吳春暉

(上海華誼集團(tuán)股份有限公司，上海 200040)

近十年來，中國流程制造業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，總體規(guī)模大幅提升，綜合實(shí)力不斷增強(qiáng)，生產(chǎn)工藝、裝備和自動化水平都得到了大幅度的提升，中國己成為世界上門類最齊全、規(guī)模最龐大的制造業(yè)大國[1]。但從制造業(yè)增長率、勞動生產(chǎn)率、創(chuàng)新能力等各方面衡量，中國制造業(yè)大而不強(qiáng)、發(fā)展質(zhì)量不夠高的問題十分突出。為進(jìn)一步增強(qiáng)制造業(yè)核心競爭力，早日成為制造業(yè)強(qiáng)國，智能制造上升為國家戰(zhàn)略。

近年來，國家相繼發(fā)布了《中國制造2025》[2]、智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)[3]、《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2018年版)》[4]等，明確指出了國內(nèi)智能工廠建設(shè)的迫切性和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，包括：智能工廠設(shè)計(jì)、建造與交付，智能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、物流和集成優(yōu)化等。智能工廠建設(shè)的重點(diǎn)是智能工廠設(shè)計(jì)、智能工廠交付、智能生產(chǎn)和集成優(yōu)化等標(biāo)準(zhǔn)，主要用于規(guī)定智能工廠設(shè)計(jì)、建造和交付等建設(shè)過程和工廠內(nèi)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、物流及其系統(tǒng)集成等業(yè)務(wù)活動的要求，確保智能工廠建設(shè)過程規(guī)范化、系統(tǒng)集成規(guī)范化、產(chǎn)品制造過程智能化。

目前，世界上尚無完整意義的智能工廠案例，各國都在進(jìn)行積極的探索。國外如Shell和BP公司在三維數(shù)字化工廠、生產(chǎn)實(shí)時(shí)優(yōu)化、設(shè)備智能管理、能源管理、移動巡檢等方面進(jìn)行了探索。國內(nèi)如九江石化、鎮(zhèn)海煉化、茂名石化、青島煉化、煙臺萬華、神華寧煤、新安化工等企業(yè)也積極開展了智能工廠建設(shè)實(shí)踐，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，也起到了一定的示范效果。

1 智能工廠建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)華誼集團(tuán)“數(shù)智華誼”規(guī)劃的要求，結(jié)合華誼欽州新材料一體化基地一期項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際情況，在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等技術(shù)加強(qiáng)信息管理和應(yīng)用服務(wù)，推動工廠運(yùn)營的持續(xù)優(yōu)化；構(gòu)建一體化、智能化環(huán)境，從而達(dá)到生產(chǎn)運(yùn)營智能管理、業(yè)務(wù)分析精準(zhǔn)預(yù)測、決策支持科學(xué)合理；以“安全、綠色、效益”為核心建設(shè)國內(nèi)一流的生產(chǎn)自動化、管理可視化、能耗最優(yōu)化、運(yùn)營智能化、監(jiān)控診斷遠(yuǎn)程化的智能工廠。

2 智能工廠總體架構(gòu)

在華誼欽州新材料一體化基地智能工廠建設(shè)目標(biāo)的指引下，結(jié)合具體業(yè)務(wù)管控需求和智能工廠最新技術(shù)發(fā)展趨勢梳理，重點(diǎn)圍繞1個(gè)數(shù)據(jù)中心、1個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、3個(gè)管控層次(智慧運(yùn)營層、智能生產(chǎn)層和智能優(yōu)化層)、12大主要智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)(智慧運(yùn)營管理、智能生產(chǎn)執(zhí)行、全生命周期設(shè)備管理、智慧能源管理、安環(huán)一體協(xié)同及應(yīng)急聯(lián)動管理、全面質(zhì)量管理、智能倉儲物流、三維數(shù)字化、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化、PID參數(shù)整定、裝置先進(jìn)控制和協(xié)同實(shí)時(shí)優(yōu)化)和1個(gè)長期運(yùn)行機(jī)制，智能工廠的詳細(xì)功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能工廠總體架構(gòu)示意

3 智能工廠主要系統(tǒng)

3.1 智能工廠門戶

智能工廠門戶是針對企業(yè)的新戰(zhàn)略，通過先進(jìn)成熟的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)手段構(gòu)建一個(gè)高質(zhì)量、高效率、智能化、無地域限制的管理平臺，集成基礎(chǔ)信息于一體的綜合應(yīng)用平臺。

門戶與公司內(nèi)部各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)、智能工廠各業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成，并提供運(yùn)營管理平臺和決策支撐平臺，信息發(fā)布與共享、企業(yè)交流與協(xié)作、應(yīng)用集成與展示，充分發(fā)揮信息資源的價(jià)值，建立統(tǒng)一的信息發(fā)布和展示平臺，通過門戶來訪問各應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄，通過選擇不同的布局方式，實(shí)現(xiàn)千人千面的展示效果。智能工廠門戶如圖2所示。

圖2 智能工廠門戶示意

3.2 移動應(yīng)用平臺

移動應(yīng)用平臺支持各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合展示、流程列表顯示、審閱流程、流程審批等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。

移動應(yīng)用與子系統(tǒng)權(quán)限管理一致，支持對不同級別人員設(shè)置分層權(quán)限，可自動獲取相應(yīng)的流程、任務(wù)信息并提醒推送，通過移動終端及時(shí)掌握待辦工作及流程審批事項(xiàng)。

移動應(yīng)用支持生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的查詢，通過圖形化數(shù)據(jù)組態(tài)方式將各數(shù)據(jù)整合并進(jìn)行數(shù)據(jù)展示與分析。系統(tǒng)可通過移動終端數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用隨時(shí)隨地對生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行流程圖實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢并顯示指標(biāo)歷史數(shù)據(jù)趨勢圖，當(dāng)指標(biāo)超出生產(chǎn)正常范圍時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警提醒。

移動應(yīng)用綜合展示支持多種數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)源，通過數(shù)據(jù)源接口將不同業(yè)務(wù)模塊的數(shù)據(jù)整合到綜合展示應(yīng)用。綜合展示支持?jǐn)?shù)據(jù)通過移動終端以表單或圖表(流程圖、柱狀圖、餅圖、曲線圖等)的方式進(jìn)行展示。

3.3 領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙

領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙的目標(biāo)是建立集中統(tǒng)一的生產(chǎn)運(yùn)營指揮平臺，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)的統(tǒng)一抽取、加工和存儲，滿足企業(yè)的多層次業(yè)務(wù)和管理人員的業(yè)務(wù)查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，有效避免信息“孤島”，為“全口徑統(tǒng)計(jì)”“數(shù)據(jù)一致”和“數(shù)出一門”提供支撐，對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營決策及問題迅速響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支持。

領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙的數(shù)據(jù)主要來源于企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)、設(shè)備管理系統(tǒng)(EAM)、商務(wù)智能駕駛艙(BI)、供應(yīng)商管理系統(tǒng)(SRM)、全面預(yù)算系統(tǒng)(BPC)、主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(MDM)、資金管理系統(tǒng)(TMS)、財(cái)務(wù)共享系統(tǒng)(FSS)、協(xié)同辦公系統(tǒng)(OA/BPM)等各應(yīng)用子系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)由源系統(tǒng)、企業(yè)級數(shù)據(jù)湖(數(shù)據(jù)中臺)、信息展示三個(gè)層次構(gòu)成。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)通過駕駛艙可綜合瀏覽公司的采購、生產(chǎn)、銷售、庫存、供應(yīng)鏈、安全等各相關(guān)情況。

3.4 智慧運(yùn)營

欽州基地作為集團(tuán)的一個(gè)生產(chǎn)執(zhí)行中心和成本中心，其經(jīng)營管理層面的智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用在遵循集團(tuán)的統(tǒng)一規(guī)劃前提下，結(jié)合新材料一體化基地一期項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際情況，對經(jīng)營管理層的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃，根據(jù)集團(tuán)現(xiàn)有應(yīng)用模塊的技術(shù)架構(gòu)和基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)集成管理平臺架構(gòu)，采取融合、復(fù)用、替代等方式進(jìn)行整合，形成該項(xiàng)目整體的經(jīng)營管理層業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)。

智慧運(yùn)營主要包括：ERP，MDM，BPC，TMS，BI，SRM，F(xiàn)SS，OA/BPM等經(jīng)營管理信息化和智能化系統(tǒng)。ERP作為智慧運(yùn)營的支柱，和MDM，BPC，TMS，BI，SRM，F(xiàn)SS進(jìn)行集成，同時(shí)與智能工廠其他系統(tǒng)(包括MES，LIMS，EAM，OA/BPM，安環(huán)管理系統(tǒng)(HSE)，倉儲物流系統(tǒng)(TM/EWM))進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。ERP集成及數(shù)據(jù)交互如圖3所示。

3.5 智慧生產(chǎn)

智慧生產(chǎn)是智能工廠建設(shè)的核心內(nèi)容，通過OT與IT融合，實(shí)現(xiàn)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一展現(xiàn)、統(tǒng)一分析優(yōu)化。智慧生產(chǎn)建設(shè)內(nèi)容包括：MES，EAM，EMS，HSE，TM/EWM，質(zhì)量管控系統(tǒng)。

3.5.1生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)

MES通過收集生產(chǎn)過程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對實(shí)時(shí)事件及時(shí)處理，在企業(yè)管理層和生產(chǎn)控制層之間架起一座信息溝通和管理的橋梁，同時(shí)與計(jì)劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應(yīng)數(shù)據(jù)并反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令。

MES主要包括：生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、物料管理、生產(chǎn)績效管理、操作管理、三劑管理、變更管理、工藝管理、統(tǒng)計(jì)分析和移動應(yīng)用等。通過MES，以平穩(wěn)運(yùn)行為核心，實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃、調(diào)度、操作、監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)到績效的全生產(chǎn)過程規(guī)范管理及在線處理，提升工業(yè)分析和預(yù)警能力，不斷提升人員工藝與操作技能，提高生產(chǎn)敏捷性。

MES作為生產(chǎn)的管控系統(tǒng)，與智能工廠其他系統(tǒng)(包括ERP，LIMS，TM/EWM，EMS，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(PI))和國投欽州港口有限公司、孚寶(欽州)碼頭有限公司等進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行。MES數(shù)據(jù)交互如圖4所示。

3.5.2設(shè)備管理系統(tǒng)

EAM是以實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理的“數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、智能化”為目標(biāo)，以設(shè)備健康運(yùn)行為核心，建立設(shè)備智能檔案(與數(shù)字化交付系統(tǒng)集成)、進(jìn)行全過程監(jiān)控、智能診斷與預(yù)測，促進(jìn)設(shè)備可靠性(績效)持續(xù)改善，保障企業(yè)關(guān)鍵機(jī)組穩(wěn)定高效運(yùn)行、降低備件占用庫存成本、提高日常巡檢和維修維保的計(jì)劃性和科學(xué)性。

EAM包括：設(shè)備檔案管理、設(shè)備維保管理、設(shè)備巡檢管理、設(shè)備運(yùn)行管理、特種設(shè)備管理、備品備件管理、智能診斷和預(yù)警等。EAM與智能工廠其他系統(tǒng)(包括ERP，HSE，OA/BPM，TM/EWM，LIMS，數(shù)字化交付系統(tǒng)(AVEVA))進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，達(dá)到設(shè)備管控目標(biāo)。EAM數(shù)據(jù)交互如圖5所示。

圖3 ERP集成及數(shù)據(jù)交互示意

圖4 MES數(shù)據(jù)交互示意

圖5 EAM數(shù)據(jù)交互示意

3.5.3安環(huán)管理系統(tǒng)

HSE是集實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全管理及應(yīng)急指揮一體的管控平臺，通過有效地對工廠整體安全環(huán)保狀況進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)測、集中展示和管理、事故預(yù)警、故障報(bào)告等，促進(jìn)“雙控”體系的有效執(zhí)行。

圖6 HSE數(shù)據(jù)交互示意

3.5.4能源管理系統(tǒng)

EMS通過建立能源基準(zhǔn)、指標(biāo)體系和優(yōu)化管理流程實(shí)現(xiàn)全介質(zhì)、全口徑的能源管理規(guī)范，形成從計(jì)劃、執(zhí)行監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、績效評價(jià)、考核的管理閉環(huán)，并實(shí)現(xiàn)蒸汽動力、電力、燃料氣、氮?dú)?類公用工程系統(tǒng)節(jié)能增效，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與能源管理協(xié)同優(yōu)化，并提高能源管理工作效率。

EMS包括：能源基準(zhǔn)、能源計(jì)劃、能耗監(jiān)測、能源平衡、能源績效和能源對標(biāo)等。EMS與智能工廠其他系統(tǒng)(包括MES，PI)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，達(dá)到能源管控目標(biāo)。

3.5.5質(zhì)量管控系統(tǒng)

質(zhì)量管控系統(tǒng)包括質(zhì)量管理系統(tǒng)(QMS)和LIMS。QMS實(shí)現(xiàn)從供應(yīng)商質(zhì)量、原材料質(zhì)量、生產(chǎn)過程質(zhì)量、產(chǎn)品出廠質(zhì)量管理到售后質(zhì)量全過程管理，以產(chǎn)品的生產(chǎn)流程為主線，建立全方位、多維度的質(zhì)量信息管理。LIMS從實(shí)驗(yàn)室分析樣品登記到報(bào)告生成和發(fā)送的全流程自動化和業(yè)務(wù)管理信息化，提高實(shí)驗(yàn)室的工作效率，實(shí)現(xiàn)分析數(shù)據(jù)的共享，提高數(shù)據(jù)的利用水平，最大程度地減少人為因素的干擾，確保分析數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

QMS包括：質(zhì)量計(jì)劃、監(jiān)控預(yù)警、質(zhì)量查詢、質(zhì)量考核、分析診斷、客戶服務(wù)、LIMS等。質(zhì)量管控系統(tǒng)與智能工廠其他系統(tǒng)(包括ERP，MES，EAM，HSE)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，達(dá)到質(zhì)量管控目標(biāo)。質(zhì)量管控?cái)?shù)據(jù)交互如圖7所示。

臨床分期主要與淋巴瘤侵及的范圍有關(guān)，本組患者中Ⅰ～Ⅱ期淋巴瘤共52例（50.5%），SUVmax為8.32±4.58；Ⅲ～Ⅳ期51例（49.5%），SUVmax為10.45±6.43，二者間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖7 質(zhì)量管控?cái)?shù)據(jù)交互示意

3.5.6倉儲物流系統(tǒng)

TM/EWM通過與MES，ERP，國投港口、孚寶罐區(qū)等協(xié)同化管理，實(shí)現(xiàn)全面出入庫及庫存的全流程信息化管理以及儲運(yùn)物流的協(xié)同指揮和調(diào)度，提高運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)輸執(zhí)行、運(yùn)費(fèi)結(jié)算、入庫管理、出庫管理及庫內(nèi)作業(yè)精細(xì)化管理水平，實(shí)現(xiàn)一切業(yè)務(wù)有據(jù)可查、有憑可依，并對多維度報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，提高倉儲物流管理水平。

TM/EWM包括：出入庫管理、庫存管理、物流運(yùn)輸管理、煤倉管理、協(xié)同管理等。TM/EWM與智能工廠其他系統(tǒng)(包括ERP，EAM，MES，HSE)和國投欽州港口有限公司、孚寶(欽州)碼頭有限公司等進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，達(dá)到倉儲物流管控目標(biāo)。TM/EWM數(shù)據(jù)交互如圖8所示。

3.6 智能優(yōu)化

3.6.1生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化

生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)是覆蓋生產(chǎn)全過程的生產(chǎn)優(yōu)化與調(diào)度排產(chǎn)平臺，通過現(xiàn)代化信息技術(shù)和數(shù)學(xué)建模手段，建立生產(chǎn)全流程的計(jì)劃與調(diào)度優(yōu)化模型，優(yōu)化企業(yè)資源流向，節(jié)能降耗，及時(shí)響應(yīng)異常事件，保障產(chǎn)品安全高效的生產(chǎn)，達(dá)到“高效便捷、降低成本、信息共享”的目標(biāo)。

生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)包括：計(jì)劃優(yōu)化排產(chǎn)、調(diào)度優(yōu)化排產(chǎn)、計(jì)劃調(diào)度在線管理三大子系統(tǒng)。通過計(jì)劃排產(chǎn)優(yōu)化、調(diào)度排產(chǎn)優(yōu)化、應(yīng)急調(diào)度優(yōu)化、調(diào)度案例庫管理、成本和效益測算、模型和約束維護(hù)、可視化展示等形成全廠生產(chǎn)工藝全流程的生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化。

計(jì)劃優(yōu)化排產(chǎn)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及優(yōu)化計(jì)算方法，將MES中的月度生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化計(jì)算生成日、班排產(chǎn)方案供調(diào)度部門參考，并與MES進(jìn)行對比跟蹤。

調(diào)度優(yōu)化排產(chǎn)根據(jù)原料、產(chǎn)品的價(jià)格變動和裝置運(yùn)行情況，可以進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化計(jì)算生成短周期的調(diào)度排產(chǎn)優(yōu)化方案(日、班)供調(diào)度部門參考，并與MES進(jìn)行對比跟蹤。

應(yīng)急調(diào)度優(yōu)化通過監(jiān)控調(diào)度排產(chǎn)相關(guān)的生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)運(yùn)行情況自動判斷當(dāng)前工況類型。當(dāng)異常工況發(fā)生時(shí)，在生產(chǎn)監(jiān)控圖中對異常工況進(jìn)行報(bào)警預(yù)警并判斷異常工況類型(已知、未知)。已知異常工況將自動觸發(fā)以穩(wěn)定系統(tǒng)為目標(biāo)的匹配案例庫計(jì)算并生成應(yīng)急預(yù)案，調(diào)度人員確定后自動發(fā)布至各相關(guān)裝置生產(chǎn)人員，指導(dǎo)各裝置操作人員快速響應(yīng)。未知的異常工況將自動觸發(fā)以穩(wěn)定系統(tǒng)為目標(biāo)的優(yōu)化計(jì)算方案，為調(diào)度人員提供應(yīng)急指導(dǎo)參考。

圖8 TM/EWM數(shù)據(jù)交互示意

3.6.2PID整定

該項(xiàng)目采用PID整定系統(tǒng)，對6套氣化、2套變換、2套低溫甲醇洗、2套甲醇合成、2套甲醇精餾、2套硫回收生產(chǎn)裝置的PID控制回路開展性能評估與參數(shù)優(yōu)化。

基于PID控制回路的運(yùn)行現(xiàn)狀，通過應(yīng)用PID軟件產(chǎn)品，除因儀表、閥門問題及存在多變量耦合、大滯后、干擾多等復(fù)雜特性而導(dǎo)致無法投用自動的PID控制回路以外，對生產(chǎn)裝置PID控制回路性能進(jìn)行評估，快速、準(zhǔn)確定位回路的性能缺陷問題，并利用過程辨識獲得的被控對象模型，優(yōu)化計(jì)算PID控制器參數(shù)，提高裝置PID控制回路的運(yùn)維管理水平，實(shí)現(xiàn)回路的集中量化管理和智能運(yùn)維，提高裝置有效自控率，為裝置的平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。

3.6.3先進(jìn)過程控制系統(tǒng)

該項(xiàng)目采用先進(jìn)控制系統(tǒng)(APC)，對6套氣化、2套變換、2套低溫甲醇洗、2套甲醇合成、2套甲醇精餾、2套硫回收生產(chǎn)裝置配置47個(gè)控制器。

APC采用基于模型的多變量控制和前饋控制技術(shù)，減小裝置關(guān)鍵變量的波動， 進(jìn)一步提高裝置運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性，實(shí)現(xiàn)高附加值產(chǎn)品產(chǎn)(收)率最大化，有效降低生產(chǎn)能耗，提高裝置自動化水平和裝置總體經(jīng)濟(jì)效益。

APC實(shí)施后的目標(biāo)是提高APC控制器投用率、操作變量投用率，減少關(guān)鍵被控變量波動、降低操作員手動調(diào)節(jié)頻次，實(shí)現(xiàn)氣化爐總負(fù)荷與各氣化爐負(fù)荷分配控制優(yōu)化、變化單元負(fù)荷分配控制優(yōu)化、低溫甲醇洗負(fù)荷分配控制優(yōu)化、低溫甲醇洗CO2負(fù)荷分配控制優(yōu)化、甲醇合成負(fù)荷分配控制優(yōu)化和硫磺回收負(fù)荷分配控制優(yōu)化等，提高效益指標(biāo)(降低氣化比煤耗、比氧耗，降低甲醇合成氣單耗，降低變換、甲醇合成燃料氣消耗、提高甲醇精餾產(chǎn)品收率等)。

3.6.4生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)

該項(xiàng)目的生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)(RTO)包括三個(gè)層次：生產(chǎn)裝置內(nèi)部的局部協(xié)同優(yōu)化、生產(chǎn)裝置之間物料與能量互供的協(xié)同優(yōu)化、全局性的生產(chǎn)計(jì)劃與全流程生產(chǎn)執(zhí)行協(xié)同優(yōu)化。

通過對生產(chǎn)裝置實(shí)施實(shí)時(shí)優(yōu)化，實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)行工況的變化，在滿足工藝、設(shè)備約束的前提下，以產(chǎn)品、公用工程價(jià)格為導(dǎo)向，持續(xù)不斷地對裝置進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，同時(shí)將其優(yōu)化結(jié)果與APC結(jié)合實(shí)現(xiàn)在線閉環(huán)控制，以保證裝置生產(chǎn)盡量達(dá)到或靠近最佳的經(jīng)濟(jì)效益操作點(diǎn)。

在各生產(chǎn)裝置單元控制器的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)工況和裝置約束條件，以生產(chǎn)過程全流程機(jī)理模型為基礎(chǔ)，采用智能優(yōu)化技術(shù)，優(yōu)化關(guān)鍵單元的操作條件，根據(jù)性能指標(biāo)計(jì)算出最優(yōu)的操作工況，并對生產(chǎn)裝置整體效益有顯著影響的關(guān)鍵控制變量的最優(yōu)設(shè)定值下載到APC，通過APC將各關(guān)鍵控制變量維持在最優(yōu)值附近，提高產(chǎn)品收率，節(jié)能降耗。

在各生產(chǎn)裝置單元RTO的基礎(chǔ)上，開展全流程的智能協(xié)同優(yōu)化。針對部分裝置具有多變量、強(qiáng)非線性耦合、運(yùn)行工況多變以及不確定干擾因素等復(fù)雜特性，通過綜合考慮全流程生產(chǎn)過程的多個(gè)環(huán)節(jié)以及不同裝置之間的協(xié)調(diào)，將全流程生產(chǎn)過程以及優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行多層次地劃分和降維，實(shí)現(xiàn)多尺度多目標(biāo)的全流程智能協(xié)同優(yōu)化，達(dá)到局部優(yōu)化與全局優(yōu)化的平衡，使上下游裝置處于較優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)裝置效益、目標(biāo)產(chǎn)品收率的最大化、裝置綜合能耗最小化。

4 智能工廠各系統(tǒng)集成

智能工廠子系統(tǒng)較多，要整合成一個(gè)有機(jī)的整體，需要通過標(biāo)準(zhǔn)接口完成數(shù)據(jù)的傳輸，該項(xiàng)目采用ESB標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)流的傳輸，共開發(fā)93個(gè)接口。為更好地進(jìn)行應(yīng)用，該項(xiàng)目通過統(tǒng)一身份認(rèn)證、單點(diǎn)登錄實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。智能工廠數(shù)據(jù)流如圖9所示。

圖9 智能工廠數(shù)據(jù)流示意

5 結(jié)束語

目前，智能工廠子模塊中的RTO還未實(shí)施，APC和PID整定在實(shí)施過程中，其余子系統(tǒng)已經(jīng)上線試運(yùn)行。由于智能工廠系統(tǒng)較多，系統(tǒng)間的交互比較復(fù)雜，在使用過程中還在不斷地進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，以期望達(dá)到項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)。通過推進(jìn)華誼欽州新材料一體化基地一期項(xiàng)目的智能工廠建設(shè)，為華誼欽州新材料一體化基地的智能工廠建設(shè)積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，最終將打造成一流的智能工廠基地。