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寧夏寧東能源化工基地規劃建設方案研究 |
| 來源:中機院 時間:2021-05-07 點擊:1908 |
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| 多數園區集中建設了煤化工、煤制油、煉油、化肥、丙烯、甲醇等數個大型現代化工項目,隨著化工產業園區化發展,形成了許多產業集群、技術集中、人才集聚的大型綜合重點經濟技術開發區,在傳統化工產業向高端延伸的同時,智慧園區建設越來越成為行業趨勢,這種重型綜合園區的 |
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目前,國內大型化工及煤化工園區均為國家級重點綜合能源企業戰略投資區域。多數園區集中建設了煤化工、煤制油、煉油、化肥、丙烯、甲醇等數個大型現代化工項目,隨著化工產業園區化發展,形成了許多產業集群、技術集中、人才集聚的大型綜合重點經濟技術開發區,在傳統化工產業向高端延伸的同時,智慧園區建設越來越成為行業趨勢,這種重型綜合園區的數字化、網絡化、智能化規劃建設成為園區規劃建設的重點課題。論文通過智慧園區建設實踐分析,總結教訓,分享經驗,供信息技術從業者參考。
一、前言
寧東能源化工基地是國家級7個重點能源化工基地之一,基地規劃以技術創新為支撐、管理創新為手段,優化融合產業要素,向共享、協同、智能應用方向發展。在數字化、網絡化、智能化的進程中,完成了國家智能工廠示范項目的建設,正在進行化工基地智慧園區的規劃與建設。
寧東能源化工基地內除甲醇廠、烯烴廠、煤制油廠等重要化工生產工廠以外,一般設有公共服務機構或單位,如安裝檢修工廠、質量檢驗中心、研發中心、公用工程管理中心、公共污水處理廠等輔助單位。其中化工生產廠按照生產執行層功能設計智能工廠已經有較為成熟的實踐經驗和示范項目,而即使每個生產廠都完成了智能工廠的建設,園區的綜合管理仍是阻礙各廠與輔助單位高效運行的一大難題,如何高效發揮好化工園區管理的協調、溝通、指揮、調度、應急、救援的功能與作用,是每個化工園區亟待解決的系統性問題[1]。
二、智慧園區建設是頂層設計
(一)智慧園區功能定位。
如果智能工廠定位于管控中心和成本中心,實現生產組織、過程管控、成本控制等功能;那么智慧園區則定位于產業協調、專業保障,是園區的決策中心和利潤中心,實現價值體現。因此智慧園區的規劃是頂層設計,它包含了智能工廠的設計,除對園區的生產廠在人、財、物、產、供、銷方面給予協調、管理保障外,還需要在應急救援、指揮調度、倉儲物流、檢維修化驗和工程項目管理等方面進行協調,并具有營運智能(OI)和商務智能(BI)的功能。因此,在頂層規劃時需要綜合考慮調度指揮、應急救援、倉儲物流、環境監測、三廢處理及檢維修等專業化管理功能。智慧園區規劃圖如下圖1所示。
(二)智慧園區層建設內容。
智慧園區規劃建設ERP系統(人、財、物、供、銷)、生產調度、應急指揮、安監環保一體化平臺、工程項目、倉儲物流、檢化驗等專業化管理平臺。配套的專業化服務支持內容,包含私有4G/5G專網建設、智慧云平臺建設。集成ERP人、財、物、產、供、銷各系統數據,通過主數據標準化、數據倉庫及智慧云平臺建設,形成大數據基礎,實現園區各生產單位與服務單位的互聯互通、協同共享。
通過BI系統(商務智能)和OI系統(營運智能),進行數據挖掘及系統性分析形成決策依據,指揮基地內生產單位和專業化服務公司的生產和經營活動,統籌協調產供銷人財物產業鏈,打造以利潤為中心的智慧園區。具體如圖2所示。
(三)智慧園區建設策略。
按照園區、工廠、車間系統化設計,分步實施,效益優先、重點突破的原則,運用4G/5G專網、大數據、云計算、物聯網等信息化技術,研發自主可控智能裝備、智能檢測、智能操作、智能運營等關鍵技術與系統,實現數據標準化、現場數字化、管理實時化,建設創新、協調、綠色、開放、共享的智慧園區。按照“集成共享、高效敏捷、創新驅動、協同智能”的工作方針,從生產業務關鍵價值鏈出發,從基礎設施改造提升、供應鏈倉儲物流、生產運營調度指揮、安防環保一體化、集團決策支持各個業務鏈條,實現“智慧企業”的五個特征即自動化、可視化、信息化、數字化和智能化。
三、智能工廠的建設是核心
(一)智能工廠建設內容。
包括工程設計數字化移交、過程控制自動化控制系統、實時數據庫系統、先進控制優化系統、生產執行系統、能源管理系統、實驗室信息管理系統、設備運行管理系統、安全風險分級管控與安全應急指揮系統、目標傳導式績效管理系統這十大典型智能工廠系統,建立基于統一數據倉庫的智能服務總線,實現生產、安全、能源、設備、質量、績效等智能管理系統的集中集成、互聯互通。
(二)智能工廠建設原則。
智能工廠層基于企業服務數據總線和數據標準化,實現異構系統多智能體的互聯互通應用集成。集合生產實時數據、各業務系統生產動態數據及數字化移交的設計、采購、施工等靜態數據,建立工廠可視化數據模型,并形成工廠生產數據中心。
四、數字車間建設是基礎
(一)建設過程控制系統。
主要包含DCS、SIS、FAS、CCS等過程控制系統,以及輔助生產操作的三維數字化移交系統、現場作業集成系統、操作員培訓系統等。DCS、SIS、CCS、PLC、電氣自動控制等系統用于全廠的生產裝置、公用工程及輔助設施開停車,實現全廠生產運行自動化,為工廠管理信息化及管控一體化打下堅實的基礎。
(二)建設生產輔助系統。
通過SCADA、FAS、GDS、CCTV、在線分析、機組狀態監測、安防門禁、擴音對講、計量等系統輔助生產運行,提供工廠實時狀態監測、報警等功能。通過將設計院的PDMS模型建模,將設計、采購、施工等靜態數據和采自控制系統的實時數據與三維模型進行關聯,打造出和物理車間/工廠一模一樣的三維數字化車間/工廠。在三維模型及控制系統的基礎上,建立仿真操作員培訓系統OTS和外操培訓系統,提升內外操的技術水平以及應變能力,保障裝置安穩長滿優運行[2]。
同時,將所有涉及生產、安全等方面現場作業統一集成到現場作業集成平臺(FOIS),提高現場作業效率,提升生產安全管理水平。
數字車間層通過建立由生產過程控制網絡、數據采集網絡等異構系統通訊與共享,實現全面感知,為實時數據庫和數據中心提供數據源。
五、智慧園區規劃建設的幾點體會
(一)做好頂層規劃,是長遠高效發展的基石。
智慧園區頂層規劃,是大型集團級企業實現精細化、扁平化、透明化管理的重要手段,能夠有效打破園區專業管理的壁壘和條塊限制,實現從彈性管理向剛性管理轉變,大幅提高園區管理的整體性和協同性。因此智慧園區的頂層設計,需要有前瞻性、科學性和可操作性,一要切實可行,二要保證執行。很多非常好的規劃,最終沒能按規劃的設計走完甚至走偏,要么是規劃的遠景太虛,不接地氣。要么就是企業由于各種原因沒有切實按規劃實施,這種情況在國有企業特別常見,需要引以為鑒。
(二)做好數據治理,是實現業務協同的保障。
頂層規劃需要對企業的數據治理進行專項分析與調研,多數集團級系統的目標是達到集團級管控,其管控范圍延伸不到基層的精細化業務與流程,難以管到子分公司的礦、廠內部生產和經營業務。這給操作層和執行的信息化帶來很多不便,產生了子分公司、礦、廠的信息孤島,不能實現與上層系統的互聯互通、集成共享,造成多次采集、多點輸入,形成多頭數據,在不同業務部門之間,在不同專業化服務公司之間不可復用,難以實現業務的協同,同時給企業的數據分析帶來嚴峻挑戰。(作者：王玉芹)
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