筑梦智能制造未来

2018流程工业智能制造高峰论坛在杭州举行

文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2018-09-07
在“工业4.0”、“中国制造2025”等国家战略的引导下,智能制造已经成为世界公认的提升制造业整体竞争力的核心。在流程工业领域,企业也在完善自动化和信息化建设的基础上,布局智能生产,优化生产运营,以实现提质增效的目标,增加企业竞争力和利润空间。

2018年8月23~24日,恰逢西子湖畔碧空万里、绿意正浓,由流程工业和浙江大学控制科学与工程学院共同主办的“2018流程工业智能制造高峰论坛”在浙江大学正式拉开帷幕。在为期两天的会议中,既有来自高校的著名教授展示智能制造“产、学、研“最新研究进展,也有来自国内外各具代表性的企业分享智能工厂建设的方案和实施经验。从理论到实践,从痛点问题到解决方案,演讲内容为正在进行智能化转型的流程工业企业,带来了启发与借鉴。本次论坛吸引了200余位业内人士参与,同期的会议直播更是引发了会场内外热烈的讨论。

论坛吸引了200余位业内人士参与,会议精彩演讲引发了热烈的讨论
论坛吸引了200余位业内人士参与,会议精彩演讲引发了热烈的讨论

智能化——石化领域的福音

随着“工业4.0”、“中国制造2025”等国家战略以及国家“智能制造装备专项”等计划的推行,新型的数字化工厂、数字炼化(以及智能炼化、智慧炼化)正悄然引领制造业、石油炼制与化工这些传统产业的转型,在推动着制造业的中心迈向高度定制化的产品和系统。

弗戈工业传媒中国区常务副总经理、《流程工业》总编邢海涛女士
弗戈工业传媒中国区常务副总经理、《流程工业》总编邢海涛女士

中国炼化产业经过几十年的发展,在产业规模、产业布局、装置配置以及产品结构等方面取得了举世瞩目的成就,炼化产业已成为国民经济的重要基石和支柱产业,也成为支撑世界经济的重要力量。中国海洋石油集团公司科技发展部副总经理吴青先生在会上分享了智能炼厂建设的研究与实践,他表示,中国炼化产业面临着信息化发展滞后于工业化水平、工业化与信息化两化融合深度不够等问题,炼化信息化发展存在如下问题:

  • 以资金流为主:供应链的采购和装置运行特性基本不相关或关联度不高;产业链分布和市场需求之间存在不匹配,缺乏快速和主动响应市场变化的商业决策机制。 
  • 以物质流为主:资源高效转化以及废弃资源的综合利用(循环经济)还有较大不足;运行过程依靠知识工作者凭经验和知识进行操作,精细化、优化控制水平不高;面向新一代智能制造的工艺流程构效分析与认知能力不足。 
  • 以能量流为主:能源的错时空利用技术有待发展;危化品缺乏信息化集成的流通轨迹监控与风险防范;产品质量也没有建立起信息化手段的全生命足迹监控与溯源。 
  • 以信息流为主:原油(料)中间物料的性质以及加工过程部分特殊参数(量)无法实时、快速获取;新技术在物流和产品流通环节的轨迹监控、生产与管理优化中的应用较少,亟需工业互联网、石油分子工程与智能炼厂建设扩充信息资源以深度认识复杂的流程反应过程。 

浙江大学控制科学与工程学院院长邵之江教授
浙江大学控制科学与工程学院院长邵之江教授

炼化企业的智能化发展与转型升级十分迫切。针对以上问题,吴先生指出,智能炼厂应以自动化技术为基础,以信息技术为载体,通过将炼厂的各种活动信息进行实时采集、传输、分析处理和综合应用,并使这些信息集成化、模型化和可视化,可以建立起敏捷的反应体系,用于指导、支持生产操作、生产运营和辅助管理决策。分别在经营决策层面、生产运行层面、能效安环层面以及信息集成层面采用信息化新技术,实现面向需求驱动的智慧决策和智能生产,保证资金流、物质流、能量流和信息流的“四流合一”,这就是智慧炼化,也是炼化企业智能优化制造的愿景。

智能制造的灯塔

互联技术平台

浙江大学工业自动化国家工程研究中心副主任王文海教授
浙江大学工业自动化国家工程研究中心副主任王文海教授

想要实现石化行智能工厂,需要提升其全面感知、优化协同、预测预警及科学决策的能力,此外,智能工厂还需要涵盖生产管控、供应链管理、设备管理、能源管控、安全管控及环保管控6大核心业务,ABB中国石油、天然气及化工业务销售总监谈龙先生表示,除上述6大功能之外,智能工厂的实现无法一蹴而就,还需要分阶段不断地进行优化更新,即以EICT(电器仪表控制通信一体化)为基础,进行基础建设、数据收集和厂级解决方案确定以及云平台和协同优化运营。

ABB中国石油、天然气及化工业务销售总监谈龙先生
ABB中国石油、天然气及化工业务销售总监谈龙先生

ABB AbilityTM是ABB 面向电力、工业、交通和基础设施领域的行业的智能解决方案,通过全面设备传感器互联实现闭环、领先的过程控制系统、端到端的数字化解决方案及开放的智能云平台实现互联互通。谈龙先生还重点介绍了ABB AbilityTM中设备健康管理中心APM,通过APM可以诊断模型自动分析设备健康分值,自动采集分析模型所需要的各类参数,针对故障信息自动给出推荐的维修任务,分析同家族设备可能存在的潜在失效等。ABB AbilityTM APM支持第三方模型的集成与扩展应用,基于大数据的机器学习-机理模型优化与补充,其最新版已落地中国。

现役工厂智能改造

目前,新建工厂的数字化建设已成为共识,而对于现役工厂,在没有一体化工程的历史条件下,如何利用新技术提升工厂资产全生命周期管理呢?对此,西门子(中国)有限公司过程工业与驱动集团数字化企业创新发展中心高级咨询顾问许继东先生表示:“在流程行业里,保证信息及时获取十分重要,对于现役工厂也是如此。”现役工厂工程资料的管理存在着两大“痛点”,即资料存储格式的老化,以及信息与实际工程设施不一致的问题。因此,迫切需要高效的资料管理系统的支撑。现役工厂欲实现数字化数据管理需要做到以下3点:

捕捉数据表、电气图、电气仪表和三维模型的 1D、2D 和 3D 数据;

转化、合并、结构化并验证数据;

建立一个统一的资产数据门户。

HIMA全球副总裁兼希马上海总经理Mr.Peter Sieber先生
HIMA全球副总裁兼希马上海总经理Mr.Peter Sieber先生

采用统一的资产数据门户,可以显著缩短信息搜索时间,提高数据一致性,缩减运营成本。快速地构建已投产工厂的数据仓库,可以缩减未来工厂升级改造的成本,提高工程数据的可视性,改进流程安全性管理。

数字化交付

从工程公司的角度出发,现阶段智能化工厂的发展又面临哪些实际的困境呢?中国五环工程有限公司电控室主任何德颂先生依据智能化工厂的构建核心,介绍了智能化工厂建设的基石——智能化设计和数字化交付工作,并展示了部分数字化交付案例。何德颂先生指出,化工企业实现智能化

存在以下发展困境:

缺乏系统脉络,未考虑全生命周期;知识难以转换规则,复合型人次匮乏;MES与ERP层级间存在信息孤岛; 数字化交付进程缓慢; 投资效益不明显; 关键设备能效及控制策略有待提高;石化企业无法容错。

据统计,由于工程师每天工作时间的20% 用在查找信息,设计图纸70%的错误产生于数据不一致性,数据的不对称使得工厂在智能设计方面需要做更多努力,智能化改造将成为工厂提质增效的重要手段。何德颂先生强调:“无论是工程公司还是业主,整个行业、产业链需要同步发展智能制造,不能闭门造车,共同为将智能化推上新台阶而努力。”

设备智能运维

工厂设备管理存在信息缺失严重的棘手问题,京仪集团所属远东仪表公司副总工程师张晓磊先生在演讲中提到,每个工厂都有自身的巡检制度,而设备损坏是一个量化的过程,FEIC-imjaCloud(智慧移动设备运维服务云平台)可以有效提高巡检效率,巡检任务的生成、巡检结果的归档、根据巡检结果与标准值的对比生成巡检异常等工作都由系统自动完成,巡检员可以将大部分精力投入到现场设备巡检中去。

京仪集团所属远东仪表公司副总工程师张晓磊先生
京仪集团所属远东仪表公司副总工程师张晓磊先生

FEIC-imjaCloud结合物联网、GIS和大数据技术,系统中可提供趋势、振动以及结果分析等多种状态分析方法,可有效避免设备维修中存在的过维修或欠维修,而获取设备状态参数并进行分析是开展设备预知状态维修的基础。通过系统积累的设备管理数据及后台数字接口,为工厂的设备管理系统、MES、ERP等管理系统提供必要与重要基础数据,最终以达到减员增效、提高管理水平和降低成本的目的。

西门子(中国)有限公司过程工业与驱动集团数字化企业创新发展中心高级咨询顾问许继东先生
西门子(中国)有限公司过程工业与驱动集团数字化企业创新发展中心高级咨询顾问许继东先生

兼顾功能信息安全

随着经济的快速发展,工业的不断进步,人们对于工业安全的要求也越来越高。许多在役的自动化控制系统,特别是安全仪表系统(SIS)都面临着更新换代的需求。因此在连续生产的流程工业领域,如何做到安全,平稳、有效、正确和经济地系统升级并达到相关的标准的要求就变得尤为关键。HIMA全球副总裁兼希马上海总经理Peter Sieber先生阐述了SIS的升级如何与IEC 61511中的要求保持一致,其中要求包括:必须进行影响分析、必须证明符合SRS以及必须要有相应的证明存档。为引导用户同时与IEC 61508和IEC 62443保持一致,有以下3条指导准则:

网络信息安全大方向下,仍需维持功能安全;

日常安全操作过程中,需要制定安全措施要求;

需要考虑网络安全的兼容性。

HIMA的Smart Safety Test(智能安全测试)软件功能可以确保在应用软件更新的过程符合上述要求,与此同时,在硬件上对SIS增加配置管理,来验证配置的正确性。Smart Upgrade(智能升级)将帮助用户在符合IEC 61511的前提下,最大限度地减少生产停机时间,提高经济效益,为SIS系统的智能更新开辟了新的思路。

智造道路的专家之言

本次论坛上除了优秀的案例分享助力企业实现数字化,还有知名教授专家的倾囊分享,他们从基础技术的角度对行业智能制造进行了分析与展望。中国制造业面临产业升级压力、劳动力成本上升及能耗排放压力等机遇与挑战,智能制造是推进工业转型升级,实施制造强国的必然选择。

中国化工集团公司大数据首席科学家冯恩波先生
中国化工集团公司大数据首席科学家冯恩波先生

控制系统经历了仪表控制(电子化)、计算机集中控制(数字化)、分布式控制(数字化+网络化)3个阶段后,随着工业4.0、CPS等理念与技术的涌现,目前正进入第4个阶段,即以分散智能和全局协同优化为特征的智能控制装置及系统(数字化+网络化+智能化),具体表现为控制系统高可靠性、高安全性、高适应性、大规模化和广域协同等。浙江大学工业自动化国家工程研究中心副主任王文海教授表示:“控制装备及系统是支撑智能制造的框架与平台,也是现代工业装备以及冶金、能源、石化及国防等领域重大工程的神经中枢、运行中心和安全屏障。其主要功能是监测、控制、优化整个工艺流程和产品质量,是确保重大工程和重大装备可靠和高效运行的根本保障。”

中国五环工程有限公司电控室主任何德颂先生
中国五环工程有限公司电控室主任何德颂先生

技术与大数据层面,中国化工集团公司大数据首席科学家冯恩波先生,在会上生动地介绍了基于分子层感知的自学习优化系统、分子层感知技术与智能算法的集成固化等集成化信息系统和云方案的5项核心技术,围绕核心技术,企业可以搭建大数据平台,围绕化工企业系统的关键设备、操作单元、生产装置进行大数据分析,全面感知运行过程健康状态,以实现精准控制,实现生产优化、降本增效。拓展传统业务服务能力,为化工企业提供工业服务一体化解决方案,实现工业服务转型升级。冯博士乐观地表示:“从‘参数化运行’走向‘模式化运行’是可以实现的梦!”

来自用户的实践

除了科研机构与制造企业在推动智能制造起着重要作用外,作为最终用户,流程工业企业又在智能制造发展中扮演着怎样的角色?科思创上海一体化基地工业运营-基础化学品事业部生产和技术负责人 Timo Slawinski先生以及科思创上海一体化基地OSI2020基地项目经理陶卉女士在会上为我们带来了精彩的汇报,资产文档管理中主数据不一致和数据存储无连接是主要痛点。因为数据与数据库之间没有建立有效的沟通,数据不能及时可用,不同数据源数据不统一,应用之间缺少接口。陶卉女士在分享中强调:“集成装置及工程平台iPEP可以更好地整合数据,改善数据质量,优化搜索,并通过业务驱动的数据迁移标准化创造价值。”

科思创上海一体化基地工业运营-基础化学品事业部生产和技术负责人Dr.Timo Slawinski先生
科思创上海一体化基地工业运营-基础化学品事业部生产和技术负责人Dr.Timo Slawinski先生

科思创上海一体化基地OSI2020基地项目经理陶卉女士
科思创上海一体化基地OSI2020基地项目经理陶卉女士

巴斯夫大中华区4.0执行团队负责人戴元燊先生
巴斯夫大中华区4.0执行团队负责人戴元燊先生

巴斯夫大中华区4.0执行团队负责人戴元燊先生表示,如今的全球化工行业面临着供应链全球化、特种化学品竞争加剧、知识和经验的获取和固化等挑战,然而通过使用数字技术和数据,可以不断提升装置的稳定性和生产过程的效率,通过移动设备,可以接入我们日常工作的相关信息,生产和和业务过程的紧密整合可以让工厂更快更好地作出决策。

拜耳(中国)有限公司高级物流工程师李亮女士
拜耳(中国)有限公司高级物流工程师李亮女士

目前在生产制造型企业,越来越多的智能制造与自动化,一般情况下,都是以ERP(企业资源管理系统)和MES为基础的通讯对接。ERP在生产制造型企业里,承担的是采购进货、生产领料、生产加工、仓库盘点以及售后追溯等等一系列规划管理的职能,然而ERP的局限在与,生产线的状况实时反馈,设备运行期间的全状态管制,生产制造异常状况的监控与处理机制,与MES连接,打通了和其和各生产环节的沟通,拜耳(中国)有限公司高级物流工程师李亮女士在演讲中分享了ERP和MES的连接中出现的问题案例。“将丢失信息、重复发送的信息,错误字段信息利用可视化手段进行筛选、分类,大大提高了解决问题的效率,节省了人力成本。” 李亮女士表示。

科思创聚合物(中国)有限公司系统专家吴昊先生
科思创聚合物(中国)有限公司系统专家吴昊先生

科思创聚合物(中国)有限公司系统专家吴昊先生在演讲中总结了化工厂里日常运营所涉及到的数据类别,以及其存在的主要问题。吴昊先生强调,当前智能制造存在以下主要瓶颈:

技术上 :设备(如仪表)数据采集问题有瓶颈;

设备清单(序列号, 生产日期等),数据靠人手工搜集,且存在不同的术语和格式,控制系统中的设置参数等;

数据分析方面,需要花费大量的时间和精力在数据收集和整理上(80%~90%); 

管理层面,厂与厂之间、基地与基地之间,不同的国家和地区之间,不同的流程和标准 。

中国海洋石油集团公司科技发展部副总经理吴青先生
中国海洋石油集团公司科技发展部副总经理吴青先生

相对于其它的制造行业来讲,化工流程行业的优化和标准化相差甚远。数据录入用纸张来做记录的工作方式在厂里依旧常见,这使得追踪和分析变得更加困难和低效。吴昊先生解释,流程工业的瓶颈不在于高端的分析技术,而在于数据收集与整理上。在目前厂里可用的数据中,已经有大量的宝藏有待挖掘,这些已经能够给厂里带来巨大的附加值。企业未来不论是IIoT、数据分析,还是从标准化/电子化/自动化/数据集成中着手,都有希望利用点滴的改变实现智能制造。

感受“大国重器”

24日上午的主题演讲结束后,下午还精心安排了企业参观活动。本次参观杭州杭氧股份有限公司临安制造基地(央视“大国重器”摄制现场),杭州杭氧股份有限公司是国内最大的空分设备和石化设备开发、设计、制造成套企业,以设计、制造、销售成套大中型空分设备和石化设备为核心业务,是我国空分设备行业唯一一家国家级重点新产品开发、制造基地。

本届论坛组织了杭州杭氧股份有限公司的参观活动
本届论坛组织了杭州杭氧股份有限公司的参观活动

在小编的带领下,朋友们实地参观了杭氧填料、透平车间的生产现场以及技术展厅,深深地被杭氧的技术实力所折服。

本届论坛组织了杭州杭氧股份有限公司的参观活动
本届论坛组织了杭州杭氧股份有限公司的参观活动

结语

本届论坛组织了杭州杭氧股份有限公司的参观活动
本届论坛组织了杭州杭氧股份有限公司的参观活动

为期两天的论坛在参观“杭氧”的活动结束后落下了帷幕,满满的干货分享让我们窥探到了智能制造的蓝图,也让我们了解到现状的“痛点”与瓶颈,智能制造永远在路上,也势必将为我国流程工业注入蓬勃的生命力,《流程工业》未来也将继续为行业发展倾力,期待明年与您的再次相聚!

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