智勝無常 化危為機

文/ 本刊記者 胡靜

流程工業(yè)企業(yè)在數(shù)字浪潮下把握機遇、洞見未來——2020 年的新冠疫情黑天鵝給全球經濟以及每個人的工作和生活帶來了極其深遠的影響，各行各業(yè)在疫情倒逼下加快了數(shù)字化轉型的步伐，各種新興商業(yè)模式也為企業(yè)重構了增長力量。面對新一輪科技革命與產業(yè)變革的浪潮，中國正加快新型基礎設施(以下簡稱“新基建”)建設進程，促進新型生產力迭代發(fā)展。以油氣化工行業(yè)為代表的基礎工業(yè)，已然踏上了數(shù)字化轉型之旅。

工業(yè)數(shù)字化和自動化已是大勢所趨，成為轉型升級的重要驅動力和產業(yè)高質量發(fā)展的重要引擎。在應對新冠肺炎疫情的過程中，自動化和數(shù)字化解決方案作用顯著，更加速了這一趨勢的發(fā)展。展望未來，數(shù)字化和自動化將確保企業(yè)在面對危機和不斷變化的市場時更快速地做出響應，調整生產，滿足各種需求。

驅動產業(yè)轉型升級

信息化與工業(yè)化呈現(xiàn)加速融合趨勢，作為國民經濟的支柱和基礎產業(yè)，同時也是中國經濟持續(xù)增長重要支撐力量的流程工業(yè)企業(yè)正在經歷智能化改造，為中國實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略提供關鍵要素。

流程工業(yè)企業(yè)擁有一套極其復雜的系統(tǒng)化工程，生產過程必須24 h 不間斷，每個環(huán)節(jié)的用料、時間把控都尤為重要，因此通過智能化改造完成產業(yè)躍遷升級的過程中會面臨各種問題，包括生產、運營以及人員管理等，以實現(xiàn)生產過程的安全、穩(wěn)定、長周期和滿負荷與優(yōu)化。

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)相當于工業(yè)企業(yè)生產裝置的“大腦”，能夠自動調節(jié)和控制生產過程，目的是實現(xiàn)使生產穩(wěn)定、安全以及可靠運行；工業(yè)軟件則是工業(yè)生產的優(yōu)化手段，能夠管理生產計劃，幫助企業(yè)提高生產效能、降低能耗物耗；自動化儀表則是企業(yè)生產裝置的“眼睛”，測定生產過程中的各種參數(shù)，為生產保駕護航。工業(yè)智能化轉型的基本需求，就是大量高性能工作站，來處理智能化帶來的龐大數(shù)據(jù)。

作為國內第一個采用EPC 總包模式建設的煉油項目，中國石化海南煉化的實踐經驗具備可借鑒性。在21 世紀初項目開建之前，如果一個煉化廠需要多套煉油裝置，用戶往往會選擇單套分批建設的模式，不同項目中可能會部署不同公司的控制系統(tǒng)，結果造成的局面就是一個大型煉化廠里存在多個廠商的自動化產品，就像是自動化產品的“萬國博覽會”，不便于系統(tǒng)的開發(fā)、維護、管理和升級，更讓集中監(jiān)控全場數(shù)據(jù)這樣的數(shù)字化運維場景顯得遙不可及。針對EPC 方和業(yè)主方對完整的過程控制（DCS）、安全系統(tǒng)的主自動化系統(tǒng)的需求，施耐德電氣基于EcoStruxure 架構的油氣行業(yè)整體解決方案不但保障了海南煉化安全、可靠、穩(wěn)定以及高效的生產運行，而且其統(tǒng)一品牌的自動化系統(tǒng)也為工廠未來的數(shù)字化轉型升級奠定了良好的根基。

在此項目中，施耐德電氣旗下的上海?？怂共_有限公司(Foxboro)為海南煉化提供了全套的分散控制系統(tǒng) Foxboro I/A (DCS)、安全儀表系統(tǒng)Tricon(SIS)、火災報警和氣體檢測系統(tǒng) Tricon (FGS)、壓縮機組控制系統(tǒng) Tricon（TMC）以及低壓配電系統(tǒng)。

從2006 年整體投運至今，海南煉化已經成為知名的“本質安全環(huán)保企業(yè)”和“石油和化工行業(yè)綠色工廠”。此外，海南煉化的工廠輕質油收率、環(huán)保指標、能源消耗指標以及經濟效益等多項指標也均在國內處于領先水平，綠色環(huán)保和安全高效煉就了石化行業(yè)的典范。

數(shù)字化工程成功實踐：湖北三寧化工60 萬t/a 乙二醇項目

以數(shù)字化技術為劍

石油化工行業(yè)正在經歷一場由數(shù)字化、智能化技術引領的變革，這既是自動化、信息化技術的發(fā)展趨勢，也是企業(yè)轉型的必然選擇。在數(shù)字化大背景下，方興未艾的工業(yè)5G 與云技術、邊緣計算和人工智能等先進制造技術的融合共振，為智能制造和工業(yè)生態(tài)的發(fā)展創(chuàng)造無限空間，開啟傳統(tǒng)工業(yè)的數(shù)字化時代新篇章。

海南煉化董事長卞鳳鳴表示：“數(shù)字化是煉化行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，這個過程涉及到包括工廠設計、建造、安裝以及運營在內的全流程全產業(yè)鏈，而不僅僅只是生產端的工作?！睋Q言之，最理想的數(shù)字化工廠應該從設計之初就具備良好的數(shù)據(jù)基礎。”如今，施耐德電氣與海南煉化一起，開始探索如何使用數(shù)字仿真技術創(chuàng)建“虛擬工廠”。

相較于海南煉化積極推進現(xiàn)有工廠的數(shù)字化轉型，年內將建成投產的湖北三寧化工60 萬t/a乙二醇項目則自帶數(shù)字化工程的基因。在這個項目里，施耐德電氣為其提供了包含Triconex 安全系統(tǒng)、中低壓配電、中高壓變頻、AVEVA Intouch 軟件和AVEVA NET 軟件平臺以及仿真培訓系統(tǒng)OTS 及服務在內的安全與數(shù)字化解決方案，助力三寧化工打造數(shù)字化工廠。通過數(shù)字化交付，業(yè)主在工程建設竣工后，同步得到了一個實體工廠和一個整合了工程建設期全息數(shù)據(jù)的虛擬工廠，可全面直觀了解工廠的實際運行狀況，最終實現(xiàn)工廠設備安全和智慧運維。

在了解該項目的過程中，筆者與湖北三寧化工股份有限公司董事長兼總經理李萬清和施耐德電氣高級副總裁、工業(yè)自動化業(yè)務中國區(qū)負責人龐邢健有過深入的交流。李萬清表示：“數(shù)字化交付讓工廠部門之間做到了全面的打通，有了這個基礎，為后續(xù)無論是生產控制，檢維修、維護運營，還是技術改造等，數(shù)字化標準帶來了更多的便捷，極大提升了管理效率?！?/p>

“施耐德電氣將四維融合的數(shù)字化技術應用于生產和運營的各個場景中。第一，融合能源與自動化，在三寧化工乙二醇項目上，我們把中低壓配電和施耐德電氣在工業(yè)自動化，如控制、驅動，還有軟件方面的業(yè)務做了很好的融會貫通?！饼嬓辖〗榻B，“第二，融合終端到云端，整合管理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理與分析，從而充分挖掘數(shù)據(jù)的價值。施耐德電氣提出了云、邊以及端的打通，包括在端的設備領域，如變頻裝置、中低壓配電裝置、邊緣控制上的Triconex 安全系統(tǒng)，GDS 氣體檢測報警系統(tǒng)以及SCADA 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，在云側有很多基于施耐德電氣的應用分析與服務，以及包括OTS、AVEVA NET等軟件平臺，這些在乙二醇項目上進行了全面的部署。第三，全生命周期的優(yōu)化，以數(shù)字化貫穿產品與生產的整個過程，從乙二醇項目的設計、建造，還有面向未來的運營和維護階段，施耐德電氣實現(xiàn)了項目全生命周期的打通。第四，從分散式管理到集成化的企業(yè)管理，三寧化工將獨立、分散的各個點，例如工廠、樓宇等，通過更加全面和完善的管理體系，實現(xiàn)集成化管理。施耐德電氣和三寧化工的合作全面體現(xiàn)了我們在數(shù)字化技術的四維融合與打通。” 龐邢健說。

從數(shù)字化設計到數(shù)字化交付，借助新裝置項目的建設和運營，施耐德電氣和三寧化工一起探索著煤化工、石油化工領域的綠色智能制造未來。

在數(shù)字化轉型中乘風破浪

近年來，中國石油與化工產業(yè)結構轉型升級取得了顯著進步，但仍存在著“低端產品擁擠，高端產品缺乏”的結構性矛盾。如果說，過去20 年中國化工行業(yè)的主旋律是上產能、擴規(guī)模，那未來最大的方向是投研發(fā)、補短板。如何突出重圍？數(shù)字化方面的投入和轉型，正成為它們升級的重要門徑之一。

盡管當今發(fā)展狀況下，企業(yè)數(shù)字化的實現(xiàn)已近在咫尺，但并不意味著它是輕而易舉的?！皵?shù)字化沒有‘一刀切’，不可能一副藥治百病，所以要實現(xiàn)數(shù)字化賦能，首先要對具體客戶的需求具體分析。我們把這叫做‘先醫(yī)后藥’，必須有醫(yī)才能開藥，而不是傳統(tǒng)意義上的賣產品，賣方案，為了提高用戶的效益，你首先必須詳細了解企業(yè)現(xiàn)狀?！笔┠偷码姎夤I(yè)自動化事業(yè)部過程自動化業(yè)務副總裁何林與筆者的交流中表示：“提出小而精的解決方案往往比‘大而全’的方案更加行之有效，我們不會一開始就建議對硬件設備進行更新?lián)Q代，讓原來的老舊工廠實現(xiàn)‘一步登天’式的升級，而是先從軟性的部分下手，幫助客戶在工廠運營方面做出切切實實、‘小步快跑’的改善?！?/p>

同時，大型工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化之旅相對是漫長的，數(shù)字化轉型需要自上而下的執(zhí)行，企業(yè)負責人需要做好頂層架構，制定好戰(zhàn)略；一線員工也需要遵循，改變既有工作習慣，才能共同往前推進。數(shù)字化部署往往前期需要一筆不菲的投入，收回效益卻需要好幾年，因此也需要企業(yè)高層認可這種較長的回報周期投入方式。

“數(shù)字化是一個持續(xù)改進、一個小步快跑的過程。絕大部分的中國工業(yè)都已經意識到數(shù)字化轉型的重要性，我們需要做的是講清楚如何分階段分步驟的做，如何清晰地衡量投入和回報路徑?！焙瘟直硎?。

2019 年，施耐德電氣曾發(fā)布了一份《2019 年全球數(shù)字化轉型收益報告》，呈現(xiàn)了過去5 年間施耐德電氣在全球41 個國家完成的230 個客戶項目，以及客戶獲取的切實、可量化的商業(yè)收益，這些項目全部部署了施耐德電氣的EcoStruxure 架構與平臺。研究表明，實施數(shù)字化轉型可幫助企業(yè)CapEx 支出（工程支出與時間優(yōu)化）降低80%，OpEx 支出（能源消耗）節(jié)省高達85%，新系統(tǒng)和資產的調試成本平均也可降低29%。

因此， 施耐德電氣的“EcoStruxure 工廠”從石化、化工企業(yè)的生命周期維度出發(fā)，利用AVEVA 數(shù)字化雙胞胎確保從設計到調試、再到運行整個過程中的一致性，充分結合硬件、軟件與應用，實現(xiàn)石化企業(yè)全生命閉環(huán)管理并最終完成數(shù)字化服務的交付，從而最大化發(fā)揮數(shù)字化平臺優(yōu)勢，提升工廠建設和運營效率。憑借全生命周期的技術服務以及覆蓋核心產品領域的廣泛產品組合，施耐德電氣保障油氣、石化以及化工企業(yè)在數(shù)字化轉型中“乘風破浪”。

在數(shù)字化浪潮中洞見未來

在疫情的“新常態(tài)”下，中國制造正面臨前所未有的狀態(tài)，中國強有力的防控措施幫助制造業(yè)最大化減少了疫情帶來的影響，同時也促使企業(yè)堅定數(shù)字轉型的決心。

來而不可失者，時也；蹈而不可失者，機也。流程工業(yè)企業(yè)從歷史中汲取辯證法的智慧，尋求突圍的良機。在自動化、信息化以及智能化建設的的布局下，隨著工業(yè)互聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)以及人工智能等信息科技的革新發(fā)展，新基建正在推動數(shù)字世界由物理數(shù)字化向虛擬數(shù)字化轉變。由技術引發(fā)的生產力進步推動著石化行業(yè)開啟“尋寶游戲”，工業(yè)生產力的變革序幕就此拉開。