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        數據驅動，找到化工最優解  

工業互聯網對化工行業的(de)重(zhong)塑(su)，在青島海灣集團可以獲得最為直(zhi)觀(guan)的(de)感(gan)受。

自2010年啟動環保(bao)搬遷，海灣集(ji)(ji)團(tuan)不僅獲(huo)得了(le)物理(li)空(kong)間的釋放，同時也(ye)踏(ta)上了(le)數(shu)(shu)(shu)字化轉型的全新賽(sai)道。通過對化工裝置實施數(shu)(shu)(shu)字化、智(zhi)能(neng)化升級，海灣集(ji)(ji)團(tuan)實現了(le)對全流程生(sheng)產數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)的實時采集(ji)(ji)、監控、集(ji)(ji)中存儲(chu)；通過打通不同層級與流程間的數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)壁(bi)壘，海灣集(ji)(ji)團(tuan)已(yi)經構建起了(le)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)采集(ji)(ji)、傳輸、存儲(chu)、處理(li)和(he)反饋的閉環，利(li)用數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)流動，為(wei)企業尋找到(dao)了(le)更(geng)多的最(zui)優解……

在海(hai)灣集團(tuan)，伴隨著(zhu)這個(ge)全新數(shu)字經(jing)濟體系的(de)不斷(duan)生(sheng)長(chang)，工業互聯網在化工領域的(de)應(ying)用場景也(ye)逐漸明晰。

      讓變化“數據化”  

在海灣集團旗(qi)下位于(yu)董家口的海灣化(hua)學廠區，放眼(yan)望(wang)去(qu)，半(ban)空(kong)中銀色管(guan)廊(lang)縱橫交織，聚合釜、精(jing)餾塔等大型裝置(zhi)如高樓(lou)林立。一(yi)(yi)天24小時、一(yi)(yi)年300多天，這(zhe)些裝置(zhi)內每(mei)(mei)時每(mei)(mei)刻都涌動(dong)著悄無聲息的化(hua)學反(fan)應(ying)。在這(zhe)個過程中，每(mei)(mei)一(yi)(yi)個節(jie)點都在產生(sheng)液(ye)位、壓力、溫(wen)度、劑量(liang)、流量(liang)等復雜(za)的變化(hua)……對這(zhe)些變化(hua)必須實時掌控，否則分毫(hao)之差(cha)都將引起“蝴蝶效應(ying)”，影(ying)響產品(pin)品(pin)質，甚至帶(dai)來安(an)全隱患。

在(zai)(zai)實現裝置(zhi)自動(dong)化之(zhi)前，企業一(yi)直(zhi)是依靠一(yi)線(xian)職工的(de)(de)(de)手動(dong)操作來把控這些變(bian)化。人(ren)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)驗是保障(zhang)產(chan)(chan)品(pin)質量最核(he)心(xin)的(de)(de)(de)因(yin)素。海灣(wan)化學生產(chan)(chan)部部長明(ming)坤(kun)告訴(su)記者，像在(zai)(zai)鹽酸生產(chan)(chan)線(xian)，氫氣(qi)與氯氣(qi)的(de)(de)(de)配比是決定鹽酸產(chan)(chan)品(pin)質量的(de)(de)(de)重要因(yin)素。生產(chan)(chan)過程(cheng)中，技術(shu)人(ren)員搬個小板凳坐在(zai)(zai)合成爐(lu)附(fu)近，透過爐(lu)子上(shang)的(de)(de)(de)視鏡觀(guan)察爐(lu)火的(de)(de)(de)顏色，“顏色發(fa)黃就(jiu)是氯氣(qi)加(jia)多了(le)，顏色發(fa)白就(jiu)是氫氣(qi)加(jia)多了(le)。這可是很(hen)考驗人(ren)的(de)(de)(de)眼力(li)和(he)經(jing)(jing)驗的(de)(de)(de)。”明(ming)坤(kun)笑著說。

要(yao)應用工業(ye)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)，首先就(jiu)是(shi)要(yao)讓這些(xie)憑經驗(yan)觀(guan)察的(de)感性(xing)“變(bian)化(hua)”轉化(hua)為精確的(de)“數(shu)據”。正如(ru)國(guo)內數(shu)字化(hua)設計與制(zhi)造權威、中(zhong)國(guo)工程院院士譚建榮所言，數(shu)據是(shi)工業(ye)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)的(de)核(he)心(xin)，走(zou)向(xiang)工業(ye)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)的(de)第一(yi)步，就(jiu)是(shi)要(yao)將(jiang)散落在生產流程中(zhong)的(de)碎片化(hua)的(de)信息量化(hua)、收(shou)集。

海灣集團(tuan)有關負責人介紹(shao)，海灣集團(tuan)自上(shang)世紀90年代就(jiu)開始引(yin)入DCS工(gong)業(ye)控(kong)制系統，對生產基礎設施進行數字化改造，而(er)2010年9月啟動的整體搬遷，則開啟了數字化建設的新征程。

“廠區(qu)的(de)每(mei)一臺(tai)裝(zhuang)置都安裝(zhuang)了不同種類的(de)監測儀器和自動控(kong)制閥，這(zhe)就是(shi)我們收集信息(xi)數據的(de)基礎，也是(shi)進(jin)行(xing)智(zhi)能化控(kong)制的(de)基礎。”明坤以氯氫工段的(de)氫氣(qi)鍋爐為例，煙氣(qi)出口(kou)處(chu)有(you)溫(wen)度計(ji)，能夠實時(shi)感知煙氣(qi)出口(kou)處(chu)的(de)溫(wen)度，而這(zhe)些溫(wen)度信息(xi)最終通過信號傳輸顯(xian)示在了DCS系統的(de)屏幕上。除了溫(wen)度數據，生(sheng)產過程中產生(sheng)的(de)壓力(li)、液位、流量等數據也都盡在DCS控(kong)制系統的(de)“掌控(kong)中”。

目前，僅海(hai)灣化(hua)學生產環節就配置了(le)1萬余塊智(zhi)能儀(yi)表儀(yi)器(qi)，實(shi)時數(shu)據庫共有6萬個(ge)監(jian)測點，實(shi)現(xian)了(le)氯堿、VCM、PVC、苯乙烯生產過程的全流程、全環節監(jian)測，控制(zhi)回路(lu)自(zi)控率達(da)到99%以上。

不只(zhi)在生產環(huan)節，在產品質量(liang)監測(ce)環(huan)節，海(hai)灣(wan)化(hua)學(xue)還(huan)引入(ru)(ru)了LIMS化(hua)驗數據系(xi)統(tong)，收集了生產過程中所有(you)原料(liao)、產品的檢測(ce)數據；在出入(ru)(ru)庫(ku)環(huan)節，所有(you)物料(liao)稱(cheng)重等數據都直接由地磅稱(cheng)重管理(li)系(xi)統(tong) “收入(ru)(ru)囊中”；在倉(cang)儲環(huan)節，全自動包裝碼垛(duo)系(xi)統(tong)讓每(mei)一批產品都可隨時定(ding)位、全程追溯。

通過數(shu)字化改造，海灣集(ji)團實現(xian)了對(dui)所有跟生產相關數(shu)據(ju)的實時采集(ji)、監控和集(ji)中存儲(chu)。

      用數據“精準驅動”  

對數據的(de)(de)精準掌控，是為(wei)了(le)不斷(duan)優化(hua)生產(chan)、管(guan)理(li)、研發的(de)(de)各(ge)項流程。

海(hai)灣化(hua)學苯乙(yi)烯裝置區內機器轟(hong)鳴(ming)，進(jin)料、反應、出成品、包裝、配(pei)送，各個環節(jie)流暢有序(xu)，生產線和(he)操作(zuo)區域基本已實現無(wu)人化(hua)操作(zuo)。而驅動這一切的，正是數據。

對苯(ben)乙(yi)烯(xi)工段(duan)的(de)主操劉春林來說，DCS系統不僅是他(ta)的(de)“千里(li)眼”，更是他(ta)的(de)“精密大腦”和“靈活四肢”。坐(zuo)在DCS中央(yang)控制室(shi)的(de)系統屏幕前，劉春林可以實時(shi)掌握苯(ben)乙(yi)烯(xi)工段(duan)內各個裝置的(de)生產情(qing)況(kuang)。脫氫(qing)反應器的(de)蒸汽帶壓力不能高于150kpaA、床層溫度差必(bi)須(xu)保(bao)持在85℃以內、精餾塔內塔頂(ding)溫度不能超(chao)過(guo)103℃，這些關鍵(jian)指標已經(jing)在劉春林的(de)意(yi)識中形成(cheng)“條(tiao)件反射(she)”。

他告訴(su)記者，如(ru)果精(jing)餾塔(ta)(ta)內塔(ta)(ta)頂溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)超過103℃，會(hui)造成(cheng)塔(ta)(ta)頂苯(ben)(ben)乙烯(xi)(xi)含量(liang)過多，催化劑的轉化效率(lv)由(you)此降低(di)，反應器(qi)表(biao)面會(hui)造成(cheng)結焦。如(ru)果塔(ta)(ta)釜(fu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低(di)了，精(jing)餾塔(ta)(ta)上層的乙烯(xi)(xi)就(jiu)會(hui)下沉到苯(ben)(ben)乙烯(xi)(xi)產(chan)品(pin)中(zhong)，會(hui)導(dao)致苯(ben)(ben)乙烯(xi)(xi)產(chan)品(pin)純(chun)度(du)(du)(du)降低(di)。而對化工產(chan)品(pin)而言，0.01%的純(chun)度(du)(du)(du)提升即(ji)是技術層面的巨(ju)大進(jin)步，“所以(yi)溫(wen)(wen)差的精(jing)確度(du)(du)(du)要控(kong)制在0.2℃—0.3℃之間，越(yue)精(jing)準產(chan)品(pin)質量(liang)就(jiu)越(yue)穩定。”劉春(chun)林說，DCS系統自(zi)動化控(kong)制遠比(bi)人的經驗(yan)穩定、精(jing)準。

對于數(shu)據驅動(dong)(dong)下的(de)(de)(de)(de)安(an)全生產(chan)，明(ming)坤深有(you)體(ti)(ti)會(hui)。一(yi)天，氯氫工(gong)段的(de)(de)(de)(de)DCS系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)提示氫氣鍋(guo)爐(lu)煙氣出口(kou)溫度低于正常溫度，現(xian)場(chang)巡查人員查看后，發(fa)(fa)現(xian)了(le)設備漏(lou)水隱(yin)(yin)患。“漏(lou)水是(shi)比較(jiao)難發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)，而且現(xian)場(chang)巡檢通常要間(jian)(jian)隔(ge)兩個(ge)小(xiao)時，如果不是(shi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)提示，那(nei)我(wo)們發(fa)(fa)現(xian)問題(ti)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)肯定(ding)是(shi)遠(yuan)遠(yuan)滯后的(de)(de)(de)(de)，這就有(you)安(an)全隱(yin)(yin)患了(le)。”明(ming)坤解釋(shi)，漏(lou)水會(hui)導致氫氣鍋(guo)爐(lu)內液位波動(dong)(dong)下降，將(jiang)觸(chu)發(fa)(fa)一(yi)系(xi)(xi)(xi)列連(lian)鎖(suo)反應(ying)，甚至會(hui)造成氫氣鍋(guo)爐(lu)的(de)(de)(de)(de)干(gan)燒、爆炸。目(mu)前，海灣集團在物(wu)料生產(chan)的(de)(de)(de)(de)關鍵工(gong)序上(shang)建立了(le)安(an)全儀表(biao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，還設置了(le)可燃、有(you)毒有(you)害(hai)氣體(ti)(ti)檢測報警裝置，一(yi)旦出現(xian)指標或狀態失控情(qing)況(kuang)，與安(an)全儀表(biao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)相連(lian)的(de)(de)(de)(de)關鍵指標聯(lian)鎖(suo)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、緊急(ji)停車裝置將(jiang)第(di)一(yi)時間(jian)(jian)啟動(dong)(dong)聯(lian)鎖(suo)動(dong)(dong)作(zuo)，確保安(an)全生產(chan)。

信息化(hua)、數字化(hua)驅動著海灣集團的(de)生產(chan)、管理模(mo)式不斷升級換代(dai)。海灣化(hua)學搬(ban)遷一期項目達產(chan)后，萬元產(chan)值綜(zong)合能(neng)耗(hao)降至0.48噸標煤(mei)，不到(dao)搬(ban)遷前的(de)1/4。伴隨著數字化(hua)、智能(neng)化(hua)程度不斷提(ti)升，2019年(nian)海灣化(hua)學人均年(nian)產(chan)值已超(chao)過700萬元，與(yu)2010年(nian)搬(ban)遷前相比整(zheng)整(zheng)提(ti)高了10倍。

與離散型(xing)生(sheng)產不同，化(hua)工企業是連續不斷的流(liu)程(cheng)型(xing)生(sheng)產，原料(liao)從進(jin)入裝置后就一刻(ke)不停地前往“下一站”，直至成品(pin)產出。這種持續的流(liu)程(cheng)型(xing)生(sheng)產也意味(wei)著(zhu)，數據必(bi)須要能夠驅動生(sheng)產的全流(liu)程(cheng)、全周期(qi)，要一刻(ke)不停地跟(gen)隨產品(pin)物料(liao)“流(liu)動起來”。

“要想讓數據(ju)流動(dong)，就(jiu)要打(da)破 ‘數據(ju)孤島’。”有關負責(ze)人介(jie)紹說。要把研發(fa)(fa)、設計(ji)、營銷、生產、物流、倉(cang)儲之間的數據(ju)邊界打(da)破，讓數據(ju)在自由流動(dong)和耦合互動(dong)中為企(qi)業(ye)發(fa)(fa)展賦予能(neng)量(liang)。

2017年起，在基礎控(kong)制系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)已經完(wan)備的基礎上，海灣集(ji)(ji)(ji)團以SAP/ERP實(shi)(shi)施為龍頭，自(zi)上而下搭建業(ye)務(wu)財務(wu)一(yi)體化(hua)(hua)(hua)管(guan)控(kong)體系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)，實(shi)(shi)現了(le)ERP系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)與地磅稱(cheng)重管(guan)理系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、LIMS化(hua)(hua)(hua)驗數據(ju)(ju)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、PI實(shi)(shi)時(shi)數據(ju)(ju)庫系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)等(deng)的互聯(lian)互通(tong)，從根本(ben)上解決了(le)信息(xi)(xi)孤(gu)島(dao)問(wen)題。SAP/ERP系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)為多個(ge)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的集(ji)(ji)(ji)成運(yun)行(xing)提(ti)供(gong)了(le)開(kai)放性接口，讓海灣集(ji)(ji)(ji)團實(shi)(shi)現了(le)集(ji)(ji)(ji)團一(yi)體化(hua)(hua)(hua)管(guan)控(kong)，全面整合了(le)生產(chan)、采購(gou)、銷售、庫存、運(yun)輸、人力資源、財務(wu)管(guan)理等(deng)業(ye)務(wu)，構建了(le)實(shi)(shi)時(shi)動(dong)態的業(ye)務(wu)財務(wu)一(yi)體化(hua)(hua)(hua)管(guan)控(kong)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)。不斷完(wan)善的企業(ye)信息(xi)(xi)網(wang)絡，讓海灣集(ji)(ji)(ji)團實(shi)(shi)現了(le)生產(chan)控(kong)制網(wang)、數據(ju)(ju)采集(ji)(ji)(ji)網(wang)、管(guan)理辦公網(wang)間的互聯(lian)互通(tong)，數據(ju)(ju)信息(xi)(xi)共(gong)享，數據(ju)(ju)自(zi)由流動(dong)。

而(er)數據的流動正在突破各類(lei)邊(bian)界(jie)，讓(rang)海灣(wan)得(de)以不斷尋獲發展的最優解(jie)。

海(hai)灣集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)旗下(xia)共有二十余家控(kong)股(gu)和參股(gu)企業，數(shu)據的(de)(de)共享(xiang)和流動正在(zai)(zai)(zai)提升海(hai)灣集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)信(xin)(xin)用(yong)管(guan)理(li)和財(cai)務(wu)(wu)管(guan)控(kong)效率。“因為銷售(shou)業務(wu)(wu)中存在(zai)(zai)(zai)賒銷現(xian)象，我們通常(chang)會給客(ke)(ke)戶設定信(xin)(xin)用(yong)額(e)度，防(fang)止應收賬款失控(kong)影響(xiang)現(xian)金(jin)流，產生壞賬，這樣一個系統性(xing)、協同(tong)性(xing)的(de)(de)工作就要靠信(xin)(xin)息化來完成。”集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)副(fu)總經理(li)黃虎林說(shuo)，有時(shi)(shi)一個客(ke)(ke)戶會在(zai)(zai)(zai)海(hai)灣集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)下(xia)屬(shu)多個公(gong)司(si)有業務(wu)(wu)，在(zai)(zai)(zai)沒(mei)有進行數(shu)據集(ji)(ji)成管(guan)理(li)前，集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)通常(chang)無法(fa)實時(shi)(shi)掌控(kong)同(tong)一個客(ke)(ke)戶在(zai)(zai)(zai)海(hai)灣多個下(xia)屬(shu)公(gong)司(si)的(de)(de)信(xin)(xin)用(yong)狀況(kuang)和賒銷額(e)度，造成潛(qian)在(zai)(zai)(zai)風險(xian)。“現(xian)在(zai)(zai)(zai)就沒(mei)問題了(le)，SAP/ERP系統實施(shi)之后，通過(guo)信(xin)(xin)用(yong)管(guan)理(li)功能(neng)的(de)(de)實現(xian)，客(ke)(ke)戶如果(guo)超過(guo)了(le)賒銷信(xin)(xin)用(yong)額(e)度，訂單(dan)就會被鎖(suo)定，產品不能(neng)出貨。”

流動的(de)(de)數據(ju)(ju)，讓海灣集(ji)團找(zhao)到了最優的(de)(de)能(neng)源配置方(fang)案。對(dui)化工(gong)企業來說(shuo)，水、電、氣(qi)等各種(zhong)能(neng)源消耗(hao)是主要(yao)運營成(cheng)本之一。通過數據(ju)(ju)的(de)(de)共享分(fen)析，操(cao)作(zuo)人員可以實(shi)時(shi)(shi)監(jian)控各類儲罐液位、流量、溫度和(he)其(qi)他(ta)關鍵(jian)參數，計算(suan)關鍵(jian)環節的(de)(de)能(neng)耗(hao)指標，和(he)既定的(de)(de)能(neng)耗(hao)基線進行(xing)對(dui)比，找(zhao)出能(neng)耗(hao)差距。同時(shi)(shi)結(jie)合工(gong)藝限(xian)制(zhi)條件的(de)(de)數據(ju)(ju)分(fen)析，能(neng)夠實(shi)現同時(shi)(shi)滿足產品(pin)生(sheng)產質(zhi)量和(he)產能(neng)要(yao)求的(de)(de)最優能(neng)源配置。

“對數據(ju)的深入挖掘使用是我們下一步重點要做的事情，尤其是在研發(fa)環(huan)節，研發(fa)人員(yuan)可以實時調取某(mou)一化學(xue)指標在一年(nian)甚至(zhi)更長周期內(nei)的變化趨勢(shi)，分析(xi)研究(jiu)這個指標的影響因素，為產品研發(fa)和質量提(ti)升提(ti)供數據(ju)支撐。”海灣(wan)化學(xue)計控部(bu)(bu)部(bu)(bu)長劉培軍說。 

未來，海灣(wan)集團還(huan)將在龐雜(za)的(de)數據信息(xi)中找到新(xin)價(jia)值、創造(zao)新(xin)模(mo)式，不(bu)斷求出(chu)更多的(de)最優解，在數字(zi)化生(sheng)長的(de)道路(lu)上奮力奔跑。