现代煤化工智能工厂的研究与探讨

牛立刚 李泓甫

摘要：随着社会的发展，我国的科学技术的发展也突飞猛进。在化工企业生产过程中，化工设备的管理不仅起着关键性的作用，而且也保证了化工企業在市场上的竞争力。在化工企业的实际运作中，关于化工设备的管理问题，越来越受到化工企业的重视。所以，有必要对化工设备管理的重要性进行不断地了解，提出科学合理的策略和方法，有效保障企业的稳定生产，促进化工企业的发展。

关键词：现代煤化工；智能工厂；研究与探讨

引言

随着我国社会和经济的进步，煤化工行业的发展也是一日千里，类似煤制乙二醇、煤基清洁能源、煤制天然气等企业发展就比较迅速。现在煤化工企业规模较之前有了很大提高，而且用到的生产设备也越来越多，很多都是大型动、静设备，或者是高温高压设备，做好它们的维护工作是化工企业正常运行的基础。基于此，本文结合目前化工企业的管理运行的实际工作，探讨在企业中设备管理的重要性以及管理策略的应用，意在推进管理工作的升级优化。

1 时代背景和前沿趋势

当前国际形势下，国际产业格局面临重大调整，围绕抢夺制造业制高点的竞争愈演愈烈，各个国家结合自身产业发展优势不断加强战略总体布局和理论方法创新，着力打造信息化背景下国家制造业竞争的新优势。我国在2015年提出“中国制造2025”的战略目标，在未来十年的主攻方向是智能制造，结合两化融合，强化中国制造在装备系统和数字化方案上的低成本优势，推进中国从制造大国向制造强国转型。经过数十年发展，我国流程工业产业结构逐步优化，关键技术不断取得突破，已发展成为世界规模最大的流程工业制造国家，然而在流程工业生产制造总体效能上仍与国际先进水平存在差距。如何积极应对全球化制造新形势带来的机遇和挑战，有效利用现代信息技术，解决目前流程工业在经营决策层面、生产运行层面、能效安环层面以及信息集成层面存在的瓶颈问题，推进以高效化、绿色化和智能化制造为目标的流程工业稳步发展，实现全面生产管理以及营销模式的变革，是流程工业实现高端制造的关键。

2 煤化工企业智能制造关键内容与相关技术

在当前互联网数字经济时代，智能化建设由量变到质变的过程，需要互联网与制造业深度融合。企业发掘新动能，提高企業核心竞争力的主要难点是资金流、物质流、能量流和信息流的集成和高效调控。结合两化融合的最新的发展技术，流程型智能制造企业应当重点依托信息物理系统，以潞安集团180万吨煤基合成油项目（下简称180项目）为成功案例，从以下几个层面入手，分析相关基础理论与关键内容。

2.1生产运行智能化

流程工业制造过程通常采用由经济优化层、计划调度层、先进控制层、基础控制层等不同功能层组成的分层递阶结构，如何根据实际过程的动态实时运行情况，从全局出发协调系统各部分的操作，是生产运行智能化的核心。为了解决该问题，需要将物质转化机理与装置运行信息进行深度融合，将生产计划与设备进行深度关联和数据建模，实现对生产过程的精确监控和分析，进而计划的动态优化，形成以需求为驱动的敏捷规模生产。企业利于大数据平台，建立多数源的对比分析、相关性分析和预测分析模型，优化控制参数，指导生产操作。

180项目依托智能建设的整体规划设计分步实施，实现控制、管理、经营一体化。项目的控制系统和信息管理系统的总体结构分为三层，即：过程控制层（PCS）、生产运行管理层（MES）、生产经营管理层（ERP）。目前180项目已建成过程控制层涵盖生产过程、公用工程、原料产品、成品进出厂等全过程，包括22个生产单元使用DCS集散控制系统，1个单元使用PLC控制系统，共计18290点，实现自动化控制，对产品品质在线实时监测，后期拟建立工艺流程先进过程控制（APC）和在线实时优化控制（RT-OPT）实现自动优化流程控制；在建的MES生产执行系统以生产综合指标为指导，利用信息化手段制定生产计划，执行优化调度，对生产过程进行优化管理，将生产控制层的实时数据进行处理形成统一的生产数据平台，为准确决策提供依据，并承担各区域的协调管理、总调度管理；生产经营管理层（ERP）集成企业的关键信息和核心数据，建立一体化的经营管理平台，实现物流、价值流和信息流的综合管理。

2.2设备管理智能化

流程型企业都是重资产企业，新装置、新设备不断增加，设备不断向大型化、集约化方向发展，核心设备长周期、高负荷运行，设备是否受控直接影响到安全和生产。当前设备管理智能化建设的方向主要依托信息物理系统（CPS）和三维虚拟技术，建立虚拟工厂，集成集成设计、生产和维护等各类数据，实现数字化、可视化。建设故障诊断和预测性维护中心，根据各种传感器实时采集设备运行数据，运用智能监测设备、分析软件，对设备进行状态监控，通过问题分析、故障预测，确保设备的稳定和健康。

180项目根据整体规划，目前正在进行设备的生命全周期管理系统（ETM）的调研实施工作。系统上線后通过运用新型传感技术和大数据分析建立设备的数学模型，对设备的预测性维护、状态监控和故障分析提供科学、系统的支撑，实现设备的健康管理和安全管理，提高设备的完好率和运行效果，有效降低设备维修成本，保证生产稳定运行。系统建成后可预见的节约成本在800万元/a以上。

2.3环保管理智能化

生产过程产生废水、废气、废渣甚至危化品，为了确保安全生产，其核心就是建立生产制造全生命周期安全环境足迹监控与风险控制的手段。如何通过传感、检测、控制以及溯源分析等新方法和新技术，突破流程工业安全环境足迹监控与溯源分析及控制的基础理论与关键技术，是实现绿色制造的迫切需求。企业建立大数据分析，应用自动识别污染物技术和扩散模型，实现实时监控数据异常情况的溯源分析。对废水废气污染物等智能实时分析监测及报警管理系统，实现在线环保监测、污染物监控。

180项目注重可持续性发展，在保证生产情况下，对于环境治理和污染物零排放做着不懈努力。通过运用新型监测监控技术和专项应用系统，运用煤、油、化、电、热一体化、弃采高硫煤的清洁高效利用、甲烷与二氧化碳重整技术实现废弃利用、焦炉气耦合、余热蒸汽发电回收低能热能、合理利用空分氮气实现焦炉干熄焦、废渣综合利用生产建材、联产合成氨作为硝基化工原料、污水深度处理回用等国内外先进技术工艺，实现吨油耗水6.8吨、吨油综合能耗折标煤3.5吨；二氧化碳与甲烷重整、输送粉煤，实现减排150万吨/a，实现高技术应用、高效能循环、高品位展示、低碳、低能耗、低排放的绿色环保要求。

2.4决策管理智能化

决策智能化核心是要解决如何深度融合市场和装置运行特性知识进行管理模式的变革。由于企业生产计划的不确定因素众多，原料采购价格和市场需求多变，给企业生产运行和经营管理的决策带来难题。同时目前企业的原料采购与装置运行特性关联度不高、产品生产与市场需求脱节。因此，以大数据、知识型工作自动化为代表的现代信息技术为制造过程计划和管理的优化决策带来了契机。运用互联网大数据，建立经营管理辅助决策模型，并与生产实时决策系统联动。系统与市场信息集成，及时准确预测成本，快速响应变化，实现全局性科学决策优化，由经验型决策管理模式向智慧决策管理模式转变。建立跨专业、纵向集成的管控一体化管理平台，建成决策层、管理层和执行层的业务集成在线优化闭环管理，将企业要求由决策层传递到管理层、作业层，将效益指标分解为操作指标。

180项目建立完成了生产经营管理系统（ERP），集成了企业的关键信息和核心数据，使经营管理平台一体化，实现经营管理端到端的高度协同一致性。

结语

随着科学技术的飞速发展，先进制造技术正在向自动化、信息化、智能化方向发展，智能制造日益成为未来制造业发展的核心内容。发展智能制造已经成为实现制造业从低端加工制造向高端智能制造转变的重要途径，成为制造业升级转型的内在的必须要求。同时，将智能制造这一新兴制造技术在流程型行业快速移植、转化、升级，通过规模化生产，可以尽快收回技术研究开发的投入资本，从而持续推进新一轮的技术创新，推动智能制造技术的进步。

参考文献

[1]国务院关于印发.《中国制造2025》的通知[Z].2013，（21）：104-104.

[2]熊晓洋.大型流程型企业智能工厂建设探索[Z].

（作者单位：1.久泰能源（鄂尔多斯）有限公司；

2.久泰能源内蒙古有限公司）