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1    項目背景介紹

甕福紫金化工股份有限公司（簡稱甕福紫金）是由甕福（集團）有限責任公司（簡稱甕福集團）、紫金銅業有限公司等共同出資建設的，是集精細磷化工、磷復肥、氟碘化工、建筑建材為一體的海西最大磷化工基地。該基地使用甕福集團業界首家大型成套濕法凈化磷酸工藝技術，以及從磷化工生產過程中回收氟、碘戰略性資源技術（榮獲國家科技進步二等獎和中國工業大獎表彰獎），形成年產 30 萬噸濕法凈化磷酸、40 萬噸磷復肥、20 萬噸建筑石膏粉等多元化產業鏈布局，成為“清新福建”與“多彩貴州”循環經濟合作的成功范例。被認定為福建省重點建設項目，福建省工業和信息化省級龍頭企業、國家級、福建省綠色工廠示范企業。

為進一步推動循環經濟產業鏈上線協同效率和氟化工生產基地的數字化和智能化建設，在甕福集團及甕福紫金領導的推動下，浙江中智達科技有限公司于2022年6月承接了甕福紫金“工業互聯網+磷化工全產業鏈智能工廠”項目，該項目引入中智達新一代工業互聯網平臺和成套核心工業軟件，以顯著提高公司安全、環保、生產、設備、能源、質量等管理工作的效率為目標，助力甕福紫金化工生產裝置實現全過程、全流程“零手動”操作，大幅度降低人員勞動強度，有效提升裝置運行效率，全面提升本質安全水平，促進公司數字化轉型升級。

2    項目目標與原則

項目實施范圍為甕福紫金磷化工生產基地各化工裝置，各裝置平臺化、數字化和智能化創新目標為：

（1）創新架構，業務融合。構建“平臺+應用”的新一代智能工廠，應用覆蓋計劃、調度、操作、工藝、能源、質量、安全、設備等生產管理業務，通過廠區內全業務上云打通企業數據流、業務流、管理流，實現整個甕福紫金磷化工生產基地生產數據的一致性和共享，實現生產信息的可視化展示，為生產經營提供科學的決策依據。

（2）規范企業生產業務管理流程。通過“平臺+應用”模式，在統一平臺上，實現全部數據互聯互通和業務高效協同，為企業實現資源優化利用、降低物耗和能耗、高效生產組織等提供可靠保證，切實增強企業盈利能力和核心競爭力。

（3）提高工藝指標穩定性。通過提高生產過程綜合自動化水平，穩定生產工況，實現主要工藝參數的平穩度，主要工藝指標波動幅度平均減少30%以上；

（4）減少操作人員勞動強度，常規工況下實現“機器換人”和零手動操作。先進控制系統能大幅提高自動化水平，常規工況下，基本能代替人工操作，達到“黑屏”控制標準。基本統一3個工藝運行班的操作模式，有效克服操作人員操作水平參差不齊的現狀。

（5）節能減排增效。基于裝置平穩操作，通過“卡邊”控制，在保證產品質量合格的情況下，根據裝置特點和生產經驗優化各重要裝置的工藝指標、挖掘裝置的潛力，節能降耗，提高裝置的整體經濟效益。

3 項目實施與應用

甕福紫金“工業互聯網+磷化工全產業鏈智能工廠”項目，于2022年7月啟動實施，在項目組成員的共同努力及各方面的積極配合下，歷經現場調查研究和功能分析，平臺方案設計、開發、部署測試等工作步驟，于2023年1月份完成生產管理系統、設備管理系統、實驗室管理系統、能源管理系統及平臺整體上線，2023年4月完成6套流程型生產裝置和3套離散型生產裝置的零手動改造。各裝置零手動智能化改造融合機電儀各專業，以先進控制技術和控制回路整定技術為先導，融合流程模擬與工藝優化、控制方案優化、工藝改造、儀表閥門改造、設備改造等技術，投用后均獲得良好的控制效果并實現了全裝置生產過程自動控制。2023年10月，項目整體順利通過驗收，并獲得甕福紫金感謝信。

甕福紫金“工業互聯網+磷化工全產業鏈智能工廠”整體規劃圖

根據項目建設要求，將甕福紫金“工業互聯網+磷化工全產業鏈智能工廠”的建設分成以下4部分：IT基礎設施層、平臺層、應用層和邊緣端零手動智能化升級。

（1）IT基礎設施層

通過建設DCS、PLC、自動化儀表、視頻監控、RFID等，構建IT基礎支撐。其中的創新點是，利用工業互聯網平臺架構思維，構建整個甕福紫金的基礎設施云平臺，所有信息化系統共享虛擬化基礎設施。

（2）平臺層

通過設置工業防火墻、構建物理獨立網絡、完善安全管理制度等安全措施的前提下，將所有工控系統的數據通過標準OPC接口集成到平臺，將集團公司內現有的業務管理信息系統集成到數據中臺，通過對數據的規范化和數據質量的提升，為公司產業鏈智能工廠的數據分析、業務流轉、決策支持應用提供統一的數據和平臺基礎。

其中的創新點、重點與難點問題及解決思路包括：

·  針對各個職能部門管理分散、集團與各生產企業各自為政的問題，構建覆蓋公司各部門、各車間的一體化生產與應急指揮聯合平臺，通過對數據和信息的集成，形成高效的公司運行監控、資源調度配置和應急聯動指揮。

·  首次構建面向目標導向型的績效指標體系，建立公司關鍵生產、能源、計劃指標庫，行業標桿指標庫等，動態掌握績效指標完成情況，將各級各類指標分門別類及時推送到各級部門和相關崗位。

（3）應用層

應用層包含安全管理領域的日常安全監督、作業許可、應急演練和生產管理領域的生產統計、庫存管理、實驗室管理、能源管理以及設備管理領域的設備完整性和點巡檢功能等。

其中的創新點、重點與難點問題及解決思路包括：

·  基于統一大數據分析與共享平臺，實現多維度主題分析，根據各專業的業務管理需求，建立生產、安全、環保、實驗室、設備、計量物流等不同主題的關鍵指標監控與分析溯源體系。

·  面對現場手機操作系統版本多而雜，性能不統一等問題，將移動端集成企業微信工作臺，快速建立集團與公司關鍵功能業務交互，動態實時掌握現場數據情況，將各級各類消息分門別類及時推送到各級部門和相關崗位。

·  面對危化品企業日常作業繁多復雜、委外單位多變、紙質簽收時間漫長、時效性及追溯性低等問題，構建覆蓋企業職能部門、各車間、承包商的一體化作業票管理系統，通過規范統一的審批流程將GB30871-2022《危險化學品企業特殊作業安全規范》涉及的八大作業進行數字化集成，在移動端上進行申請、審批、執行、結果錄入整個業務流程的管理，并采用不同的圖標與顏色在地圖中顯示作業位置、狀態，同時系統可從作業位置、作業類型、安全事故發生次數等不同緯度，對作業數據進行統計分析，形成高效的公司運行監控、資源調度配置和應急聯動指揮。能實時了解各生產單位的安全環保情況，實現“縱深防御、關口前移、源頭治理”，提高企業風險管控能力，減少安全事故，確保安全生產。

·  建設風險分級管控及隱患排查協同的雙重預防機制管理功能，構建有科學完善的工作推進機制、有全面覆蓋的安全風險分級管控措施、有責任明確的隱患排查治理制度、有線上線下融合的信息化系統、有獎懲分明的激勵約束機制的“五有”常態化運行機制，并實現企業與政府系統數據互聯互通。

·  面對現場庫位管理混亂、數據不及時、業務不完善情況，建設庫存管理在線管理功能，在現場無實體庫位狀態下，可進行虛擬庫位設定，對現場庫位情況進行綜合監控，通過掃描二維碼可通過在線出入庫等進行庫位選擇操作，自動統計相關進銷存報表，極大節約人力物力成本，且實施周期快，重用率高。

（4）邊緣端零手動操作智能化升級

相較常規的自動化/APC項目，零手動項目需要攻克的難點更多：

ü  以往的APC軟件多實現穩態的控制，零手動對軟件使用場景要求是全流程、全時段：中智達軟件開發團隊結合現場實施需求，對公司APC軟件進行迭代升級，使其更適應零手動使用場景；通過對操作工的處理方式歸納總結，結合數據分析、化工原理利用，由實施工程師將控制器觸發條件、處理方式等進行整合、程序編譯，形成智能專家控制器，實現諸如一鍵程控、故障自動處理、控制器底層參數自適應調節等功能，以應對裝置運行的多種工況。

ü  零手動對現場的執行機構、監測儀表數量、質量要求更高：甕福紫金配合改造需求，同步實施精良裝備、零備機的工程，對現場硬件進行自動化改造。

ü  零手動控制方案需要考慮的情景、維度更多更復雜：甕福紫金調動優秀專業人才組成賦能團隊，與中智達工程/工藝經驗豐富的工程師一道進行方案設計，在控制器上線后不斷是優化、調試，使整個控制系統實用、穩定。

ü  零手動控制系統架構于DCS之上，某些現場條件暫無改造對策會影響整個控制的完整性：中智達開發團隊通過智能語音系統，實現了機器輔助監盤，將現場與DCS自控系統通過觸發式的人聲語音提示進行鏈接。

本項目零手動智能化升級的創新性體現在如下幾點：

?  軟件新：軟件迭代升級，采用中智達最新平臺，解決了不同工況模型失真難題，進而使執行機構不再超調、受控對象在不同工況下總能趨向穩定，解決以往運行條件變更導致的振蕩。

?  方法新：優化工程實施過程，大大減短施工周期，增加后期優化、調試時間占比，進而擁有了更多打破常規控制方式機會，嘗試更多合理方案使控制效果最優。

?  目標新：相對普通DCS/APC控制有適用場景，零手動目標旨在實現全流程、全時段的自動控制，且也需要實現能耗控制，倒逼工藝、儀表、管理、實施考慮全部工況后進行全面自控設計。

?  效果新：

（1）推動了生產模式變革。零手動操作后，DCS崗位從“操作員”變“監護員”，解放出更多的生產力，讓更多的員工成為思考者、創造者，不斷將智慧聚集到運營管理當中，為傳統化工生產變革為數字化生產。

（2）提升裝置本質安全水平。日均操作數量為0，大大降低了傳統化工行業人為干預帶來的安全風險，最大程度消除人的不安全行為和物的不安全狀態，提高裝置本質安全水平；

（3）零手動操作改造讓裝置變得更加“透明”，可以將隱藏在“黑暗”中的隱患暴露在“陽光下”，讓裝置從本質上更加安全。操作頻次的下降，最大程度減少操作員誤操作造成的事故隱患，從技能、管理、素養上將操作員培養成監控員，提供解決問題的能力，提升員工的幸福感和獲得感；

（4）實現生產節能減排降碳。零手動操作在原來APC的基礎上進一步優化升級，對裝置控制的穩定和能源控制的精準性都有了很大的提升，節能降耗成效比較明顯；

（5）促進以設備完整性為基礎，對檢維修頻次、預防性檢修和維護保養、儀表選型匹配性、工藝條件優化都提出了更高的要求，這些都是零手動操作的基礎和保障，通過“零手動操作”這一結果導向，倒逼硬件裝備水平提升裝備精良管理提升。

4 效益分析

甕福紫金“工業互聯網+磷化工全產業鏈智能工廠”項目以提質增效、節能降耗、轉型升級為核心訴求，以互聯網+為技術驅動，建成面向市場，“綠色、安全、高效、柔性”且技術安全可控的智能工廠。通過廠區內全業務上云打通企業數據流、業務流、管理流，實現整個甕福紫金生產數據的一致性和共享，實現生產信息的可視化展示，為生產經營提供科學的決策依據。在本質安全的設計前提下，通過實施零手動操作智能化改造升級，大幅提升了裝置自動化水平，解放了生產力，實現磷化工裝置全流程、全時段的的無人操作。通過控制軟件的迭代升級、技術提升、方案優化，零手動工程既滿足了自動化改造需求，同時也實現了節能降耗、提質增效，促進了生產車間工藝改進、倒逼了設備改造升級，為真正的無人車間打下了堅實基礎。整個項目物耗下降1.6% ，節降420萬元；能耗下降2%，節降650萬元；人工成本、設備檢修費用等其它因素綜合降本1320萬元，實現事故次數減少80%以上，并實現零傷亡，累計產生每年2300萬元以上經濟效益，幫助甕福紫金獲得福建省工業互聯網“標桿企業”、優秀智能制造應用案例等榮譽，社會效益巨大。工業互聯網平臺及零手動操作理念的知名度與日俱增，正逐步向甕福集團和貴州磷化集團其他生產基地輻射并取得了顯著推廣價值。

現場數據看板-能源