云天化自动化系统实施策略
发布时间：2007-01-01 作者：曹炜，CONTROL ENGINEERING China 执行主编
近些年来，自动化产业正逐渐呈现出这样一种发展趋势，即用户，尤其是大型用户越来越多的选择与行业内的主流供应商结成战略合作伙伴关系，在产品采购、技术支持、定制开发、工程实施、维护与服务等领域会优先考虑，甚至排他性的考虑合作伙伴的利益，这是基于双赢策略基础之上的合作。注意一下欧美主流石油公司、化工公司，或者汽车、产业机械供应商的策略，他们一般都有自己的战略合作伙伴，并会在一个相对长期的时间内保持稳定，轻易不会去改变。中国国内一些有实力的用户现在也开始意识到这样的合作策略给自己带来的价值，并越来越多的接受与实施这种策略，以往那种“多国俱乐部”的现象在将来应该会逐渐减少。
本篇报道的主角——云南云天化股份公司是一家比较典型的国有大型化工、化肥企业，我们来看看他们是如何在长达32年的时间内，保持、发展与霍尼韦尔过程控制部的合作伙伴关系，以及通过这样的合作，企业本身所获得的收益。
应用背景
云南云天化股份有限公司（以下简称云天化）是由云天化集团有限责任公司独家发起的股份公司，1997年7月，“云天化”A股在上海证券交易所挂牌上市。目前，公司主营化肥、化工原料及产品的生产与销售，拥有设计年产50万吨合成氨、76万吨尿素、15万吨硝基复合肥、1万吨季戊四醇和1万吨聚甲醛等生产装置。其中，合成氨、尿素生产装置是我国首批引进的13套大型化肥生产装置之一，经过多年技术改造，生产能力提高到日产合成氨1500吨、尿素2300吨。
云天化与霍尼韦尔的合作关系开始于1974年建厂时的合成氨装置，最初使用的是霍尼韦尔电动Ⅲ型盘装仪表。自那时起，双方的合作一直持续至今，尤其是2005年18万吨甲醛装置改造完成后，霍尼韦尔更成为云天化DCS单一品牌供货商；现场仪表，尤其是差压、压力仪表也大部分来自霍尼韦尔，并且在全厂数据库整合、实验室管理系统、售前技术交流、工程设计、实施、服务等领域，双方也建立了信任的伙伴关系。
仅在云天化总部云南水富县的工厂，使用的霍尼韦尔产品与方案就包括：
用于50万吨合成氨、76万吨尿素、1万吨聚甲醛、6万吨甲醇、1万吨季戊四醇、75吨/小时供热装置的TPS系统；用于15万吨硝基复合肥（2004年完成改造）、2万吨聚甲醛（2006年刚刚投产）、18万吨甲醛装置（2005年完成改造）的PKS（C200）系统，以及将于2007年4月用于空分装置的PKS（C300）系统；此外，还有于2006年9月投用的制水装置的HC900系统。
通过霍尼韦尔的Uniformance，云天化已经建立起覆盖全公司生产装置的实时信息系统，在Workcent平台上完成信息集成发布。
霍尼韦尔与云天化共同建立国内第一个Experion PKS实验室，该实验室拥有完整的TPS、PKS（C200、C300）硬件与软件系统，既能提供对新技术的应用，又能培训更多的技术人才。
合作伙伴的选择
目前，云天化在富水工厂所有DCS已全部改造成单一霍尼韦尔品牌的系统，用该公司仪表车间主任雷坚的话为“一网打尽”。为什么会考虑单一品牌，为什么选择霍尼韦尔？雷坚认为这与目前云天化自动化专业技术团队，也包括他自己所面临的挑战是紧密相关的。
据他总结，目前他们面临四方面的挑战。一是现代流程装置的现场控制策略应用正从经典控制转向先进控制，APC系统的引入是个趋势但同时也是难点。第二，企业信息化流程贯通以后，应用不能还仅停留在实时信息的发布、简单的报表这一层面，需要加强对于工艺优化（如物料、能量平衡等）的分析，更好挖掘实时数据的效率。第三是现场管理，例如报警状态下的事故处理与管理，这还包括与工艺等部门的协调。第四，如果通过先进控制策略来实现现场生产优化控制的话，对于现场实时状态的变化，控制层面如何来更好适应？这需要进一步挖掘与研究。
为应对这样一些挑战，雷坚认为霍尼韦尔是个理想的选择，因为其一直处于行业的领先地位，拥有先进的技术与产品。虽然目前某些技术可能云天化暂时还用不上，但企业肯定是向前发展的，在选择合同伙伴时，需要考虑得更长远些，一些面向未来的技术将来会有用武之地。同时，霍尼韦尔的产品能够覆盖从现场仪表、控制系统到信息应用的全线领域，公司在中国市场的运作也比较规范，这也是云天化所认可的一些因素。
“就西南地区与我们类似的几个企业应用情况看，各家发展思路并不相同。泸天化应用的DCS品牌很多，霍尼韦尔、横河、Foxboro的都有；赤天化也强调单一品牌，但他们选择的合作伙伴是横河。”雷坚补充道。
钱文灿是仪表车间计算机组组长，同时也是公司为数不多的责任工程师之一，在车间工作已有数十年，他这样描述单一品牌的优势：“首先是系统维护与网络管理会比较方便；同时，由于技术人员只要用心专研单一系统，技术深度可以更深发掘；并且，由于伙伴关系的存在，在合同定价、技术支持与培训等环节也能享受到比较充分的优待。”
PKS的使用体会
PKS是霍尼韦尔新推出的控制平台，C200于2003年发布，而C300去年年底才推向市场，目前在国内的装机量还不算大。可以说，云天化是国内比较早“吃螃蟹”的一批客户了。公司现已有3套C200系统，2万吨聚甲醛是新建装置，15万吨硝基复合肥是改造项目，原先采用的是盘装仪表及S9000系统；18万吨甲醛是一个扩建项目，原规模是8万吨，采用的是罗斯蒙特的RS/3系统。而C300系统用于空分装置，还在建设过程中。
除了这4套PKS系统外，云天化也有相当丰富的TPS，乃至TDC2000、3000系统的使用经验。我们听听钱文灿责任工程师是如何描述他们在使用PKS系统后的一些体会的。
“PKS基于知识共享，考虑操作人员与过程的互动比较多，可以有效对过程实施控制；在控制策略上，新添加的Profit Loop算法，基于模型控制，对系统而言，控制精确稳定，鲁棒性更好，对我们帮助挺大，我们在2万吨聚甲醛装置应用了多套Profit Loop回路，工艺的反映也比较好；在操作界面方面，可视化性能强，操作员不容易产生疲劳感；报警功能有很大增强，操作员可以加入异常注释等，便于以后的报警管理，查找事故；另外，PKS基于Windows架构，开放性与前代系统相比有很大改进。”
共建PKS实验室
霍尼韦尔与云天化联合建设的PKS实验室就设立在仪表车间办公楼内，这是中国内地第一个PKS实验室。实验室由双方共建，霍尼韦尔主要提供各类设备，包括技术更新与产品升级，而云天化主要提供场地与日常维护。除TPS、PKS C200与C300系统外，实验室还拥有IntelaTrac、Mobile PKS、OTS等设备。
谈到实验室的作用，雷坚表示出很大认同。车间工程师可以去了解与掌握业界最前沿的技术，提高对新技术应用的能力；同时，由于云天化集团下面还有很多子公司，他们的工程师也可以来实验室培训，尽快熟悉与掌握PKS系统的性能与操作。“实验室还可以缩短新项目的工程周期，对于一些新的系统，我们可以先在实验室离线来进行画面与控制策略组态，并测试，这样，系统采购到位后，可以直接将程序下装，大大缩短了工程周期。同时，其实实验室也还承担了我们现场DCS系统的备品备件库的功能”，雷坚说。
谈到下一步的发展思路，雷坚表示一是会进一步与霍尼韦尔合作，保证实验室在技术上与其同步；同时，他们还在考虑在实验室建立模拟工艺装置，这样可以在线更好来仿真现场工况。
基础自动化平台完善以后下一步的工作
基础自动化平台完善以后，下一步如何发展？这是个很普遍的问题。尤其对于一批实力较强的大中型企业而言。云天化对这有个整体的考虑，包括与ERP系统、AMS系统的整合，作为仪表车间的功能范围，他们目前正在实施两项工作。
一是建立一个覆盖全厂的实时数据库平台，他们采用的是Uniformance系统，已经覆盖到全厂所有装置。由于底层控制系统也是单一品牌的，所以项目集成非常的顺利。他们共购买了约100个License，操作员与管理人员可以很方便的通过客户机界面浏览实时工况与趋势。
另外一个是APC应用。目前正在实施，用于合成氨装置，据介绍这在国内化肥企业还是第一家。当然，云天化事先也做了大量的调研工作，他们考察了北京、上海、印度等地的相关应用，评估下来APC能提高经济效益1%，年收益达到400万人民币，主要体现在消耗降低上。“如果见效好的话，我们也准备推广到其他装置，例如尿素等，因为从调研看，其效益也很大。”雷坚表示。
自动化系统的投资动力来自于实实在在的回报
云天化数十年来高度重视自动化系统的建设，投入巨大，其驱动力在哪？高层领导的重视肯定是关键的，但最根本的原因还是通过自动化系统投资所得到的回报，是实实在在的效益，例如装置运行更加稳定，出现故障、事故的概率大幅度减少，生产效率提高等。
雷坚举了一个例子来佐证这一点。“我们尿素装置的改造，由于时间非常紧张，原计划分两步走，先从废水处理系统（水循环）开始。系统最初使用的是DK表，生产负荷只能达到70%多，最大不超过80%，但在改造为TPS系统后，由于消除了一些参数的相互扰动，负荷一下达到设计能力的100%。正是基于这样的效益，公司很快就决定整个改造项目一步到位。”他说。
在中国市场，类似云天化这样的合作伙伴，霍尼韦尔还有不少，尤其是在油气、炼油与石油化工、造纸等霍尼韦尔关注的垂直行业。其实如果我们注意一下霍尼韦尔在中国市场成功的因素，除了先进的技术与优秀的产品外，其合作伙伴策略、行业发展策略，乃至近两年所开始凸现的服务策略，都有其独到之处。从近些年的发展趋势看，供应商的产品尤其是硬件平台不断趋同；而用户却面临着熟练技术人员供应不足，技术门槛不断提高，员工成本上升等挑战，需要系统供应商能提供产品外的更多支持与服务，这样，非技术因素在将来将越来越凸现出其重要性。