侯巖松

[摘 要] 以煉化企業(yè)為背景，論文結合中國制造2025關于信息化工業(yè)化融合的要求，分析國內(nèi)煉化企業(yè)智能制造建設基礎，借鑒國內(nèi)外行業(yè)智能工廠建設思路，提出了中國煉化企業(yè)智能工廠建設的基本框架和建設內(nèi)容。

[關鍵詞] 石油化工；中國制造2025；智能工廠；兩化融合

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 07. 041

[中圖分類號] F270.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2016）07- 0089- 03

現(xiàn)代工業(yè)或制造業(yè)經(jīng)歷了以蒸汽機為驅動的機械制造、以電力驅動的大規(guī)模生產(chǎn)，以及通過電子信息技術驅動實現(xiàn)的自動化制造歷程。制造業(yè)強國德國將這一工業(yè)化過程描述為機器代替人工的工業(yè)1.0 時代、流水線生產(chǎn)的工業(yè)2.0時代、高度自動化生產(chǎn)的工業(yè)3.0時代。近年來，伴隨互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新的信息技術的迅猛發(fā)展以及上述技術對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)的深度影響， 德國在2011年漢諾威工業(yè)博覽會上提出了工業(yè)4.0的概念，并將這一概念伴隨的制造業(yè)強國政策上升到國家戰(zhàn)略。與此同時，美國、英國、法國、日本等國家均提出了適合自身工業(yè)制造業(yè)發(fā)展特征的國家制造業(yè)升級戰(zhàn)略規(guī)劃。我國在2015年也推出了《中國制造2025》——中國版的“工業(yè)4.0”規(guī)劃，規(guī)劃提出了中國制造強國戰(zhàn)略，同時圍繞制造強國這一戰(zhàn)略目標，在《中國制造2025》規(guī)劃中明確了9項戰(zhàn)略任務和相關的重點發(fā)展領域。比較與其他國家的制造業(yè)強國戰(zhàn)略，中國制造2025結合我國工業(yè)制造業(yè)實際，特別強調(diào)了要通過信息化和工業(yè)化兩化融合來引領和帶動整個制造業(yè)發(fā)展，以及以智能制造為主攻方向的戰(zhàn)略思路。工信部圍繞這一國家戰(zhàn)略部署，隨即發(fā)布了2015年智能制造試點示范項目名單，在石化領域將中石化九江石化智能工廠建設作為示范。論文將結合國家戰(zhàn)略方向，九江石化示范實踐以及中石油煉化企業(yè)實際，探討煉化企業(yè)制造升級及智能工廠建設。

1 煉化行業(yè)智能工廠的定位和方向

面臨國際金融危機復蘇緩慢和國內(nèi)經(jīng)濟步入新常態(tài)，商品市場化和全球化進程逐步加快，國際市場動蕩和市場競爭加劇。大宗原料價格持續(xù)波動，煉化企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營風險持續(xù)上升，綠色環(huán)保要求不斷提高。在煉化行業(yè)面臨巨大壓力挑戰(zhàn)的同時，也面臨著新的機遇和升級發(fā)展契機。國家石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃、 煤炭和煤能源化工規(guī)劃、智能制造等一系列惠及能源化工行業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策陸續(xù)出臺。國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，需要更多、更好的高質量低成本的能源化工產(chǎn)品，國產(chǎn)能源化工產(chǎn)品供應不足的局面仍將存在。

煉化行業(yè)是典型的資本、技術密集型行業(yè)，對設備裝備的依賴程度很高，整體的自動化水平和信息化水平處于相對較高的水平。針對國內(nèi)煉化企業(yè)，智能儀表、集散控制系統(tǒng)DCS、先進控制、油品調(diào)合、流程模擬、計劃、調(diào)度優(yōu)化、MES、ERP等自動化和IT技術均有在煉化企業(yè)應用。同時在新技術應用方面，煉化行業(yè)也在積極的利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術，在設備遠程巡檢、安全管理、企業(yè)IT治理等方面進行應用嘗試。可以說，在一定程度上，國內(nèi)煉化企業(yè)在自動化和信息化應用方面的明顯缺項并不多，特別是近幾年的大規(guī)模信息化建設，部分先進信息系統(tǒng)的部署速度甚至超越了國外同行（例如優(yōu)化排產(chǎn)）。但是，大家普遍感覺企業(yè)的智能化制造能力并沒有顯著的提升，基層用戶應用系統(tǒng)所帶來的效益紅利不明顯等問題時有反映。究其原因，拋開人員素質，本文認為有六個方面的內(nèi)容有待提升。一是基礎儀表自動化方面還有欠賬，重點部位儀表、自控的缺失直接影響上層物料平衡、區(qū)域優(yōu)化的應用效果。二是裝置級優(yōu)化操作技術（流程模擬、APC、在線調(diào)合、RTO）的長效應用模式和投資維護模式有待改革。三是生產(chǎn)管理類信息系統(tǒng)亟待集成，完整的計劃、調(diào)度、排產(chǎn)、操作執(zhí)行、操作監(jiān)控、平衡分析、績效考核PDCA管理循環(huán)還沒有形成，其上的優(yōu)化基本沒有實現(xiàn)。四是現(xiàn)場操作人員操作過程缺乏新技術支持，是煉化企業(yè)安全管理的重要盲點，環(huán)保監(jiān)測有待加強，煉廠無線互聯(lián)應用需要展開。五是設備裝置的運行機理數(shù)據(jù)采集、分析應用不足，設備裝置的檢維修、挖潛增效工作難以科學評估。六是自動化信息化投資管理、項目管理各自為政，步調(diào)不一致，沒有形成相互促進與彌補的螺旋式上升模式，沒有形成應用合力，產(chǎn)生“1+1>2”的效果。

基于以上分析，我們認為國內(nèi)煉化企業(yè)工業(yè)4.0或智能工廠建設，需要在深刻分析行業(yè)特點和自身實際的前提下，提出合理的建設模式。作為相對弱市場競爭、高危、大規(guī)模流程加工行業(yè)，煉化企業(yè)的自動化和信息化水平相對較高，煉化行業(yè)智能工廠建設的重點應該是圍繞成熟自動化和信息化技術的完善提升，以及自動化和信息化的融合，通過兩化融合的過程推動技術和管理的優(yōu)化進步，達到企業(yè)設備智能、管理智能、決策智能，最終實現(xiàn)智能制造。

具體到煉化“兩化”融合或者智能制造的標志或特征，可以總結為下面四個方面：

數(shù)據(jù)：首先要能夠最大化利用各類傳感器、計量設備、存儲設備，實現(xiàn)煉化企業(yè)工廠設計數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、設備動靜數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)的采集和信息化管理。滿足對企業(yè)“透視”的需求。

互聯(lián)：要能利用工業(yè)以太網(wǎng)/無線網(wǎng)/4G、智能手持或穿戴終端實現(xiàn)設備、人員、通信設施的網(wǎng)絡化連接。通過網(wǎng)絡，使人與人、人與機器形成互聯(lián)，滿足人員與設備裝置的信息交互和操作交互。

優(yōu)化：在數(shù)據(jù)和互聯(lián)的基礎上，在過程控制層實現(xiàn)高自控率，同時結合計劃、需求以及效益數(shù)據(jù)，實現(xiàn)裝置、局域的操作優(yōu)化控制；在生產(chǎn)管理層實現(xiàn)生產(chǎn)管理PDCA閉環(huán)，同時結合ERP信息進行全廠計劃、調(diào)度優(yōu)化以及設備維護優(yōu)化；在經(jīng)營決策層實現(xiàn)供應商原料采購、企業(yè)資金資源、產(chǎn)品銷售的優(yōu)化。

創(chuàng)新：自動化和信息化融合實施過程應該會深刻影響企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營模式，是一個創(chuàng)新發(fā)展的過程，勢必伴隨技術、產(chǎn)品、管理模式的創(chuàng)新。如果單純是強調(diào)技術，拼裝備，不能對企業(yè)的運行模式進行優(yōu)化提升，也不能代表實現(xiàn)了智能制造。

2 煉化企業(yè)兩化融合及“智能工廠”重點建設內(nèi)容

圍繞自動化和信息化相關系統(tǒng)完善提升，特別是自動化和信息化的融合是煉化企業(yè)智能工廠建設的核心思路。煉化智能工廠建設主要內(nèi)容圍繞三條業(yè)務主線進行，可以概括為三方面：一是生產(chǎn)管控一體化，對ERP、MES、RTO、APC、PCS等系統(tǒng)進行縱向集成；二是從原油采購、原油加工、原油運輸?shù)浇K端客戶服務的供應鏈一體化，進行橫向集成；三是資產(chǎn)的全生命周期管理，從工廠的項目籌建、項目設計、到建造交付，再到工廠運行與設備維護，直至資產(chǎn)的報廢退出全生命周期過程的數(shù)字化管理。

2.1 生產(chǎn)管控一體化

生產(chǎn)管控一體化主要依托MES2.0、APC、流程模擬、油品調(diào)合4個項目設計和實現(xiàn)，各項目之間通過數(shù)據(jù)流的無縫銜接，協(xié)同實現(xiàn)生產(chǎn)管控優(yōu)化目標。

計劃調(diào)度統(tǒng)計閉環(huán)管理：進行MES與APS的集成，實現(xiàn)煉廠生產(chǎn)運行管理的PDCA閉環(huán)。

生產(chǎn)運行優(yōu)化控制：進行APC系統(tǒng)推廣應用，同時與流程模擬、調(diào)度模塊進行模型數(shù)據(jù)的集成交互。增強操作控制的智能化和精細化水平。

安全環(huán)保質量管理：對能耗、危險源、重點區(qū)域視頻、環(huán)境監(jiān)測、質量信息進行整合集成。建立完整的企業(yè)QHSE管理系統(tǒng)。

2.2 供應鏈一體化

基于當前總部的APS系統(tǒng)為基礎，增加產(chǎn)品價格信息（包括價格和基本趨勢等，需要從銷售ERP獲取數(shù)據(jù)），生產(chǎn)成本信息（需要從生產(chǎn)ERP處獲?。?，運輸成本信息（需要從大區(qū)運輸部門獲?。?，結合銷售需求和產(chǎn)品生產(chǎn)能力等要求，建立合理的線性規(guī)劃模型，優(yōu)化企業(yè)效益。在示范企業(yè)進行罐區(qū)自動化系統(tǒng)建設。

在化工業(yè)務領域，建立化工產(chǎn)品供應鏈一體化，實現(xiàn)化工品從客戶需求預測、生產(chǎn)計劃下達、排產(chǎn)、生產(chǎn)、銷售配置、倉儲管理、運輸管理、配送管理、技術服務全流程一體化。

在推進煉化ERP應用集成的同時，考慮建設中國化工產(chǎn)品電子商務平臺，由于電子商務平臺的建立具有特別強的互聯(lián)網(wǎng)特征，技術、運營、資金是三個核心關鍵點，網(wǎng)站的成功需要前期大量風險資金的投入進行市場推廣，同時需要專業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)營銷團隊進行長期運行維護，并且按照互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)“數(shù)一數(shù)二、不三不四”的生存特點（只有做到行業(yè)第一第二才可能生存，排名靠后的企業(yè)基本無生存空間）。建議該項目采用中鋼網(wǎng)等行業(yè)網(wǎng)站的運營模式，通過與第三方公司合資控股共同打造化工品電子商務平臺。化工電子商務平臺的建立和長期良好運行，將極大的促進企業(yè)化工品銷售以及行業(yè)需求信息的收集，占領國內(nèi)化工品市場銷售渠道。

2.3 資產(chǎn)全生命周期管理

設備長周期運行：圍繞設備檢維修和運行管理，與ERP進行集成，實現(xiàn)設備檢維修業(yè)務鏈以及設備運行狀態(tài)監(jiān)控。

在數(shù)字化工廠設計的基礎上，進行煉廠三維數(shù)字化實施，將數(shù)字化工廠三維模型與設備、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)進行集成，將虛擬和現(xiàn)實結合，從三維數(shù)字化模型可以快速進行設備故障定位，設備運行模擬，提高設備故障預知預判。同時與ERP進行集成，實現(xiàn)設備資產(chǎn)的財務管理和報廢管理。

3 結 語

智能工廠的建設過程中將對企業(yè)現(xiàn)有專業(yè)應用系統(tǒng)進行提升和整合，智能工廠建設將實現(xiàn)工廠的卓越運營，實現(xiàn)勞動力生產(chǎn)率的提高，能耗物耗的降低，產(chǎn)品質量的提高和經(jīng)濟效益的提高。通過搭建煉化一體化全流程優(yōu)化平臺，實現(xiàn)計劃、調(diào)度、操作的全過程優(yōu)化，形成完整的PDCA閉環(huán)和協(xié)同生產(chǎn)新模式。面向生產(chǎn)操作，內(nèi)外操協(xié)同聯(lián)動提高現(xiàn)場處置效率，提高生產(chǎn)質量和效率。面向能源管理，應用能源管理在線優(yōu)化技術，實現(xiàn)能流可視化、能效最大化與在線優(yōu)化。面向HSE管理，結合物聯(lián)網(wǎng)、移動終端和網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)、人員、環(huán)境三位一體的閉環(huán)監(jiān)控模式。面向設備，實現(xiàn)設備、工藝、HSE數(shù)據(jù)以及視頻的三維可視化，提高檢維修決策能力和設備管理水平。面向決策支持，建設運營實時監(jiān)控及經(jīng)營綜合分析，實現(xiàn)綜合實時監(jiān)控、預測、預警、動態(tài)分析和移動訪問。為管理者掌握全局、發(fā)現(xiàn)問題、分析及決策提供全方位支持。通過運用無線互聯(lián)技術，搭建統(tǒng)一的融合通信平臺，為進一步智能化應用奠定基礎。