智能化、信息化管理系統(tǒng)在氯堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

郭鵬

(焦作(煤業(yè))集團(tuán)開元化工有限責(zé)任公司，河南 焦作 454191)

1 發(fā)展背景

在中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，自動化程度越來越普遍。隨著工業(yè)4.0、兩化融合以及中國制造2025等計劃的推進(jìn)和實(shí)施，為了適應(yīng)新的形勢和局面，將有更多的企業(yè)重視引進(jìn)新的安全智能監(jiān)測手段和設(shè)備在線管理方法，而智能化、信息化管理理念與智能化、信息化管理信息平臺的有機(jī)結(jié)合已成為中國工業(yè)化歷程中不斷創(chuàng)新和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。如何建立完善氯堿生產(chǎn)裝置控制智能化、信息化管控系統(tǒng)，已成為我國氯堿行業(yè)可持續(xù)快速發(fā)展的重要方向。

2 發(fā)展思路

焦作煤業(yè)集團(tuán)開元化工有限責(zé)任公司(以下簡稱“開元化工”)為落實(shí)國家及集團(tuán)在智能制造、兩化融合、智慧能化方面的發(fā)展戰(zhàn)略，把握機(jī)遇，從底層的設(shè)備管理、生產(chǎn)工藝管理、辦公管理、倉儲物流管理等多角度、多方向進(jìn)行綜合性智慧化、信息化推進(jìn)工作，搭建全公司智慧化、信息化平臺以及與河南能化集團(tuán)之間的生產(chǎn)管控平臺。利用先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能裝備，將大數(shù)據(jù)采集、云數(shù)據(jù)平臺與需求生產(chǎn)相結(jié)合，立足于建設(shè)集生產(chǎn)統(tǒng)一調(diào)度、設(shè)備統(tǒng)一管控、安全監(jiān)測與應(yīng)急指揮于一體的智能管控系統(tǒng)，具體內(nèi)容如下。

(1)智能化門禁系統(tǒng)。

(2)可燃有毒氣體報警系統(tǒng)。

(3)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(VSS系統(tǒng))。

(4)主動預(yù)防型安全信息化管理系統(tǒng)(APS系統(tǒng))。

(5)設(shè)備管理系統(tǒng)(EMS系統(tǒng))。

(6)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(PMS系統(tǒng))。

(7)重大危險源安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)接入平臺(PIMS系統(tǒng))。

3 實(shí)施方案

3.1 生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)安裝智能化門禁系統(tǒng)

隨著企業(yè)安全生產(chǎn)管理升級，傳統(tǒng)的門崗管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)大、中型工廠的安全保護(hù)需要。智能化的門禁系統(tǒng)憑借其靈活性、適應(yīng)性為工廠提供了更加可靠的安全管理、風(fēng)險管理與職工出勤管理,避免外來人員進(jìn)入廠區(qū)引起的安全事故，保護(hù)廠區(qū)員工及周圍民眾人身安全,保證企業(yè)的正常工作秩序。該系統(tǒng)在工作人員出入受控區(qū)域門禁時，即進(jìn)入門禁安裝配置的攝像頭拍攝范圍內(nèi)，攝像頭根據(jù)其移動時自動地對其進(jìn)行跟蹤比對，快速識別，并將該人員信息傳送到計算機(jī)，管理中心立即顯示該人員所有信息包括姓名、時間、地點(diǎn),并結(jié)合職工的上下班工作時間及相關(guān)加班的安排。結(jié)合考勤軟件，系統(tǒng)能自動處理遲到、早退、曠工、異常情況、加班，以及個人休假、請假等，提高職工管理效率和管理人性化[1]。

同時根據(jù)國家應(yīng)急管理局要求涉及兩重點(diǎn)一重大危化企業(yè),提倡智能化進(jìn)入,要求只有現(xiàn)場巡檢工、技術(shù)人員進(jìn)入，其他外來人員不得隨便出入，以防止設(shè)備的不當(dāng)操作，造成危險化學(xué)品泄漏對外來訪客制定的管理制度。該制度明確規(guī)定由開元化工武保部對外來人員進(jìn)行審查辦理臨時感應(yīng)卡，在辦理進(jìn)入手續(xù)時將外來人員信息輸入到門禁系統(tǒng)中的訪客管理系統(tǒng)中，外來人員在進(jìn)入門禁時激活訪客的感應(yīng)卡,當(dāng)外來人員辦理離開手續(xù)時,該卡片被自動撤銷，過期日期和時間都自動傳送到智能門禁系統(tǒng)中,從而確保丟失或被盜的感應(yīng)卡不會再被使用。

3.2 可燃有毒氣體報警系統(tǒng)

為了適應(yīng)嚴(yán)峻的化工生產(chǎn)安全形勢要求，開元化工根據(jù)GB 50493—2009的第3.0.9條，采用新型的GDS系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的手段將相應(yīng)采集信息匯總，統(tǒng)一由獨(dú)立設(shè)置的管理平臺進(jìn)行智能分析和處理，實(shí)現(xiàn)可燃、有毒氣體在線監(jiān)測及自動預(yù)警系統(tǒng)。值班人員亦可通過查看現(xiàn)場聯(lián)動視頻，實(shí)時掌握現(xiàn)場狀況，進(jìn)行各種決策，確保企業(yè)的人員和財產(chǎn)安全，減少企業(yè)發(fā)生危險事故的概率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到企業(yè)安全生產(chǎn)的目標(biāo)[2]。

3.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)(VSS系統(tǒng))

在重大危險源及重要部位安裝高清晰攝像頭，實(shí)現(xiàn)對需要監(jiān)控的部位設(shè)備、設(shè)施狀態(tài)，運(yùn)行情況進(jìn)行24 h全天候監(jiān)控，并進(jìn)行錄像。對于監(jiān)控部位出現(xiàn)的異常情況和信號，調(diào)度員在調(diào)度室能夠任意聯(lián)動切換畫面，對需要監(jiān)控的部位進(jìn)行視頻監(jiān)控、錄像和在線指揮。全廠區(qū)視頻監(jiān)控畫面如圖1所示。

圖1 全廠區(qū)視頻監(jiān)控畫面

對關(guān)鍵崗位人員的作業(yè)行為，工作狀態(tài)進(jìn)行24 h全天候監(jiān)視；保證對設(shè)備、設(shè)施、人員的全方位監(jiān)控。關(guān)鍵崗位DCS人員操作視頻監(jiān)控畫面如圖2所示。

圖2 關(guān)鍵崗位DCS人員操作視頻監(jiān)控畫面

3.4 主動預(yù)防型安全信息化管理系統(tǒng)(APS系統(tǒng))

開元化工主要生產(chǎn)離子膜燒堿、鹽酸、液氯、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧樹脂等產(chǎn)品，本公司屬于危險化學(xué)品生產(chǎn)單位，廠區(qū)內(nèi)大多數(shù)原輔材料、產(chǎn)品具有易燃易爆、有毒有害等特點(diǎn)，生產(chǎn)過程具有高溫高壓等特性；為了提升安全管理力度，避免出現(xiàn)隱患事故，在2019年安裝主動預(yù)防型安全信息化管理系統(tǒng)。

該系統(tǒng)架構(gòu)完整，一人一賬號，實(shí)現(xiàn)全員參與。公司信息化系統(tǒng)的主頁如圖3所示。

圖3 公司信息化系統(tǒng)的主頁圖

圖3顯示：當(dāng)前重大風(fēng)險，7條；較大風(fēng)險，11條；一般風(fēng)險，390條，低風(fēng)險，1 577條。在各級人員的管控下，開元化工整體風(fēng)險可控，沒有出現(xiàn)失控風(fēng)險；當(dāng)前重大隱患A，0條；重大隱患B，0條；一般隱患C，0條；一般隱患D，82條；其中待整改0條，待復(fù)查0條，無超期未整改，不存在重大隱患。重大風(fēng)險詳細(xì)危險點(diǎn)如圖4所示。

圖4 重大風(fēng)險詳細(xì)危險點(diǎn)

公司的風(fēng)險空間分布和作業(yè)風(fēng)險安全比較如圖5所示。

圖5 風(fēng)險空間分布和作業(yè)風(fēng)險安全比較圖

2020年年度風(fēng)險辨識，按照風(fēng)險七步法(確定風(fēng)險點(diǎn)、劃分風(fēng)險單元、排查危險源、辨識危險源、評定風(fēng)險等級、制定管控措施、實(shí)施分級管控)依次進(jìn)行辨識。年度安全風(fēng)險辨識評估如圖6所示。

圖6 2020年度安全風(fēng)險辨識評估表

動態(tài)風(fēng)險管控：①單位主要負(fù)責(zé)人每月組織對重大安全風(fēng)險管控措施落實(shí)情況及管控效果進(jìn)行一次檢查分析，完善管控措施，并部署月度安全風(fēng)險管控重點(diǎn)；②分管負(fù)責(zé)人每旬組織對本系統(tǒng)安全風(fēng)險管控重點(diǎn)實(shí)施情況進(jìn)行一次檢查分析，檢查管控措施落實(shí)情況，改進(jìn)完善管控措施；③每天針對特殊作業(yè)進(jìn)行單獨(dú)風(fēng)險分析，制定相應(yīng)管控措施。動態(tài)安全風(fēng)險辨識評估如圖7所示。

圖7 動態(tài)安全風(fēng)險辨識評估

平臺按照時間節(jié)點(diǎn)，定期發(fā)送巡查任務(wù)，董事長及公司領(lǐng)導(dǎo)每旬對公司重大風(fēng)險進(jìn)行風(fēng)險巡查；部室領(lǐng)導(dǎo)每周對較大以上風(fēng)險進(jìn)行風(fēng)險巡查；分廠領(lǐng)導(dǎo)每周對一般風(fēng)險以上進(jìn)行風(fēng)險巡查；班組長每天低風(fēng)險以上進(jìn)行風(fēng)險巡查。風(fēng)險巡查同時也是隱患排查的過程。同時平臺還具有，風(fēng)險巡查臺賬、風(fēng)險匯總、風(fēng)險圖表分析等功能，方便考核。開元化工隱患排查清單有兩部分組成，分別是《危險化學(xué)品企業(yè)事故隱患排查治理實(shí)施導(dǎo)則》中的排查清單和依據(jù)風(fēng)險分析數(shù)據(jù)庫對風(fēng)險管控措施轉(zhuǎn)化而來的隱患排查清單。安全風(fēng)險巡查清單如圖8所示。

圖8 安全風(fēng)險巡查清單

隱患級別分為一般隱患D，一般隱患C，重大隱患B，重大隱患A，對應(yīng)低風(fēng)險、一般風(fēng)險、較大風(fēng)險、重大風(fēng)險，方便管理。同時還具有隱患臺賬，隱患圖表分析等功能，方便管理隱患圖表分析圖見圖9所示。

圖9 隱患圖表分析圖

隱患排查過程分別由公司組織、專業(yè)部室組織、分廠組織、班組組織。各層級人員嚴(yán)格按照隱患七步法(排查隱患、記錄隱患、上報隱患、評估分級、監(jiān)控隱患、治理隱患、驗(yàn)收銷號)對隱患進(jìn)行排查治理。平臺實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險、隱患分級、分層、分專業(yè)的管理，已初步形成規(guī)范、管用、智能、可持續(xù)、全覆蓋的安全生產(chǎn)風(fēng)險隱患雙重預(yù)防機(jī)制。

3.5設(shè)備管理系統(tǒng)(EMS系統(tǒng))

3.5.1 智能巡檢系統(tǒng)

風(fēng)險、隱患排查受人為因素影響(人的學(xué)識、見識、判斷能力)比較大，如何降低風(fēng)險、隱患排查人為因素的影響，開元化工經(jīng)反復(fù)研究，決定采用定量、科學(xué)的排查手段進(jìn)行量化排查，EMS系統(tǒng)是崗位員工進(jìn)行風(fēng)險隱患排查的重要系統(tǒng)，平臺每小時定期給員工發(fā)巡查任務(wù)，現(xiàn)場崗位員工用專業(yè)的工具(精密點(diǎn)檢儀)進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行掃現(xiàn)場固定點(diǎn)設(shè)置的條形碼，生成風(fēng)險排查清單，對逐臺設(shè)備、管道進(jìn)行巡查、點(diǎn)檢，排查風(fēng)險隱患，如不在其設(shè)定的閾值，將直接生成報警信號。

精密點(diǎn)檢儀器，不僅具備溫度采集、觀察量、手抄表等功能，還具備測振功能，包括時域、頻譜分析功能。設(shè)備點(diǎn)檢手持儀及巡檢點(diǎn)實(shí)物圖見圖10所示。

圖10 設(shè)備點(diǎn)檢手持儀及巡檢點(diǎn)實(shí)物圖

EMS系統(tǒng)對崗位員工的執(zhí)行情況、公司整體的設(shè)備情況統(tǒng)計分析。公司EMS系統(tǒng)的主頁如圖11所示。

圖11 公司EMS系統(tǒng)的主頁

設(shè)備卡片，從設(shè)備的出生，到其生命結(jié)束，整個生命周期內(nèi)，不間斷的監(jiān)護(hù)，具體內(nèi)容見設(shè)備卡片圖。設(shè)備卡片如圖12所示。

圖12 設(shè)備卡片頁面

EMS系統(tǒng)巡檢采用精密點(diǎn)檢儀器對設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢，如超出設(shè)定閾值，將自動出限報警，生成隱患缺陷。發(fā)送給相關(guān)處理人員，進(jìn)行處理閉合。

3.5.2 設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)

設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)是對EMS系統(tǒng)的功能延伸，是實(shí)現(xiàn)大型機(jī)組(氯氣壓縮機(jī)、氫氣壓縮機(jī)、循環(huán)水)泵運(yùn)行狀態(tài)的24 h不間斷檢測，并引入服務(wù)公司遠(yuǎn)程診斷專業(yè)分析團(tuán)隊，對采集到的震動數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，智能報警篩選異常設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程在線看護(hù)。如氫壓機(jī)在線監(jiān)測裝置如圖13所示。

圖13 氫壓機(jī)在線監(jiān)測裝置圖

遠(yuǎn)程診斷專家團(tuán)隊每月根據(jù)設(shè)備在線監(jiān)測震動數(shù)據(jù)出具診斷報告，提供診斷結(jié)論、檢維修及維護(hù)建議，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常信息，做到設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)與維修，為決策層提供準(zhǔn)確、即時的決策支持。

EMS系統(tǒng)是專業(yè)的設(shè)備管理系統(tǒng)，是開元化工主動預(yù)防系統(tǒng)的子系統(tǒng)，2018年開始策劃，2019年初投入運(yùn)行，投資金額達(dá)200萬元。通過EMS系統(tǒng)，開元化工從粗放型管理到精細(xì)化管理的轉(zhuǎn)變。通過規(guī)范化、信息化、系統(tǒng)化的管理手段對設(shè)備的各個過程環(huán)節(jié)管控，實(shí)現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)信息動態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的全生命周期管理。

3.6 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(PMS系統(tǒng))

生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)與DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步，在公司所有辦公電腦登錄后能實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，并且可以調(diào)取監(jiān)控數(shù)據(jù)趨勢圖進(jìn)行分析，通過趨勢圖判斷生產(chǎn)數(shù)據(jù)走向，保證生產(chǎn)工藝安全。氯壓機(jī)裝置在線監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖如圖14所示。

圖14 氯壓機(jī)設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖

3.7 重大危險源安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)接入平臺(PIMS系統(tǒng))

將全廠重大危險源設(shè)備安全運(yùn)行數(shù)據(jù)，如液氯儲罐的運(yùn)行壓力、液位及溫度的數(shù)據(jù)通過信號線直接傳送到省應(yīng)急廳監(jiān)控平臺，由省應(yīng)急廳直接監(jiān)控，為氯堿生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行增加一道有力的安全保障。

4 實(shí)施效果

(1)搭建一套立體智能化、信息化管理信息化平臺，實(shí)現(xiàn)設(shè)備檔案、點(diǎn)巡檢、維護(hù)、保養(yǎng)等工作信息化、流程化管理，自動匯總統(tǒng)計相關(guān)業(yè)務(wù)報表。

(2)與ERP-U8軟件對接(材料庫存及出庫軟件)，實(shí)時讀取設(shè)備、備品備件庫存情況，通過檢修工單的上機(jī)、下機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備、備品備件的有效管理。

(3)在核心轉(zhuǎn)動設(shè)備上加裝遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)24 h不間斷監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)，引入了遠(yuǎn)程專家診斷團(tuán)隊，基于海量的設(shè)備運(yùn)行、故障數(shù)據(jù)分析、模型對比，準(zhǔn)確判斷設(shè)備劣化趨勢、精準(zhǔn)定位故障部位、分析故障根因，將臨時和非計劃檢修轉(zhuǎn)變成計劃性檢修，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在線智能化、信息化管理，大幅度的降低了設(shè)備維修時間和費(fèi)用，為正常生產(chǎn)提供了有力保障。

(4)通過智能化、信息化、系統(tǒng)化的管理手段對核心生產(chǎn)裝置、運(yùn)行關(guān)鍵設(shè)備在線監(jiān)測和重大危險源等環(huán)節(jié)全過程管控，實(shí)現(xiàn)20萬t/a離子膜燒堿裝置智能化安全管理、精細(xì)化設(shè)備管理。為決策層提供及時、準(zhǔn)確、詳實(shí)的分析依據(jù)。達(dá)到了優(yōu)化設(shè)備管理決策的目的。

(5)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將信息化監(jiān)測手段和工業(yè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合、分析、利用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化和智能化、信息化的有效融合，取得了國家兩化融合管理體系貫標(biāo)證書，符合國家“制造2025”的戰(zhàn)略方針。

本項目利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能維護(hù)與監(jiān)測診斷技術(shù)，將信息化監(jiān)測、管理手段和工業(yè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合、分析、利用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化和智能化、信息化的有效融合，項目達(dá)到了預(yù)期目的，取得了良好的效果。實(shí)現(xiàn)了“生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、設(shè)備管理智能化、系統(tǒng)運(yùn)行自動化、現(xiàn)場巡檢無人化、告警監(jiān)測一體化、信息傳輸集成化”的“六化”目標(biāo),助力企業(yè)高效應(yīng)對內(nèi)外部復(fù)雜環(huán)境,實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全以及可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

通過以上多重智能管理系統(tǒng)，開元化工雙重預(yù)防系統(tǒng)落地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了雙重預(yù)防的分級、分層、分專業(yè)的務(wù)實(shí)運(yùn)行，推進(jìn)企業(yè)通過采取新興信息技術(shù)和與之相伴而生的現(xiàn)代管理技術(shù)手段，提升科技裝備水平，帶動企業(yè)安全、環(huán)保、能源、工藝、設(shè)備、經(jīng)營管理水平的不斷優(yōu)化,降低作業(yè)成本、減輕員工勞動強(qiáng)度以及減小安全環(huán)保風(fēng)險，提高精益管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，同時也標(biāo)志著開元化工正向著現(xiàn)代化智能企業(yè)大步邁進(jìn)。