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精细化工产业高端化进程中的信息化转型建设建议

www.cechina.cn2021.11.24阅读 352

  精细化工产业作为国民经济的关键支柱,是现代化学工业的重要组成部分,是发展高新技术的重要基础,也是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。经过数十年发展,我国精细化工产业结构逐步优化,关键技术不断取得突破,形成了较为完善的供应链和产业链,但在生产制造总体效能上仍与国际先进水平存在差距另外精细化工产业生产流程复杂,80%以上的主要大宗原料和产品属于危险化学品,所以行业整体上存在资源和能源的利用效率低,一些高、精、深的精细化工技术不到位,产业精细化率低,安全机制风险高等问题。本文首先分析当前精细化工行业的现状,然后提出精细化工行业信息化建设的必要性,最后探讨一系列信息化建设的策略,旨在为实现精细化行业信息化转型建设提供借鉴和参考。
  一、大而不强现状下控制工程网版权所有,精细化工行业亟需向高质和高端转型
  1.产业大而不强亟待转型
  经过多年发展,我国精细化工已成为我国化学工业中一个重要的独立分支和新的经济效益增长点,现已形成了2000余个门类。其中,农药、染料、涂料、试剂、感光材料、化学医药等行业有了相当发展规模。此外,在饲料添加剂、食品添加剂、工业表面活性剂、水处理化学品、造纸化学品、皮革化学品、油田化学品、电子化学品、生物化工、功能高分子等行业也初具规模。“十一五”期间,我国将精细化工列为优先发展的六大领域之一,并将功能涂料及水性涂料、染料新品种及其产业化技术、重要化工中间体绿色合成技术及新品种、电子化学品、高性能水处理化学品、造纸化学品、油田化学品、功能型食品添加剂、高性能环保型阻燃剂、表面活性剂、高性能橡塑助剂等列为“十一五”精细化工技术开发和产业化的重点,使精细化工产品的应用领域进一步拓宽,产品进一步向高档化、精细化、复合化、功能化方向发展。
  据不完全统计,目前全国有精细化工生产企业8000多家,生产各类精细化学产品达3万种以上,年生产量约1300多万吨,年产值约3900亿元,精细化率达到40%左右。但是,目前我国虽已成为精细化工产品生产大国,农药、染料、涂料、橡胶加工等传统精细化工行业却仍面临着“量有余而质不足”的困境,在精细化工核心领域中存在所占比例不大、产业结构雷同、低水平重复建设、研发投入不足等问题,严重阻碍了行业发展。总的来看,我国石油和化学工业产品结构仍以中低端产品和通用产品为主,高档、专用产品比例较低,我国精细化工行业迫切需要加快转变发展方式、走创新驱动发展之路。
  2.瞄准高端产品提升竞争力
  在5月27,28日北京举行的“十二五”石油和化工行业发展大会暨2011中国化工园区发展论坛上,中国石油和化学工业联合会发布了《“十二五”石油和化工行业发展指南》及20余个行业(专项)规划,部署行业新的发展思路。中国石化联合会会长李勇武在会议中指出,未来5年,中国石油和化学工业必须走新型工业化道路,加快转变发展方式,大力发展战略性新兴产业和高端产品,进一步提高节能环保水平,才能实现健康、可持续发展。
  据了解,目前我国不少化工企业都在大力发展技术密集、精细加工高、附加值高的化学品,将高端精细化工产品作为产业提升的竞争力。据巨化集团公司安全环保部部长王伟星介绍,该公司围绕新材料、新能源、新环保、新用途的“四新”领域,投资近30亿元的含氟新材料、新型氟制冷剂、新型食品安全包装材料、含氟电子化学品、含氟特种功能材料、特色石化材料、高端装备制造业、衢化片区热电机组改造等八大项目已经全面开工,不断向高端化、精细化、差异化方向发展。目前,电化厂TCE产能扩建一期项目,土建施工、设备安装已依次展开;新型包装扩建项目也即将完成,PVDC树脂、VDC单体和电槽零级距改造项目正在快速实施。
  二、信息化建设是转型高端的基础
  根据《全国安全生产专项整治三年行动计划》的通知,到2020年底前,涉及“两重点一重大”的生产装置和储存设施的自动化系统装备的投用率必须达到100%,未实现或未投用的一律停产整改。涉及重大危险源企业安全预防控制体系建设率达到100%、化工企业主要负责人和安全管理人员等考核达标率100%。
  随着国家在危化品监管措施不断落地,对企业安全本质化水平的要求不断提升,精细化工产业推进智能制造的重要性和紧迫性比其他行业更为突出。现代信息技术高速发展,大数据、云计算、区块链、量子计算、人工智能等技术日益成熟,信息化与工业化加速融合,为精细化工企业在“新工业革命”时代下实现模式创新与变革、产业优化升级和新旧动能转换提供有力支撑。有效地利用现代信息技术,解决经营决策层面、生产运行层面、能效安环层面以及信息集成层面存在的瓶颈问题,实现全局生产、管理以及营销模式的变革,通过智能化改造在工程技术层面实现自动化、数字化、网络化和智能化,在生产制造层面要实现敏捷化、高效化、绿色化和安全化,是精细化工产业突破“天花板”、实现高端制造的关键所在。
  精细化工产业信息化制造的模式是:在已有的物理制造系统基础上,充分融合人的知识,应用大数据、云计算、(移动)网络通信和人机交互的知识型工作自动化以及虚拟制造等现代信息技术,从生产、管理以及营销全过程优化出发,推进以高效化、绿色化和智能化为目标的精细化工产业智能优化制造,不仅要实现制造过程的装备智能化,而且也要实现制造流程、操作方式、管理模式的自适应智能优化,使得企业经济效益和社会效益最大化。
  三、精细化工企业信息化建设策略
  据工业和信息化部的统计,我国精细化工企业超过90%应用了过程控制系统,另外,生产优化系统(APC)、生产制造执行(MES)、企业资源计划管理系统(ERP)也已在企业中大范围应用。精细化工产业智能制造已初具雏形,走在前列的企业取得积极成效。例如,鲁西集团就通过智能化改造将安全及环保事故率下降60%以上,综合能耗降低5%,给企业带来的直接经济效益上亿元。那么具体地,企业该如何实施信息化建设或改造呢?笔者梳理了这些年的项目经验和多家企业的优秀实践,总结出了以下几个关键步骤:
  一是建设或改造数字化工厂。结合生产工艺、设备与控制系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,建立生产过程数据采集和分析系统(SCADA)、制造执行系统(MES),实现生产进度、现场操作、质量检验、设备状态、物料传送等生产现场数据自动上传,实现产品的数字化制造。
  二是推进信息化管理体系。产品研发以三维设计和产品全生命周期管理系统平台(PLM)为主,大幅提高研发效率;经营管理以企业资源计划管理系统(SAP-ERP)、供应链管理系统(供应商管理系统和物流管理系统)、质量管理信息系统和项目管理系统为支撑展开;建立高级计划与排产系统(APS),通过集中排程、可视化调度及时准确掌握原料、设备、人员、模具等生产信息,应用多种算法提高生产排程效率,实现柔性生产CONTROL ENGINEERING China版权所有,全面适应多品种、小批量的订单需求。
  三是建立网络化控制中心。以国家“两化融合”和“智能制造2025”为指南,所有制造过程数据实时传送到监测控制中心,同步显示能源消耗、车间设备运行、生产计划和生产进度等信息,实现产品制造的可视化和透明化CONTROL ENGINEERING China版权所有,并逐步实施商务智能系统和绩效考核系统,为经营决策提供有效支持。
  这边也和大家分享一个精细化工信息化项目案例。主角是一家拥有众多分、子公司的集团化企业:云天化集团,其拥有围绕化肥及现代农业实现产、供、销一体化的经营能力。
  早些年集团启动了云天化集团数字化生产中心建设,通过“数据大屏+多终端分析报表“的形式,实现了集团产、供、销数据的整合与应用,极大提升了集团层面的产供销的效率,成为云天化集团信息化建设的重要组成部分。在初步完成集团生产数据整合的基础上,集团领导对信息化团队提出了更为艰巨的任务,要求在短期内实现集团产、供、销、人、财、物数据报表的集中呈现和应用。然而,原先采用的SAP BI已经很难满足集团领导的要求。
  目前云天化集团分布在全国各地的生产机构合计百余个,在传统管理模式下,集团很难有效监控到各分支机构的生产动态,对生产环节存在的问题做不到及时反应、及时解决,严重影响了企业生产效率和经营成本。在其集团信息化管理体系数据中心的上线后,能够自动获取集团旗下所有分、子公司的各项研发、生产、销售、财务等关键数据,以简洁明了的方式展示企业全局状况,真正做到了集团总部的控制中心。
  下面给大家展示云天化数据中心的几个模块:
  供应链采购分析:原材料采购和供应是保障生产的重要因素。数据大屏通过对集团大宗原材料采购情况及当前库存情况进行直观的分析和展示,便于集团对大宗原材料采购和库存情况做出及时调整,优化集团供应链和库存结构,保证高效生产。

图1 供应链采购分析

  生产制造监控:大型生产设备的连续运转率,对于生产型企业来说尤为重要,一旦设备出现问题,不能及时定位和解决,将会给企业造成无法挽回的影响。数据大屏通过图像化形式,立体展示生产制造设备的运行情况,包括每一个压缩机的温度、压力等指标,每个装置连续运营天数www.cechina.cn,装置出口的流量数据,甚至包括装置的环保、排口等数据也进行了呈现。系统每5秒钟进行一次数据抓取,保证了对设备监控的实时有效,及时发现并进行问题预警。

图2 销售情况分析

  销售情况分析:传统的销售报表,数据单一、时效性差,无法支持决策层快速应对市场变化。集团数据中心能够实时抓取各地销售数据,通过产品、地区、客户等不同维度全方位展示集团产品的销售情况,并支持不同产品、地区、客户的销售情况在时间维度上进行数据钻取,获取各产品、地区、客户在指定时间内的销售波动情况和发展趋势。 
  四、结语
  近两年,因经济下行压力较大,精细化工系列产品在全球范围内的消费需求都受到了一些影响,但是精细化工是国民经济的关键组成部分,它的发展程度与现代化建设和人民生活水平紧密相关。精细化工已成为化工行业主要的利润来源和经济增长点,推进其信息化建设能够为其注入更多活力,促进精细化工行业在高新技术领域取得更多突破和进展,完善和升级产业结构,带动相关产业更进一步发展。全球的精细化工行业仍有着很大的发展空间,因此要加强精细化工行业的信息化建设,促进其发展水平更上一层楼。
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