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宁夏宁东能源化工基地规划建设方案研究 |
| 来源:中机院 时间:2021-05-07 点击:1941 |
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| 多数园区集中建设了煤化工、煤制油、炼油、化肥、丙烯、甲醇等数个大型现代化工项目,随着化工产业园区化发展,形成了许多产业集群、技术集中、人才集聚的大型综合重点经济技术开发区,在传统化工产业向高端延伸的同时,智慧园区建设越来越成为行业趋势,这种重型综合园区的 |
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目前,国内大型化工及煤化工园区均为国家级重点综合能源企业战略投资区域。多数园区集中建设了煤化工、煤制油、炼油、化肥、丙烯、甲醇等数个大型现代化工项目,随着化工产业园区化发展,形成了许多产业集群、技术集中、人才集聚的大型综合重点经济技术开发区,在传统化工产业向高端延伸的同时,智慧园区建设越来越成为行业趋势,这种重型综合园区的数字化、网络化、智能化规划建设成为园区规划建设的重点课题。论文通过智慧园区建设实践分析,总结教训,分享经验,供信息技术从业者参考。
一、前言
宁东能源化工基地是国家级7个重点能源化工基地之一,基地规划以技术创新为支撑、管理创新为手段,优化融合产业要素,向共享、协同、智能应用方向发展。在数字化、网络化、智能化的进程中,完成了国家智能工厂示范项目的建设,正在进行化工基地智慧园区的规划与建设。
宁东能源化工基地内除甲醇厂、烯烃厂、煤制油厂等重要化工生产工厂以外,一般设有公共服务机构或单位,如安装检修工厂、质量检验中心、研发中心、公用工程管理中心、公共污水处理厂等辅助单位。其中化工生产厂按照生产执行层功能设计智能工厂已经有较为成熟的实践经验和示范项目,而即使每个生产厂都完成了智能工厂的建设,园区的综合管理仍是阻碍各厂与辅助单位高效运行的一大难题,如何高效发挥好化工园区管理的协调、沟通、指挥、调度、应急、救援的功能与作用,是每个化工园区亟待解决的系统性问题[1]。
二、智慧园区建设是顶层设计
(一)智慧园区功能定位。
如果智能工厂定位于管控中心和成本中心,实现生产组织、过程管控、成本控制等功能;那么智慧园区则定位于产业协调、专业保障,是园区的决策中心和利润中心,实现价值体现。因此智慧园区的规划是顶层设计,它包含了智能工厂的设计,除对园区的生产厂在人、财、物、产、供、销方面给予协调、管理保障外,还需要在应急救援、指挥调度、仓储物流、检维修化验和工程项目管理等方面进行协调,并具有营运智能(OI)和商务智能(BI)的功能。因此,在顶层规划时需要综合考虑调度指挥、应急救援、仓储物流、环境监测、三废处理及检维修等专业化管理功能。智慧园区规划图如下图1所示。
(二)智慧园区层建设内容。
智慧园区规划建设ERP系统(人、财、物、供、销)、生产调度、应急指挥、安监环保一体化平台、工程项目、仓储物流、检化验等专业化管理平台。配套的专业化服务支持内容,包含私有4G/5G专网建设、智慧云平台建设。集成ERP人、财、物、产、供、销各系统数据,通过主数据标准化、数据仓库及智慧云平台建设,形成大数据基础,实现园区各生产单位与服务单位的互联互通、协同共享。
通过BI系统(商务智能)和OI系统(营运智能),进行数据挖掘及系统性分析形成决策依据,指挥基地内生产单位和专业化服务公司的生产和经营活动,统筹协调产供销人财物产业链,打造以利润为中心的智慧园区。具体如图2所示。
(三)智慧园区建设策略。
按照园区、工厂、车间系统化设计,分步实施,效益优先、重点突破的原则,运用4G/5G专网、大数据、云计算、物联网等信息化技术,研发自主可控智能装备、智能检测、智能操作、智能运营等关键技术与系统,实现数据标准化、现场数字化、管理实时化,建设创新、协调、绿色、开放、共享的智慧园区。按照“集成共享、高效敏捷、创新驱动、协同智能”的工作方针,从生产业务关键价值链出发,从基础设施改造提升、供应链仓储物流、生产运营调度指挥、安防环保一体化、集团决策支持各个业务链条,实现“智慧企业”的五个特征即自动化、可视化、信息化、数字化和智能化。
三、智能工厂的建设是核心
(一)智能工厂建设内容。
包括工程设计数字化移交、过程控制自动化控制系统、实时数据库系统、先进控制优化系统、生产执行系统、能源管理系统、实验室信息管理系统、设备运行管理系统、安全风险分级管控与安全应急指挥系统、目标传导式绩效管理系统这十大典型智能工厂系统,建立基于统一数据仓库的智能服务总线,实现生产、安全、能源、设备、质量、绩效等智能管理系统的集中集成、互联互通。
(二)智能工厂建设原则。
智能工厂层基于企业服务数据总线和数据标准化,实现异构系统多智能体的互联互通应用集成。集合生产实时数据、各业务系统生产动态数据及数字化移交的设计、采购、施工等静态数据,建立工厂可视化数据模型,并形成工厂生产数据中心。
四、数字车间建设是基础
(一)建设过程控制系统。
主要包含DCS、SIS、FAS、CCS等过程控制系统,以及辅助生产操作的三维数字化移交系统、现场作业集成系统、操作员培训系统等。DCS、SIS、CCS、PLC、电气自动控制等系统用于全厂的生产装置、公用工程及辅助设施开停车,实现全厂生产运行自动化,为工厂管理信息化及管控一体化打下坚实的基础。
(二)建设生产辅助系统。
通过SCADA、FAS、GDS、CCTV、在线分析、机组状态监测、安防门禁、扩音对讲、计量等系统辅助生产运行,提供工厂实时状态监测、报警等功能。通过将设计院的PDMS模型建模,将设计、采购、施工等静态数据和采自控制系统的实时数据与三维模型进行关联,打造出和物理车间/工厂一模一样的三维数字化车间/工厂。在三维模型及控制系统的基础上,建立仿真操作员培训系统OTS和外操培训系统,提升内外操的技术水平以及应变能力,保障装置安稳长满优运行[2]。
同时,将所有涉及生产、安全等方面现场作业统一集成到现场作业集成平台(FOIS),提高现场作业效率,提升生产安全管理水平。
数字车间层通过建立由生产过程控制网络、数据采集网络等异构系统通讯与共享,实现全面感知,为实时数据库和数据中心提供数据源。
五、智慧园区规划建设的几点体会
(一)做好顶层规划,是长远高效发展的基石。
智慧园区顶层规划,是大型集团级企业实现精细化、扁平化、透明化管理的重要手段,能够有效打破园区专业管理的壁垒和条块限制,实现从弹性管理向刚性管理转变,大幅提高园区管理的整体性和协同性。因此智慧园区的顶层设计,需要有前瞻性、科学性和可操作性,一要切实可行,二要保证执行。很多非常好的规划,最终没能按规划的设计走完甚至走偏,要么是规划的远景太虚,不接地气。要么就是企业由于各种原因没有切实按规划实施,这种情况在国有企业特别常见,需要引以为鉴。
(二)做好数据治理,是实现业务协同的保障。
顶层规划需要对企业的数据治理进行专项分析与调研,多数集团级系统的目标是达到集团级管控,其管控范围延伸不到基层的精细化业务与流程,难以管到子分公司的矿、厂内部生产和经营业务。这给操作层和执行的信息化带来很多不便,产生了子分公司、矿、厂的信息孤岛,不能实现与上层系统的互联互通、集成共享,造成多次采集、多点输入,形成多头数据,在不同业务部门之间,在不同专业化服务公司之间不可复用,难以实现业务的协同,同时给企业的数据分析带来严峻挑战。(作者：王玉芹)
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