陶氏化學以數位孿生技術降低變更風險並強化操作員訓練
導入背景：全球控制系統標準化與上線風險
陶氏化學（Dow Chemical）在企業整併與組織調整期間，材料科學事業部希望透過「全球控制系統標準化」提升營運一致性與效率，並選定西門子（Siemens）開發之SIMATIC PCS 7作為控制系統平台。惟因控制系統架構與應用設定之間高度相依，造成「離線測試」（不影響現場生產之測試）不易，導致在生產系統進行變更時可能出現非預期擾動。
原因釐清：改善方向聚焦於「上線前先完成測試」
為降低上線風險，陶氏化學針對事件進行原因分析，反覆出現的改善建議為「上線前必須完成離線驗證」（即在不影響現場生產的環境中先行測試與確認）。因此，團隊與西門子討論後，採用「虛擬測試與訓練環境」（virtual digital twin）作為主要解法，並建立陶氏化學內部稱為Virtual DST的系統。
系統內容：建立可供測試與訓練之「虛擬控制系統環境」
Virtual DST旨在建立一套可複製現場控制系統運作情境的虛擬環境，其核心組成包含：每套生產系統對應一套離線工程系統、多人同時進行設定修改（最多三位工程師並行）、SIMIT模擬軟體、最多六個虛擬控制單元，以及用於操作員訓練的四螢幕畫面配置。系統亦支援批次作業（batch）、生產流程切換控制（route control）、安全保護系統（SIS）、歷史資料系統（process historian）及與企業管理系統的資料連結（SAP Plant Connectivity, PCo）等功能。
作業流程：先於虛擬環境完成變更測試與訓練，再導入現場
陶氏化學先以現行生產程式更新Virtual DST，並在虛擬離線環境中完成應用設定變更；再透過模擬工具進行測試與情境訓練，使操作員可於控制室或其他地點先行熟悉變更內容。待測試與訓練確認無誤後，再將變更移轉至生產系統，以降低造成製程擾動之風險。
導入成效：支援事件重現與修復方案驗證，加速恢復運轉
陶氏化學導入上述虛擬環境後，在某次週末發生重大事件時，操作團隊得以於虛擬環境中進行測試、重現事件並驗證修復方式，並於週一早上恢復運轉；若以過往方式，可能建立測試系統就需耗費大量時間，無法如此快速完成恢復。顯示此作法可在事件發生時提供重現與修復方案驗證之能力，並縮短恢復運轉所需時間。
應用意義：上線前測試制度化並以管理指標衡量效益
就化學工業連續製程而言，「控制系統虛擬測試與訓練環境」可將變更導入前的測試與訓練制度化，其優勢如下：
- 於不影響現場生產之環境完成設定變更測試與確認，降低上線後擾動風險。
- 以模擬情境支援操作員訓練，縮短熟悉時間並降低操作失誤。
- 事件發生時可快速重現狀況並驗證修復方式，加速恢復運轉。
對管理階層而言，可採「事件數下降」「變更後非預期擾動降低」「恢復運轉時間縮短」等指標評估投資效益。
以「先測後上線」降低風險，讓營運更可控
綜合上述，陶氏化學導入控制系統之「虛擬測試與訓練環境」，重點並非追求新技術展示，而是回到連續製程最務實的管理需求：任何變更在導入現場前先完成測試與訓練，避免在正式生產中以試錯方式承擔風險。透過可重現、可驗證的虛擬環境，不僅能降低變更上線造成的非預期擾動，也能在事件發生時加速釐清原因與驗證修復方案，縮短恢復運轉時間。對企業管理而言，此類作法亦有助於將改善成效以事件數、擾動程度與恢復時間等指標量化呈現，作為後續擴大導入與持續精進的依據。
資料來源:Automation World