工業互聯網在大型能源化工企業的運用

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摘要：2019年政府工作報告中明確提出“推動傳統產業改造提升”“全民推進互聯網+，運用新技術新模式改造傳統產業”。圍繞推動制造業高質量發展，強化工業基礎和技術創新能力，促進先進制造業和現代服務業融合發展，加快建設制造強國。相關工業軟件是競爭的制高點和核心關鍵技術。其中，工業互聯網平臺是企業推進數字化轉型的使能工具，對轉型的成敗、成本、效率以及持續改進有著極其重大的影響，也是國際競爭最激烈的領域之一。打造工業互聯網平臺，拓展“智能+”，為制造業轉型升級賦能，預示工業互聯網成為新經濟時代的下一個出風口。

關鍵詞：工業互聯網；大型能源；數據管理；建設規劃

1引言

工業互聯網在大型能源化工企業的探索研究，是以中國平煤神馬集團建立的工業互聯網研究設計為基礎，主要面向本企業內的煤化工以及鹽化工行業的安全、生產、管理、決策等需要解決的重點問題，立足企業實際情況，全面科學部署，穩步推進的一項科研工作。近年來，中國平煤神馬集團堅持“以煤為本、相關多元”發展戰略，立足煤、延伸煤、超越煤，對接整合煤焦、尼龍產業優勢，打造了多條國內一流的特色煤基化工產業鏈，逐步構建起以煤焦、尼龍化工、新能源新村料為核心產業，多元支撐、協同發展的產業新體系，是中國品種最全的煉焦煤、動力煤生產基地和亞洲最大的尼龍化工生產基地，現有生產礦井21對，產能規模3900萬噸，在建礦井2對，建設規模270萬噸/年；洗煤廠12座，入洗能力4155萬噸/年；煤焦化工企業6家，焦炭產能1600萬噸/年；尼龍66鹽、工程塑料產能亞洲第一；工業絲、簾子布產能世界第一；糖精鈉、超高功率石墨電極產能全國第一。

2解決的行業問題

2.1信息集成、產業協同問題。近年來，在政策引領、支持和推動下，集團從解決現實生產中的實際問題出發，以安全生產為前提，以信息共享為目標，以創造價值為導向，大力建設和發展生產自動化和運營信息化，形成了趨于完善的自動化和信息化系統，涵蓋了生產計劃、物料供應、工藝改進、質量管控、能效提升等應用，在這些應用系統的建設過程中，不斷遇到了一些系統性問題。在國家大力推行智能制造和工業互聯網的時代背景下，集團現有系統的應用封閉和信息孤島現狀，已經難以滿足企業安全生產、節能環保、協同共享的發展需求，亟需通過先進科學技術手段解決難題，促進集團穩步、科學、轉型發展。2.2節能降耗、安全環保問題。能源化工行業面臨資源消耗大、高能耗、重污染風險、生產危險等問題。2.2.1資源消耗大。能化行業體量大，原料資源消耗高。提高原料的轉化率可直接減少資源消耗，是企業盈利水平的關鍵因素。2.2.2能源漏損大，能耗高。能化行業生產過程的物料轉化與處理的每一環節，需要消耗大量電力和煤等能源。集團下屬部分企業，能源數據欠缺、管理手段相對原始，無法進行有效的能源利用效率的技改，造成產品能耗偏高。2.2.3重污染風險。在物料轉化過程中，生成大量廢水、廢氣、廢料等污染物，對污染物的有效管理，直接決定著對自然環境的影響，一旦發生環保事故，將對自然環境造成嚴重的破壞。2.2.4生產安全。煤炭開采在井下進行，井下環境復雜，容易發生瓦斯聚集、塌方、透水等安全事故。一旦發生事故，井下作業人員逃生困難，容易造成重大安全生產事故。

3集團工業互聯網平臺建設規劃

致力于能源化工行業工業互聯網平臺以及相關應用工業APP的研發、示范及推廣，項目總體目標是形成一個能化行業工業互聯網平臺，構建工業智能應用的生態。通過集團構建工業互聯網平臺，研發智能礦山、智慧能效、智慧環保，實現整體性協調管控與個性化輔助決策為一體的智慧管理系統，實現企業安全生產、提質降耗、綠色環保的目標。3.1研發一個能源化工行業工業互聯網平臺。工業互聯網平臺的核心理念在于通過對設備的連接，收集數據，對這些數據進行分析，進而把所得到的關于設備運行及生產運營過程的信息，通過一系列的工業應用閉環反饋回業務經營和生產及運營過程中，其目的是非常明確的，就是通過對業務經營和生產運營的優化，創造新的業務價值，甚至引發業務轉型。顯然，對于工業互聯網，對設備的連接是基礎，數據收集和分析是關鍵手段，而把分析所得的信息用于做出最佳化的決策，優化生產和運營是最終的目的。3.2開發五個維度的工業APP應用。對煤礦、焦化、尼龍化工、鹽化工、洗選等業務板塊從安全、生產工藝、節能減排、環保、經營管理等方面規劃開發五個維度的工業APP應用，它們是智能礦山APP、智慧能效系列APP、智慧環保APP、企業經營駕駛艙APP、智慧煉焦APP。3.2.1智能礦山。本應用根據集團自有特色，建立智能礦區標準規范體系，基于工業互聯網平臺，建立安全生產信息共享智能應用，為安全生產運營管理提供空間數據和業務數據的集成與應用服務，實現集團協同調度、集中管控及科學決策。具體目標如下：①通過業務管理與監測監控系統的集成，實現采空區水量、水壓、已知存水點、地質構造和斷層區域、安全監測、井下人員定位、綜合自動化、工業視頻等數據的實時監測功能，并支持與采掘工作面、回采工作面的關聯報警功能；②實現煤礦地質、測量、水文、三量、通風、安全、機電、運營等相關數據與圖形的一體化管理，實現各類專業圖形統一入庫、分層管理、坐標系一致性轉換等，并支持多專業專題圖形處理的分布式協同工作等，保證圖形數據在線編輯的一致性；③實現煤礦“水、火、瓦斯、頂板”和安全生產信息的集成管理、數據挖掘和決策支持，實現對公司安全管控流程和存在問題的智能診斷，提高礦區的安全管控水平；④對管理和技術人員而言，無論身在何處，只要能夠上網，就可以對相關生產礦井的生產信息進行查詢、處理、分析和決策。3.2.2智慧能效。智慧能效系統是基于工業互聯網平臺研發的智慧能源管理系統與智能尋優導航系統，是聚整體性協調管控與個性化輔助決策為一體的管理駕駛艙，其目標是實現企業能源的智能管理以及能效提升。智慧能效系列包含智慧能源管理、鍋爐智能燃燒、智能熱電聯供、大型電機能效管理四個應用APP。智慧能源管理模塊建設目標為拉動日常能源管理的可視化、能效改善的持續化，實現不同層級（公司、車間、設備）尺度、不同時間（年、月、日）尺度下的能源消耗與能源效率匯總統計，支持用戶快速發現問題和改善能效分析診斷水平，實現不同層級的能效分析以及指導年度新能效目標制訂，實現能源管理標準化。鍋爐智能燃燒模塊目標為提高流化床鍋爐燃料燃燒的能源效率，建立流化床鍋爐的數學模型，基于外部生產狀態的變化和內部設備運行狀態的變化，通過鍋爐智能尋優系統，為主操提供實時操作指導，實現精準操作，提高鍋爐設備運行效率。智能熱電聯供模塊建設目標為實時優化自備電廠供熱和供電的經濟運行策略，建立根據蒸汽不平衡度以及管網壓力變化速度，及時發出鍋爐負荷調整以及調整量的指令，建立熱電網絡的智能調度策略系統，實現熱電經濟運行。3.2.3智慧環保。智慧環保建設目標為建立“動態立體感知、智能信息應用、智能決策應用”為一體的智能環保監控平臺，對全廠污染物排放進行統一平臺監控、數據分析與決策處理。基于GIS信息系統，對廠區內排放點、廠區以及園區三級監測點的環境以及污染物水平實現“一張圖”可視化監測。根據監測報警閾值將超標數據第一時間予以報警，將在線報警中的超標情況，根據監測點歸屬、監測點類型與級別，通過短信以及微信發送給相關人員。建立環保指標與各影響因素的關聯模型，優化環保設施運行。3.2.4智慧煉焦。焦炭競爭市場日趨激烈，降低生產成本與保證焦炭質量指標是提高企業競爭力的關鍵。焦炭生產中配合煤成本占生產成本的70%～80%，優化配煤方案降，低配煤成本對焦化企業降本意義重大。為實現降本目標，配煤方案需要做到“科學配比、經濟配比、精準配比”。因此，基于大量生產數據分析，并提供合理可靠的煤焦質量預測模型，實現成本和質量方面的綜合尋優系統對于焦化企業十分關鍵。煤焦質量管理系統能夠實現焦炭生產端到端的全流程管控，對配煤關鍵步驟提供適用于特殊場景的優化模型，并在焦炭質量指標出現偏差時提供過程追溯與輔助決策的閉環管理方案。3.3企業經營駕駛艙。平煤神馬集團是中國品種最全的煉焦煤、動力煤生產基地和亞洲最大的尼龍化工產品生產基地。各個產業間形成以物料流動為基礎的產業上下游關系，例如原煤—煉焦—煤焦油—粗苯—精苯—尼龍66鹽—工業絲—尼龍切片。上下游之間屬于不同產業群，在管理上互相獨立，生產信息互相不透明。企業管理者難以根據上下游產品市場情況以及生產裝置運行負荷，及時調整生產計劃，造成庫存過多或者不足等。企業經營駕駛艙系統目標為實現基于工業互聯網平臺的統一數據管理，直接連接集團與下屬公司的生產執行系統、財務信息系統以及人力資源管理系統，實現集團內各公司人、財、物、產、供、銷數據的統一管理、統一分析、統一顯示。將云平臺上的數據匯總加工成企業經營管理的各類關鍵績效指標，例如人力資源、財務、環保、安全、產能、質量、設備利用率，建立集團大數據分析系統，為各級領導提供決策支持，保證集團內上下游資源協同。

工業互聯網平臺對信息技術、感知技術、大數據技術、云技術、人工智能技術等先進科學技術的集成，以統一的數據、模型和應用平臺技術框架，將復雜工業現場進行體系化、標準化，實現知識的協同、共享與重用，進而促進集團實現智能制造目標和數字化轉型。

作者:王明龍 單位:中平信息技術有限責任公司