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        數據驅動，找到化工最優解  

工(gong)業(ye)互聯網對化工(gong)行(xing)業(ye)的重(zhong)塑，在青島海灣集團可以獲(huo)得最(zui)為直觀(guan)的感(gan)受。

自(zi)2010年(nian)啟動(dong)環保搬(ban)遷，海灣集(ji)(ji)團不僅(jin)獲得了(le)物理空間的釋放(fang)，同(tong)時也(ye)踏上了(le)數字化轉型的全新賽道(dao)。通(tong)(tong)過(guo)對(dui)化工(gong)裝(zhuang)置實施數字化、智(zhi)能化升級，海灣集(ji)(ji)團實現了(le)對(dui)全流(liu)程(cheng)生產數據(ju)的實時采集(ji)(ji)、監控、集(ji)(ji)中(zhong)存儲；通(tong)(tong)過(guo)打通(tong)(tong)不同(tong)層級與(yu)流(liu)程(cheng)間的數據(ju)壁(bi)壘(lei)，海灣集(ji)(ji)團已經構建起了(le)數據(ju)采集(ji)(ji)、傳(chuan)輸、存儲、處理和反饋(kui)的閉環，利用數據(ju)流(liu)動(dong)，為企業尋找到了(le)更多的最優解……

在(zai)(zai)海灣集團，伴隨著這個全(quan)新數(shu)字經濟體系的不斷生長(chang)，工業互(hu)聯網在(zai)(zai)化工領域的應用(yong)場景也逐(zhu)漸明晰。

      讓變化“數據化”  

在海(hai)灣集(ji)團旗(qi)下位于董家口的(de)(de)海(hai)灣化(hua)學廠(chang)區，放(fang)眼望去(qu)，半空中銀色管廊縱橫交織，聚合釜(fu)、精餾塔等大型裝(zhuang)置如高樓林(lin)立。一天(tian)24小時(shi)、一年300多天(tian)，這些裝(zhuang)置內每(mei)時(shi)每(mei)刻都(dou)涌(yong)動(dong)著悄(qiao)無聲息(xi)的(de)(de)化(hua)學反應。在這個過程中，每(mei)一個節點都(dou)在產(chan)(chan)生液位、壓(ya)力、溫度、劑(ji)量(liang)、流量(liang)等復雜的(de)(de)變化(hua)……對這些變化(hua)必須實時(shi)掌控(kong)，否則分(fen)毫之差(cha)都(dou)將引(yin)起(qi)“蝴蝶效應”，影響產(chan)(chan)品(pin)品(pin)質，甚至(zhi)帶來安全隱患(huan)。

在實現裝(zhuang)置(zhi)自動(dong)化(hua)之前，企業一直是依靠一線(xian)職(zhi)工的(de)手動(dong)操作來把控這些變化(hua)。人(ren)的(de)經驗是保障產(chan)(chan)品質(zhi)量最核心的(de)因素。海灣化(hua)學生(sheng)產(chan)(chan)部部長明(ming)坤(kun)告訴記(ji)者，像在鹽(yan)酸生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)，氫氣與(yu)氯氣的(de)配(pei)比是決定(ding)鹽(yan)酸產(chan)(chan)品質(zhi)量的(de)重(zhong)要(yao)因素。生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中，技術人(ren)員搬個小板凳(deng)坐(zuo)在合成(cheng)爐附(fu)近，透過(guo)爐子上的(de)視(shi)鏡觀察(cha)爐火的(de)顏色，“顏色發黃(huang)就(jiu)是氯氣加多了，顏色發白就(jiu)是氫氣加多了。這可是很考驗人(ren)的(de)眼力(li)和經驗的(de)。”明(ming)坤(kun)笑著說。

要應用工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)，首(shou)先就是要讓這些(xie)憑經驗(yan)觀察的(de)感性“變化”轉(zhuan)化為精確(que)的(de)“數(shu)據”。正如國內數(shu)字化設計與制造權威、中國工(gong)程院院士譚(tan)建榮(rong)所言(yan)，數(shu)據是工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)核心，走(zou)向工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)第一步，就是要將散落在生產流程中的(de)碎片化的(de)信(xin)息量化、收集。

海灣集(ji)團有關(guan)負(fu)責人介紹(shao)，海灣集(ji)團自上世紀90年代就開(kai)始引(yin)入DCS工業(ye)控制系統，對生(sheng)產基礎設(she)施進(jin)行數字(zi)(zi)化改造，而2010年9月啟(qi)動的整體搬遷，則開(kai)啟(qi)了數字(zi)(zi)化建設(she)的新(xin)征程(cheng)。

“廠區的每(mei)一臺裝置都(dou)安裝了不同種類(lei)的監測儀器和自動控(kong)制閥，這(zhe)就是(shi)我們(men)收集信息數據的基(ji)礎(chu)，也(ye)是(shi)進行(xing)智能化(hua)控(kong)制的基(ji)礎(chu)。”明坤以(yi)氯氫(qing)工段的氫(qing)氣鍋(guo)爐為例，煙(yan)氣出口處有溫(wen)度計，能夠(gou)實時感知煙(yan)氣出口處的溫(wen)度，而這(zhe)些溫(wen)度信息最終通過(guo)信號傳輸顯示在了DCS系統的屏幕(mu)上。除了溫(wen)度數據，生產(chan)過(guo)程中產(chan)生的壓力(li)、液位、流量等數據也(ye)都(dou)盡在DCS控(kong)制系統的“掌控(kong)中”。

目前(qian)，僅海灣化學生產(chan)(chan)環節(jie)就(jiu)配置了1萬余塊智能儀(yi)表(biao)儀(yi)器(qi)，實(shi)時數(shu)據庫共有(you)6萬個監測(ce)點(dian)，實(shi)現了氯(lv)堿、VCM、PVC、苯(ben)乙烯生產(chan)(chan)過程的(de)全流(liu)程、全環節(jie)監測(ce)，控制(zhi)回路自控率(lv)達到(dao)99%以上。

不只在生產環節(jie)，在產品(pin)質量監(jian)測環節(jie)，海灣化學(xue)還引入(ru)了LIMS化驗數據(ju)系統，收集了生產過程中(zhong)所(suo)有原料、產品(pin)的(de)檢測數據(ju)；在出入(ru)庫環節(jie)，所(suo)有物(wu)料稱重等(deng)數據(ju)都直接由地(di)磅稱重管理(li)系統 “收入(ru)囊中(zhong)”；在倉儲環節(jie)，全自(zi)動包(bao)裝(zhuang)碼垛系統讓每一批產品(pin)都可隨(sui)時定位、全程追(zhui)溯。

通過數字化改造，海灣集(ji)團實(shi)現了對所有(you)跟生產相關數據的(de)實(shi)時采集(ji)、監(jian)控和集(ji)中存儲。

      用數據“精準驅動”  

對數據的精(jing)準(zhun)掌控，是為了(le)不斷優化(hua)生(sheng)產、管理(li)、研發的各項(xiang)流程。

海灣化學苯乙烯裝(zhuang)置區內機(ji)器(qi)轟(hong)鳴(ming)，進料、反應、出成品、包裝(zhuang)、配送(song)，各(ge)個環節流(liu)暢(chang)有序，生產線和操(cao)作區域基本已實現無(wu)人化操(cao)作。而驅動這一切的，正是(shi)數據。

對苯(ben)乙烯(xi)工段(duan)的(de)(de)主(zhu)操劉(liu)春林(lin)來說，DCS系(xi)統不(bu)(bu)僅是(shi)他的(de)(de)“千里眼”，更是(shi)他的(de)(de)“精密大腦”和“靈活四肢”。坐(zuo)在(zai)DCS中(zhong)央控制室的(de)(de)系(xi)統屏幕前，劉(liu)春林(lin)可以(yi)(yi)實時掌(zhang)握(wo)苯(ben)乙烯(xi)工段(duan)內各個裝置(zhi)的(de)(de)生(sheng)產情況(kuang)。脫氫反應(ying)器的(de)(de)蒸汽帶壓力不(bu)(bu)能高于150kpaA、床(chuang)層溫(wen)度(du)差必(bi)須保持(chi)在(zai)85℃以(yi)(yi)內、精餾塔內塔頂溫(wen)度(du)不(bu)(bu)能超(chao)過103℃，這些關(guan)鍵指標已經在(zai)劉(liu)春林(lin)的(de)(de)意識中(zhong)形(xing)成“條件反射”。

他告(gao)訴記者，如(ru)果(guo)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)內塔(ta)(ta)頂(ding)溫度(du)超(chao)過(guo)103℃，會造(zao)(zao)成塔(ta)(ta)頂(ding)苯乙烯含量過(guo)多，催化劑的(de)(de)(de)轉化效(xiao)率由(you)此(ci)降低，反(fan)應(ying)器表(biao)面會造(zao)(zao)成結(jie)焦。如(ru)果(guo)塔(ta)(ta)釜溫度(du)低了，精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)上(shang)層的(de)(de)(de)乙烯就會下沉到苯乙烯產品(pin)(pin)中，會導致(zhi)苯乙烯產品(pin)(pin)純度(du)降低。而對化工產品(pin)(pin)而言，0.01%的(de)(de)(de)純度(du)提升即是技術(shu)層面的(de)(de)(de)巨(ju)大進(jin)步(bu)，“所(suo)以溫差的(de)(de)(de)精(jing)確度(du)要控(kong)制(zhi)在(zai)0.2℃—0.3℃之間，越(yue)精(jing)準產品(pin)(pin)質(zhi)量就越(yue)穩定。”劉春林說，DCS系統自動化控(kong)制(zhi)遠(yuan)比人的(de)(de)(de)經驗穩定、精(jing)準。

對(dui)于數據驅(qu)動下的(de)(de)安(an)(an)全(quan)生(sheng)產(chan)，明(ming)坤(kun)深有(you)(you)體會。一天，氯氫工段的(de)(de)DCS系(xi)(xi)統(tong)提示氫氣(qi)鍋(guo)爐煙(yan)氣(qi)出口溫度低于正常溫度，現(xian)場巡查人員查看后，發(fa)(fa)現(xian)了設(she)備(bei)漏水(shui)隱患(huan)。“漏水(shui)是(shi)比較難發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)，而且現(xian)場巡檢通(tong)常要間(jian)隔兩個小時(shi)，如果(guo)不是(shi)系(xi)(xi)統(tong)提示，那我們發(fa)(fa)現(xian)問題的(de)(de)時(shi)間(jian)肯定(ding)是(shi)遠遠滯后的(de)(de)，這就(jiu)有(you)(you)安(an)(an)全(quan)隱患(huan)了。”明(ming)坤(kun)解(jie)釋，漏水(shui)會導致氫氣(qi)鍋(guo)爐內液位波(bo)動下降，將觸發(fa)(fa)一系(xi)(xi)列(lie)連(lian)(lian)鎖反應，甚(shen)至會造成(cheng)氫氣(qi)鍋(guo)爐的(de)(de)干燒、爆炸。目前，海灣集團在物料生(sheng)產(chan)的(de)(de)關鍵(jian)工序上建立了安(an)(an)全(quan)儀表系(xi)(xi)統(tong)，還設(she)置了可(ke)燃、有(you)(you)毒有(you)(you)害氣(qi)體檢測報警裝置，一旦(dan)出現(xian)指(zhi)標(biao)或狀態失控情況，與安(an)(an)全(quan)儀表系(xi)(xi)統(tong)相連(lian)(lian)的(de)(de)關鍵(jian)指(zhi)標(biao)聯(lian)鎖系(xi)(xi)統(tong)、緊急(ji)停車裝置將第(di)一時(shi)間(jian)啟(qi)動聯(lian)鎖動作，確保安(an)(an)全(quan)生(sheng)產(chan)。

信息化、數(shu)字化驅(qu)動著海灣集團的(de)生產(chan)、管理模式不斷升級換代。海灣化學(xue)搬(ban)遷一期項目(mu)達產(chan)后，萬(wan)元產(chan)值(zhi)綜合能耗降至0.48噸標煤(mei)，不到搬(ban)遷前的(de)1/4。伴(ban)隨(sui)著數(shu)字化、智能化程度(du)不斷提升，2019年(nian)海灣化學(xue)人均年(nian)產(chan)值(zhi)已超過700萬(wan)元，與2010年(nian)搬(ban)遷前相比(bi)整(zheng)整(zheng)提高了10倍。

與離散型生(sheng)產(chan)不同(tong)，化工企業(ye)是連續不斷(duan)的(de)流(liu)程型生(sheng)產(chan)，原料(liao)從進入裝置后(hou)就一刻不停地前往“下一站(zhan)”，直(zhi)至(zhi)成品產(chan)出。這種持續的(de)流(liu)程型生(sheng)產(chan)也意味著，數據必須要能(neng)夠驅動生(sheng)產(chan)的(de)全流(liu)程、全周期，要一刻不停地跟隨產(chan)品物料(liao)“流(liu)動起(qi)來”。

“要想(xiang)讓數(shu)據(ju)流(liu)(liu)(liu)動，就(jiu)要打破 ‘數(shu)據(ju)孤島(dao)’。”有關負責人介紹說。要把研發(fa)、設(she)計(ji)、營(ying)銷、生產、物流(liu)(liu)(liu)、倉儲之間的數(shu)據(ju)邊界打破，讓數(shu)據(ju)在自由流(liu)(liu)(liu)動和(he)耦合互動中為企業(ye)發(fa)展賦予能量。

2017年起，在基礎控制(zhi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)已(yi)經(jing)完備的基礎上，海灣集(ji)(ji)團以SAP/ERP實施為龍頭，自上而下搭建(jian)業務(wu)(wu)財(cai)務(wu)(wu)一體化(hua)管控體系(xi)(xi)(xi)，實現了(le)ERP系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)與地磅稱(cheng)重管理系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、LIMS化(hua)驗數據(ju)(ju)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、PI實時數據(ju)(ju)庫系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)等(deng)的互(hu)聯互(hu)通，從(cong)根本上解(jie)決了(le)信(xin)息(xi)(xi)孤島問題(ti)。SAP/ERP系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)為多(duo)個系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的集(ji)(ji)成運(yun)行提(ti)供(gong)了(le)開放性接口，讓海灣集(ji)(ji)團實現了(le)集(ji)(ji)團一體化(hua)管控，全面整合了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)、采購、銷售、庫存、運(yun)輸、人力資源、財(cai)務(wu)(wu)管理等(deng)業務(wu)(wu)，構建(jian)了(le)實時動態的業務(wu)(wu)財(cai)務(wu)(wu)一體化(hua)管控系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)。不斷完善(shan)的企業信(xin)息(xi)(xi)網絡，讓海灣集(ji)(ji)團實現了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)控制(zhi)網、數據(ju)(ju)采集(ji)(ji)網、管理辦公網間的互(hu)聯互(hu)通，數據(ju)(ju)信(xin)息(xi)(xi)共享(xiang)，數據(ju)(ju)自由流動。

而數據的流動正在(zai)突破各類邊界(jie)，讓海灣(wan)得以不(bu)斷尋獲發(fa)展的最優解。

海灣集(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)旗下共有(you)二十余(yu)家控(kong)股和參股企業(ye)(ye)，數(shu)據的(de)(de)共享和流(liu)動正在(zai)(zai)提升海灣集(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)信(xin)用(yong)管(guan)理和財(cai)務管(guan)控(kong)效率。“因為(wei)銷(xiao)(xiao)售業(ye)(ye)務中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)賒(she)銷(xiao)(xiao)現象，我們(men)通常會給(gei)客(ke)戶(hu)(hu)(hu)設定信(xin)用(yong)額(e)(e)度，防止(zhi)應收賬(zhang)(zhang)款失控(kong)影響現金流(liu)，產生壞賬(zhang)(zhang)，這樣一個系(xi)統(tong)性(xing)、協同(tong)性(xing)的(de)(de)工作就(jiu)要靠(kao)信(xin)息化(hua)來完(wan)成。”集(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)副總經(jing)理黃(huang)虎(hu)林說，有(you)時一個客(ke)戶(hu)(hu)(hu)會在(zai)(zai)海灣集(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)下屬(shu)多(duo)個公(gong)司(si)有(you)業(ye)(ye)務，在(zai)(zai)沒有(you)進行(xing)數(shu)據集(ji)(ji)(ji)成管(guan)理前，集(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)通常無法實(shi)時掌控(kong)同(tong)一個客(ke)戶(hu)(hu)(hu)在(zai)(zai)海灣多(duo)個下屬(shu)公(gong)司(si)的(de)(de)信(xin)用(yong)狀況和賒(she)銷(xiao)(xiao)額(e)(e)度，造(zao)成潛在(zai)(zai)風險(xian)。“現在(zai)(zai)就(jiu)沒問題了，SAP/ERP系(xi)統(tong)實(shi)施之后，通過(guo)信(xin)用(yong)管(guan)理功能的(de)(de)實(shi)現，客(ke)戶(hu)(hu)(hu)如果超過(guo)了賒(she)銷(xiao)(xiao)信(xin)用(yong)額(e)(e)度，訂單就(jiu)會被鎖定，產品不能出貨。”

流動的(de)(de)(de)(de)數據(ju)，讓海灣集團找到(dao)了最優的(de)(de)(de)(de)能源(yuan)配(pei)置(zhi)方案(an)。對化工企業來說，水、電、氣(qi)等各(ge)(ge)種能源(yuan)消耗是主要(yao)運營(ying)成本之一。通過數據(ju)的(de)(de)(de)(de)共享分析，操作人(ren)員可以實時監控各(ge)(ge)類儲罐液位、流量、溫度(du)和其他關(guan)鍵參數，計算關(guan)鍵環節的(de)(de)(de)(de)能耗指標，和既(ji)定的(de)(de)(de)(de)能耗基線進行(xing)對比，找出能耗差距(ju)。同時結合工藝限制條件(jian)的(de)(de)(de)(de)數據(ju)分析，能夠實現同時滿足產品生產質量和產能要(yao)求的(de)(de)(de)(de)最優能源(yuan)配(pei)置(zhi)。

“對(dui)數據(ju)的(de)深入(ru)挖(wa)掘使用(yong)是(shi)我們下一步重(zhong)點要(yao)做的(de)事(shi)情，尤其是(shi)在研(yan)發環(huan)節，研(yan)發人(ren)員可以(yi)實時調取(qu)某一化(hua)學(xue)指標在一年甚至更長周(zhou)期內的(de)變化(hua)趨勢(shi)，分析研(yan)究這個(ge)指標的(de)影響(xiang)因素(su)，為(wei)產(chan)品研(yan)發和質量提升提供數據(ju)支撐。”海灣化(hua)學(xue)計(ji)控部部長劉(liu)培軍說。 

未來(lai)，海(hai)灣集團(tuan)還將在龐雜的數據(ju)信息中找到新(xin)(xin)價值、創造新(xin)(xin)模(mo)式，不斷求出更多的最優解，在數字(zi)化生長的道(dao)路(lu)上奮力奔跑(pao)。