2016年初始，計(jì)劃以我18年的自動(dòng)化和信息化從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，淺談下中國(guó)化工工業(yè)企業(yè)的未來智能化之路！

    工業(yè)企業(yè)的初始化是手工作坊，像國(guó)際企業(yè)康師傅最早就是在臺(tái)灣的一個(gè)小作坊，后來出現(xiàn)了機(jī)械化，我于1995年畢業(yè)于鄭州輕工業(yè)計(jì)算機(jī)系，第一個(gè)工作在河南金山集團(tuán)化工總廠，有幸在廠里看到許多工人拿著F扳開著大閥門，有的大閥門需要兩個(gè)操作人員操作，操作室內(nèi)儀表盤上慢慢的是機(jī)械指針式儀表和手動(dòng)操做器，有次我試著操作了一下運(yùn)送焦炭的天車的手操器，也就是一排上下左右的按鈕，卻突然出現(xiàn)了剎車片失靈，載重十噸的碳斗直接砸在地板之上，差點(diǎn)出事故，當(dāng)時(shí)嚇得心臟撲通撲通的跳。

    1998年后廠里相繼進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的革新，自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸升級(jí)成了DCS和PLC系統(tǒng)，這里講的DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControl System），在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。是用計(jì)算機(jī)作為操作站，用控制柜中的CPU控制進(jìn)行邏輯運(yùn)算控制，用I/O卡件接入模擬量信號(hào)，用DI卡件接入數(shù)字量和開關(guān)量信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)采用傳感器和電動(dòng)、氣動(dòng)執(zhí)行器代替了機(jī)械閥門，當(dāng)時(shí)選型采用的是浙江中控的JX300DCS系統(tǒng)，但因?yàn)榉堑�，浙江中控發(fā)完貨，人卻無法到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，我只好自己動(dòng)手，豐衣足食，帶領(lǐng)人獨(dú)立完成了35T鍋爐的DCS系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，儀器儀表的安裝和布線工作。接下來廠里接連改造了，變換、合成氨、脫硫、回轉(zhuǎn)爐等崗位的自控系統(tǒng)，基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

圖1 工業(yè)信息化之路

    2003年，當(dāng)完成多套DCS的調(diào)試后，我深深感覺到自己知識(shí)面的不足和對(duì)外面精彩世界的向往，也就是外面的世界很精彩，我想去看看，于是開始啟動(dòng)北漂流程，到北京大學(xué)進(jìn)修高級(jí)軟件工程，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了，Java，VC，VB，Delphi，幾年的北京生活擴(kuò)展了我的視野，學(xué)業(yè)完成，我決定留在北京，開啟了我的信息化之路。

    2006年我成功的進(jìn)入北京和利時(shí)信息系統(tǒng)有限公司，擔(dān)任了第一個(gè)化工行業(yè)MES項(xiàng)目經(jīng)理，承接了江蘇飛翔化工MES建設(shè)，這里談到的MES，是生產(chǎn)制造系統(tǒng)Manufacturing Execution Syste的簡(jiǎn)寫，主要對(duì)象是生產(chǎn)層面，主要任務(wù)是執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃、監(jiān)控生產(chǎn)、協(xié)調(diào)生產(chǎn)、保證生產(chǎn)，MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的無縫連接，主要功能有生產(chǎn)實(shí)事可視化監(jiān)控、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、庫存管理、計(jì)量管理、安全管理等軟件模塊。

    江蘇飛翔化工(張家港)有限公司是寶潔/阿克蘇/GE/聯(lián)合利華等國(guó)際企業(yè)戰(zhàn)略伙伴，年創(chuàng)銷售22億元，陽離子表面活性劑產(chǎn)品國(guó)內(nèi)產(chǎn)銷量第一、國(guó)際產(chǎn)銷量第三。外貿(mào)出口達(dá)17000萬美元，公司作為精細(xì)化工重點(diǎn)企業(yè)和國(guó)家重點(diǎn)高新企業(yè)，主要生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)水溶性高分子及其單體、有機(jī)中間體、農(nóng)用化學(xué)品等三大系列產(chǎn)品的高分子化工企業(yè)集團(tuán)。集團(tuán)總部設(shè)在張家港，擁有三家飛翔股份有限公司、翰普公司、飛翔有限等三家子公司。飛翔化工的MES系統(tǒng)使領(lǐng)導(dǎo)者最大限度的掌握生產(chǎn)運(yùn)行中的問題，避免了因信息不暢所產(chǎn)生的信息鴻溝，整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺(tái)、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)平臺(tái)，以及與外部各系統(tǒng)的接口系統(tǒng)。

    實(shí)施效果：通過建設(shè)飛翔化工(張家港)有限公司MES系統(tǒng)，使用全面、實(shí)時(shí)、精確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，全面反映計(jì)劃、產(chǎn)品生產(chǎn)過程、原輔材料使用、質(zhì)量控制、設(shè)備運(yùn)行和檢維修、培訓(xùn)、應(yīng)急事故管理等的生產(chǎn)活動(dòng)，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)上集成質(zhì)量體系、設(shè)備管理、應(yīng)急事故管理、文檔管理、綜合查詢等MES模塊并集成SAP系統(tǒng)的配方及生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃數(shù)據(jù)，提供SAP系統(tǒng)所需的批次生產(chǎn)數(shù)據(jù)和產(chǎn)成品檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)，為集團(tuán)及各廠的不同生產(chǎn)管理部門如調(diào)度、計(jì)劃、設(shè)備、質(zhì)檢、工藝、能源、生產(chǎn)車間等提供數(shù)據(jù)查詢平臺(tái)；初步建立起企業(yè)管控一體化長(zhǎng)效運(yùn)作機(jī)制，加強(qiáng)生產(chǎn)管理及時(shí)性、準(zhǔn)確性，提高預(yù)警預(yù)測(cè)能力。如下圖所示，建設(shè)全集團(tuán)--3個(gè)下屬分公司的全面生產(chǎn)管理系統(tǒng)，從生產(chǎn)、業(yè)務(wù)、管理三方面進(jìn)行平臺(tái)整合，真正達(dá)到管控一體化的建設(shè)目標(biāo)。

圖2 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

    能源管理中心發(fā)源于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，目前國(guó)外已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化管理。根據(jù)英國(guó)石油（BP）2011年6月發(fā)布的《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2011》數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)能源消耗呈逐年上升的趨勢(shì)。在2010年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示中國(guó)的一次能源消耗同比09年增長(zhǎng)20.8%，高居全球一。“哥本哈根會(huì)議”、“坎昆氣候大會(huì)”等世界聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)上，西方發(fā)達(dá)國(guó)家多次明確要求中國(guó)承擔(dān)更多減排義務(wù)，減少二氧化碳的排放量。

    中國(guó)的能源管理中心建設(shè)經(jīng)歷了從無到有的長(zhǎng)期發(fā)展過程，鋼鐵企業(yè)能源管理中心繼1985年寶鋼一期建設(shè)以來，有多家大中型鋼鐵企業(yè)陸續(xù)建立了企業(yè)能源管理中心，中國(guó)的鋼鐵企業(yè)十分紅火，國(guó)家工信部開始大力推廣鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)，之后鋼鐵企業(yè)能源管理中心的支撐技術(shù)已十分成熟，成為國(guó)內(nèi)能源管理中心領(lǐng)頭示范行業(yè)，化工行業(yè)現(xiàn)成為鋼鐵行業(yè)后我國(guó)開展能源管理中心建設(shè)示范工作的重點(diǎn)領(lǐng)域。其中承接鋼鐵能源管理系統(tǒng)的主要有澳大利亞悉雅特萬科思集團(tuán)（MOX），上海寶鋼信息化有限公司。2012年國(guó)家工信部開始大力推廣化工企業(yè)《工業(yè)企業(yè)能源管理中心項(xiàng)目》。

    2013年我擔(dān)任杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司MES業(yè)務(wù)總監(jiān)一職，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)承接了河南金山化工集團(tuán)能源管理系統(tǒng)、河南平煤神馬集團(tuán)能源管理系統(tǒng)、中糧集團(tuán)能源管理系統(tǒng)，晉煤集團(tuán)能源管理系統(tǒng)，河北冀衡集團(tuán)能源管理系統(tǒng)等化工企業(yè)能源管理系統(tǒng)，這些都是在國(guó)家工信部備案的《工業(yè)企業(yè)能源管理中心項(xiàng)目》。

    能源管理系統(tǒng)，即Energy Management System（簡(jiǎn)稱EMS）是企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個(gè)重要成部分，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)分散的數(shù)據(jù)采集和控制、集中的管理調(diào)度和能源供需平衡，以及實(shí)現(xiàn)所需能源預(yù)測(cè)，為在生產(chǎn)全過程中實(shí)現(xiàn)較好的節(jié)能、降耗和環(huán)保的目標(biāo)創(chuàng)造條件。即對(duì)生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析，處理以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源設(shè)備、能源實(shí)績(jī)、能源計(jì)劃、能源平衡、能源預(yù)測(cè)等全方位的監(jiān)控和管理功能，達(dá)到企業(yè)節(jié)能增效的目的�；�工能源管理的主要功能如下圖：

圖3 化工能源管理的主要功能

    2014年，隨著兩化融合、互聯(lián)網(wǎng)+，工業(yè)4.0、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等概念的出現(xiàn)，國(guó)家工信部在大力推廣工業(yè)企業(yè)兩化融合，那些上了MES和EMS的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)開始找我探討化工工業(yè)的智能化要如何進(jìn)行？企業(yè)建了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫以后該如何進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘？目前企業(yè)的MES和能源管理EMS只是建立了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和管理報(bào)表，面臨著經(jīng)濟(jì)下行和競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈的現(xiàn)狀，化工企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)的進(jìn)一步節(jié)能降耗和能源優(yōu)化，提高競(jìng)爭(zhēng)力？

    我們先看一個(gè)國(guó)外的案例：Exxon-Mobile的全球能源管理系統(tǒng)（GEMS）�？松�美孚公司，是世界領(lǐng)先的石油和石化公司，由約翰?洛克菲勒于1882年創(chuàng)建，總部設(shè)在美國(guó)得克薩斯州愛文市。�？松�美孚通過其關(guān)聯(lián)公司在全球大約200個(gè)國(guó)家和地區(qū)開展業(yè)務(wù)，擁有8.6萬名員工，其中包括大約1.4萬名工程技術(shù)人才和科學(xué)家。是世界最大的非政府油氣生產(chǎn)商和天然氣銷售商，同時(shí)也是是世界最大的煉油商之一，分布在25個(gè)國(guó)家的45個(gè)煉油廠每天的煉油能力達(dá)640萬桶，在全球擁有3.7萬多座加油站及100萬個(gè)工業(yè)和批發(fā)客戶，每年在150多個(gè)國(guó)家銷售大約2800萬噸石化產(chǎn)品。公司連續(xù)85年以上獲得3A信用等級(jí)，是世界上保持這一記錄為數(shù)不多的公司之一。

    �？松�美孚公司遵從聯(lián)邦和州的環(huán)保法規(guī)，投資5.71億美元，用于改進(jìn)七座煉油廠（包括石化裝置）的污染控制。位于Baytown、Beaumont、BatonRouge、Chalmette、Billings、Joliet和Torrance的七座煉油廠的煉制能力占國(guó)內(nèi)能力11%。埃克森美孚承諾減少二氧化硫排放總量1.1萬噸/年和氮氧化合物排放總量4.2萬噸/年。該公司也改進(jìn)泄漏檢測(cè)和維護(hù)、控制火炬排放、減少硫回收裝置排放、以及改進(jìn)含苯廢物控制等。

    埃克森美孚公司于2009年3月24日宣布，在比利時(shí)安特衛(wèi)普煉油廠新建的高效熱電聯(lián)產(chǎn)裝置投產(chǎn)，該聯(lián)產(chǎn)裝置同時(shí)產(chǎn)生電力和工業(yè)過程使用的熱能和蒸汽。除了發(fā)電125MW外，新的聯(lián)產(chǎn)裝置還使比利時(shí)二氧化碳排放減少約20萬噸/年，相當(dāng)于歐盟道路上減少了約9萬輛汽車的二氧化碳排放量。安特衛(wèi)普煉油廠是�？松�美孚公司在歐洲的第二大煉油廠，原油加工能力約為1525萬噸/年。

    �？松�美孚公司煉油和供應(yīng)部總裁Sherman Glass表示，提高能效是減少溫室氣體排放可采取的最有效工具。自2004年起，�？松�美孚公司已在5個(gè)國(guó)家投資了超過1500MW的聯(lián)產(chǎn)能力。�？松�美孚公司已計(jì)劃在世界上超過30處生產(chǎn)基地約100套生產(chǎn)設(shè)施再實(shí)施約4600MW聯(lián)產(chǎn)能力，這些聯(lián)產(chǎn)能力足以可供歐洲超過500萬戶家庭的用能需求。這些新的聯(lián)產(chǎn)裝置將有效地產(chǎn)生電力以驅(qū)動(dòng)這些工廠中的機(jī)泵、壓縮機(jī)和其他設(shè)備，同時(shí)，將產(chǎn)生輔加蒸汽，應(yīng)用于將原油轉(zhuǎn)化為煉制成品的工藝過程。采用最新技術(shù)聯(lián)產(chǎn)的效率將以分別產(chǎn)汽和發(fā)電的傳統(tǒng)方法大大提高，其結(jié)果可降低操作成本和大大減少溫室氣體排放。

    作為全球五百?gòu)?qiáng)之一的國(guó)際大型煉化一體化企業(yè)——�？松�美孚公司，非常注重企業(yè)的能源管理工作，在1996年至1999年間，通過能源管理工作就取得超過35%的節(jié)能效果。為了更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，�？松�美孚在2000年開始部署全球能源管理系統(tǒng)（GEMS）。公司希望通過GEMS進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)節(jié)能改進(jìn)空間，降低能耗成本。

    �？松�美孚公司自2000年啟動(dòng)“全球能源管理系統(tǒng)（GEMS）”以來，使公司煉油廠和化工廠的能效提高了15%-20%，2006年避免了約800萬噸溫室氣體（GHG）排放，相當(dāng)于美國(guó)道路上行駛的150萬輛汽車排放量。�？松�美孚公司在全世界約100套生產(chǎn)裝置，采用了同時(shí)發(fā)電和產(chǎn)熱/發(fā)汽的聯(lián)產(chǎn)工藝，采用了最新的透平技術(shù)，與傳統(tǒng)的分開產(chǎn)汽和發(fā)電方法相比，聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的能效為兩倍。公司現(xiàn)有采用的聯(lián)產(chǎn)設(shè)施能力，使CO2排放減少1050萬噸/年以上，其中，400多萬噸減排是1999年以來的聯(lián)產(chǎn)投資效果，相應(yīng)于美國(guó)200萬輛汽車的排放量。通過采用新技術(shù)、加大投資和實(shí)踐應(yīng)用，不僅減排了溫室氣體，而且使公司在全世界的生產(chǎn)裝置，減少了SO2、NOx和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的排放，與2003年相比，減少排放約16%。

圖4 �？松�美孚公司節(jié)能效果

    GEMS的主要解決方案是，參照PDCA模型搭建能源管理系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的績(jī)效衡量計(jì)算方法和最佳實(shí)踐庫；從管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能兩方面入手：在管理層面，企業(yè)高層管理人員主抓能源管理，并按層次落實(shí)節(jié)能管理的要求；在技術(shù)層面，通過參照最佳實(shí)踐，分別從裝置過程優(yōu)化、主要設(shè)備優(yōu)化、公用工程優(yōu)化、改造設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)設(shè)施方面挖潛增效。

    國(guó)內(nèi)外案例的啟示：根據(jù)國(guó)內(nèi)外案例的啟示，能源管理是建設(shè)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展企業(yè)的一項(xiàng)重要工作，節(jié)能的關(guān)鍵途徑是管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能，目前國(guó)內(nèi)大多化工企業(yè)已經(jīng)做了管理節(jié)能，下一步要利用流程模擬與仿真技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)（APC）、模型控制技術(shù)（MPC）、夾點(diǎn)分析技術(shù)、信息技術(shù)、智能辨識(shí)技術(shù)進(jìn)行能源優(yōu)化，進(jìn)行技術(shù)節(jié)能。

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本文標(biāo)題：中國(guó)化工工業(yè)企業(yè)未來的智能化之路

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