個模塊是變量B，該模塊僅使用I/O部件。

　　功能

　　由于自動化技術(shù)的功能需要無縫地集成到PCS中，模塊之間也需要建立通信連接，自動化技術(shù)自身的功能非常重要。模塊和模塊之間，模塊和PCS之間的通信可以通過IEC-Ethernet協(xié)議或現(xiàn)場總線協(xié)議解決。

　　基于狀態(tài)控制功能，是基于模塊的狀態(tài)描述和操作模式來實現(xiàn)的。在整個系統(tǒng)中每個模塊的狀態(tài)描述可以公開訪問，并且模塊之間邏輯連接的接口是唯一的?！盎跔顟B(tài)控制”功能對應(yīng)ISA106標準的連續(xù)生產(chǎn)工序和ISA88標準的批量生產(chǎn)工序，適用于上述兩個標準。

　　垂直通信/集成功能，是指模塊和PCS之間的通信，模塊必須集成到PCS環(huán)境中才能通信，通信可以通過IEC-Ethernet 協(xié)議或現(xiàn)場總線來實現(xiàn)，每個模塊的狀態(tài)模型都由PCS控制。變量A模塊使用OPC-UA交互界面，通過現(xiàn)場總線和PCS交換信息。狀態(tài)模型的建模，由于通信是在模塊和PCS間進行，狀態(tài)模型可以從當(dāng)前的狀態(tài)中建模，有兩種建模方法。其一是使用拓展因果矩陣進行SFC（產(chǎn)品流程控制）建模。

　　SFC可以映射到拓展因果矩陣中，SFC已經(jīng)是狀態(tài)模型，或者可以自動轉(zhuǎn)換到狀態(tài)模型，這些狀態(tài)模型無需進一步的操作就可以直接應(yīng)用到控制單元上，這種方法較適用于變量B模塊；其二是使用現(xiàn)有的編輯器，可以用傳統(tǒng)方式進行SFC建模，這種方法較適用于變量A模塊。

　　人機交互

　　操作界面

　　除了滿足自動化技術(shù)的功能之外，操作界面有如下需求，能夠人工手動控制個別模塊，能夠及時將圖表集中顯示在操作端顯示屏上。

　　與控制系統(tǒng)的半集成

　　在半集成的情況下，模塊的人機界面水平在1-3級之間。在控制系統(tǒng)中，界面顯示相關(guān)的警告、變量等，以便模塊的圖形化表示。在高水平的控制系統(tǒng)中，圖形化顯示確保了表示的一致性。4級和5級（6級除外）也可通過人工實現(xiàn)，6級能否實現(xiàn)取決于具體情況。模塊制造商應(yīng)該盡量避免人機交互界面邏輯和控制器設(shè)計兩者之間的高關(guān)聯(lián)性。模塊設(shè)計應(yīng)當(dāng)包括所有的數(shù)據(jù)，以便更高一級的控制系統(tǒng)可以在運行時得到相應(yīng)的模塊信息。

　　與控制系統(tǒng)的完全集成

　　與半集成相比，完全集成試圖將4級和5級實現(xiàn)自動化。為此，每個模塊必須提供4級和5級描述，有兩種方法可以實現(xiàn)。一是模塊來描述自身的實際圖表情況。模塊的操作圖表以不依賴制造商且獨立的方式給出。自動化技術(shù)系統(tǒng)通常使用特定系統(tǒng)表述方法來描述操作圖表，并提供專有格式。例如HTML5是一種不依賴制造商的格式，是W3C發(fā)布的一種在IT行業(yè)中的開放性語言，沒有相關(guān)操作顯示的知識就可以集成。如果還需要可擴展的圖形，就可以鑲嵌到HTML5代碼中作為可縮放矢量圖形（SVGs）。更高級別的控制系統(tǒng)必須支持該技術(shù)的曾用技術(shù)（如ActiveX等）。這些技術(shù)的優(yōu)勢是可以得到并且已廣泛使用，但缺點有二。

　　（可視化數(shù)據(jù)的層次分級）

　　一是不能保證描述的一致性；

　　二是模塊提供自身的描述方法。

　　而圖表由高一級控制系統(tǒng)來給出，這樣能確保描述的一致性。但是這種情況下，模塊制造商并不能看到最終的模塊描述版本，也就導(dǎo)致不同的控制系統(tǒng)，其描述也不盡相同。

　　人機交互界面實現(xiàn)完全集成需要模塊達到5級標準，需要從更高一級控制系統(tǒng)的模塊描述中得到商業(yè)邏輯的技術(shù)。如果模塊完整的人機交互商業(yè)邏輯包含在描述之中，模塊便會達到6級集成。在半集成和全集成間的折衷方法就是對于操作界面使用半集成，而對于詳細的診斷性信息使用完全集成，采用上述方法，能簡化控制系統(tǒng)中必要的標準化和實施過程。

    模塊化工廠的規(guī)劃設(shè)計

　　企業(yè)實現(xiàn)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(chǎn)率。

　　對于流程工業(yè)中的模塊化生產(chǎn)廠商，能夠獲得經(jīng)濟效益有兩個重要因素。

　　一是模塊在最廣泛工藝參數(shù)范圍內(nèi)的靈活性。由于模塊在設(shè)計時并沒有規(guī)定其特定的使用場景，廠商應(yīng)將其設(shè)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(guī)劃設(shè)計工作相對較少。

　　工廠的規(guī)劃和建設(shè)是影響生產(chǎn)時間的關(guān)鍵因素，規(guī)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(shè)過程中需要PCS。通過使用預(yù)先制造的模型或循環(huán)使用可以減少工廠建設(shè)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(yīng)盡早開始模塊規(guī)劃和工程設(shè)計。

　　化學(xué)工廠實現(xiàn)從傳統(tǒng)模式到基于模塊工程的轉(zhuǎn)變后，最直接的結(jié)果就是降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。模塊功能得到封裝，現(xiàn)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(lǐng)域為例，25年前，VM Beetle 的所有司機都可以自己對發(fā)動機進行保養(yǎng)和維修。而現(xiàn)在，發(fā)動機是封閉的單元，必須去專業(yè)維修點進行保養(yǎng)和維護。現(xiàn)在的發(fā)動機是一個能產(chǎn)生錯誤和狀態(tài)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(zé)任轉(zhuǎn)嫁到了模塊生產(chǎn)商身上，需要關(guān)注的信息有模塊的實時狀態(tài)、產(chǎn)品的質(zhì)量和加工數(shù)據(jù)、訂單和調(diào)度操作數(shù)據(jù)等等。

　　實現(xiàn)方法包括使用工具的選擇（如Kit、CAE工具+MS Excel等）、員工培訓(xùn)，以及其他像內(nèi)部指導(dǎo)手冊的特定東西。模塊化工廠的實現(xiàn)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(shè)計方法，整個工廠根據(jù)ISA106 標準進行建設(shè)。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(shè)計中啟動。

    傳感器和執(zhí)行器的要求

　　設(shè)備小型化

　　工廠擴大生產(chǎn)規(guī)模采用更多設(shè)備和縮放模塊架構(gòu)，需要使模塊和設(shè)備向小型化發(fā)展?，F(xiàn)場設(shè)備如傳感器和執(zhí)行器的包裝密度變得更高，要盡可能簡潔地配置現(xiàn)場設(shè)備，進一步提升模塊化水平，比如減小轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)更緊湊，不在設(shè)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(jié)省空間，數(shù)據(jù)和信號可以通過現(xiàn)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(zhí)行器應(yīng)當(dāng)加以優(yōu)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(chǔ)設(shè)施需要分開，傳感器、執(zhí)行器和導(dǎo)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(shù)量成倍增加，還有利于評估診斷信息。這就需要充分利用現(xiàn)有信息，特別是來自于現(xiàn)場的信息越來越多地使用在模塊上，以用于評估生產(chǎn)過程的性能。從模塊操作者來看，將單項資產(chǎn)、模塊、工廠作為整體的好處是增加了來自于現(xiàn)場設(shè)備的信息標準化集成的一致性。

　　NE107標準已經(jīng)做了充足的基礎(chǔ)工作，把診斷信息分為4類，這對用戶的理解就變得非常容易。這4類分別是“需維修”、“超出定義范圍”、“檢查”和“失敗”。這4種分類和代表符號使得操作者非常容易評估故障種類，并進一步做出正確的應(yīng)對措施。高級控制系統(tǒng)能得到模塊提供的診斷信息，操作者和模塊制造商在信息和IP保護間需要達成一致。

　　標準和規(guī)范

　　防爆標準

　　防爆的關(guān)鍵標準包括以下三部分，一是爆炸性環(huán)境（防爆和保護）——基本概念和方法及“德國版EN1127-1：2011”；二是TRBS 2152——有危險的、潛在的爆炸環(huán)境（避免危險性的明火或潛在的爆炸環(huán)境）；三是IEC/EN 60078-xy——電氣防爆的點火保護類別說明以及設(shè)計和檢查。

　　工廠的設(shè)計示意圖

　　圖4是工廠模塊化示意圖。因為要考慮防爆，工廠的特定結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要，據(jù)此可以實施不同的防爆措施。

　　要確保工廠的工藝設(shè)備容器（如PEC、ISA106單元）是固定的，還要提供電力、數(shù)據(jù)交換、壓縮空氣、油氣、廢水處理等必要的能源裝置。PEC是PEA（安裝模塊），ISA106相關(guān)設(shè)備等設(shè)備的集合體，還包含執(zhí)行器和傳感器等現(xiàn)場設(shè)備、裝置和管路等。在控制室內(nèi)可以監(jiān)測各種加工過程。

　　例如，企業(yè)會以外聘的形式為模塊化工廠的運輸提供支持。PECs可以將不同的工廠連接到公司的基礎(chǔ)設(shè)施上，PEC組成了PEA（安裝模塊）的框架。出于防爆的原因，所有的PEA需在區(qū)域1內(nèi)設(shè)計?；蛘咴诜止S中有兩個區(qū)域，一個區(qū)域不能分配到爆炸區(qū)域內(nèi)，另一個區(qū)域命名為區(qū)域2或1，而子區(qū)域可以命名為區(qū)域0。生產(chǎn)工廠可以分為有爆炸和沒有爆炸可能性的模塊，工廠零部件在PEC上安裝，各區(qū)域相互連接。當(dāng)然，這種方案的經(jīng)濟性還有待進一步確認。

    模塊化工廠的特征

　　由于需要考慮防爆級別并做相應(yīng)處理，模塊化工廠具備一些傳統(tǒng)工廠所不具備的特征。模塊需要在危險區(qū)域內(nèi)應(yīng)用，模塊應(yīng)盡可能多變、靈活地布置，鑒于工廠的高安裝密度和簡陋的通風(fēng)設(shè)備，很難將工廠劃分區(qū)域，建議在區(qū)域1中設(shè)計模塊。

　　防爆和模塊化工廠

　　在危險區(qū)域選擇操作電力資源時，要以防爆文檔為基礎(chǔ)。該文檔包含選擇電力操作資源和安裝類型所有需要的信息，如區(qū)域分類、爆炸組合溫度等級。工廠運營者有責(zé)任建立和維護這個文檔，在建立過程中，工廠運營者需要得到工廠/生產(chǎn)模塊設(shè)計者的幫助。

    A）高安裝密度

　　模塊化產(chǎn)品高密度安裝，如果讓它們處理有潛在爆炸的混合物，則區(qū)域1的環(huán)境就不好控制，潛在的爆炸可能會出現(xiàn)。

　　處理易燃易爆的氣體和液體時，可能造成潛在的爆炸環(huán)境。當(dāng)容器安裝得非常近，爆炸會從一個容器傳遞到另一個容器。根據(jù)德國相關(guān)安全操作條例，工廠必須考慮容器之間的間隙。

　　模塊化工廠中，在危險區(qū)域操作的設(shè)備的數(shù)量比非模塊工廠的數(shù)量要多，為了達到最佳的設(shè)置，必須使用混合保護類措施以防止火災(zāi)。在模塊中有不同的電力提供點，采用智能設(shè)備實現(xiàn)實時監(jiān)管，特別是安裝在危險區(qū)域的沒有爆炸保護的控制盒安裝閥。工廠應(yīng)遵守EN60079-14/ DIN VDE0165-1的安裝規(guī)則，以滿足安全點火防護等級。除其他事項外，規(guī)則要求此類安裝不允許外部有能量輸入?；谶@個原因，安全型線纜通常與非安全型電纜分開鋪設(shè)。由于安裝的高密度性，在安裝過程中，必須考慮來自溫度或化學(xué)影響的高危險性。

　　B+C）模塊化和標準化

　　模塊是工廠的一部分，必須和整個生產(chǎn)車間的防爆一起考慮，生產(chǎn)模型和環(huán)境也包含在防爆范圍之內(nèi)。

　　D) 沒有防爆設(shè)計的電力操作資源

　　采用Ex p或Ex d標準的閘盒或開關(guān)柜可以使電力資源和控制設(shè)備更加適合在爆炸區(qū)域工作，因此控制設(shè)備和逆變器要直接安裝到模塊中。點火保護的防爆型Ex d和加壓型Ex p使得電力操作系統(tǒng)正常工作，尤其是較高的電壓，必須給出在危險區(qū)域合適的安裝方法。保護種類的混合使用有利有弊，需要權(quán)衡使用。

　　加壓型外殼使得可以通過完整的容器構(gòu)建相對大型的殼體，自動化系統(tǒng)和電力系統(tǒng)（如電機控制）可以安置其中。所需的外殼僅比類似的工業(yè)外殼稍重且無防爆要求。使用惰性氣體也是一種保護方式。當(dāng)工廠啟動時，系統(tǒng)直到有足夠的壓縮氣體時才會啟動操作。在失壓情況下，電力系統(tǒng)會立即關(guān)閉。

　　同樣，Ex d型防爆保護類別也應(yīng)處于殼體之中，使其爆炸的影響僅限于該殼體的內(nèi)部，即無法點燃在環(huán)境中可能發(fā)生爆炸的混合物。為了抵擋爆炸產(chǎn)生的壓力，這些外殼通常很厚。而在加壓外殼中，安裝的設(shè)備不會把殼體的外表面加熱到周圍的易爆環(huán)境可以被點燃的程度。與加壓外殼相比，隔爆外殼不依賴于壓縮空氣的供給，并且不需要任何程序來啟動。選擇點火保護方式時，應(yīng)當(dāng)考慮到功能和為節(jié)省資源兩個方面。

　　E)區(qū)域分類和操作資源的選擇

　　除了Ex m之外，工廠可以應(yīng)用所有的爆炸保護類措施。具體使用情況依賴于設(shè)備、模塊和區(qū)域分級，對于供電、頻率轉(zhuǎn)換和電機控制，相應(yīng)措施有Ex i, Ex ic, Ex p, Ex d, Ex e, Ex q, Ex o。其中，Ex o措施還能解決轉(zhuǎn)換器的散熱問題。

　　F)審批

　　根據(jù)德國操作安全條例，工廠運營者必須創(chuàng)建一個防爆文檔。PEC或模塊生產(chǎn)單元的制造商必須提供相應(yīng)的信息作為文檔的基礎(chǔ)。

　　PEC制造商的市場定位有兩種。一種是聲明PEC是加工工廠或加工工廠的一部分，這意味著PEC會永久安裝在制造商網(wǎng)點，并且是高級生產(chǎn)過程的一部分。在這種情況下，合規(guī)性的聲明和CE認證對于PEC都不適用。但是，這種方法的劣勢在于PEC的安裝必須適應(yīng)特定的國家，該方法目前還不能保證自由地在歐洲范圍內(nèi)安裝。

　　另一種就是將PEC作為一個機器，并且應(yīng)用機器指令，好處是可以在歐洲范圍內(nèi)實現(xiàn)自由安裝，并且適合移動使用，且具有PEC的可替換性。如果PEC不是一個完整的機器，制造商就無法評估PEC安裝所在位置的風(fēng)險，也不再需要CE認證與合規(guī)性聲明，PEC給出相關(guān)的公司聲明即可。如果認為它是一個完整的機器，制造商就要評估風(fēng)險。在這種情況下，制造商將根據(jù)2006/42/EC 和9419/EC給出CE認證與合規(guī)性聲明。

　　實際情況下，將兩種方法結(jié)合起來會更有意義。在這種情況下，我們就要更多地考慮PEC的風(fēng)險。對于功能安全性來說，機器損壞帶來的影響遠比加工工廠損壞帶來的影響要低。

　　模塊供應(yīng)商必須提供測試等報告，模塊的交換也必須經(jīng)過專家評估，但這些并不需要由具有專業(yè)資質(zhì)的人來做。

　　通過提供合適的文檔范例，應(yīng)盡可能減少文檔方面工作的投入。

功能安全標準

　　關(guān)鍵標準包括兩部分，一是電力防爆安全系統(tǒng)的功能安全性，即通用標準（IEC 61508-1:2010）和德國版標準（EN61508-1:2010）；二是功能性安全（加工工業(yè)的安全設(shè)施系統(tǒng)），即框架、定義、硬件和軟件標準（IEC61511-1-2003+2004），德國版標準（EN61511-1:2004）。

　　模塊化工廠的特征

　　風(fēng)險評估方面，模塊化工廠具有一系列工廠結(jié)構(gòu)化和操作方面的特征，重要的特征和說明見表5。必須把模塊化工廠作為整體來看，全局觀念是操作者的責(zé)任，且這個責(zé)任不能委派給他人。

　　功能安全和模塊化工廠

　　基本功能安全任務(wù)和傳統(tǒng)工廠并沒有很大差別，只是在細節(jié)上有所不同。

　　A）防爆分級

　　如果每個模塊中危險物質(zhì)數(shù)量越少，對工廠的造成損壞風(fēng)險就越低。限制區(qū)域意味著危險區(qū)域不易分離，并且會相互影響。

　　B）模塊化等級

　　根據(jù)IEC-61511，工廠完整性對于安全性來說非常重要，子模塊并不影響工廠完整性。文檔必須建立在單個模塊文檔之上，如果模塊有SIS（廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)），我們就必須將它集成到控制系統(tǒng)中，可采用總線的方式，同時還要考慮在各種模塊中如何實現(xiàn)SIS的兼容性。在整個工廠建成后，SIS要盡快完成安裝。

　　C）標準化

　　在模塊標準化的情況下，工廠的一致性會使功能安全性能更高。從安全角度出發(fā)，PEA可作為一個單元，高度標準化也需要如此。

　　D）審批/驗收

　　一個模塊的文檔盡可能和大綱文檔相似，可以避免很多不必要的工作。如需改動，應(yīng)盡可能少。不清晰的文檔會導(dǎo)致工作成本的增加，文檔必須是可追溯且一致的。模塊供應(yīng)商必須提供一個準確的模塊描述，模塊的安全手冊應(yīng)該能給用戶清晰的使用指導(dǎo)。

　　GAMP指南

　　加工生產(chǎn)需要GAMP5指南或采用PAT記錄的工序。就加工流程而言，模塊化工廠的加工類型和自動化與傳統(tǒng)工廠大致相同。審批是否通過，對于運營者來說具有決定性作用。

　　如果審批沒有通過，工廠便不允許開辦，因此，審批也是全部成本中相當(dāng)重要的一部分。

　　對于傳統(tǒng)工廠，文檔從現(xiàn)場設(shè)備（如執(zhí)行器、傳感器）開始編寫。當(dāng)把具有標準化模塊的模塊化工廠視為技術(shù)設(shè)備時，工廠就已經(jīng)實現(xiàn)了文檔化。只有當(dāng)交互文檔丟失時，模塊化工廠的每一個零部件才需要重新確認配置。

　　文檔的簡化

　　為了簡化冗余的文檔，模塊化工廠工程化的目標應(yīng)被提升一個等級，表述模塊化工廠的文檔要足夠完整，并且格式有一定要求，這些都是被相關(guān)機構(gòu)（EMEA或FDA）審批成功的必要條件。

　　文檔的需求

　　為了審計員查看，PCS文檔應(yīng)具有易讀性，且能夠完整一致地描述自動化系統(tǒng)的實施過程。出于經(jīng)濟效率的考慮，文檔應(yīng)簡潔明了。除了技術(shù)內(nèi)容外，它還要符合ISO9000標準，該標準定義了文檔的結(jié)構(gòu)，包括可追溯性、責(zé)任等。為了確保設(shè)備不工作時可得到必要的信息，一般情況下，審計員都會審查模塊的細節(jié)，這可能意味著模塊的細節(jié)不得不公開。

　 （模塊化工廠功能性安全的重要特征）

　　前景可期

　　目前模塊化還處于研究階段，本文提出了滿足NE148標準的模塊化的自動化技術(shù)的概念，研究表明模塊自動化是可以實現(xiàn)的。狀態(tài)模型是模塊化概念中非常重要的因素，用于自動化技術(shù)的抽象描述和運行。數(shù)據(jù)封裝采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ⒛馨涯K無縫集成到高級別PCS中。本文也探討了模塊化工廠的工程化途徑，需要重點借鑒模塊工程化和控制系統(tǒng)工程化之間的關(guān)系。傳感器/執(zhí)行器和標準等章節(jié)分析了模塊化工廠的顯著特征。如果上述方法應(yīng)用到工廠規(guī)劃、工程化、自動化系統(tǒng)中，就有可能實現(xiàn)Namur所提到的發(fā)展愿景。

　　本文編譯自德國電子電氣制造商協(xié)會（ZVEI）：《Module-Based Production in the Process Industry-Effect on Automation in the “Industrie 4.0” Environment》