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        數(shù)據(jù)驅(qū)動，找到化工最優(yōu)解  

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對化工行業(yè)的重塑，在青島海灣集團(tuán)可以獲得最為直觀的感受。

自2010年啟動環(huán)保搬遷，海灣集團(tuán)不僅獲得了物理空間的釋放，同時(shí)也踏上了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的全新賽道。通過對化工裝置實(shí)施數(shù)字化、智能化升級，海灣集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了對全流程生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控、集中存儲；通過打通不同層級與流程間的數(shù)據(jù)壁壘，海灣集團(tuán)已經(jīng)構(gòu)建起了數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理和反饋的閉環(huán)，利用數(shù)據(jù)流動，為企業(yè)尋找到了更多的最優(yōu)解……

在海灣集團(tuán)，伴隨著這個(gè)全新數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系的不斷生長，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用場景也逐漸明晰。

      讓變化“數(shù)據(jù)化”  

在海灣集團(tuán)旗下位于董家口的海灣化學(xué)廠區(qū)，放眼望去，半空中銀色管廊縱橫交織，聚合釜、精餾塔等大型裝置如高樓林立。一天24小時(shí)、一年300多天，這些裝置內(nèi)每時(shí)每刻都涌動著悄無聲息的化學(xué)反應(yīng)。在這個(gè)過程中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都在產(chǎn)生液位、壓力、溫度、劑量、流量等復(fù)雜的變化……對這些變化必須實(shí)時(shí)掌控，否則分毫之差都將引起“蝴蝶效應(yīng)”，影響產(chǎn)品品質(zhì)，甚至帶來安全隱患。

在實(shí)現(xiàn)裝置自動化之前，企業(yè)一直是依靠一線職工的手動操作來把控這些變化。人的經(jīng)驗(yàn)是保障產(chǎn)品質(zhì)量最核心的因素。海灣化學(xué)生產(chǎn)部部長明坤告訴記者，像在鹽酸生產(chǎn)線，氫氣與氯氣的配比是決定鹽酸產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員搬個(gè)小板凳坐在合成爐附近，透過爐子上的視鏡觀察爐火的顏色，“顏色發(fā)黃就是氯氣加多了，顏色發(fā)白就是氫氣加多了。這可是很考驗(yàn)人的眼力和經(jīng)驗(yàn)的。”明坤笑著說。

要應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，首先就是要讓這些憑經(jīng)驗(yàn)觀察的感性“變化”轉(zhuǎn)化為精確的“數(shù)據(jù)”。正如國內(nèi)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造權(quán)威、中國工程院院士譚建榮所言，數(shù)據(jù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，走向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的第一步，就是要將散落在生產(chǎn)流程中的碎片化的信息量化、收集。

海灣集團(tuán)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，海灣集團(tuán)自上世紀(jì)90年代就開始引入DCS工業(yè)控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行數(shù)字化改造，而2010年9月啟動的整體搬遷，則開啟了數(shù)字化建設(shè)的新征程。

“廠區(qū)的每一臺裝置都安裝了不同種類的監(jiān)測儀器和自動控制閥，這就是我們收集信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行智能化控制的基礎(chǔ)。”明坤以氯氫工段的氫氣鍋爐為例，煙氣出口處有溫度計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)感知煙氣出口處的溫度，而這些溫度信息最終通過信號傳輸顯示在了DCS系統(tǒng)的屏幕上。除了溫度數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的壓力、液位、流量等數(shù)據(jù)也都盡在DCS控制系統(tǒng)的“掌控中”。

目前，僅海灣化學(xué)生產(chǎn)環(huán)節(jié)就配置了1萬余塊智能儀表儀器，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫共有6萬個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了氯堿、VCM、PVC、苯乙烯生產(chǎn)過程的全流程、全環(huán)節(jié)監(jiān)測，控制回路自控率達(dá)到99%以上。

不只在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測環(huán)節(jié)，海灣化學(xué)還引入了LIMS化驗(yàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，收集了生產(chǎn)過程中所有原料、產(chǎn)品的檢測數(shù)據(jù)；在出入庫環(huán)節(jié)，所有物料稱重等數(shù)據(jù)都直接由地磅稱重管理系統(tǒng) “收入囊中”；在倉儲環(huán)節(jié)，全自動包裝碼垛系統(tǒng)讓每一批產(chǎn)品都可隨時(shí)定位、全程追溯。

通過數(shù)字化改造，海灣集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了對所有跟生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控和集中存儲。

      用數(shù)據(jù)“精準(zhǔn)驅(qū)動”  

對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)掌控，是為了不斷優(yōu)化生產(chǎn)、管理、研發(fā)的各項(xiàng)流程。

海灣化學(xué)苯乙烯裝置區(qū)內(nèi)機(jī)器轟鳴，進(jìn)料、反應(yīng)、出成品、包裝、配送，各個(gè)環(huán)節(jié)流暢有序，生產(chǎn)線和操作區(qū)域基本已實(shí)現(xiàn)無人化操作。而驅(qū)動這一切的，正是數(shù)據(jù)。

對苯乙烯工段的主操劉春林來說，DCS系統(tǒng)不僅是他的“千里眼”，更是他的“精密大腦”和“靈活四肢”。坐在DCS中央控制室的系統(tǒng)屏幕前，劉春林可以實(shí)時(shí)掌握苯乙烯工段內(nèi)各個(gè)裝置的生產(chǎn)情況。脫氫反應(yīng)器的蒸汽帶壓力不能高于150kpaA、床層溫度差必須保持在85℃以內(nèi)、精餾塔內(nèi)塔頂溫度不能超過103℃，這些關(guān)鍵指標(biāo)已經(jīng)在劉春林的意識中形成“條件反射”。

他告訴記者，如果精餾塔內(nèi)塔頂溫度超過103℃，會造成塔頂苯乙烯含量過多，催化劑的轉(zhuǎn)化效率由此降低，反應(yīng)器表面會造成結(jié)焦。如果塔釜溫度低了，精餾塔上層的乙烯就會下沉到苯乙烯產(chǎn)品中，會導(dǎo)致苯乙烯產(chǎn)品純度降低。而對化工產(chǎn)品而言，0.01%的純度提升即是技術(shù)層面的巨大進(jìn)步，“所以溫差的精確度要控制在0.2℃—0.3℃之間，越精準(zhǔn)產(chǎn)品質(zhì)量就越穩(wěn)定。”劉春林說，DCS系統(tǒng)自動化控制遠(yuǎn)比人的經(jīng)驗(yàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)。

對于數(shù)據(jù)驅(qū)動下的安全生產(chǎn)，明坤深有體會。一天，氯氫工段的DCS系統(tǒng)提示氫氣鍋爐煙氣出口溫度低于正常溫度，現(xiàn)場巡查人員查看后，發(fā)現(xiàn)了設(shè)備漏水隱患。“漏水是比較難發(fā)現(xiàn)的，而且現(xiàn)場巡檢通常要間隔兩個(gè)小時(shí)，如果不是系統(tǒng)提示，那我們發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)間肯定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后的，這就有安全隱患了。”明坤解釋，漏水會導(dǎo)致氫氣鍋爐內(nèi)液位波動下降，將觸發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，甚至?xí)斐蓺錃忮仩t的干燒、爆炸。目前，海灣集團(tuán)在物料生產(chǎn)的關(guān)鍵工序上建立了安全儀表系統(tǒng)，還設(shè)置了可燃、有毒有害氣體檢測報(bào)警裝置，一旦出現(xiàn)指標(biāo)或狀態(tài)失控情況，與安全儀表系統(tǒng)相連的關(guān)鍵指標(biāo)聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車裝置將第一時(shí)間啟動聯(lián)鎖動作，確保安全生產(chǎn)。

信息化、數(shù)字化驅(qū)動著海灣集團(tuán)的生產(chǎn)、管理模式不斷升級換代。海灣化學(xué)搬遷一期項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后，萬元產(chǎn)值綜合能耗降至0.48噸標(biāo)煤，不到搬遷前的1/4。伴隨著數(shù)字化、智能化程度不斷提升，2019年海灣化學(xué)人均年產(chǎn)值已超過700萬元，與2010年搬遷前相比整整提高了10倍。

與離散型生產(chǎn)不同，化工企業(yè)是連續(xù)不斷的流程型生產(chǎn)，原料從進(jìn)入裝置后就一刻不停地前往“下一站”，直至成品產(chǎn)出。這種持續(xù)的流程型生產(chǎn)也意味著，數(shù)據(jù)必須要能夠驅(qū)動生產(chǎn)的全流程、全周期，要一刻不停地跟隨產(chǎn)品物料“流動起來”。

“要想讓數(shù)據(jù)流動，就要打破 ‘數(shù)據(jù)孤島’。”有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說。要把研發(fā)、設(shè)計(jì)、營銷、生產(chǎn)、物流、倉儲之間的數(shù)據(jù)邊界打破，讓數(shù)據(jù)在自由流動和耦合互動中為企業(yè)發(fā)展賦予能量。

2017年起，在基礎(chǔ)控制系統(tǒng)已經(jīng)完備的基礎(chǔ)上，海灣集團(tuán)以SAP/ERP實(shí)施為龍頭，自上而下搭建業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)一體化管控體系，實(shí)現(xiàn)了ERP系統(tǒng)與地磅稱重管理系統(tǒng)、LIMS化驗(yàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等的互聯(lián)互通，從根本上解決了信息孤島問題。SAP/ERP系統(tǒng)為多個(gè)系統(tǒng)的集成運(yùn)行提供了開放性接口，讓海灣集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)一體化管控，全面整合了生產(chǎn)、采購、銷售、庫存、運(yùn)輸、人力資源、財(cái)務(wù)管理等業(yè)務(wù)，構(gòu)建了實(shí)時(shí)動態(tài)的業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)一體化管控系統(tǒng)。不斷完善的企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，讓海灣集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)控制網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)、管理辦公網(wǎng)間的互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)信息共享，數(shù)據(jù)自由流動。

而數(shù)據(jù)的流動正在突破各類邊界，讓海灣得以不斷尋獲發(fā)展的最優(yōu)解。

海灣集團(tuán)旗下共有二十余家控股和參股企業(yè)，數(shù)據(jù)的共享和流動正在提升海灣集團(tuán)的信用管理和財(cái)務(wù)管控效率。“因?yàn)殇N售業(yè)務(wù)中存在賒銷現(xiàn)象，我們通常會給客戶設(shè)定信用額度，防止應(yīng)收賬款失控影響現(xiàn)金流，產(chǎn)生壞賬，這樣一個(gè)系統(tǒng)性、協(xié)同性的工作就要靠信息化來完成。”集團(tuán)副總經(jīng)理黃虎林說，有時(shí)一個(gè)客戶會在海灣集團(tuán)下屬多個(gè)公司有業(yè)務(wù)，在沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)集成管理前，集團(tuán)通常無法實(shí)時(shí)掌控同一個(gè)客戶在海灣多個(gè)下屬公司的信用狀況和賒銷額度，造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。“現(xiàn)在就沒問題了，SAP/ERP系統(tǒng)實(shí)施之后，通過信用管理功能的實(shí)現(xiàn)，客戶如果超過了賒銷信用額度，訂單就會被鎖定，產(chǎn)品不能出貨。”

流動的數(shù)據(jù)，讓海灣集團(tuán)找到了最優(yōu)的能源配置方案。對化工企業(yè)來說，水、電、氣等各種能源消耗是主要運(yùn)營成本之一。通過數(shù)據(jù)的共享分析，操作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各類儲罐液位、流量、溫度和其他關(guān)鍵參數(shù)，計(jì)算關(guān)鍵環(huán)節(jié)的能耗指標(biāo)，和既定的能耗基線進(jìn)行對比，找出能耗差距。同時(shí)結(jié)合工藝限制條件的數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)滿足產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)能要求的最優(yōu)能源配置。

“對數(shù)據(jù)的深入挖掘使用是我們下一步重點(diǎn)要做的事情，尤其是在研發(fā)環(huán)節(jié)，研發(fā)人員可以實(shí)時(shí)調(diào)取某一化學(xué)指標(biāo)在一年甚至更長周期內(nèi)的變化趨勢，分析研究這個(gè)指標(biāo)的影響因素，為產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量提升提供數(shù)據(jù)支撐。”海灣化學(xué)計(jì)控部部長劉培軍說。 

未來，海灣集團(tuán)還將在龐雜的數(shù)據(jù)信息中找到新價(jià)值、創(chuàng)造新模式，不斷求出更多的最優(yōu)解，在數(shù)字化生長的道路上奮力奔跑。