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，海灣集團不僅獲得了物理空間的釋放，同時也踏上了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的全新賽道。通過對化工裝置實施數(shù)字化、智能化升級，海灣集團實現(xiàn)了對全流程生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集、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，伴隨著這個全新數(shù)字經(jīng)濟體系的不斷生長，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在化工領(lǐng)域的應用場景也逐漸明晰。

      讓變化“數(shù)據(jù)化”  

在海灣集團旗下位于董家口的海灣化學廠區(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、一年300多天，這些裝置內(nèi)每時每刻都涌動著悄無聲息的化學反應。在這個過程中，每一個節(jié)點都在產(chǎn)生液位、壓力、溫度、劑量、流量等復雜的變化……對這些變化必須實時掌控，否則分毫之差都將引起“蝴蝶效應”，影響產(chǎn)品品質(zhì)，甚至帶來安全隱患。

在實現(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)驗是保障產(chǎn)品質(zhì)量最核心的因素。海灣化學生產(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。這可是很考驗人的眼力和經(jīng)驗的。”明坤笑著說。

要應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，首先就是要讓這些憑經(jīng)驗觀察的感性“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。

海灣集團有關(guān)負責人介紹，海灣集團自上世紀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，這就是六合秒秒收集信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，也是進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，能夠?qū)崟r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，僅海灣化學生產(chǎn)環(huán)節(jié)就配置了1萬余塊智能儀表儀器，實時數(shù)據(jù)庫共有6萬個監(jiān)測點，實現(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)，海灣化學還引入了LIMS化驗數(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)品都可隨時定位、全程追溯。

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

      用數(shù)據(jù)“精準驅(qū)動”  

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

海灣化學苯乙烯裝置區(qū)內(nèi)機器轟鳴，進料、反應、出成品、包裝、配送，各個環(huán)節(jié)流暢有序，生產(chǎn)線和操作區(qū)域基本已實現(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，劉春林可以實時掌握苯乙烯工段內(nèi)各個裝置的生產(chǎn)情況。脫氫反應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)層面的巨大進步，“所以溫差的精確度要控制在0.2℃—0.3℃之間，越精準產(chǎn)品質(zhì)量就越穩(wěn)定。”劉春林說，DCS系統(tǒng)自動化控制遠比人的經(jīng)驗穩(wěn)定、精準。

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小時，如果不是系統(tǒng)提示，那六合秒秒發(fā)現(xiàn)問題的時間肯定是遠遠滯后的，這就有安全隱患了。”明坤解釋，漏水會導致氫氣鍋爐內(nèi)液位波動下降，將觸發(fā)一系列連鎖反應，甚至會造成氫氣鍋爐的干燒、爆炸。目前，海灣集團在物料生產(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警裝置，一旦出現(xiàn)指標或狀態(tài)失控情況，與安全儀表系統(tǒng)相連的關(guān)鍵指標聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車裝置將第一時間啟動聯(lián)鎖動作，確保安全生產(chǎn)。

信息化、數(shù)字化驅(qū)動著海灣集團的生產(chǎn)、管理模式不斷升級換代。海灣化學搬遷一期項目達產(chǎn)后，萬元產(chǎn)值綜合能耗降至0.48噸標煤，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)負責人介紹說。要把研發(fā)、設(shè)計、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，海灣集團以SAP/ERP實施為龍頭，自上而下搭建業(yè)務財務一體化管控體系，實現(xiàn)了ERP系統(tǒng)與地磅稱重管理系統(tǒng)、LIMS化驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)、PI實時數(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)為多個系統(tǒng)的集成運行提供了開放性接口，讓海灣集團實現(xiàn)了集團一體化管控，全面整合了生產(chǎn)、采購、銷售、庫存、運輸、人力資源、財務管理等業(yè)務，構(gòu)建了實時動態(tài)的業(yè)務財務一體化管控系統(tǒng)。不斷完善的企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，讓海灣集團實現(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的信用管理和財務管控效率。“因為銷售業(yè)務中存在賒銷現(xiàn)象，六合秒秒通常會給客戶設(shè)定信用額度，防止應收賬款失控影響現(xiàn)金流，產(chǎn)生壞賬，這樣一個系統(tǒng)性、協(xié)同性的工作就要靠信息化來完成。”集團副總經(jīng)理黃虎林說，有時一個客戶會在海灣集團下屬多個公司有業(yè)務，在沒有進行數(shù)據(jù)集成管理前，集團通常無法實時掌控同一個客戶在海灣多個下屬公司的信用狀況和賒銷額度，造成潛在風險。“現(xiàn)在就沒問題了，SAP/ERP系統(tǒng)實施之后，通過信用管理功能的實現(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營成本之一。通過數(shù)據(jù)的共享分析，操作人員可以實時監(jiān)控各類儲罐液位、流量、溫度和其他關(guān)鍵參數(shù)，計算關(guān)鍵環(huán)節(jié)的能耗指標，和既定的能耗基線進行對比，找出能耗差距。同時結(jié)合工藝限制條件的數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)崿F(xiàn)同時滿足產(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)的深入挖掘使用是六合秒秒下一步重點要做的事情，尤其是在研發(fā)環(huán)節(jié)，研發(fā)人員可以實時調(diào)取某一化學指標在一年甚至更長周期內(nèi)的變化趨勢，分析研究這個指標的影響因素，為產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量提升提供數(shù)據(jù)支撐。”海灣化學計控部部長劉培軍說。 

未來，海灣集團還將在龐雜的數(shù)據(jù)信息中找到新價值、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。