隨著(zhù)原料及能源價(jià)格的巨大波動(dòng)，盡快作出相應的經(jīng)濟調整以使資產(chǎn)利潤最大化變得至關(guān)重要。與時(shí)俱進(jìn)不斷滿(mǎn)足日益嚴格的法規要求及制造廠(chǎng)商的生產(chǎn)需求，需要在全廠(chǎng)范圍實(shí)施更具可持續效率和靈活性的措施。因此，優(yōu)化不再是企業(yè)的可選項，而是企業(yè)提高競爭力必需的手段。在不斷快速變化的經(jīng)濟環(huán)境下，必須同時(shí)兼顧營(yíng)運性能優(yōu)化和卓越經(jīng)營(yíng)。

先進(jìn)過(guò)程控制（APC）的開(kāi)拓性創(chuàng )新功能可幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝操作，減少損耗，降低整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的能源成本、資產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及改善產(chǎn)率。此外，最新技術(shù)創(chuàng )新的APC軟件更易使用，即使經(jīng)驗較少的工程師也可參與先進(jìn)控制應用，并可快速取得先進(jìn)控制應用成果。

1　快速識別問(wèn)題

當原油價(jià)格在2015年初驟跌至每桶50美元時(shí)，下游行業(yè)迎來(lái)了優(yōu)化及提高利潤的機會(huì )。在不考慮經(jīng)濟的情況下，無(wú)論是創(chuàng )建新工廠(chǎng)的新興地區，還是尋求改擴建及延長(cháng)資產(chǎn)周期的企業(yè)，APC技術(shù)在幫助這些企業(yè)實(shí)現利潤最大化時(shí)發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用。

APC可為煉油及石化企業(yè)帶來(lái)顯著(zhù)的運營(yíng)效益，通過(guò)采用精確的模型以創(chuàng )造更高的效益。然而為了應對模型誤差，無(wú)論是主動(dòng)還是被動(dòng)地對多變量控制器進(jìn)行重新整定，其結果可能會(huì )出現過(guò)度補償或者低于最優(yōu)閾值。在A(yíng)PC運行周期中，工藝裝置不斷發(fā)生變化。多變量控制器會(huì )顯示與工藝裝置實(shí)際行為的不同性能。有時(shí)，持續多變量控制器性能要比初始多變量控制器應用可能更難一些，但是它對降低成本、節省時(shí)間、持續長(cháng)期運營(yíng)效益至關(guān)重要。

使用改進(jìn)型的APC自動(dòng)化軟件工具，可大大減少先進(jìn)控制解決方案的實(shí)施時(shí)間與實(shí)施工作量，更快地獲得先進(jìn)控制帶來(lái)的效益。APC通過(guò)實(shí)行更加精確的控制，可以減少產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)（產(chǎn)品質(zhì)量改善高達50%），增加產(chǎn)率（高達3%），提高產(chǎn)量（平均4%），減少能源成本（高達10%）以及改善資產(chǎn)效率。

由于無(wú)法保證在線(xiàn)多變量控制器各操縱變量調節的正確性，以致操作工無(wú)法獲得足夠的指示信息已成為一種普遍情況。由于多變量控制器模型可能無(wú)法表征特定工況下的工藝裝置行為，如果操作工無(wú)法理解多變量控制器的行為，那么可能導致多變量控制器操作有誤，操作工可能不得不關(guān)閉多變量控制器，嚴重的情況可能會(huì )導致工藝運行在經(jīng)濟目標的范圍之外。因此，現有的APC方法需要對工藝裝置有深層次的理解，并將它們轉換成與多變量控制器相適應的整定參數。多變量控制器整定是一個(gè)復雜且耗時(shí)的過(guò)程，有時(shí)需采用迭代一試湊法。由于技能嫻熟的APC專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員相當匱乏，因此企業(yè)關(guān)心的是為確保先進(jìn)控制系統按工藝要求運行而對專(zhuān)業(yè)技能產(chǎn)生的依賴(lài)程度。許多經(jīng)驗豐富的APC專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員將在未來(lái)5~10年后退休，而進(jìn)入先進(jìn)控制應用職場(chǎng)的具有同等高水平行業(yè)經(jīng)驗的工程師卻人數不足。

2　應對經(jīng)濟目標的變化

為滿(mǎn)足不斷變化的經(jīng)濟目標，從高成本及高風(fēng)險的生產(chǎn)運營(yíng)過(guò)程中盡可能獲取更多價(jià)值是非常重要的。因此，具有靈活、創(chuàng )新、自動(dòng)化工作流程特點(diǎn)的APC軟件及其直觀(guān)式的界面功能可幫助煉油及石化企業(yè)提高績(jì)效，跟上全球環(huán)境激烈競爭的步伐。

Aspen DMC3具有“整定”魯棒性以適應正常工況與不尋常工況之特點(diǎn)。這款新穎軟件包含了業(yè)務(wù)不斷創(chuàng )新，例如艾斯本公司推出的開(kāi)拓性自適應過(guò)程控制技術(shù)，不但具有自動(dòng)整定及自動(dòng)測試功能，而且還具有先進(jìn)的模型辨識及分析能力。這項專(zhuān)利技術(shù)可將APC維護從一個(gè)項目轉變?yōu)槌掷m的后臺背景工作，裝置測試對正常工藝生產(chǎn)帶來(lái)的影響更小。隨著(zhù)時(shí)間的推移，它可保持多變量控制器一直處于高性能在線(xiàn)運行，提高運營(yíng)效益。AspenDMC3帶來(lái)的核心價(jià)值包括：提高多變量控制器的在線(xiàn)投運率，改善APC效益，減少工程師的工作量，降低勞動(dòng)強度及簡(jiǎn)化先進(jìn)控制應用工作流程復雜度。此外，APC集成度高，可為用戶(hù)提供直觀(guān)界面，將反映裝置績(jì)效的數據（如壓力及溫度等）合理轉換為一目了然的相關(guān)圖表。

用戶(hù)不僅可利用Aspen DMC3中新添加的多變量控制器智能整定（Smart Tune）功能直接在多變量控制器中創(chuàng )建并更頻繁地更新操作運營(yíng)目標（如輕柴最大化與汽油最大化之間的優(yōu)化權衡），而且可輕松消除復雜且繁重的多變量控制優(yōu)化器整定工作。重要的是，這一創(chuàng )新可幫助工程師讓多變量控制器策略快速適應公司不斷變化的經(jīng)濟目標，從而使APC應用變得更加靈活、更加有效。多變量控制器智能整定（Smart Tune）具有減少復雜整定的優(yōu)點(diǎn)，因此工程師只需花費少量精力整定多變量控制器便可滿(mǎn)足新的經(jīng)濟指標要求。這一解決方案可使經(jīng)驗不豐富的工程師也能創(chuàng )建及維護多變量控制器。當模型性能呈現衰退或模型需要更新時(shí)，這款智能軟件無(wú)需對多變量控制器再次進(jìn)行復雜的人工整定便可輕松實(shí)施相應的優(yōu)化策略，而且其直觀(guān)式的在線(xiàn)界面讓多變量控制策略可視化，便于操作工、工程師更好地理解多變量控制器的控制策略及相應的控制器行為。

擁有更為敏捷和更加魯棒的APC多變量控制器技術(shù)，煉油及石化企業(yè)可使其工廠(chǎng)運營(yíng)快速適應不斷變化的經(jīng)濟指標或運營(yíng)需求。此外，企業(yè)可快速協(xié)調并整合各工藝單元裝置的APC多變量控制器、調度及計劃，將APC應用的所有權范圍擴大至APC運營(yíng)利益相關(guān)者及過(guò)程工藝工程師?？偟慕Y果表明Aspen DMC3中所新增加的智能整定（Smart Tune）功能在優(yōu)化能源使用、排放及運營(yíng)成本方面發(fā)揮著(zhù)巨大的作用。此款軟件具有使多變量控制器能按照現有業(yè)務(wù)及裝置狀況來(lái)進(jìn)行調整的能力，這對于實(shí)現運營(yíng)目標至關(guān)重要。借助其擁有的內置式多變量控制器自動(dòng)維護功能，企業(yè)不但可省去復雜多變量控制器改造項目費用，還可降低新建先進(jìn)控制應用成本并提高效益。

3　讓業(yè)務(wù)步入正軌

先進(jìn)控制軟件的創(chuàng )新表現在，使用上更為直觀(guān)，并利用先進(jìn)控制自適應功能縮短了設計時(shí)間。APC自較簡(jiǎn)易的模型構建階段起，不斷提高模型精度，用一目了然的友好界面顯示相關(guān)數據分析和控制策略，因此其自動(dòng)化工作流程具有對正常生產(chǎn)干擾小，對專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員依賴(lài)少的顯著(zhù)特點(diǎn)，現在工程師可輕松配置多變量控制器來(lái)應對特定事件。擁有新添加的智能整定（SmartTune）功能的Aspen DMC3可讓用戶(hù)迅速適應不斷變化的經(jīng)濟指標，節省工程時(shí)間及工作量，提高裝置的穩定性、裝置性能，快速實(shí)現企業(yè)運營(yíng)目標。

配備開(kāi)拓性的APC軟件，煉油及石化企業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)商可更為靈活地攀登卓越運營(yíng)的高峰，增加效益，在不斷動(dòng)蕩的市場(chǎng)中提高競爭力。

作者簡(jiǎn)介

竺建敏，男，工業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)博士，現任美國AspenTech公司高級資深技術(shù)顧問(wèn)。1993年~1996年在美國休斯敦DMC公司任高級控制工程師；1996年~1999年在美國休斯敦AspenTech公司任先進(jìn)控制及優(yōu)化項目高級工程師；1999年~2002年在A(yíng)spenTech中國的合資企業(yè)上海申迪軟件工程有限公司任副總經(jīng)理；2002年起在A(yíng)spenTech中國區、亞太區任高級資深技術(shù)顧問(wèn)。曾任美國休斯敦華人石油協(xié)會(huì )仿真、控制及優(yōu)化專(zhuān)業(yè)委員會(huì )主任，發(fā)表相關(guān)論文20余篇。主要研究方向為煉油、石化和化工行業(yè)先進(jìn)控制及閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化的系統開(kāi)發(fā)和應用。

摘自《自動(dòng)化博覽》2015年12月刊