智勝無常 化危為機

文/ 本刊記者 胡靜

流程工業(yè)企業(yè)在數(shù)字浪潮下把握機遇、洞見未來——2020 年的新冠疫情黑天鵝給全球經(jīng)濟以及每個人的工作和生活帶來了極其深遠(yuǎn)的影響，各行各業(yè)在疫情倒逼下加快了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐，各種新興商業(yè)模式也為企業(yè)重構(gòu)了增長力量。面對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的浪潮，中國正加快新型基礎(chǔ)設(shè)施(以下簡稱“新基建”)建設(shè)進程，促進新型生產(chǎn)力迭代發(fā)展。以油氣化工行業(yè)為代表的基礎(chǔ)工業(yè)，已然踏上了數(shù)字化轉(zhuǎn)型之旅。

工業(yè)數(shù)字化和自動化已是大勢所趨，成為轉(zhuǎn)型升級的重要驅(qū)動力和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。在應(yīng)對新冠肺炎疫情的過程中，自動化和數(shù)字化解決方案作用顯著，更加速了這一趨勢的發(fā)展。展望未來，數(shù)字化和自動化將確保企業(yè)在面對危機和不斷變化的市場時更快速地做出響應(yīng)，調(diào)整生產(chǎn)，滿足各種需求。

驅(qū)動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

信息化與工業(yè)化呈現(xiàn)加速融合趨勢，作為國民經(jīng)濟的支柱和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，同時也是中國經(jīng)濟持續(xù)增長重要支撐力量的流程工業(yè)企業(yè)正在經(jīng)歷智能化改造，為中國實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供關(guān)鍵要素。

流程工業(yè)企業(yè)擁有一套極其復(fù)雜的系統(tǒng)化工程，生產(chǎn)過程必須24 h 不間斷，每個環(huán)節(jié)的用料、時間把控都尤為重要，因此通過智能化改造完成產(chǎn)業(yè)躍遷升級的過程中會面臨各種問題，包括生產(chǎn)、運營以及人員管理等，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定、長周期和滿負(fù)荷與優(yōu)化。

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)相當(dāng)于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)裝置的“大腦”，能夠自動調(diào)節(jié)和控制生產(chǎn)過程，目的是實現(xiàn)使生產(chǎn)穩(wěn)定、安全以及可靠運行；工業(yè)軟件則是工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化手段，能夠管理生產(chǎn)計劃，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效能、降低能耗物耗；自動化儀表則是企業(yè)生產(chǎn)裝置的“眼睛”，測定生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，為生產(chǎn)保駕護航。工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的基本需求，就是大量高性能工作站，來處理智能化帶來的龐大數(shù)據(jù)。

作為國內(nèi)第一個采用EPC 總包模式建設(shè)的煉油項目，中國石化海南煉化的實踐經(jīng)驗具備可借鑒性。在21 世紀(jì)初項目開建之前，如果一個煉化廠需要多套煉油裝置，用戶往往會選擇單套分批建設(shè)的模式，不同項目中可能會部署不同公司的控制系統(tǒng)，結(jié)果造成的局面就是一個大型煉化廠里存在多個廠商的自動化產(chǎn)品，就像是自動化產(chǎn)品的“萬國博覽會”，不便于系統(tǒng)的開發(fā)、維護、管理和升級，更讓集中監(jiān)控全場數(shù)據(jù)這樣的數(shù)字化運維場景顯得遙不可及。針對EPC 方和業(yè)主方對完整的過程控制（DCS）、安全系統(tǒng)的主自動化系統(tǒng)的需求，施耐德電氣基于EcoStruxure 架構(gòu)的油氣行業(yè)整體解決方案不但保障了海南煉化安全、可靠、穩(wěn)定以及高效的生產(chǎn)運行，而且其統(tǒng)一品牌的自動化系統(tǒng)也為工廠未來的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級奠定了良好的根基。

在此項目中，施耐德電氣旗下的上海福克斯波羅有限公司(Foxboro)為海南煉化提供了全套的分散控制系統(tǒng) Foxboro I/A (DCS)、安全儀表系統(tǒng)Tricon(SIS)、火災(zāi)報警和氣體檢測系統(tǒng) Tricon (FGS)、壓縮機組控制系統(tǒng) Tricon（TMC）以及低壓配電系統(tǒng)。

從2006 年整體投運至今，海南煉化已經(jīng)成為知名的“本質(zhì)安全環(huán)保企業(yè)”和“石油和化工行業(yè)綠色工廠”。此外，海南煉化的工廠輕質(zhì)油收率、環(huán)保指標(biāo)、能源消耗指標(biāo)以及經(jīng)濟效益等多項指標(biāo)也均在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，綠色環(huán)保和安全高效煉就了石化行業(yè)的典范。

數(shù)字化工程成功實踐：湖北三寧化工60 萬t/a 乙二醇項目

以數(shù)字化技術(shù)為劍

石油化工行業(yè)正在經(jīng)歷一場由數(shù)字化、智能化技術(shù)引領(lǐng)的變革，這既是自動化、信息化技術(shù)的發(fā)展趨勢，也是企業(yè)轉(zhuǎn)型的必然選擇。在數(shù)字化大背景下，方興未艾的工業(yè)5G 與云技術(shù)、邊緣計算和人工智能等先進制造技術(shù)的融合共振，為智能制造和工業(yè)生態(tài)的發(fā)展創(chuàng)造無限空間，開啟傳統(tǒng)工業(yè)的數(shù)字化時代新篇章。

海南煉化董事長卞鳳鳴表示：“數(shù)字化是煉化行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，這個過程涉及到包括工廠設(shè)計、建造、安裝以及運營在內(nèi)的全流程全產(chǎn)業(yè)鏈，而不僅僅只是生產(chǎn)端的工作。”換言之，最理想的數(shù)字化工廠應(yīng)該從設(shè)計之初就具備良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。”如今，施耐德電氣與海南煉化一起，開始探索如何使用數(shù)字仿真技術(shù)創(chuàng)建“虛擬工廠”。

相較于海南煉化積極推進現(xiàn)有工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，年內(nèi)將建成投產(chǎn)的湖北三寧化工60 萬t/a乙二醇項目則自帶數(shù)字化工程的基因。在這個項目里，施耐德電氣為其提供了包含Triconex 安全系統(tǒng)、中低壓配電、中高壓變頻、AVEVA Intouch 軟件和AVEVA NET 軟件平臺以及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)OTS 及服務(wù)在內(nèi)的安全與數(shù)字化解決方案，助力三寧化工打造數(shù)字化工廠。通過數(shù)字化交付，業(yè)主在工程建設(shè)竣工后，同步得到了一個實體工廠和一個整合了工程建設(shè)期全息數(shù)據(jù)的虛擬工廠，可全面直觀了解工廠的實際運行狀況，最終實現(xiàn)工廠設(shè)備安全和智慧運維。

在了解該項目的過程中，筆者與湖北三寧化工股份有限公司董事長兼總經(jīng)理李萬清和施耐德電氣高級副總裁、工業(yè)自動化業(yè)務(wù)中國區(qū)負(fù)責(zé)人龐邢健有過深入的交流。李萬清表示：“數(shù)字化交付讓工廠部門之間做到了全面的打通，有了這個基礎(chǔ)，為后續(xù)無論是生產(chǎn)控制，檢維修、維護運營，還是技術(shù)改造等，數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)帶來了更多的便捷，極大提升了管理效率。”

“施耐德電氣將四維融合的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)和運營的各個場景中。第一，融合能源與自動化，在三寧化工乙二醇項目上，我們把中低壓配電和施耐德電氣在工業(yè)自動化，如控制、驅(qū)動，還有軟件方面的業(yè)務(wù)做了很好的融會貫通。”龐邢健介紹，“第二，融合終端到云端，整合管理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理與分析，從而充分挖掘數(shù)據(jù)的價值。施耐德電氣提出了云、邊以及端的打通，包括在端的設(shè)備領(lǐng)域，如變頻裝置、中低壓配電裝置、邊緣控制上的Triconex 安全系統(tǒng)，GDS 氣體檢測報警系統(tǒng)以及SCADA 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，在云側(cè)有很多基于施耐德電氣的應(yīng)用分析與服務(wù)，以及包括OTS、AVEVA NET等軟件平臺，這些在乙二醇項目上進行了全面的部署。第三，全生命周期的優(yōu)化，以數(shù)字化貫穿產(chǎn)品與生產(chǎn)的整個過程，從乙二醇項目的設(shè)計、建造，還有面向未來的運營和維護階段，施耐德電氣實現(xiàn)了項目全生命周期的打通。第四，從分散式管理到集成化的企業(yè)管理，三寧化工將獨立、分散的各個點，例如工廠、樓宇等，通過更加全面和完善的管理體系，實現(xiàn)集成化管理。施耐德電氣和三寧化工的合作全面體現(xiàn)了我們在數(shù)字化技術(shù)的四維融合與打通。” 龐邢健說。

從數(shù)字化設(shè)計到數(shù)字化交付，借助新裝置項目的建設(shè)和運營，施耐德電氣和三寧化工一起探索著煤化工、石油化工領(lǐng)域的綠色智能制造未來。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中乘風(fēng)破浪

近年來，中國石油與化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級取得了顯著進步，但仍存在著“低端產(chǎn)品擁擠，高端產(chǎn)品缺乏”的結(jié)構(gòu)性矛盾。如果說，過去20 年中國化工行業(yè)的主旋律是上產(chǎn)能、擴規(guī)模，那未來最大的方向是投研發(fā)、補短板。如何突出重圍？數(shù)字化方面的投入和轉(zhuǎn)型，正成為它們升級的重要門徑之一。

盡管當(dāng)今發(fā)展?fàn)顩r下，企業(yè)數(shù)字化的實現(xiàn)已近在咫尺，但并不意味著它是輕而易舉的。“數(shù)字化沒有‘一刀切’，不可能一副藥治百病，所以要實現(xiàn)數(shù)字化賦能，首先要對具體客戶的需求具體分析。我們把這叫做‘先醫(yī)后藥’，必須有醫(yī)才能開藥，而不是傳統(tǒng)意義上的賣產(chǎn)品，賣方案，為了提高用戶的效益，你首先必須詳細(xì)了解企業(yè)現(xiàn)狀。”施耐德電氣工業(yè)自動化事業(yè)部過程自動化業(yè)務(wù)副總裁何林與筆者的交流中表示：“提出小而精的解決方案往往比‘大而全’的方案更加行之有效，我們不會一開始就建議對硬件設(shè)備進行更新?lián)Q代，讓原來的老舊工廠實現(xiàn)‘一步登天’式的升級，而是先從軟性的部分下手，幫助客戶在工廠運營方面做出切切實實、‘小步快跑’的改善。”

同時，大型工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化之旅相對是漫長的，數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要自上而下的執(zhí)行，企業(yè)負(fù)責(zé)人需要做好頂層架構(gòu)，制定好戰(zhàn)略；一線員工也需要遵循，改變既有工作習(xí)慣，才能共同往前推進。數(shù)字化部署往往前期需要一筆不菲的投入，收回效益卻需要好幾年，因此也需要企業(yè)高層認(rèn)可這種較長的回報周期投入方式。

“數(shù)字化是一個持續(xù)改進、一個小步快跑的過程。絕大部分的中國工業(yè)都已經(jīng)意識到數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要性，我們需要做的是講清楚如何分階段分步驟的做，如何清晰地衡量投入和回報路徑。”何林表示。

2019 年，施耐德電氣曾發(fā)布了一份《2019 年全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型收益報告》，呈現(xiàn)了過去5 年間施耐德電氣在全球41 個國家完成的230 個客戶項目，以及客戶獲取的切實、可量化的商業(yè)收益，這些項目全部部署了施耐德電氣的EcoStruxure 架構(gòu)與平臺。研究表明，實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型可幫助企業(yè)CapEx 支出（工程支出與時間優(yōu)化）降低80%，OpEx 支出（能源消耗）節(jié)省高達85%，新系統(tǒng)和資產(chǎn)的調(diào)試成本平均也可降低29%。

因此， 施耐德電氣的“EcoStruxure 工廠”從石化、化工企業(yè)的生命周期維度出發(fā)，利用AVEVA 數(shù)字化雙胞胎確保從設(shè)計到調(diào)試、再到運行整個過程中的一致性，充分結(jié)合硬件、軟件與應(yīng)用，實現(xiàn)石化企業(yè)全生命閉環(huán)管理并最終完成數(shù)字化服務(wù)的交付，從而最大化發(fā)揮數(shù)字化平臺優(yōu)勢，提升工廠建設(shè)和運營效率。憑借全生命周期的技術(shù)服務(wù)以及覆蓋核心產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛產(chǎn)品組合，施耐德電氣保障油氣、石化以及化工企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中“乘風(fēng)破浪”。

在數(shù)字化浪潮中洞見未來

在疫情的“新常態(tài)”下，中國制造正面臨前所未有的狀態(tài)，中國強有力的防控措施幫助制造業(yè)最大化減少了疫情帶來的影響，同時也促使企業(yè)堅定數(shù)字轉(zhuǎn)型的決心。

來而不可失者，時也；蹈而不可失者，機也。流程工業(yè)企業(yè)從歷史中汲取辯證法的智慧，尋求突圍的良機。在自動化、信息化以及智能化建設(shè)的的布局下，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)以及人工智能等信息科技的革新發(fā)展，新基建正在推動數(shù)字世界由物理數(shù)字化向虛擬數(shù)字化轉(zhuǎn)變。由技術(shù)引發(fā)的生產(chǎn)力進步推動著石化行業(yè)開啟“尋寶游戲”，工業(yè)生產(chǎn)力的變革序幕就此拉開。