九江石化- 流程型智能制造样本_3
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  流程型智能制造注重制造过程的在线优化和精细化管理,是智能制造重点发展方向之一。九江石化作为目前全国首批智能制造试点示范企业,从2013年开始建设智能工厂,形成了可推广的智能工厂应用框架和建设模板,成为流程型行业特别是石化行业智能化改造的样本。在当前我国工业经济效益下行、结构调整和转型升级全面推进的背景下,总结并学习九江石化的智能制造经验,对推动我国流程型企业由大变强具有重要意义。

  一、九江石化的智能工厂建设过程

  九江石化,全称为中国石油化工股份有限公司九江分公司,属于中等规模的燃料型炼厂,智能工厂建设历经三年,初步形成了智能工厂基本框架,体现在以下几个方面。

  体制机制重组调整。2010年以来,九江石化完成了一系列组织机构的重组与职能调整。构建了矩阵式集中管控新模式。建立了生产经营优化、三维建模等一系列专业团队。充实信息化管理、开发及运维力量,建立关键用户激励机制。

  集成平台和标准化。九江石化建设了企业级中央数据库,突破了此前业内普遍采用的插管式集成方式的限制。中央数据库集成了13个业务系统的标准数据,为9个业务系统提供有效数据。通过采标、扩标、建标方式,完成了与中国石化标准化平台的对接。

  建设生产管控中心。2014年7月,九江石化智能工厂神经中枢生产管控中心建成投用。生产管控中心集经营优化、生产指挥、工艺操作、运行管理、专业支持、应急保障六位一体功能,生产运行实现由单装置操作向系统化操作、管控分离向管控一体的转变。

  三维数字化应用。九江石化基于工程设计的三维数字化平台现已集成120万吨/年连续重整等15套生产装置,以企业级中央数据库为基础,实现了工艺管理、设备管理、HSE管理、操作培训、三维漫游、视频监控等六大类深化应用。

  建设全流程优化平台。九江石化应用自主开发的全流程优化平台提升了PIMS、RSIM、ORION、SMES一体化联动优化功效,实现了炼油全流程优化的闭环管理,提升了生产经营优化的敏捷性和准确性。2015年1至8月,九江石化账面利润和吨油利润均列沿江5家炼化企业首位。

  HSE管理及应急指挥。九江石化通过HSE管理系统实现全员全过程HSE管理。施工备案系统对当天每项作业实行五位一体有效监管,实现了各类报警仪、视频监控实现集中管理、实时联动。环保地图系统实时在线监测各类环境信息,异常情况及时处置、闭环管理。

  2012年,九江石化被列入中国石化首批4家智能工厂试点建设企业之一。2014年,九江石化列入工信部两化融合管理体系贯标试点企业、江西省两化融合示范企业。2015年7月,入选工信部智能制造试点示范企业。

  二、流程型智能制造模式特点

  构建智能化联动系统实现管理、生产、操作协同

  九江石化智能工厂整体上分为三个层次:一是管理层。以资源管理系统(ERP)应用为主,包括实验室信息管理系统(LIMS)、原油评价系统、计量管理系统、环境监测系统等,主要是对生产中的人、物、数据进行管理。二是生产层。包括生产执行系统(MES)、生产计划与调度系统、流程模拟系统,并生成企业运行数据库,管理层的原油评价数据、分析数据,以及各项目标在这一层转换成具体操作指令。三是操作层。包括产品生命周期(PLM)、流程模拟(RSIM)、Orion,具体主要根据周、日的排产计划,监测生产设备负荷、仪器仪表运行、采集实时数据等。

  建立炼化环节生产管控中心实现连续性生产智能化

  流程型制造的工艺过程是连续进行,不能中断。为此,九江石化在生产炼化环节建立生产管控中心,该中心集生产运行、全流程优化、环保监测、DCS 控制、视频监控等多个信息系统于一体。通过应用先进信息、通信及工程技术,实时汇集传递生产、安全、环保、工艺、质量等信息,通过数据分析,制定出精细化的生产安排,整个生产流程不再局限于单一的生产,而是一个数字化的操作集成。

  搭建内外协同联动系统实现数据连续性精准传输

  流程型制造要保障生产数据的准确和及时反馈。为此,九江石化通过内外联动系统,实现了中控室与生产现场操作及时互通。当数字监控系统发现生产数据信息异常或者在日常检查中发现设备问题时,外出的操作人员就能及时将异常信息通过移动终端反馈到中控室,中控室再根据整个生产流程的运行参数、设备信息等综合数据做出评判,给出解决方案,并向现场操作人员发出指令,进而解决问题。该联动系统借助了移动终端设备、数字监控系统等数字化设备。通过内外联动系统,能够大幅提高流程型制造企业的操作效率,保障生产安全和设备的稳定运行。

  应用智能仓储系统实现大宗物料、发货无人化

  流程型制造企业的产品往往因重量、安全等因素,比如各种腐蚀性化学品等,对仓储要求较高。为此,九江石化利用物联网等技术,建成了智能化的立体阀门仓库,仓储作业、配货送货效率显著提升。产品出厂发货实现了铁路装车自动定位、密闭灌装、流量远程控制。通过建设智能仓库,实现仓储、配货、灌装、发货流程无人化,既保障了化学物品管控的安全性,也大大提高了仓储管理效率。

  构建协同一体化管控模式实现各流程环节高效管理

  九江石化积极引入ERP、MES、先进过程控制等管理方式,对管理层、生产层进行信息系统集成,实现了整个生产运营过程的数字化管控,极大地提升了对各项生产指标的预测、预警,以及动态分析与辅助决策能力。通过数字化、自动化、智能化的运营管理模式,生产优化能力由局部优化提升为一体化优化,由月度优化转变为实时在线优化。

  三、智能工厂建设成效显著

  九江石化智能工厂建设,大幅提升了油品炼化质量和生产、管理效率,在保障安全生产等方面都做出了行业表率,成效显著。

  大幅提升生产效益

  效益是企业生存的根本。九江石化通过采用自主开发的炼油全流程一体化优化平台,加快智能化、信息化设备的应用,优化配置资源,开展加工路线比选、单装置优化等,实现滚动测算127个案例。九江石化通过智能工厂的建设,劳动生产率提高10%以上,2014年累计增加经济效益2.2亿元,助推公司加工吨原油边际效益在沿江5家企业排名逐年提升。九江石化采用内外联动系统,使操作平稳率提高5.3%,操作合格率从90.7%提升至100%。

  全面优化安全保障

  安全生产是石化企业的重中之重。九江石化通过智能仓储系统、智能工厂等自动化厂房设备,始终将安全生产的工作准则放在工作优先位置。实现了整个工厂的850台可燃气报警器、1000余处火灾报警器、585套视频监控的一体化联动管理。能够有效减少安全隐患,支撑安全、环保、健康(HSE)管理由事后管理向事前预测和事中控制转变。为此,九江石化连续5年获评中国石化安全生产先进单位。

  全面提升管理水平

  管理是企业发展的核心。管理直接关系到整个企业资源的高效运作和优化配置,可以说,管理方式和管理水平是企业内在文化积淀的关键所在。九江石化借助各类信息系统,实现了公司的扁平化、矩阵式管理,使业务流程进一步优化,管理效率持续提升。实现了生产运行由单装置操作向系统化操作的转变,由管控分离向矩阵式管控一体的转变,有效提升了企业管理水平,增强了企业核心竞争力。实现了工作班组减少13%,人员减少12%,降低了人工成本。

  完善信息采集监控

  信息是智能工厂的关键。九江石化通过基于企业级中央数据库的集中集成,实现了生产运营主数据标准化、企业级全场景三维数字化平台及深化应用,应用了工业企业移动宽带网络及音视频通信融合、大数据分析及优化等一系列先进技术,很多技术都是首次在国内石化企业使用。通过对信息的监测和协同应用,企业控制率提高10%,数据自动采集率超过90%,实现了100%对污染排放的自动监控。

  三、九江石化未来发展方向

  在取得积极成果后,九江石化下一步继续完善相关的智能化设备,探索更加高端、先进的智能制造经验。

  建设智能工厂升级版

  目前,九江石化借助智能设备和信息化手段,已经构建了智能工厂的基本框架。下一步,九江石化将建设升级版的智能工厂。九江石化已经与上海交通大学等5所高校以及北京邮电大学、浙江中控、石化盈科等ICT厂商签订了九江石化智能工厂产业联盟4个框架协议,规划设计并启动建设石化智能工厂升级版,将借助全三维数字化炼厂、集中集成平台和大数据技术等,建立各类预测及优化模型,分析、改造、优化业务流程,不断提高各环节实时感知能力、机理分析能力、模型预测能力、优化协同能力,持续提升安全环保、经济效益和综合管理水平,打造国家级智能制造试点示范企业,努力实现传统炼化企业的提质增效和转型升级。

  探索制造业发展新业态新模式

  随着互联网等信息技术的广泛应用,生产型企业正在逐步向服务化转型,由传统的提供产品的企业转变为提供包括产品、服务、设计等在内的综合服务提供商。为此,九江石化下一步将在建设智能工厂的同时,积极推动生产方式、商业模式、服务模式的创新,建立集约化、一体化的经营管理新模式和数字化、网络化、智能化的生产运营新模式,转变以单一产品为主的商业模式,逐步构建以客户为中心、互联网为载体的石化商业新业态。

  从九江石化看流程型企业智能制造着力点

  目前,石化智能工厂在世界范围内尚没有明确统一的标准和定义,九江石化建设智能工厂的成效具有样本意义,可供流程型企业参考。

  谋划智能制造顶层设计加强全产业链协同

  顶层设计是核心。流程型企业打造智能工厂,要站在全局、整体层面进行深入研究,把握智能工厂的建设规律,结合各自企业的流程生产特点,制定个性化的智能系统。按照简洁易用的原则,制定能够满足企业自身需求的智能化改造方案,会涉及人员高效管理、设备自动化、炼化技术等方面。同时,必须依托自动化生产设备等硬件设施,应用ERP管理、生命周期管理、企业数据库等软件,才能实现整个流程型生产系统的全过程智能化改造。为此,智能化改造的顶层设计尤为重要,通过制定个性化的智能制造顶层设计,实现从生产流程到管理运作的全方位应用、全过程管理,不仅可以实现各个子系统的高效运作,更要实现各系统之间的密切协作。

  积极建设数据处理中心实现信息集成

  数据集成是关键。为此,企业需要建立数据中心,以及服务于数据中心的信息化基础设施,包括数据存储系统、企业数据库、信息采集设备、数据传输网络等。生产一线的实时数据,通过PLC等设备采集到之后,再由传输网络传输到数据存储系统,形成企业数据库,这一整套系统正是企业实现智能化改造所要建设的数据中心。其中,数据的采集是重点,要建立统一的数据规范,包括设备型号、材料的尺寸、特性、大小、时间等,只有统一数据口径,才能采集到真实可用的数据,进而指导生产。流程型企业建设需提早谋划,在进行基础设备、生产建设的规划时,就应充分考虑到生产过程中数据的采集与应用。

  采用智能化技术设备夯实改造基础

  智能装备是支撑。流程型企业建设智能工厂需应用大量的智能化设备和系统,包括物联网、智能终端、大数据等。它要求流程型制造企业不论是新建工厂还是在原有基础上改造,都要主动应用和完善智能化设备,满足生产智能化的需要。同时,还应主动升级现有设备、通信网络和数据中心,满足智能化要求。对于不具备条件的,可通过技术改造,升级现有设备,配置相应的智能化监控、操作模块,最终实现智能化。

  实现生产流程的智能化变革生产理念

  流程优化是手段。智能工厂的建设就是利用大数据技术,分析内外部数据,形成决策,在减少人员干预的条件下,实现自动优化生产,最终完成工厂智能化运作。为此,必须建立基于流程生产设备、信息技术的规范管理体系,保障各项设备的正常运行,以及数据信息的安全可控。同时,还要积极建立与智能工厂相匹配的企业理念与文化,智能工厂的管理模式要与企业文化、企业管理者战略保持一致,它会涉及到企业转变生产经营方式、组织变革、人员素质提高等各个方面。

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