5G時(shí)代煉化企業(yè)智能化路徑探索

面向5G時(shí)代，煉化企業(yè)智能化發(fā)展非常緊迫。國際上，隨著德國工業(yè)4.0計(jì)劃出臺(tái)、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃發(fā)布，我國也發(fā)布了《中國制造2025》，智能制造己成為新一輪工業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。煉化企業(yè)作為典型的流程型制造業(yè)，要進(jìn)行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整和高質(zhì)量綠色發(fā)展，更加需要通過智能化手段來實(shí)現(xiàn)。而實(shí)現(xiàn)智能制造，需要第四代工業(yè)革命的人工智能、大數(shù)據(jù)和5G技術(shù)等。5G作為信息高速公路，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理解1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接融合起來?？梢詭椭圃鞓I(yè)拉長產(chǎn)業(yè)鏈，形成跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通，從而提高效率，推動(dòng)整個(gè)制造服務(wù)體系智能化。還有利于推動(dòng)制造業(yè)融通發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)和服務(wù)業(yè)之間的跨越發(fā)展，使工業(yè)經(jīng)濟(jì)各種要素資源能夠高效共享。目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)受限于IP地址數(shù)量不夠和高時(shí)延等諸多因素，影響了工業(yè)生產(chǎn)過程更廣泛的應(yīng)用。但隨著5G時(shí)代和IPv6的到來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。1.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)的差異分析多年前，淘寶顛覆了我們的生活消費(fèi)模式，老百姓足不出戶，可以逛遍全國旗艦店，千千萬萬網(wǎng)店應(yīng)運(yùn)而生，給實(shí)體店的經(jīng)營帶來了極大沖擊。中國海爾創(chuàng)造了私人定制的消費(fèi)模式，消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)連接著消費(fèi)者、設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者，生產(chǎn)者連接著企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)的全過程。但是相比消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要滯后。其原因主要有三點(diǎn)：一是個(gè)性化與共性化，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)指不同企業(yè)需求不同，企業(yè)內(nèi)部不一定需要互聯(lián)網(wǎng)；而消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)是共性的，全球的銷售物流是相同的；但消費(fèi)物流無法簡單應(yīng)用到煉化企業(yè)的瀝青或聚烯烴等產(chǎn)品的出廠銷售。二是技術(shù)門檻高低不同，工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的門檻高，工業(yè)企業(yè)不清楚與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的應(yīng)用場景，或者互聯(lián)網(wǎng)公司不能理解工業(yè)場景；而消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，相對(duì)簡單，任何人使用手機(jī)，都能使用互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)。三是安全穩(wěn)定性要求不一樣，工業(yè)生產(chǎn)流程非常復(fù)雜，安全生產(chǎn)要求高，不能接受無線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定；而消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)不穩(wěn)定，不會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)或人身安全事故，消費(fèi)者可以接受這一風(fēng)險(xiǎn)。1.3煉化企業(yè)流程型工廠與裝備制造離散型工廠對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的差異分析流程型工廠有著鮮明的特點(diǎn)：一是加工流程長、耦合度高，高溫高壓，易著火爆炸。二是加工過程基本是全密閉的化學(xué)物理變化，很難用數(shù)學(xué)模型刻畫清楚。三是裝置現(xiàn)場有嚴(yán)格的防爆要求。而離散型工廠則相反，因此對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的要求也完全不一樣。主要差異有三點(diǎn)：一是安全性穩(wěn)定要求高低不一樣，流程型工廠不容忍工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的不穩(wěn)定；離散型工廠有容忍度。二是參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)節(jié)不一樣，流程型工廠只有原料進(jìn)廠和產(chǎn)品出廠、設(shè)備設(shè)施容易參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；離散型工廠原料進(jìn)廠、產(chǎn)品出廠和加工過程都可參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。三是防爆要求不一樣，流程型工廠原料、中間過程物料或產(chǎn)品大都是流動(dòng)的液體，易燃易爆，使用的終端不能是普通手機(jī)，必須是防爆設(shè)備；離散型工廠原料或產(chǎn)品更多是鋼鐵制造，不需要防爆要求。2煉化企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的分析2.1煉化企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀煉化企業(yè)大都認(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在消費(fèi)領(lǐng)域或離散企業(yè)有更多應(yīng)用。作為煉化企業(yè)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無論有線網(wǎng)絡(luò)還是無線網(wǎng)絡(luò)，不但要能夠連接生產(chǎn)過程的直接或間接的管理環(huán)節(jié)，更要連接生產(chǎn)與操作的控制過程。經(jīng)過近些年的實(shí)踐，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)離煉化企業(yè)的生產(chǎn)越來越近?？傮w上，消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用早于離散企業(yè)，離散企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用早于煉化企業(yè)；對(duì)煉化企業(yè)而言，辦公互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用早于現(xiàn)場，現(xiàn)場互聯(lián)網(wǎng)的管理應(yīng)用早于操作應(yīng)用，物料進(jìn)出廠管理應(yīng)用早于現(xiàn)場過程。目前，煉化企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的控制與操作，還沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的突破。所以，對(duì)煉化企業(yè)而言，裝置現(xiàn)場的控制操作互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還是一片空白，完全依靠DCS系統(tǒng)和有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)的穩(wěn)定控制與操作。2.2煉化企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求目前，國家發(fā)放了5G牌照和明確了試點(diǎn)城市，各大城市都在加快試點(diǎn)。面向5G時(shí)代的廣接入、大帶寬、低時(shí)延的特征，煉化企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需求能覆蓋操作控制與管理的全過程。大致可以分五類：一是面向辦公，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公、審批和經(jīng)營管理；二是面向裝置現(xiàn)場，通過無線互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)智能管理，極大拓展了現(xiàn)場人員的應(yīng)用空間，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)精益管控；三是通過無線互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)或圖像采集，取代有線網(wǎng)絡(luò)，減少有線網(wǎng)絡(luò)的工程施工；四是通過融合通訊，實(shí)現(xiàn)辦公室與裝置現(xiàn)場的圖像、視頻、語音等多終端遠(yuǎn)程互聯(lián)互通，協(xié)同生產(chǎn)經(jīng)營管理；五是理想目標(biāo)，當(dāng)5G足夠穩(wěn)定可靠，無線網(wǎng)絡(luò)替代有線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能操作與控制。對(duì)煉化企業(yè)而言，更需要穩(wěn)定的無線互聯(lián)網(wǎng)和防爆終端產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同配套。為此，基于5G核心的邊緣計(jì)算技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與探索，顯得尤為迫切。2.3煉化企業(yè)5G核心技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐為實(shí)現(xiàn)煉化企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，有線網(wǎng)絡(luò)無法解決移動(dòng)應(yīng)用場景，需要借助無線網(wǎng)絡(luò)。煉化企業(yè)裝置現(xiàn)場高塔林立，鋼鐵結(jié)構(gòu)，無線網(wǎng)絡(luò)有屏蔽效應(yīng)，運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)無法穿透并覆蓋裝置現(xiàn)場。為了解決這一問題，某煉化企業(yè)進(jìn)行了全廠性5G核心的邊緣計(jì)算技術(shù)的實(shí)踐。通過探索實(shí)踐，開啟了煉化企業(yè)裝置現(xiàn)場工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用新場景，徹底顛覆現(xiàn)場人員的工作模式，開創(chuàng)了移動(dòng)作業(yè)的新空間；創(chuàng)新了煉化企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)模式，解決了頻譜資源緊缺的問題，實(shí)現(xiàn)信息化與工業(yè)化的深度融合；形成了安全運(yùn)行的新模式，采用邊緣計(jì)算技術(shù)，企業(yè)數(shù)據(jù)分流在本地，不再占用運(yùn)營商的傳輸資源，因此，裝置現(xiàn)場的儀表、語音和視頻等各類數(shù)據(jù)，不需經(jīng)過運(yùn)營商的計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)免費(fèi)使用和安全運(yùn)行。3煉化企業(yè)智能化的應(yīng)用某煉化企業(yè)建設(shè)了5G核心技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，目的是開展業(yè)務(wù)智能化，且需要業(yè)務(wù)智能化的頂層設(shè)計(jì)。作為煉化企業(yè)，可以從生產(chǎn)運(yùn)行智能化、設(shè)備管理數(shù)字化和企管管理信息化三類業(yè)務(wù)域進(jìn)行業(yè)務(wù)全流程貫通、數(shù)據(jù)全過程共享的頂層架構(gòu)。對(duì)某個(gè)業(yè)務(wù)域，按照從試點(diǎn)、到示范，再推廣的思路，積極穩(wěn)妥推進(jìn)企業(yè)智能化。3.1生產(chǎn)運(yùn)行智能化的案例生產(chǎn)運(yùn)行智能化主要是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)智能閉環(huán)。一是從計(jì)劃、調(diào)度、執(zhí)行、物料移動(dòng)到量值績效閉環(huán)反饋；二是從調(diào)度、實(shí)時(shí)在線優(yōu)化、先進(jìn)控制到DCS現(xiàn)場執(zhí)行。從煉化企業(yè)的管理層面看，通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)都實(shí)現(xiàn)了全廠所有操作人員和管理人員的計(jì)劃生產(chǎn)執(zhí)行的在線協(xié)同，完成了第一個(gè)智能閉環(huán)。從煉化企業(yè)的控制層面看，DCS、先進(jìn)控制和實(shí)時(shí)在線優(yōu)化是通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場操作的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)第二個(gè)智能閉環(huán)。為此，分享聚烯烴出入庫智能化管理的案例，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)聚烯烴產(chǎn)品的客戶、計(jì)劃人員與操作人員、現(xiàn)場設(shè)備的互聯(lián)互通。某煉化企業(yè)，建成國內(nèi)石化行業(yè)首個(gè)超大型全聚烯烴自動(dòng)立體倉庫，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從包裝、輸送、出入庫、盤庫和裝車發(fā)貨全過程無人操作，用工數(shù)量減少100人。推行產(chǎn)品預(yù)約和二維碼提貨，承運(yùn)商客戶提貨車輛等候時(shí)間由原來1天大幅縮短至1小時(shí)以內(nèi)，客戶物流綜合成本費(fèi)用降低15%，同時(shí)減少了煉化企業(yè)停車場占用的寶貴資源。客戶認(rèn)為，預(yù)約提貨功能為客戶提供了公開透明的平臺(tái)，從源頭上避免了“暗箱操作”的可能。同時(shí)物流不安全行為的數(shù)量比傳統(tǒng)提貨模式下降20%，促進(jìn)物流安全管理提升，實(shí)現(xiàn)客戶“最多跑一次”。3.2設(shè)備管理數(shù)字化的案例煉化企業(yè)設(shè)備管理數(shù)字化堅(jiān)持“全生命周期管理”，首先通過工程管理，實(shí)現(xiàn)從立項(xiàng)–設(shè)計(jì)–采購–施工–驗(yàn)收的工程項(xiàng)目的全過程管理。工程建完后，一方面實(shí)物工廠交付生產(chǎn)運(yùn)行，另一方面工程模型交付三維數(shù)字工廠；在裝置現(xiàn)場通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)場人員能實(shí)時(shí)感知異常，實(shí)時(shí)獲得工廠模型的建設(shè)和運(yùn)行歷史信息，做到現(xiàn)場異常的快速響應(yīng)，提高了設(shè)備利用效率和效能，提升了裝置長周期運(yùn)行水平，確保設(shè)備安全可靠、平穩(wěn)高效運(yùn)行。以在線分析儀表管理為例，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)裝置的操作人員、技術(shù)人員和儀表人員，內(nèi)部人員與外包人員的設(shè)備管理的數(shù)據(jù)共享與高效協(xié)同。從2013年起，某煉化企業(yè)不斷探索和優(yōu)化近千臺(tái)在線分析儀表管理模式，目前在線質(zhì)量儀表取代了化驗(yàn)分析，取代率達(dá)96.2%，為人力資源的優(yōu)化發(fā)揮了積極作用，經(jīng)測算優(yōu)化人力資源為37人；同時(shí)為裝置的平穩(wěn)運(yùn)行、優(yōu)化操作及提高質(zhì)量效益等發(fā)揮了實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用，行業(yè)內(nèi)有著很好的示范作用。企業(yè)又成功投用在線分析儀表的實(shí)時(shí)管控，通過系統(tǒng)自動(dòng)巡檢代替現(xiàn)場巡檢，解決了人工巡檢的時(shí)差和非實(shí)時(shí)性問題，每月提前發(fā)現(xiàn)儀表問題300多起，減少現(xiàn)場巡檢人員4人，做到問題的精準(zhǔn)處理。在線分析儀表工作共節(jié)省41人，每年節(jié)約近千萬元的成本。3.3企業(yè)管理智能化的案例煉化企業(yè)堅(jiān)持通過建設(shè)“制度”為核心的問題管理系統(tǒng)，以“流程”為核心的任務(wù)管理系統(tǒng)和以“價(jià)值”為核心的績效管理系統(tǒng)，構(gòu)建企業(yè)管控體系，打破部門圍墻，提高管控效能。業(yè)務(wù)流程管理BPM實(shí)現(xiàn)了38大類200余條流程的線上審批，集成各類系統(tǒng)待辦事項(xiàng)，貫通了全流程業(yè)務(wù)，通過移動(dòng)短信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)待辦事項(xiàng)的定時(shí)短信推送提醒。每年發(fā)起各類業(yè)務(wù)30萬余項(xiàng)，節(jié)省用時(shí)46266人工日，節(jié)省用工171人，真正做到“讓人少跑、讓數(shù)據(jù)多跑”，切實(shí)提高工作效率?，F(xiàn)場安全管控智能化，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)承包商、業(yè)主和現(xiàn)場作業(yè)的互聯(lián)互通，顛覆了原有工作模式。將現(xiàn)場直接作業(yè)作為重點(diǎn)管控對(duì)象，以“用火業(yè)務(wù)”為中心，對(duì)相關(guān)作業(yè)進(jìn)行多合一流程集成設(shè)計(jì)，有序推進(jìn)現(xiàn)場施工作業(yè)的高效與管控。同時(shí)，以“承包商人員”為中心，打通承包商單位準(zhǔn)入、人員安全教育、門禁入廠、違章紀(jì)錄考核等全業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)人員360度集成管控。如承包商安全教育在線培訓(xùn)、移動(dòng)考試、自動(dòng)閱卷等“一鍵式”管理，實(shí)現(xiàn)了承包商培訓(xùn)考試結(jié)束就獲得成績，每年減少業(yè)主安全工程師約940人（天）工作量，提升工作效率80%。45G時(shí)代對(duì)煉化企業(yè)智能化的思考面向5G時(shí)代好，煉化企業(yè)智能化與國家數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的要求，還有不小差距，加快建設(shè)己經(jīng)迫在眉睫。智能化發(fā)展，可以按照數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化三個(gè)主要階段，適當(dāng)?shù)瑥脑圏c(diǎn)、到示范、再推廣。1）數(shù)字化階段，這是基礎(chǔ)階段，這個(gè)階段需要將業(yè)務(wù)數(shù)字化，主要是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、計(jì)算的過程，是業(yè)務(wù)線下到線上、從業(yè)務(wù)中來的過程。同時(shí)，更要將數(shù)字業(yè)務(wù)化，是從線上再到線下，到業(yè)務(wù)中去的過程。當(dāng)前，煉化企業(yè)處于業(yè)務(wù)數(shù)字化的中后期，數(shù)字業(yè)務(wù)化需加快推進(jìn)。2）網(wǎng)絡(luò)化階段，這一階段需要5G技術(shù)，進(jìn)行物與物、人與人、人與物的互聯(lián)互通，構(gòu)建上中下游產(chǎn)