智能化、信息化管理系統在氯堿生產中的應用

郭鵬

(焦作(煤業)集團開元化工有限責任公司，河南 焦作 454191)

1 發展背景

在中國經濟高速發展的今天，企業規模不斷擴大，自動化程度越來越普遍。隨著工業4.0、兩化融合以及中國制造2025等計劃的推進和實施，為了適應新的形勢和局面，將有更多的企業重視引進新的安全智能監測手段和設備在線管理方法，而智能化、信息化管理理念與智能化、信息化管理信息平臺的有機結合已成為中國工業化歷程中不斷創新和發展的重要基礎。如何建立完善氯堿生產裝置控制智能化、信息化管控系統，已成為我國氯堿行業可持續快速發展的重要方向。

2 發展思路

焦作煤業集團開元化工有限責任公司(以下簡稱“開元化工”)為落實國家及集團在智能制造、兩化融合、智慧能化方面的發展戰略，把握機遇，從底層的設備管理、生產工藝管理、辦公管理、倉儲物流管理等多角度、多方向進行綜合性智慧化、信息化推進工作，搭建全公司智慧化、信息化平臺以及與河南能化集團之間的生產管控平臺。利用先進的信息網絡技術和智能裝備，將大數據采集、云數據平臺與需求生產相結合，立足于建設集生產統一調度、設備統一管控、安全監測與應急指揮于一體的智能管控系統，具體內容如下。

(1)智能化門禁系統。

(2)可燃有毒氣體報警系統。

(3)視頻監控系統(VSS系統)。

(4)主動預防型安全信息化管理系統(APS系統)。

(5)設備管理系統(EMS系統)。

(6)生產管理信息系統(PMS系統)。

(7)重大危險源安全生產數據接入平臺(PIMS系統)。

3 實施方案

3.1 生產區域內安裝智能化門禁系統

隨著企業安全生產管理升級，傳統的門崗管理模式已經不能適應大、中型工廠的安全保護需要。智能化的門禁系統憑借其靈活性、適應性為工廠提供了更加可靠的安全管理、風險管理與職工出勤管理,避免外來人員進入廠區引起的安全事故，保護廠區員工及周圍民眾人身安全,保證企業的正常工作秩序。該系統在工作人員出入受控區域門禁時，即進入門禁安裝配置的攝像頭拍攝范圍內，攝像頭根據其移動時自動地對其進行跟蹤比對，快速識別，并將該人員信息傳送到計算機，管理中心立即顯示該人員所有信息包括姓名、時間、地點,并結合職工的上下班工作時間及相關加班的安排。結合考勤軟件，系統能自動處理遲到、早退、曠工、異常情況、加班，以及個人休假、請假等，提高職工管理效率和管理人性化[1]。

同時根據國家應急管理局要求涉及兩重點一重大危化企業,提倡智能化進入,要求只有現場巡檢工、技術人員進入，其他外來人員不得隨便出入，以防止設備的不當操作，造成危險化學品泄漏對外來訪客制定的管理制度。該制度明確規定由開元化工武保部對外來人員進行審查辦理臨時感應卡，在辦理進入手續時將外來人員信息輸入到門禁系統中的訪客管理系統中，外來人員在進入門禁時激活訪客的感應卡,當外來人員辦理離開手續時,該卡片被自動撤銷，過期日期和時間都自動傳送到智能門禁系統中,從而確保丟失或被盜的感應卡不會再被使用。

3.2 可燃有毒氣體報警系統

為了適應嚴峻的化工生產安全形勢要求，開元化工根據GB 50493—2009的第3.0.9條，采用新型的GDS系統化、網絡化的手段將相應采集信息匯總，統一由獨立設置的管理平臺進行智能分析和處理，實現可燃、有毒氣體在線監測及自動預警系統。值班人員亦可通過查看現場聯動視頻，實時掌握現場狀況，進行各種決策，確保企業的人員和財產安全，減少企業發生危險事故的概率，提高企業的經濟效益，達到企業安全生產的目標[2]。

3.3 視頻監控系統(VSS系統)

在重大危險源及重要部位安裝高清晰攝像頭，實現對需要監控的部位設備、設施狀態，運行情況進行24 h全天候監控，并進行錄像。對于監控部位出現的異常情況和信號，調度員在調度室能夠任意聯動切換畫面，對需要監控的部位進行視頻監控、錄像和在線指揮。全廠區視頻監控畫面如圖1所示。

圖1 全廠區視頻監控畫面

對關鍵崗位人員的作業行為，工作狀態進行24 h全天候監視；保證對設備、設施、人員的全方位監控。關鍵崗位DCS人員操作視頻監控畫面如圖2所示。

圖2 關鍵崗位DCS人員操作視頻監控畫面

3.4 主動預防型安全信息化管理系統(APS系統)

開元化工主要生產離子膜燒堿、鹽酸、液氯、環氧氯丙烷、環氧樹脂等產品，本公司屬于危險化學品生產單位，廠區內大多數原輔材料、產品具有易燃易爆、有毒有害等特點，生產過程具有高溫高壓等特性；為了提升安全管理力度，避免出現隱患事故，在2019年安裝主動預防型安全信息化管理系統。

該系統架構完整，一人一賬號，實現全員參與。公司信息化系統的主頁如圖3所示。

圖3 公司信息化系統的主頁圖

圖3顯示：當前重大風險，7條；較大風險，11條；一般風險，390條，低風險，1 577條。在各級人員的管控下，開元化工整體風險可控，沒有出現失控風險；當前重大隱患A，0條；重大隱患B，0條；一般隱患C，0條；一般隱患D，82條；其中待整改0條，待復查0條，無超期未整改，不存在重大隱患。重大風險詳細危險點如圖4所示。

圖4 重大風險詳細危險點

公司的風險空間分布和作業風險安全比較如圖5所示。

圖5 風險空間分布和作業風險安全比較圖

2020年年度風險辨識，按照風險七步法(確定風險點、劃分風險單元、排查危險源、辨識危險源、評定風險等級、制定管控措施、實施分級管控)依次進行辨識。年度安全風險辨識評估如圖6所示。

圖6 2020年度安全風險辨識評估表

動態風險管控：①單位主要負責人每月組織對重大安全風險管控措施落實情況及管控效果進行一次檢查分析，完善管控措施，并部署月度安全風險管控重點；②分管負責人每旬組織對本系統安全風險管控重點實施情況進行一次檢查分析，檢查管控措施落實情況，改進完善管控措施；③每天針對特殊作業進行單獨風險分析，制定相應管控措施。動態安全風險辨識評估如圖7所示。

圖7 動態安全風險辨識評估

平臺按照時間節點，定期發送巡查任務，董事長及公司領導每旬對公司重大風險進行風險巡查；部室領導每周對較大以上風險進行風險巡查；分廠領導每周對一般風險以上進行風險巡查；班組長每天低風險以上進行風險巡查。風險巡查同時也是隱患排查的過程。同時平臺還具有，風險巡查臺賬、風險匯總、風險圖表分析等功能，方便考核。開元化工隱患排查清單有兩部分組成，分別是《危險化學品企業事故隱患排查治理實施導則》中的排查清單和依據風險分析數據庫對風險管控措施轉化而來的隱患排查清單。安全風險巡查清單如圖8所示。

圖8 安全風險巡查清單

隱患級別分為一般隱患D，一般隱患C，重大隱患B，重大隱患A，對應低風險、一般風險、較大風險、重大風險，方便管理。同時還具有隱患臺賬，隱患圖表分析等功能，方便管理隱患圖表分析圖見圖9所示。

圖9 隱患圖表分析圖

隱患排查過程分別由公司組織、專業部室組織、分廠組織、班組組織。各層級人員嚴格按照隱患七步法(排查隱患、記錄隱患、上報隱患、評估分級、監控隱患、治理隱患、驗收銷號)對隱患進行排查治理。平臺實現了風險、隱患分級、分層、分專業的管理，已初步形成規范、管用、智能、可持續、全覆蓋的安全生產風險隱患雙重預防機制。

3.5設備管理系統(EMS系統)

3.5.1 智能巡檢系統

風險、隱患排查受人為因素影響(人的學識、見識、判斷能力)比較大，如何降低風險、隱患排查人為因素的影響，開元化工經反復研究，決定采用定量、科學的排查手段進行量化排查，EMS系統是崗位員工進行風險隱患排查的重要系統，平臺每小時定期給員工發巡查任務，現場崗位員工用專業的工具(精密點檢儀)進入現場進行掃現場固定點設置的條形碼，生成風險排查清單，對逐臺設備、管道進行巡查、點檢，排查風險隱患，如不在其設定的閾值，將直接生成報警信號。

精密點檢儀器，不僅具備溫度采集、觀察量、手抄表等功能，還具備測振功能，包括時域、頻譜分析功能。設備點檢手持儀及巡檢點實物圖見圖10所示。

圖10 設備點檢手持儀及巡檢點實物圖

EMS系統對崗位員工的執行情況、公司整體的設備情況統計分析。公司EMS系統的主頁如圖11所示。

圖11 公司EMS系統的主頁

設備卡片，從設備的出生，到其生命結束，整個生命周期內，不間斷的監護，具體內容見設備卡片圖。設備卡片如圖12所示。

圖12 設備卡片頁面

EMS系統巡檢采用精密點檢儀器對設備進行點檢，如超出設定閾值，將自動出限報警，生成隱患缺陷。發送給相關處理人員，進行處理閉合。

3.5.2 設備在線監測系統

設備在線監測系統是對EMS系統的功能延伸，是實現大型機組(氯氣壓縮機、氫氣壓縮機、循環水)泵運行狀態的24 h不間斷檢測，并引入服務公司遠程診斷專業分析團隊，對采集到的震動數據進行深度分析，智能報警篩選異常設備，實現設備的遠程在線看護。如氫壓機在線監測裝置如圖13所示。

圖13 氫壓機在線監測裝置圖

遠程診斷專家團隊每月根據設備在線監測震動數據出具診斷報告，提供診斷結論、檢維修及維護建議，及時發現設備異常信息，做到設備的預防性維護與維修，為決策層提供準確、即時的決策支持。

EMS系統是專業的設備管理系統，是開元化工主動預防系統的子系統，2018年開始策劃，2019年初投入運行，投資金額達200萬元。通過EMS系統，開元化工從粗放型管理到精細化管理的轉變。通過規范化、信息化、系統化的管理手段對設備的各個過程環節管控，實現設備基礎信息動態管理，實現對設備的全生命周期管理。

3.6 生產管理信息系統(PMS系統)

生產管理信息系統數據與DCS控制系統數據同步，在公司所有辦公電腦登錄后能實時監控生產工藝數據，并且可以調取監控數據趨勢圖進行分析，通過趨勢圖判斷生產數據走向，保證生產工藝安全。氯壓機裝置在線監測數據曲線圖如圖14所示。

圖14 氯壓機設備在線監測數據曲線圖

3.7 重大危險源安全生產數據接入平臺(PIMS系統)

將全廠重大危險源設備安全運行數據，如液氯儲罐的運行壓力、液位及溫度的數據通過信號線直接傳送到省應急廳監控平臺，由省應急廳直接監控，為氯堿生產裝置安全運行增加一道有力的安全保障。

4 實施效果

(1)搭建一套立體智能化、信息化管理信息化平臺，實現設備檔案、點巡檢、維護、保養等工作信息化、流程化管理，自動匯總統計相關業務報表。

(2)與ERP-U8軟件對接(材料庫存及出庫軟件)，實時讀取設備、備品備件庫存情況，通過檢修工單的上機、下機操作，實現對設備、備品備件的有效管理。

(3)在核心轉動設備上加裝遠程智能監控系統，實現了核心設備運行狀態24 h不間斷監測其運行狀態，引入了遠程專家診斷團隊，基于海量的設備運行、故障數據分析、模型對比，準確判斷設備劣化趨勢、精準定位故障部位、分析故障根因，將臨時和非計劃檢修轉變成計劃性檢修，實現了設備在線智能化、信息化管理，大幅度的降低了設備維修時間和費用，為正常生產提供了有力保障。

(4)通過智能化、信息化、系統化的管理手段對核心生產裝置、運行關鍵設備在線監測和重大危險源等環節全過程管控，實現20萬t/a離子膜燒堿裝置智能化安全管理、精細化設備管理。為決策層提供及時、準確、詳實的分析依據。達到了優化設備管理決策的目的。

(5)通過物聯網技術將信息化監測手段和工業設備運行數據進行了有機結合、分析、利用，實現了工業化和智能化、信息化的有效融合，取得了國家兩化融合管理體系貫標證書，符合國家“制造2025”的戰略方針。

本項目利用大數據、物聯網、智能維護與監測診斷技術，將信息化監測、管理手段和工業設備運行數據進行了有機結合、分析、利用，實現了工業化和智能化、信息化的有效融合，項目達到了預期目的，取得了良好的效果。實現了“生產數據可視化、設備管理智能化、系統運行自動化、現場巡檢無人化、告警監測一體化、信息傳輸集成化”的“六化”目標,助力企業高效應對內外部復雜環境,實現本質安全以及可持續發展。

5 結語

通過以上多重智能管理系統，開元化工雙重預防系統落地運行，實現了雙重預防的分級、分層、分專業的務實運行，推進企業通過采取新興信息技術和與之相伴而生的現代管理技術手段，提升科技裝備水平，帶動企業安全、環保、能源、工藝、設備、經營管理水平的不斷優化,降低作業成本、減輕員工勞動強度以及減小安全環保風險，提高精益管理水平和經濟效益，同時也標志著開元化工正向著現代化智能企業大步邁進。