说到智能制造,大家会想到德国4.0、美国的工业互联网、日本的机人计划,但这些都是离散行业。作为流程行业的石化工业,智能制造是什么概念呢?
近日,记者走进全国石化行业唯一入选工业和信息化部的“石化智能工厂试点示范”——中国石化九江石化分公司一探究竟。
数字化——智能处理基础 “平台”
所谓智能制造是基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,以智能工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征,可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。《中国制造2025》的主攻方向之一就是智能制造。
石化行业是典型的流程型行业,具有多原料输入、多产品输出、工艺过程复杂,控制点多、流程连接呈网状结构、原料及产品市场价格变化快,生产工艺对设备可靠性要求高等特点,特别是大型炼化项目,更是一个庞大的系统。应当说,引入智能化对石化行业来说更具现实性。2012年,中国石化启动“智能工厂”建设工作,选择九江石化等4家企业为试点。
工业和信息化部副部长辛国斌表示,智能制造能够增强企业核心竞争力,通过智能工厂建设,推动企业从生产方式到管控模式的变革,使企业具有更加优异的感知、预测、协同和分析能力,优化了工艺流程,降低了生产成本,促进了劳动效率和生产效益的提升,智能制造可以提升危化品的安全发展水平。智能制造能够促进协同创新,提升中国制造整体水平。化工装备一旦获得质的智能化飞跃,将为石化行业的转型发展奠定重要基础。
智能制造的两大核心,首先是需要把工业领域原来各个孤立的环节连接起来,甚至联通到产品售出之后整个产品周期,第二个是以数据为核心的一个交互,各个环节都有大量的数据,对这些数据实时地分析,才能够进行智能的决策。
数字化是九江石化构建智能化工厂的重要基础,公司建立了国内首家企业级中央数据库,目前数据库现已形成22个业务系统的数据,为19个业务系统提供数据支撑,完成了生产物料等40个标准化模板和36类主数据的收集工作,为实现智能制造构建了基础信息平台。
网络化——打通信息“孤岛”
走进九江石化安保监控中心,偌大的厂区各个角落的设备情况可以在显示屏一览无遗,中心主任朱玉山告诉记者:“现在厂区共有850台可燃气报警、1000余处火灾报警、585套视频监控等装置已实现集中管理和一体化联动,只要有异常情况发生,报警器立刻就会发出声响,中控室内地显示屏上会出现时间发生的具体地点,监控录像可以直接调出来显示现场情况,方便中控室的值班人员判断事故大小。”
在观察事故大小的同时,119指挥系统已经把信息传到了消防队,消防队员在整装待发的一分钟内,智能中心协同联合研判事故大小,确定救援方案,3分钟内,救援人员就能抵达事故现场。而在没有这套智能控制系统之前,各部门间来回的电话沟通要花上更多的时间,可能造成更大的损失。
与德国制造4.0的主攻高端装备和布局智能生产不同的是,“中国制造2025”更强调信息化和工业化的深度融合。工业互联网恰恰是通过前端的传感器、处理器,加上工业互联的网络,再加上云端的云计算大数据的平台,还有一系列数据分析的模型、算法等等工业软件,构成了联通整个工业的一个系统,使得工业智能化程度大大提高,从而实现智能制造。
在数字化的基础上,公司在全流程上管理上进行了独创性实践。通常,国内外石化企业传统信息化三层平台即生产运营、过程控制、经营管理实现对石化流程行业的管控。九江石化利用物联网打通了生产运营、过程控制、经营管理的独立系统,构建了集中集成平台、三维数字化平台和应急指挥平台等公共服务,打通各子系统之间的信息“孤岛”、业务“孤岛”等问题。
几十万的数据处理结果可以清楚掌握生产流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理的编排生产计划与生产进度,让先进信息技术与石化生产工艺高度融合,真正实现从“制造”向“智造”的转变。
比如,智能化已让九江石化支撑安全、环保、健康(HSE)管理由事后管理向事前预测和事中控制转变。公司连续5年获评中国石化安全生产先进单位,外排达标污水化学需氧量、氨氮等指标均处于行业内先进水平。
智能化——管理决策的“外脑”
“卡边效应”,采访中记者不时听到九江石化总经理覃伟中口中跳出这个高频词。这也是智能制造的核心之一,智能化并不是简单的“给机器装上大脑”,而是在大量数据的基础上,通过各流程信息的综合分析,确定整个生产流程包括市场的预判,强调资源、设备效能的边际利用,让人与机器有机协作,取长补短,达成资源与效率的平衡,最终实现效益的最大化。
简单地说,就是系统可在一个信息平台上根据实时数据来确定市场变动、设备情况,及时根据提供的数据进行决策,确定生产改变过去对经验的依赖性,提高生产的精确性,为生产经营管理提供依据。
这一点已经让九江石化尝到了甜头。
九江石化利用自主开发的炼油全流程一体化优化平台,持续开展资源配置优化、加工路线比选、单装置优化等工作, 2014年累计增加经济效益2.2亿元,助推公司加工吨原油边际效益在沿江5家企业排名逐年提升,2014年跃居首位。今年1-10月,公司账目利润、吨油利润均位列沿江石化企业首位。而在生产能力、加工装置不断增加的情况下,与2011年初相比,公司员工总数减少12%、班组数量减少13%、外操室数量减少35%。
目前,九江石化公司已初步形成“装置数字化、网络高速化、数据标准化、应用集成化、感知实时化”的智能化建设生产管理系统,率先在行业内建成并投用智能工厂 (1.0版)。今年底将在行业内率先建成投用智能工厂,并率先出台企业级智能工厂标准规范体系。
同样,在2012年与江西石化一并开始智能化试点的中石化三家企业,镇海炼化、燕山石化、茂名石化先进控制投用率、生产数据自动数采率分别提升了10%、20%,均达到了90%以上,外排污染源自动监控率达到100%,生产优化从局部优化、离线优化逐步提升为一体化优化、在线优化,劳动生产率提高10%以上,提质增效作用明显。
不过,覃伟中同时表示,“智能化是一项复杂而庞大的系统工程,智能化建设永远在路上,尽管我们找到了方向,但现在还只是刚刚起步,还有很长的路要走”。