优化公司资产，改进工厂绩效是管控一体化的目标

发布时间：2006-09-25 作者：卞正岗，北京泰科威科技有限公司

　　2005年6月9日，英维思过程系统部（IPS，Invensys Process System）在北京长城饭店举行了“优化公司资产改进工厂绩效－21世纪的强大技术”的展示大会。
　　英维思过程系统部旗下有Foxboro、Triconex、SimSci-Esscor、Wonderware、Avantis等子公司，我们熟知的英国欧陆仪表公司、美国爱克斯公司等也在其旗下。
　　Foxboro在掌握自动化核心技术方面，一直走在最前列：（1）为了满足企业改造的需要，Foxboro可以对原来企业使用中的各种DCS系统设备进行插接式（plug-in）升级，整合到I/A Series中，这包括Foxboro的老产品SPEC200，SPECTRUM及Honeywell公司的TDC2000/ TDC3000，Bailey公司的NET90/ INFI90，Fisher公司的PROVOX及Westinghouse公司WDPF和WDPF11等，而且北京演示中心有实物样机演示。（2）作为现场总线基金会的成员单位，I/A Series FoxCAE通过了HIST生机互操作性测试（Host Interoperability Support Testing），多种智能变送器和阀门定位器成为基金会现场总线注册产品。该公司还自行研制了FoxCom现场总线，研制了与多种现场总线相连的接口，能做到最大限度的系统集成，即数据源可为：FF、Profibus、Modbus、HART、FoxCom、FDSI-OPC（包括Triconex的产品，多种PLC及I/O产品）。FDSI现场设备系统集成器（Field Device System Integrator）可以做到每秒2000点输入及冗余OPC客户器链接。（3）在互操作性方面，除采用EDDL（电子设备描述语言）外，还大力推广先进的非专卖的FDT现场设备工具标准（Field Device Tool Standard），这更有利于设备管理。（4）对于大型系统，开发出Mesh Network（网状网络）的自动搜寻路径、CPS交换机专利，可以做到设备在每处连接至一对交换机等技术，1GB的Mesh Control Network可连接CP270控制处理器系列（FCP270、FCM100Et、ZCP270），可以满足大型企业网络的要求。结合Invensys整合集团内全部资源，于2006年又公布了INFUSION，它是最先进的整体解决方案，应引起我国用户的关切。

　　Invensys公司除去能提供上述系统平台之外，还对流程工业每个行业的管控一体化有丰富经验，这是软技术，是“舞台上演出的节目”，它通过优化公司资产，改进工厂绩效，取得企业整体效益，这才是用户最终的需求。
　　IPS展示大会中在炼油和石化方面重点讲解了新兴信息技术（IT）对全球过程工业的影响、炼油厂的未来、油品调和、现场设备的新发展、炼油厂综合企业维护管理的制度化等专题。
　　IT的影响
　　从过程工业商务推动因素的演变看，由于IT的发展，已经由1950年的“制造什么”，1975年的“如何制造”，发展为2000年的“如何获利”，即进行最优化运行控制和利润/毛利管理，以实现利润最大化；由于不断增加信息内容，企业的推动力已由过程变量推动工厂，进展到由商务变量推动工厂；提供信息的设备由早期的模拟仪表发展到计算机系统和联网设备，当今采用各种方法的集成系统来处理运行决策；把过程变量，商务变量（ERP等），供应商、客户四方组成一个有机的生产运行管理方阵；真正的运行意味着“在双方领域的实际智慧”（Savvy in Both Domains......），即加速本领域的发展的因素在变化，其中COTS商业化现货技术（Commercial off-the-shelf technology）是一个已为人们正在接受的因素，特别是商务过程中大量使用Windows，Internet，ERP“现货”，这样可以使用户更可以把注意力集中于应用，而不是把精力花在基础设施中；当然大量应用“现货”，要解决安全性（Security）问题。
　　在信息技术中，对相关的工业标准，要给以充分的重视。除上节中提到FDT、MESA（制造企业解决方案协会）外，还有S95（DCS-ERP集成）、S88/WBF（批量执行）、S99（安全）、CIDX（化学工业数据交换/化学品的互联网商务）、SCOR（供应链委员会参改模型）、Cape Open（工程设计）、STEP/ EPISTLE/ ISO15926（模型与模拟），MIMOSA/ OPC（制造业中运行与维护的开放信息标准—通过基于Microsoft开放标准的开放连通性）、POSC（石油化工开放标准联盟—油气生产）、WINA/ SP100等。
　　由于IT的发展，提出人们关心的输入/输出的悖论，即信息的需求日益攀高，同时为此付出的成本又必须降低，这就需要在技术上有所突破。由于新型传感器技术、信息融合技术的发展，各种可用技术的消涨（如近来无线通信技术）等，人们对感知（sense）的能力愈来愈高，这是有利的一面，但造成信息采集量和处理量的增加是需要付出成本的，而且利用信息更是要日常开销的，这些是信息时代到来时必须考虑的“悖论”。
　　炼油厂的未来
　　这些年炼油厂经过了兼并和产业集中，资本高密度集中到新的炼油厂和更清洁燃料企业，其中在清洁燃料、过程自动化、信息技术三方面都是投资的重点。例如中东炼油厂在以下几方面都作为发展重点：气体液化和液化天然气（LNG）；先进控制、优化技术用于单一原油来源的企业；基于长期发展和运作前景，延伸石油提炼价值链至涵盖石油化工一体化；提炼石油产品的品种和质量方面参与世界竞争；构筑世界级的营销与贸易能力，采用灵活的经营理念，以及采用经营卓越原则；把提炼制品商业、贸易业务过程和信息技术，同炼油厂运作业务过程和技术一体化。
　　炼油厂管理的五个议题和两个战略方向是：炼油厂的可用性（Availabity），以最低的资金成本“徐变地”（Creep）提升生产能力，最低的运作成本、分子式（Molecule）管理、环境健康与安全五个议题；业务改革（降低成本，增加收入），适应性过程（适应市场变化、从事件中学习）两个战略方向。未来的炼油厂应做到这行和维护的高可用性和预测性：编制先进的计划和建立先进的模型、运行灵活等。
　　上述炼油厂管理的思想经过与实际历史书籍、设备现状及校正监测与校正仪表误差及预测发生故障时间、实际运行等阶段，最终定出“每月作出10个决策（decision）”和所有信息都可看见的指标，在实际运行中实现如下共同主题：“4个（决策）正确”、写作、预测、新业务过程/工作过程，如预测技术要达到计算各资产生产能力的趋势、预测发生故障的时间，并能较好的实现历史分析、状态分析、预测与故障分析、演示几项工作。最终做到在正确的时间，以正确的连贯关系，把正确的信息传递给正确的人员。
　　我国中石化公司目前炼油能力为1.4亿吨/年，计划到2010年提至2.2亿吨/年，已开始动工的炼油项目有青岛炼油，海南大炼油，北海炼油，广西炼油，广州石化，北京燕山及南京、福建、天津石化扩建（炼油等）项目共9个，1000万吨/年的炼油厂，另外洛阳、齐鲁、茂名、金山、高桥、金陵、镇海将进行技术改造。此外还有大庆、大连西太平洋、新疆独山子等与石化配套的炼油厂改扩建等项目，均在不同程度上参照这些未来炼油厂的模式进行建设。
　　关于炼油厂的油品调和
　　我国炼油厂常把它列于主工艺装置之外，把罐区和油品管理及油品出厂等管理车间称为界外，相对来说，其设备和管理均较粗放。在实际社会主义市场经济后，这方面正在加强。本文以油品调和（Blending）各种炼油厂均有的工艺过程为例进行论述，由此一斑，而推广到其他炼油和石化工艺。
　　从管控一体化角度看，炼油厂产品的调和的任务是以可靠和可持续方式将产品价值最大化。油品调和有三种生产方式，即取自多个成品槽的槽批量调和（常规调合方式）、取自多个成分槽至生产制品槽的在线调和（同时调和方式），从多个槽或装置吸取成分在线调和到管线中（在线调和）三种。常规调和方式按顺序将各部分用泵送至生产制品，调和期间没有质量控制，能够按单一的质量约束因素控制质量；同时调和方式通过集管将到生产制品槽的各部分同时混合，直接而连续的产品质量控制，能够按多个质量制约因素控制质量；第三种在线调和方式，是完全在管线中在线调和，它可做到用最低库存量进行即时生产，具备成分质量的最优化的能力。
　　IPS公司相应的管控一体化系统称BOSS调和最优化和监控系统（Blend Optimization &Supervisory System）。调和控制和优化战略包括如下几方面：多变量质量控制，真正的经济最优化（制品成本、质量问题、配方偏差）、在线分析仪反馈、成分质量的前馈控制、分析仪故障的模型预报模式、规格跟踪点、成分库存控制、制品槽质量一体化、物理极限的考虑因素（设备）、大范围的（extensive）分析仪验证、操作人员专家指导系统等。
　　调和作业过程如图1所示，图中BPO（On-line Blending&Planning）为在线调和与计划—一体化，即采用多调和计划编制的方法，实现多目标一体化的在线单一调和方式。BPO包括如下内容：如下一调和物是超级98油品，而当前调和物是欧洲超级95油品，则可节省高辛烷成分，也就是应做到优化目前调和物对未来调和物的影响，及之亦然；根据调和物和物成分（运行的流量，可获得的客量，进出口），优化调和开始时间与调和比；用于优化成分配置和优化生产的决策工具；BPO与BOSS在线软件集成与一体；优先做到按规格完成当前的调和油品。调和作业过程中厂级计划员、调和日程计划员、操作人员三者要互相配合，厂计划员一般计划2－4周的业务，调和日程计划员提供周计划，操作员按日操作，完成单一的调和。
　　根据在线分析仪的读数，颁发调和制成品（油品）证书，这称为"制品发布（Release）－在线质量测量"。在美国，每个调和物必须有实验室颁发的证书。由实验室根据相关美国材料实验协会（ASTM）的程序，监管实验，离线实验室或在线分析仪均可，而实验室的实验程序必须通过一家独立的实验室分析大约10%的样品以证明有效，样品必须保留一定的期限（典型为1个月）。IPS提供AMADAS分析仪维护和数据采集系统，成分质量的实时优化。如图2所示。

　　还举出汽油、柴油调和实例及经济影响计算，介绍项目实施步骤及分阶段实施的经验，最终得出结论。具体经济影响计算是：
　　（1） 汽油调和：采用BOSS时，使雷法蒸汽压（RVP）降低0.016巴，经过计算某炼油厂RVP由0.05巴降至 0.01巴，每年共节省170万美元成本。
　　（2） 柴油调和：浊点(流点)（Cloud Point，Pour）每降低1℃，可增加煤油/ JetA1产量2%－4%，经计算某炼油厂每年可节省145万－290万美元。
  结论是：（1）对汽和柴油实施一体化调和概念后，平均某炼油厂（20万桶/天）将产生400万美元/年的额外收入。（2）此一体化系统界面是用户友好的，确保其可接受性。（3）基于分析仪的产品颁证，对此项节省起主要作用。(4)分阶段实施方案，增加了成功获取额外收入的机会。
　　管理是经验的积累，IPS可以提供硬件、软件及系统，也可以提供管理经验，但是对于中国流程工业及加工业决策者来说，切勿丢了自己的宝贵管理经验，应将此经验贯彻在具体的设计、采购和日常维护中。
文章编号：060908
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