问道智慧化工：理念与实践

编者按 12月17日，中国化工产学研高峰论坛智慧化工产业发展分论坛在山东广饶举行。本次论坛由中国化工报智能制造周刊组织主办，东华工程科技股份有限公司协办。

论坛邀请多位业内专家和来自企业一线的信息技术高管，选取优秀典型案例，从战略理念、技术创新、产业实践等不同角度，探讨了处于重要战略机遇期的化工行业智能化转型之路，内容涉及智能工厂建设、智慧工地打造、信息系统应用、前沿技术推介等。特撷取演讲嘉宾观点以飨读者。

数字化转型成“十四五”发展重点

工信部工业互联网专家组成员、北京两化融合服务联盟理事长 闫同柱

当前，全球正面临以信息技术、大数据、生物技术等为代表的第四次工业革命，这不仅仅是设备互联、万物互联、IT和OT的融合，实质是一场经济革命，将引起生产关系发生重大调整，重塑产业、企业、IT、技术和管理。同时，在“双循环”发展格局下，客户运营商、迭代式创新、软件定义、产业生态化、自我进化、高频竞争、赋能型自组织、产业互联网平台时代全面来临，原有的打法已经很难适应产业发展趋势。“数字化战略”成为“十四五”时期企业数字化转型最核心的发展战略。

两化融合是“十四五”发展的重要方面。“十四五”将数字化转型作为发展数字经济的主线。数字化转型即利用数字化技术(例如云计算、大数据、移动、社交、人工智能、物联网、机器人、区块链等)和能力来驱动组织商业模式创新、业务模式创新、管理模式创新和产业生态系统重构的途径和方法，实现企业业务的转型、创新、增长。

数字化转型就是要实现战略数字化、组织数字化、营销数字化、生产方式数字化、采购数字化、财务数字化、商业模式数字化以及数字化基础支撑。通过实施数字化转型，企业可以“看得快、看得准、看得全、看得深”。

数字化是探测器。数字化时代，一切难以预见，未来无法精准预测。企业战略决策必须快速迭代、加速创新，以数据为决策准则，以最小成本找到问题的最优解。

数字化是驾驶舱，而工业互联网平台在一定程度上是新工业体系的“操作系统”。它对海量的异构数据进行多维度的分析，提高数据分析的实时性和可视化，利用人工智能和大数据分析技术分析数据背后蕴含的关键信息，实现基于数据驱动进行的战略决策。

数字化是发动机，通过人、物、业务的数字化，企业全貌被完整展现出来，实现透明运营;数字化是显微镜，能够看到技术的细节。

未来企业需要具有四大核心能力。一是用户经营能力。企业要学会经营用户，与用户协同创新，以用户思维为导向，进行产品和服务的优化升级，挖掘用户的终身价值，改变以往的“一锤子买卖”经营模式。二是平台共享能力。在大型企业转型过程中，工业互联网平台将成为标配，搭建交易平台及技术知识赋能平台，已经成为产业转型的核心理念。搭建工业互联网平台将有助于打通产业链上下游，促进资源整合和企业互利共赢，实现价值最大化。三是创客孵化能力。大企业搭平台，小企业做创新，提升创客孵化能力。四是场景构建能力。打造场景化，数据是关键，架构牵引、平台赋能是有效手段，运用数据来驱动创新，找准用户和市场，有的放矢地进行生产和经营，运用数据帮助公司决策，提升整体效率。

智慧工地实现和谐管控

东华工程科技股份有限公司项目经理 聂磊

在施工过程中，有三个问题是我们一直以来想要解决的：第一个是如何实现安全的在线管理，第二个是如何实现人员的在线管理，第三个是如何实现对项目的远程、持续关注。

为满足化工工程管理的需要，我们联合信息公司，借助互联网及大数据技术打造了智慧工地系统。该系统能够客观分析施工场域的进度、安全行为、施工巡检、施工人员等，将虚拟的业务系统与真实世界的场景、时间、人、机、物、料、法、环信息深度融合，实现和谐的施工管控服务。目前我们已经实现了信息管理、在岗管理、安全管理、进度管理、质量管理和信息服务六大系统功能，并且在安徽碳鑫焦炉煤气综合利用项目施工现场成功应用。

施工现场人员复杂，人员流动性非常大，同时露天及高空作业多，事故隐患多，必须对流动及在岗人员进行分类管理、管控。智慧工地系统支持多端人员信息批量导入和统一审核维护，并与门禁系统联动，审核通过人员可通过“刷脸”通行。信息被冻结的人员信息则自动从门禁系统删除，安全培训通过后方可入场。对于严重违规违法人员，系统会设置可共享的黑名单项目，一经发现即刻预警。

为实现厂区可视化，我们在厂区内部设置了与系统平台相连的多种监控摄像机，并通过监控网络实现了厂区的人员在岗管理、进出和巡检安全管理。比如人员进厂通道闸机与入口方向带体温检测的人脸识别机联动，控制人员进出的同时检测体温;进门后再设置一台与系统平台内分析和统计模块相连的摄像机，分析入场人员着装及安全帽佩戴等情况，从而实现对人员行为的管控。为了对施工区域及货物堆场实施安全管控，我们还设立了高杆灯、环境监测设备和全景摄像机，管理人员可在信息看板或移动端实时监控现场情况。

支持手机移动端APP甚至是微信小程序操作也是智慧工地系统的一大特色。项目的月度、季度管理，进程中的技术资料和制度标准等都可以通过移动端查询和扫码观看。同时，为加强安全管理，我们还开发了对应的培训、考试程序，可按人员类型自动生成试卷，系统自动评分统计考试结果。实现随时考试、随时提交、随时评分，从而加快人员培训过程，增强员工安全意识。

智慧工地系统的上线，将从构建和谐的项目管控服务、提升项目完成质量、保障项目施工安全、激励项目实施进度四方面创造价值。除了智慧工地之外，我们东华的的智慧仓储系统也也刚刚投入使用，还有智慧建设、智慧施工、智慧焊接、智慧开车及正向数字化交付等项目正在实施当中。

智能巡检助力企业安全

洛阳石化公司信息技术专家 赵建忠

石油化工行业具有高温、高压、易燃、易爆等特点，巡检作业是保证安全生产非常重要的环节。随着信息技术的不断进步和应用，巡检作业的工作方式经历了抽查式巡检、翻牌式巡检、离线式签到巡检、在线式签到巡检及智能巡检管理等多次更新，传统的巡检管理系统正在为可视化、智能化、平台化的智能管理系统所取代。

为从根本上提升巡检工作的运转效率和作用发挥，通过与业务人员深入交流分析、借鉴同类企业相关系统应用现状，我们以实现巡检管理定制化、巡检过程可视化、问题处理协同化、故障诊断常态化等功能，进行了基于多元可视化实景工厂平台的智能巡检系统建设。

开发人员以公司现有4G专网为通信支撑，综合利用GIS、GPS、360°全景影像、可视化图形引擎等技术，并关联利用公司现有ERP/设备管理、实时数据库等已有数据源进行系统开发。同时在系统架构设计上，充分考虑公司信息化应用长远发展，系统设计采用标准化、模块化设计，在功能设计上强调可视化、实时化、智能化，实现设计目标定义的内容，并使该系统纳入企业智能化改造整体框架中，以最大限度节约投资，提高投资效能。

智能巡检系统总体包含3个部分：智能移动端、无线传输设备和智能巡检管理系统。管理人员可在智能巡检管理系统自主配置巡检计划，灵活设置巡检点、巡检内容、巡检路线、巡检人员及巡检时间周期，实现对巡检作业全过程的标准化、智能化管理。应用人员可在智能移动端的电子工作笔记模块对日常工作中发现的故障和隐患进行记录备忘、预警提醒和共享，并根据业务需要，实现相关统计分析功能。通过无线传输设备可将管理系统、智能移动端和厂区的数据库和专家诊断系统对接，实现设备故障智能分析与预警和巡检计划的模板化、定制化。

智能巡检系统通过对巡检业务的可视化实时监控，可有效提高巡检业务执行效率和管控水平，及时制定优化处置方案，更好地保障设备平稳运行、安全生产和提高经济效益，在避免重大损失的同时，大幅优化企业管理，提高巡检人员工效。该系统的上线，对优化生产运维、促进安全生产和提高工效，提升生产层面信息化应用水平，具有十分重要的意义。

智能化信息化助企业管理升级

东岳集团CIO 胡强

东岳集团自2014年实施智能化改造升级，对标学习中石化、台塑等企业，全力打造以“装置自动化、管控信息化、运行智能化、集成高效化”为特征的智能工厂。

在装置自动化方面，东岳集团从以下方面着手。一是升级DCS版本，统一DCS品牌，减少维护成本。二是整合集中现有DCS控制室，实现一体化控制，提高劳动生产率。三是实施CPM控制优化，提高装置自控率和平稳率。四是采用先进控制技术，实现装置精馏塔和聚合釜的先进控制，提高产品质量和收率。五是实施现场检测仪表与控制装备的智能化升级，用机器人替代人工。

管控信息化方面，在建设无人值守地磅系统，实现自助过磅和远程管控的同时，将车辆资质审核、门禁系统、地磅系统、自动灌装系统与ERP系统集成整合，建设园区一卡通平台。未来还将建立以ERP为核心的经营管理平台，实现财务业务一体化和生产运营精细化管理的目标。

运行智能化方面，集团MES系统一期设计生产工艺实时监控、生产调度、能源管理、生产统计等功能模块，开发工艺异常报警、生产异常停车记录统计、工艺指标超标分析统计、环保指标超标分析统计等智能生产管控应用，替代运行统计人工54人，运行管理响应提前24小时以上。

集成高效化方面，集团形成了多系统、多数据源的集成、聚合和分析，大大提高了企业管理能力。

数字化驱动涂料行业高质发展

立邦中国建筑涂料事业群生产本部副总监 叶卫

工业4.0在德国被认为是第四次工业革命，主要是指在“智能工厂”利用智能设备将智能物料加工成智能产品，整个过程贯穿以网络协同，从而提升生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。它的典型特征是融合性和革命性。立邦中国的智能涂料工厂就是以上述理念进行设计与建设的。

智能涂料工厂相比于传统涂料制造工厂具有几个明显的技术革新。一是智能的感知控制。通过智能感知技术随时随地对生产数据进行采集。二是全面的互联互通。通过多种通信技术标准，将采集到的数据实时准确地传递出去。三是强化的安全管理。通过加密认证、防火墙和入侵检测等技术环节，保障智能工厂的全面安全性。四是深度的数据应用。利用云计算、大数据等相关技术，对数据进行建模、分析和优化，实现对海量数据的充分挖掘和利用。

立邦中国建设数字化智能工厂从研发到供应链全生命周期的角度去探索和推进，立邦智能工厂以智能制造为载体，以数据为基础，生产智能孵化设计，实现网络互联和智能化，并在此基础上进行大数据分析及决策。例如，原来投料都是靠人工，现在通过信息化管控和SAP控制投料过程，大大减少了员工数量;物流方面，在智能仓储和智能物流的基础上，通过大数据对库存运输进一步分析，降低库存，精准优化运输线路;同时立体库与ERP完全结合，实现了成品出入库的仓库管理自动化。

立邦的智能工厂还有严格的标准，包括技术标准和建设标准。每一个步骤都是先做试点，成功后就可“复制+粘贴”。2018年10月，立邦咸宁工厂建成投运。生产人员只有15人，然而年产值可达50亿元，生产效率提升6倍。随后的2019年，立邦就有5个智能工厂项目落地，2020年又有多个项目开工。

未来制造业中，企业设置有不同的生产基地及多个工厂，工厂之间往往需要互相调度，企业中每个工厂之间的信息流量越来越多，实时性的要求越来越多，同时每个工厂的数据量和执行速度也要求越来越高。这就要求不同工厂之间能够做到网络协同，确保实时信息的传递与共享。在全球化与互联网时代，协同不仅仅是组织内部的协同，而且往往要涉及到产业链上、下游组织之间的协作。立邦将进行一系列的探索和尝试。

BAS，来自生物界的“智慧”启迪

山东大学副教授 姜向远

当甲虫捕食或寻找猎物时，它会摇动身体一侧的触角来接收气味。双触角甲虫的搜索行为可以与待优化的目标函数相关联。受此启示，我们开发了一种新的搜索优化算法——天牛须搜索算法(BAS)。这是一项既有趣又有用的新技术。

BAS是面向AIoT等低成本弱计算力设备而提出的高实时性超低功耗的智能算法。以此为核心，我们对BAS在各种场景中的应用开展了丰富的研究，特别是在机器人控制、机器人路径规划、机器人寻源、机器人协同等场景，从而能够提供面向AIoT的边缘智能解决方案。

在石油和化工领域，其应用场景十分丰富，应用潜力巨大。以设备智能监测为例，应用BAS，可以实现较低算力需求条件下对边缘计算的支撑。在边缘层采用搭载BAS的硬件设备进行一部分数据处理，进而减少局域网中数据传输量，降低带宽压力，且在边缘计算设备上运行BAS优化的人工智能算法，进一步降低边缘计算设备的算力需求。随后，云服务器的部分计算下沉至边缘计算设备，进而降低其与云服务器的数据传输量，于是公网带宽压力得以降低。该方案对传统工业进行改造时，无需更换终端设备，且对边缘计算设备的需求更低，在相同的成本下能够实现更稳定的性能、更实时的响应、更低的功耗、更短的开发周期。

以BAS算法为基础开发的解决方案，还可充分实现去除光纤陀螺仪噪音、轴承故障检测、焊缝缺陷检测、识别锂电池模型参数、优化无人机和机器人避障、无人船舶规划等。此外，该技术在发电站(如电力电路故障诊断、优化电网储能系统、优化水电机组)和航空航天等领域也大有可为。

智慧工业挖掘企业价值

浙江中外建智慧城市科技有限公司总工程师 刘学功

许多中小企业工业价值链尚未得到充分挖掘，工业生产和发展的科学理念仍有待推广。新型智慧工业系统解决方案就是帮助中小企业来挖掘价值链，系统地帮助企业打通资金流、物流以及信息流这3个流域。

比起其他行业，石化制造业具有设备数量多，中间产品难以标识等特点，因此智能化更加复杂，工业系统架构层数更多。我们根据对石化企业的运营过程分析，确定了“制造协调、供应链协同、服务协同、设计协同、用户协同、内部协同”的应用方案，并设计了“设备层、监控层、执行层、管理层”的4层系统架构。整体系统分为ERP企业资源计划、MOM制造运营管理系统、Shop Floor现场控制系统、PLM产品生命周期管理和WMS仓库管理系统五大模块。同时，我们设立了CS系统以应对安全问题，旨在切断事故连锁，将整个生产过程置于可控的安全状态下。

智慧工业系统的建成可使整个生产流程智能化、透明化，客户可根据订单信息在用户端追溯整个生产流程，甚至是所用物料批次和生产设备编号。平台中还加入了SCM供应商管理信息系统，KPI分析系统等辅助模块，以帮助中小企业更好地进行信息管理。

在当前市场发展需求下，以工业4.0为指引的智能化产品生产、客户关系管理、物流管理信息化应用系统，一定会为企业带来更高的效率、更好的收益。

（转公众号“ 中国化工报”）

http://www.chinacem.net/info.asp?id=1557