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★霍尼韋爾（中國）有限公司

1　項(xiàng)目背景

當(dāng)前，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展已成為助推我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。無論是對于一個行業(yè)，還是就企業(yè)自身而言，數(shù)字化轉(zhuǎn)型永遠(yuǎn)都是一項(xiàng)需要遠(yuǎn)瞻視角、穩(wěn)步推動的事業(yè)，無法一蹴而就。

作為一家世界級的新能源、新材料高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，多年來，盛虹堅(jiān)定做綠色高質(zhì)量發(fā)展的引領(lǐng)者和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的探路者，不斷探索如何充分利用數(shù)字化、智能化技術(shù)，提高生產(chǎn)過程和運(yùn)營的安全、可靠、高效和可持續(xù)，以提高企業(yè)的核心競爭力。

開啟斯?fàn)柊钍疨DH的智能工廠試點(diǎn)項(xiàng)目是一個非常好的契機(jī)。盛虹期望通過數(shù)字化轉(zhuǎn)變項(xiàng)目運(yùn)營理念，優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)和崗位職責(zé)，以實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行和管理，并借由工藝技術(shù)和智能化技術(shù)的深度結(jié)合，以PDH裝置為原點(diǎn)，在石化行業(yè)內(nèi)探索以裝置為核心基礎(chǔ)的綠色化、數(shù)字化、智能化最佳實(shí)踐。

霍尼韋爾在流程工業(yè)深耕數(shù)十載，在自動化、數(shù)字化創(chuàng)新解決方案，以及石化煉化工藝技術(shù)等領(lǐng)域都有著深厚積淀和獨(dú)到優(yōu)勢，是盛虹多年來理念同頻、志同道合的合作伙伴。2021年初，盛虹斯?fàn)柊頟DH丙烷脫氫裝置決定采用霍尼韋爾工藝技術(shù)，雙方深入探討了在裝置實(shí)施數(shù)字化、智能化的業(yè)務(wù)目標(biāo)和實(shí)施路徑。

2　項(xiàng)目目標(biāo)及原則

在裝置的控制數(shù)字化、智能化以及生產(chǎn)管理層面，斯?fàn)柊钕Ｍ麘?yīng)用數(shù)字孿生、優(yōu)化控制等新技術(shù)，將企業(yè)內(nèi)的丙烷脫氫裝置（PDH）建設(shè)成為全球領(lǐng)先、結(jié)合工藝技術(shù)、實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)以及數(shù)字化操作管理的標(biāo)桿裝置。詳細(xì)建設(shè)目標(biāo)和規(guī)劃藍(lán)圖如下。

2.1　提升裝置過程安全管理水平

通過報警數(shù)據(jù)收集及合理化分析、關(guān)聯(lián)，消除裝置無效報警，優(yōu)化有效報警，通過集成安全操作窗口確保裝置長周期安全運(yùn)行，降低非計(jì)劃停車風(fēng)險、實(shí)現(xiàn)裝置異常報警全流程閉環(huán)管理。

2.2　優(yōu)化裝置生產(chǎn)質(zhì)量和效益

借助霍尼韋爾UOP工藝數(shù)字孿生互聯(lián)與先進(jìn)控制結(jié)合，提高自控水平，提升裝置平穩(wěn)性、收率產(chǎn)率，并降低人員操作強(qiáng)度；在優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量的同時，收獲降低能耗、產(chǎn)率提升的雙收益。

2.3　提高生產(chǎn)卓越運(yùn)營管理水平

明確裝置管理和生產(chǎn)崗位職責(zé)，建立相應(yīng)實(shí)時績效KPI，通過數(shù)字化手段展示運(yùn)營績效，實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃、執(zhí)行到統(tǒng)計(jì)結(jié)果的實(shí)時閉環(huán)管理，并通過績效異常驅(qū)動工作流程和各部門協(xié)同。

2.4　打造PDH行業(yè)綠色低碳標(biāo)桿

對裝置的CO₂排放進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和計(jì)算，打造低能耗、低物耗、低工藝生焦、低碳排、低催化劑粉塵、長預(yù)期壽命的行業(yè)工廠新標(biāo)桿。

3　項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

圍繞確保過程安全、優(yōu)化裝置效益、提高生產(chǎn)管理水平、降低運(yùn)行成本的建設(shè)目標(biāo)，斯?fàn)柊钍槊摎渖a(chǎn)運(yùn)營的智能化升級，選擇了霍尼韋爾行業(yè)領(lǐng)先的智能工廠。解決方案，從集成操作窗口、先進(jìn)控制和優(yōu)化、智能運(yùn)行管理以及數(shù)字孿生和互聯(lián)應(yīng)用的層面，共實(shí)施了七套子系統(tǒng)，帶來了可觀的數(shù)字化效益。

3.1　控制系統(tǒng)性能監(jiān)視與運(yùn)維CPM

過程PID回路及先進(jìn)控制是影響裝置運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵因素，傳統(tǒng)的人工維護(hù)難以保障回路及先進(jìn)控制高質(zhì)量的有效投運(yùn)率。霍尼韋爾Profit^?CPM系統(tǒng)可以實(shí)時提供一個周期內(nèi)的回路、先進(jìn)控制有效投用率報告，并對已投用自控的回路及先進(jìn)控制給出性能評級以及控制回路深層次剖析數(shù)據(jù)，便于確保基礎(chǔ)回路和先控的運(yùn)行性能。

建設(shè)成果：優(yōu)化和監(jiān)測控制性能。現(xiàn)場的儀表工程師、工藝人員，能輕松通過CPM系統(tǒng)中的Web熱區(qū)圖，實(shí)時查看投用率低的PID回路和APC控制性能，包括自動發(fā)現(xiàn)閥門靜摩擦、粘滯、振蕩等情況，更有針對性地進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。借由這一強(qiáng)大的在線監(jiān)視手段，能夠大幅降低設(shè)備、工廠維護(hù)的人工工作強(qiáng)度，有效提高維護(hù)效率，PDH裝置自控率提高到95％以上。

3.2　先進(jìn)控制系統(tǒng)APC

霍尼韋爾APC系統(tǒng)的先控和優(yōu)化軟件是成熟的、國內(nèi)外長期使用的標(biāo)準(zhǔn)軟件產(chǎn)品，該系統(tǒng)基于新一代控制算法、漏斗控制創(chuàng)新技術(shù)，擁有更好的魯棒性、穩(wěn)定性，支持多模型在線無擾動切換，幫助客戶提高裝置平穩(wěn)性、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高目標(biāo)收率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

建設(shè)成果：提升自控和生產(chǎn)水平。霍尼韋爾APC系統(tǒng)通過對丙烷脫氫裝置脫氫反應(yīng)器單元、脫丙烷塔、脫乙烷塔和丙烯精餾塔4個控制器的全流程控制，并和霍尼韋爾UOP工藝知識結(jié)合，設(shè)定轉(zhuǎn)化率等優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)裝置優(yōu)化生產(chǎn)、平穩(wěn)運(yùn)行。系統(tǒng)投用后，實(shí)現(xiàn)人工操作頻次降幅達(dá)50%以上，大大降低了人員勞動強(qiáng)度；提高裝置自控率至95%以上，丙烯收率提高0.1%以上。

3.3　丙烷脫氫工藝霍尼韋爾UOP生命周期服務(wù)

霍尼韋爾UOP數(shù)字孿生互聯(lián)和生命周期專家服務(wù)，能夠通過對裝置性能指標(biāo)、操作參數(shù)、反應(yīng)器及催化劑狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)的工藝監(jiān)控，定期發(fā)送裝置運(yùn)行狀態(tài)趨勢、裝置主要指標(biāo)以及預(yù)測較佳效益趨勢，指導(dǎo)裝置可靠、優(yōu)化生產(chǎn)，最終提高PDH裝置的產(chǎn)能、產(chǎn)率，避免非計(jì)劃停車，更好地降低原料、催化劑消耗和烷烴單耗等關(guān)鍵指標(biāo)。

建設(shè)成果：長周期運(yùn)行，降本增效。霍尼韋爾UOP生命周期服務(wù)可每周發(fā)送裝置運(yùn)行狀態(tài)和趨勢預(yù)測，幫助斯?fàn)柊頟DH項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)行、優(yōu)化原料消耗，讓裝置實(shí)現(xiàn)增加產(chǎn)量，降低整體生產(chǎn)成本。

3.4　現(xiàn)代化中控室

霍尼韋爾Experion^?PKS Orion Console操作站的數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，PKS正在改變中控室操作人員的工作方式和職責(zé)范圍，系統(tǒng)的大屏可以展示從裝置主要實(shí)時績效指標(biāo)KPI，到多窗口線上分層的流程圖畫面、趨勢、報警畫面和現(xiàn)場視頻監(jiān)控，復(fù)雜回路控制、先進(jìn)控制、程序控制的投入，大大減少操作人員的操作頻次，從而將操作人員從傳統(tǒng)的設(shè)備、控制操作高負(fù)荷工作中解放出來，更多精力關(guān)注整個裝置的運(yùn)行性能和優(yōu)化，操作人員的操作對象從單元、設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€裝置的運(yùn)行。

建設(shè)成果：分屏展示操作，提升決策效率。在斯?fàn)柊罟S的現(xiàn)代化中控室中，采用了55寸大屏Experion^?PKS Orion Console操作站，通過和斯?fàn)柊畋槊摎溲b置經(jīng)理及霍尼韋爾UOP工藝專家的討論，確定了大屏展示的裝置KPI區(qū)域的參數(shù)列表及流程圖分層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)操人員可在一個大屏上進(jìn)行多組運(yùn)行數(shù)據(jù)的趨勢監(jiān)測，關(guān)注點(diǎn)也從原來的單體過程控制操作轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€裝置的運(yùn)行性能，操作效率大幅提升，亦能提高員工技能和決策效率。

3.5　智能報警管理系統(tǒng)

過程安全是石化生產(chǎn)降本增收的前提，ASM異常工況管理協(xié)會研究表明，過程控制系統(tǒng)中大量無效報警會導(dǎo)致危險隱患與事故的發(fā)生，操作人員伴隨著疲勞與壓力等多種原因，在響應(yīng)大量報警并需要立刻做出判斷的同時，也會引發(fā)低效率的操作，甚至是安全風(fēng)險。通過報警設(shè)計(jì)、報警設(shè)備和合理化分析、變更管理等全生命周期的報警管理，消除無效報警，優(yōu)化減少有效報警，斯?fàn)柊畋槊摎溲b置通過霍尼韋爾報警管理系統(tǒng)采集與存儲來自PKS系統(tǒng)的報警與事件數(shù)據(jù)，評估、分析報警性能，通過可自定義并基于角色的KPI展板，允許操作員、工程師、經(jīng)理、主管等負(fù)責(zé)人快速查看各班組的報警數(shù)量、優(yōu)先級分布、報警洪災(zāi)等性能及診斷報告，并和行業(yè)同類裝置對標(biāo)；通過系統(tǒng)記錄的同一時間段內(nèi)報警和事件信息關(guān)聯(lián)分析，查找報警產(chǎn)生原因或操作事故調(diào)查；通過合理化分析減少擾動報警，優(yōu)化減少有效報警；同時，在PKS操作站設(shè)有報警幫助窗口，當(dāng)關(guān)鍵報警出現(xiàn)時，自動彈出報警幫助窗口，顯示報警起因、后果、應(yīng)該采取什么行動等報警幫助信息。

建設(shè)成果：報警管理系統(tǒng)優(yōu)化。報警合理化分析，消除無效報警，優(yōu)化有效報警。自智能報警系統(tǒng)投運(yùn)以來，PDH裝置平均每天報警量減少90%以上，擾動報警減少80%，短暫報警減少90%以上，每十分鐘崗位報警<1次，峰值報警率不超過10次，已處于國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)先水平；報警幫助功能為經(jīng)驗(yàn)不足的操作人員帶來關(guān)鍵報警在線提示，傳承安全操作經(jīng)驗(yàn)和知識。

打破工控邊界，生產(chǎn)安全互聯(lián)互通。通過智能報警系統(tǒng)，打通了工控專有應(yīng)用邊界。裝置管理人員可在辦公室實(shí)時在線快速了解全廠裝置報警運(yùn)行狀態(tài)，識別發(fā)生頻繁的報警和事件，進(jìn)行及時調(diào)整優(yōu)化；可通過分析操作員活動，對操作頻繁的單元或者系統(tǒng)進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝控制，降低操作頻率；可通過事件序列，了解操作人員操作習(xí)慣，由崗位工程師規(guī)范操作思路，達(dá)到全員精細(xì)化操作。

系統(tǒng)深度集成，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。PDH裝置報警系統(tǒng)與智能生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（Honeywell MES）系統(tǒng)集成，報警信息主動推送至MES報警管理模塊，實(shí)現(xiàn)報警處置記錄錄入功能，崗位操作員對每個報警填寫原因分析、處置措施及結(jié)果，便于實(shí)現(xiàn)針對報警信息的閉環(huán)操作。同時在PDH裝置當(dāng)班的交接班日志中直接展示，便于班組人員檢查及報警跟蹤。

3.6   PDH裝置碳排放監(jiān)控

霍尼韋爾根據(jù)PDH裝置工藝原理、工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)，參照《中國石油化工企業(yè)溫室氣體排放核算方法和報告指南》，開發(fā)了丙烷脫氫碳排放在線計(jì)算公式，由生產(chǎn)過程排放計(jì)量核算、凈購入電力和熱力總碳排放，扣除CO₂回收利用部分等環(huán)節(jié)組成排放在線計(jì)算，從而能夠?qū)崟r在線監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)PDH裝置的CO₂排放。

建設(shè)成果：精準(zhǔn)監(jiān)控碳排放。斯?fàn)柊頟DH裝置是霍尼韋爾全球首個使用專有計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)碳排放在線監(jiān)測試點(diǎn)，未來會繼續(xù)探索其在裝置級碳排放對標(biāo)和優(yōu)化、企業(yè)級可持續(xù)低碳實(shí)時管理、碳交易核算等方面的價值。

3.7　智能生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（Honeywell MES）

智能生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（Honeywell MES）通過制定生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行生產(chǎn)排產(chǎn)、形成操作指令，指導(dǎo)生產(chǎn)操作、監(jiān)視生產(chǎn)狀況，進(jìn)行生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、實(shí)現(xiàn)物料平衡、將實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果與計(jì)劃目標(biāo)比較，將生產(chǎn)結(jié)果反饋到ERP層，從而再改進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃，改進(jìn)生產(chǎn)流程，形成生產(chǎn)過程的閉環(huán)，對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行不斷改善。績效管理模塊可以對工廠各個層次各個專業(yè)的人員設(shè)定績效指標(biāo)，并進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視，保證所有人員的行為與公司的整體目標(biāo)保持一致。Honeywell MES為企業(yè)的操作管理、生產(chǎn)運(yùn)行提供統(tǒng)一的實(shí)時數(shù)據(jù)和協(xié)同工作平臺，保證生產(chǎn)信息在更大范圍內(nèi)共享，保證決策層能根據(jù)實(shí)時生產(chǎn)情況及時作出生產(chǎn)調(diào)整。

建設(shè)成果：進(jìn)軍生產(chǎn)精益管理。霍尼韋爾幫助斯?fàn)柊畲罱巳珡S級MES系統(tǒng)，完成了全廠13個管理模塊的開發(fā)與測試工作，包括計(jì)劃管理、調(diào)度管理、統(tǒng)計(jì)管理、操作管理、工藝管理、計(jì)量管理、物料管理、能源管理、三劑管理、績效管理、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、工藝技術(shù)文檔管理、綜合展示以及移動應(yīng)用，目前已全部上線并陸續(xù)投用。斯?fàn)柊钏ㄖ频陌嘟M成本核算、效益測算、在線盤點(diǎn)、裝置異常管理等模塊，通過結(jié)合智能報警系統(tǒng)，可實(shí)時完成報警信息的推動與閉環(huán)管理；人員可以通過系統(tǒng)或企業(yè)微信，實(shí)時掌握裝置關(guān)鍵運(yùn)行信息，深度挖掘生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，訂制符合各管理崗位的個性化KPI指標(biāo)。

4　效益分析

霍尼韋爾所提供的整套智能工廠解決方案，幫助斯?fàn)柊罘€(wěn)固了工廠在裝置性能、生產(chǎn)成本、碳排放關(guān)鍵指標(biāo)等層面的行業(yè)領(lǐng)先地位，讓斯?fàn)柊畹腜DH裝置，成為目前國內(nèi)首家結(jié)合工藝技術(shù)和智能化技術(shù)應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)全面智能化生產(chǎn)和數(shù)字化操作的生產(chǎn)裝置。

經(jīng)過全方位的深度合作，霍尼韋爾強(qiáng)大的智能工廠技術(shù)能力，為PDH裝置和工廠的運(yùn)營管理插上了智能化的翅膀，轉(zhuǎn)變了斯?fàn)柊罟S傳統(tǒng)的操作管理理念，優(yōu)化了組織結(jié)構(gòu)和崗位職責(zé)，打造了PDH行業(yè)智能工廠的典范。

一直以來，斯?fàn)柊钍冀K對新技術(shù)和新領(lǐng)域秉持著積極和開放的心態(tài)。例如斯?fàn)柊钸€應(yīng)用5G+AR智能頭盔進(jìn)行工藝監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)與運(yùn)維，加速裝置調(diào)試和投用進(jìn)度；在高風(fēng)險及受限區(qū)域開啟5G+視屏AI應(yīng)用試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險主動預(yù)警受控等。

百尺竿頭，更進(jìn)一步。在智能工廠成功實(shí)踐的引領(lǐng)下，斯?fàn)柊钜财谕掷m(xù)深化與推廣數(shù)字化技術(shù)，繼續(xù)探索和解鎖新技術(shù)在更多裝置中更廣泛的應(yīng)用，如：

· 利用互聯(lián)服務(wù)新功能，與工廠運(yùn)行數(shù)據(jù)和霍尼韋爾UOP模型相結(jié)合，實(shí)時監(jiān)控工廠運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵KPI，進(jìn)而預(yù)估反應(yīng)器檢修時間，大幅提升裝置經(jīng)濟(jì)效益。

· 基于行業(yè)成熟事故處理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合裝置工藝特點(diǎn)，個性化定制事故處理方案，如停水、停電、蒸汽中斷等場景模擬，提高事故處置的高效性和準(zhǔn)確性。

· 持續(xù)開展裝置報警合理化優(yōu)化，進(jìn)一步完善報警數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)全廠報警的閉環(huán)管理。

· 進(jìn)一步提高全廠控制回路性能及APC投用率，為裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

· 利用遠(yuǎn)紅外成像、超聲波檢測等手段，通過智能機(jī)器人、智能巡檢攝像頭，對裝置高溫、易燃易爆、易泄漏部位進(jìn)行24小時實(shí)時監(jiān)控，給裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行增加千里眼和防火墻。

該項(xiàng)目裝置的高品質(zhì)運(yùn)行，在保持工廠運(yùn)營性能、生產(chǎn)成本和碳排放等關(guān)鍵指標(biāo)行業(yè)領(lǐng)先水平，為斯?fàn)柊钚履茉葱虏牧蠎?zhàn)略轉(zhuǎn)型再添新動能的同時，也為打造三大世界級百萬噸產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目獲得更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)原料提供了保障，讓盛虹石化上下游產(chǎn)業(yè)鏈的整體競爭力再次躍遷，原料丙烯完全擺脫進(jìn)口依賴，保障了自給自足能力。

放眼未來，盛虹石化圍繞大煉化和其他各類生產(chǎn)裝置，也將持續(xù)深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型理念，在行業(yè)內(nèi)擴(kuò)大影響、形成輻射效應(yīng)，充分發(fā)揮該標(biāo)桿智能工廠的領(lǐng)頭作用。

（本篇根據(jù)2024中國自動化產(chǎn)業(yè)年會推薦項(xiàng)目整理）

摘自《自動化博覽》2024年3月刊