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1    項(xiàng)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(tuán)）有限責(zé)任公司（簡稱甕福集團(tuán)）、紫金銅業(yè)有限公司等共同出資建設(shè)的，是集精細(xì)磷化工、磷復(fù)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(tuán)業(yè)界首家大型成套濕法凈化磷酸工藝技術(shù)，以及從磷化工生產(chǎn)過程中回收氟、碘戰(zhàn)略性資源技術(shù)（榮獲國家科技進(jìn)步二等獎和中國工業(yè)大獎表彰獎），形成年產(chǎn) 30 萬噸濕法凈化磷酸、40 萬噸磷復(fù)肥、20 萬噸建筑石膏粉等多元化產(chǎn)業(yè)鏈布局，成為“清新福建”與“多彩貴州”循環(huán)經(jīng)濟(jì)合作的成功范例。被認(rèn)定為福建省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，福建省工業(yè)和信息化省級龍頭企業(yè)、國家級、福建省綠色工廠示范企業(yè)。

為進(jìn)一步推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈上線協(xié)同效率和氟化工生產(chǎn)基地的數(shù)字化和智能化建設(shè)，在甕福集團(tuán)及甕福紫金領(lǐng)導(dǎo)的推動下，浙江中智達(dá)科技有限公司于2022年6月承接了甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠”項(xiàng)目，該項(xiàng)目引入中智達(dá)新一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和成套核心工業(yè)軟件，以顯著提高公司安全、環(huán)保、生產(chǎn)、設(shè)備、能源、質(zhì)量等管理工作的效率為目標(biāo)，助力甕福紫金化工生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)全過程、全流程“零手動”操作，大幅度降低人員勞動強(qiáng)度，有效提升裝置運(yùn)行效率，全面提升本質(zhì)安全水平，促進(jìn)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

2    項(xiàng)目目標(biāo)與原則

項(xiàng)目實(shí)施范圍為甕福紫金磷化工生產(chǎn)基地各化工裝置，各裝置平臺化、數(shù)字化和智能化創(chuàng)新目標(biāo)為：

（1）創(chuàng)新架構(gòu)，業(yè)務(wù)融合。構(gòu)建“平臺+應(yīng)用”的新一代智能工廠，應(yīng)用覆蓋計(jì)劃、調(diào)度、操作、工藝、能源、質(zhì)量、安全、設(shè)備等生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)，通過廠區(qū)內(nèi)全業(yè)務(wù)上云打通企業(yè)數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流、管理流，實(shí)現(xiàn)整個甕福紫金磷化工生產(chǎn)基地生產(chǎn)數(shù)據(jù)的一致性和共享，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的可視化展示，為生產(chǎn)經(jīng)營提供科學(xué)的決策依據(jù)。

（2）規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理流程。通過“平臺+應(yīng)用”模式，在統(tǒng)一平臺上，實(shí)現(xiàn)全部數(shù)據(jù)互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)高效協(xié)同，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化利用、降低物耗和能耗、高效生產(chǎn)組織等提供可靠保證，切實(shí)增強(qiáng)企業(yè)盈利能力和核心競爭力。

（3）提高工藝指標(biāo)穩(wěn)定性。通過提高生產(chǎn)過程綜合自動化水平，穩(wěn)定生產(chǎn)工況，實(shí)現(xiàn)主要工藝參數(shù)的平穩(wěn)度，主要工藝指標(biāo)波動幅度平均減少30%以上；

（4）減少操作人員勞動強(qiáng)度，常規(guī)工況下實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”和零手動操作。先進(jìn)控制系統(tǒng)能大幅提高自動化水平，常規(guī)工況下，基本能代替人工操作，達(dá)到“黑屏”控制標(biāo)準(zhǔn)。基本統(tǒng)一3個工藝運(yùn)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(xiàn)狀。

（5）節(jié)能減排增效。基于裝置平穩(wěn)操作，通過“卡邊”控制，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，根據(jù)裝置特點(diǎn)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化各重要裝置的工藝指標(biāo)、挖掘裝置的潛力，節(jié)能降耗，提高裝置的整體經(jīng)濟(jì)效益。

3 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠”項(xiàng)目，于2022年7月啟動實(shí)施，在項(xiàng)目組成員的共同努力及各方面的積極配合下，歷經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查研究和功能分析，平臺方案設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署測試等工作步驟，于2023年1月份完成生產(chǎn)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)及平臺整體上線，2023年4月完成6套流程型生產(chǎn)裝置和3套離散型生產(chǎn)裝置的零手動改造。各裝置零手動智能化改造融合機(jī)電儀各專業(yè)，以先進(jìn)控制技術(shù)和控制回路整定技術(shù)為先導(dǎo)，融合流程模擬與工藝優(yōu)化、控制方案優(yōu)化、工藝改造、儀表閥門改造、設(shè)備改造等技術(shù)，投用后均獲得良好的控制效果并實(shí)現(xiàn)了全裝置生產(chǎn)過程自動控制。2023年10月，項(xiàng)目整體順利通過驗(yàn)收，并獲得甕福紫金感謝信。

甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠”整體規(guī)劃圖

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)要求，將甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠”的建設(shè)分成以下4部分：IT基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層、應(yīng)用層和邊緣端零手動智能化升級。

（1）IT基礎(chǔ)設(shè)施層

通過建設(shè)DCS、PLC、自動化儀表、視頻監(jiān)控、RFID等，構(gòu)建IT基礎(chǔ)支撐。其中的創(chuàng)新點(diǎn)是，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)思維，構(gòu)建整個甕福紫金的基礎(chǔ)設(shè)施云平臺，所有信息化系統(tǒng)共享虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施。

（2）平臺層

通過設(shè)置工業(yè)防火墻、構(gòu)建物理獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)、完善安全管理制度等安全措施的前提下，將所有工控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)OPC接口集成到平臺，將集團(tuán)公司內(nèi)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)集成到數(shù)據(jù)中臺，通過對數(shù)據(jù)的規(guī)范化和數(shù)據(jù)質(zhì)量的提升，為公司產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠的數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)、決策支持應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和平臺基礎(chǔ)。

其中的創(chuàng)新點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)問題及解決思路包括：

·  針對各個職能部門管理分散、集團(tuán)與各生產(chǎn)企業(yè)各自為政的問題，構(gòu)建覆蓋公司各部門、各車間的一體化生產(chǎn)與應(yīng)急指揮聯(lián)合平臺，通過對數(shù)據(jù)和信息的集成，形成高效的公司運(yùn)行監(jiān)控、資源調(diào)度配置和應(yīng)急聯(lián)動指揮。

·  首次構(gòu)建面向目標(biāo)導(dǎo)向型的績效指標(biāo)體系，建立公司關(guān)鍵生產(chǎn)、能源、計(jì)劃指標(biāo)庫，行業(yè)標(biāo)桿指標(biāo)庫等，動態(tài)掌握績效指標(biāo)完成情況，將各級各類指標(biāo)分門別類及時推送到各級部門和相關(guān)崗位。

（3）應(yīng)用層

應(yīng)用層包含安全管理領(lǐng)域的日常安全監(jiān)督、作業(yè)許可、應(yīng)急演練和生產(chǎn)管理領(lǐng)域的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、庫存管理、實(shí)驗(yàn)室管理、能源管理以及設(shè)備管理領(lǐng)域的設(shè)備完整性和點(diǎn)巡檢功能等。

其中的創(chuàng)新點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)問題及解決思路包括：

·  基于統(tǒng)一大數(shù)據(jù)分析與共享平臺，實(shí)現(xiàn)多維度主題分析，根據(jù)各專業(yè)的業(yè)務(wù)管理需求，建立生產(chǎn)、安全、環(huán)保、實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備、計(jì)量物流等不同主題的關(guān)鍵指標(biāo)監(jiān)控與分析溯源體系。

·  面對現(xiàn)場手機(jī)操作系統(tǒng)版本多而雜，性能不統(tǒng)一等問題，將移動端集成企業(yè)微信工作臺，快速建立集團(tuán)與公司關(guān)鍵功能業(yè)務(wù)交互，動態(tài)實(shí)時掌握現(xiàn)場數(shù)據(jù)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(guān)崗位。

·  面對危化品企業(yè)日常作業(yè)繁多復(fù)雜、委外單位多變、紙質(zhì)簽收時間漫長、時效性及追溯性低等問題，構(gòu)建覆蓋企業(yè)職能部門、各車間、承包商的一體化作業(yè)票管理系統(tǒng)，通過規(guī)范統(tǒng)一的審批流程將GB30871-2022《危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)安全規(guī)范》涉及的八大作業(yè)進(jìn)行數(shù)字化集成，在移動端上進(jìn)行申請、審批、執(zhí)行、結(jié)果錄入整個業(yè)務(wù)流程的管理，并采用不同的圖標(biāo)與顏色在地圖中顯示作業(yè)位置、狀態(tài)，同時系統(tǒng)可從作業(yè)位置、作業(yè)類型、安全事故發(fā)生次數(shù)等不同緯度，對作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成高效的公司運(yùn)行監(jiān)控、資源調(diào)度配置和應(yīng)急聯(lián)動指揮。能實(shí)時了解各生產(chǎn)單位的安全環(huán)保情況，實(shí)現(xiàn)“縱深防御、關(guān)口前移、源頭治理”，提高企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控能力，減少安全事故，確保安全生產(chǎn)。

·  建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)分級管控及隱患排查協(xié)同的雙重預(yù)防機(jī)制管理功能，構(gòu)建有科學(xué)完善的工作推進(jìn)機(jī)制、有全面覆蓋的安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控措施、有責(zé)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(tǒng)、有獎懲分明的激勵約束機(jī)制的“五有”常態(tài)化運(yùn)行機(jī)制，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)與政府系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

·  面對現(xiàn)場庫位管理混亂、數(shù)據(jù)不及時、業(yè)務(wù)不完善情況，建設(shè)庫存管理在線管理功能，在現(xiàn)場無實(shí)體庫位狀態(tài)下，可進(jìn)行虛擬庫位設(shè)定，對現(xiàn)場庫位情況進(jìn)行綜合監(jiān)控，通過掃描二維碼可通過在線出入庫等進(jìn)行庫位選擇操作，自動統(tǒng)計(jì)相關(guān)進(jìn)銷存報(bào)表，極大節(jié)約人力物力成本，且實(shí)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(guī)的自動化/APC項(xiàng)目，零手動項(xiàng)目需要攻克的難點(diǎn)更多：

ü  以往的APC軟件多實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)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(dá)軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)施需求，對公司APC軟件進(jìn)行迭代升級，使其更適應(yīng)零手動使用場景；通過對操作工的處理方式歸納總結(jié)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析、化工原理利用，由實(shí)施工程師將控制器觸發(fā)條件、處理方式等進(jìn)行整合、程序編譯，形成智能專家控制器，實(shí)現(xiàn)諸如一鍵程控、故障自動處理、控制器底層參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)等功能，以應(yīng)對裝置運(yùn)行的多種工況。

ü  零手動對現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、監(jiān)測儀表數(shù)量、質(zhì)量要求更高：甕福紫金配合改造需求，同步實(shí)施精良裝備、零備機(jī)的工程，對現(xiàn)場硬件進(jìn)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(fù)雜：甕福紫金調(diào)動優(yōu)秀專業(yè)人才組成賦能團(tuán)隊(duì)，與中智達(dá)工程/工藝經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師一道進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，在控制器上線后不斷是優(yōu)化、調(diào)試，使整個控制系統(tǒng)實(shí)用、穩(wěn)定。

ü  零手動控制系統(tǒng)架構(gòu)于DCS之上，某些現(xiàn)場條件暫無改造對策會影響整個控制的完整性：中智達(dá)開發(fā)團(tuán)隊(duì)通過智能語音系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器輔助監(jiān)盤，將現(xiàn)場與DCS自控系統(tǒng)通過觸發(fā)式的人聲語音提示進(jìn)行鏈接。

本項(xiàng)目零手動智能化升級的創(chuàng)新性體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

?  軟件新：軟件迭代升級，采用中智達(dá)最新平臺，解決了不同工況模型失真難題，進(jìn)而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)不再超調(diào)、受控對象在不同工況下總能趨向穩(wěn)定，解決以往運(yùn)行條件變更導(dǎo)致的振蕩。

?  方法新：優(yōu)化工程實(shí)施過程，大大減短施工周期，增加后期優(yōu)化、調(diào)試時間占比，進(jìn)而擁有了更多打破常規(guī)控制方式機(jī)會，嘗試更多合理方案使控制效果最優(yōu)。

?  目標(biāo)新：相對普通DCS/APC控制有適用場景，零手動目標(biāo)旨在實(shí)現(xiàn)全流程、全時段的自動控制，且也需要實(shí)現(xiàn)能耗控制，倒逼工藝、儀表、管理、實(shí)施考慮全部工況后進(jìn)行全面自控設(shè)計(jì)。

?  效果新：

（1）推動了生產(chǎn)模式變革。零手動操作后，DCS崗位從“操作員”變“監(jiān)護(hù)員”，解放出更多的生產(chǎn)力，讓更多的員工成為思考者、創(chuàng)造者，不斷將智慧聚集到運(yùn)營管理當(dāng)中，為傳統(tǒng)化工生產(chǎn)變革為數(shù)字化生產(chǎn)。

（2）提升裝置本質(zhì)安全水平。日均操作數(shù)量為0，大大降低了傳統(tǒng)化工行業(yè)人為干預(yù)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，最大程度消除人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，提高裝置本質(zhì)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(zhì)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(yǎng)上將操作員培養(yǎng)成監(jiān)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)能減排降碳。零手動操作在原來APC的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化升級，對裝置控制的穩(wěn)定和能源控制的精準(zhǔn)性都有了很大的提升，節(jié)能降耗成效比較明顯；

（5）促進(jìn)以設(shè)備完整性為基礎(chǔ)，對檢維修頻次、預(yù)防性檢修和維護(hù)保養(yǎng)、儀表選型匹配性、工藝條件優(yōu)化都提出了更高的要求，這些都是零手動操作的基礎(chǔ)和保障，通過“零手動操作”這一結(jié)果導(dǎo)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(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠”項(xiàng)目以提質(zhì)增效、節(jié)能降耗、轉(zhuǎn)型升級為核心訴求，以互聯(lián)網(wǎng)+為技術(shù)驅(qū)動，建成面向市場，“綠色、安全、高效、柔性”且技術(shù)安全可控的智能工廠。通過廠區(qū)內(nèi)全業(yè)務(wù)上云打通企業(yè)數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流、管理流，實(shí)現(xiàn)整個甕福紫金生產(chǎn)數(shù)據(jù)的一致性和共享，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的可視化展示，為生產(chǎn)經(jīng)營提供科學(xué)的決策依據(jù)。在本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)前提下，通過實(shí)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(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)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(shù)提升、方案優(yōu)化，零手動工程既滿足了自動化改造需求，同時也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、提質(zhì)增效，促進(jìn)了生產(chǎn)車間工藝改進(jìn)、倒逼了設(shè)備改造升級，為真正的無人車間打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。整個項(xiàng)目物耗下降1.6% ，節(jié)降420萬元；能耗下降2%，節(jié)降650萬元；人工成本、設(shè)備檢修費(fèi)用等其它因素綜合降本1320萬元，實(shí)現(xiàn)事故次數(shù)減少80%以上，并實(shí)現(xiàn)零傷亡，累計(jì)產(chǎn)生每年2300萬元以上經(jīng)濟(jì)效益，幫助甕福紫金獲得福建省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“標(biāo)桿企業(yè)”、優(yōu)秀智能制造應(yīng)用案例等榮譽(yù)，社會效益巨大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(tuán)和貴州磷化集團(tuán)其他生產(chǎn)基地輻射并取得了顯著推廣價值。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)看板-能源