我國是世界上化石燃料使用和CO2排放最多的國家,經(jīng)濟發(fā)展受到自然資源和環(huán)境容量的雙重制約。節能減排、提高能源利用效率,是需要長(cháng)期持續努力的工作。筆者認為,隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的逐步成熟和深入應用,為節能減排帶來(lái)了嶄新的技術(shù)手段和巨大的可能性。本文從互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)出發(fā),由淺入深地研究了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的推進(jìn)邏輯。重點(diǎn)介紹了在流程行業(yè)能源管理領(lǐng)域的應用。
我們知道,互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)作用是克服了物理空間對信息傳遞的制約?;ヂ?lián)網(wǎng)對能源管理的價(jià)值,本質(zhì)上與這個(gè)技術(shù)特點(diǎn)有關(guān)。利用這一特點(diǎn),人們可以按照全新的方式管控能源的生產(chǎn)和使用過(guò)程,具有巨大的經(jīng)濟潛力。
眾所周知,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在推進(jìn)過(guò)程中,遇到了一定的困難。我們發(fā)現,目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的瓶頸往往不是技術(shù),而是價(jià)值。所以,從價(jià)值角度著(zhù)眼才能洞悉技術(shù)發(fā)展的規律。
例如,設備遠程監控,是一種典型的應用方式。其技術(shù)原理非常簡(jiǎn)單,在油田和風(fēng)力發(fā)電等能源生產(chǎn)的領(lǐng)域有許多成功的案例。這些場(chǎng)景的特點(diǎn)是:設備往往分布在荒無(wú)人煙的地方。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠幫助工作人員離開(kāi)工作現場(chǎng),從而使得勞動(dòng)環(huán)境和生活質(zhì)量大大改善。社會(huì )和經(jīng)濟效益都是顯著(zhù)的。但是,把同樣的做法用在城市附近的小廠(chǎng),經(jīng)濟性上就不一定合適了。由此可知,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成功應用,關(guān)鍵是找到合適的場(chǎng)景。
鋼鐵、化工等占地面積廣闊的流程型企業(yè),應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的機會(huì )較多。
例如,在石油化工、煤化工、鋼鐵冶金等行業(yè)中,就有很多案例。在這些行業(yè)中,有些設備需要常規性徒步巡視,人的工作量很大。巡視不到位時(shí),還可能影響設備管理的效果、帶來(lái)安全隱患。通過(guò)遠程監控,可以減少人的工作量、進(jìn)而提高人的勞動(dòng)效率。在此基礎上,還可以提高設備管理的水平、提高生產(chǎn)的安全性。這樣一來(lái),價(jià)值就容易體現了。
要推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用,關(guān)鍵是要提升項目帶來(lái)的價(jià)值。
設備遠程監控是一種簡(jiǎn)單的應用,但能夠給帶來(lái)數據。一旦有了數據,很多“附加值”就可以體現出來(lái)。這個(gè)時(shí)候,對技術(shù)的要求也就會(huì )開(kāi)始提升。例如,提升“附加值”的一種自然發(fā)展方式,是提升監控的技術(shù)含量,把以人為主的遠程監控轉化為計算機的智能監控,可以提高監控的質(zhì)量、效率和響應速度。眾所周知,設備是生產(chǎn)穩定的基礎。在設備穩定的基礎上,又可以進(jìn)步推動(dòng)設備操作的少人化、智能化,還可以讓設備發(fā)揮保持在最優(yōu)的狀態(tài),從而進(jìn)一步提高經(jīng)濟效益。
從目前的情況看,提升企業(yè)的管理能力,可能是ICT相關(guān)技術(shù)最重要的發(fā)展方向。這個(gè)論斷是有理論依據的:數據一旦采集上來(lái),不僅可以被操作者看到,還可以被管理者看到。這樣就容易實(shí)現管理者對生產(chǎn)過(guò)程的“透明化”。這樣,就解決了管理過(guò)程中“受控和授權”之間的矛盾,從而全方位地提升企業(yè)的管理水平。
當然,上述理論的實(shí)踐也要找到合適的場(chǎng)景。殷瑞鈺院士經(jīng)常強調:鋼鐵生產(chǎn)是個(gè)耗散過(guò)程。未來(lái)鋼鐵智能化的一個(gè)重要的方向,就是減少不必要的能量耗散,促進(jìn)綠色化。所以,優(yōu)化企業(yè)的能源管理往往就是經(jīng)濟性很好的場(chǎng)景。
我們知道:能源過(guò)度耗散的主要原因是各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節的協(xié)同性比較差。協(xié)同性差會(huì )導致能源消耗增大,也會(huì )降低生產(chǎn)效率。在鋼鐵企業(yè)中,主要生產(chǎn)環(huán)節幾乎都涉及到能源的生產(chǎn)或者使用。與能源相關(guān)的設備眾多,并且分布在廣闊的物理空間上,協(xié)同的困難很大。
然而,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用,我們不僅可以實(shí)時(shí)地得到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節信息,還可以用模型化的手段實(shí)現自動(dòng)尋優(yōu)。利用計算機的計算能力,瞬間給出優(yōu)化建議。這樣可以把過(guò)去依靠人的管理,變成人機結合的決策。在條件成熟之后,還可以變成自動(dòng)控制問(wèn)題。
優(yōu)也在工業(yè)企業(yè)能效改善的實(shí)踐案例也印證了這些道理。
優(yōu)也秉持對能效管理精益思想的植入和運用,基于對工況企業(yè)現場(chǎng)海量離散信息和業(yè)務(wù)經(jīng)驗的凝練,結合新工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構下的相關(guān)技術(shù),研發(fā)形成了旨在改善能源投入產(chǎn)出價(jià)值的智慧能效系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品充分從解決能源管控瓶頸、助力業(yè)務(wù)價(jià)值提升的角度出發(fā),著(zhù)力于幫助企業(yè)先找到問(wèn)題所在(操控可視、識別預警)、其次分析可優(yōu)化空間(高階分析、動(dòng)態(tài)尋優(yōu))、再推送可施行方案或策略(實(shí)時(shí)導航、角色推送),最后督導執行實(shí)現價(jià)值創(chuàng )造(策略調配、全網(wǎng)協(xié)同)。 上述類(lèi)似于“把脈診斷、開(kāi)方治理、監督反饋”的軟件化解決流程,為企業(yè)帶來(lái)了新的治理思路和控制邏輯,基于問(wèn)題面向角色的個(gè)性化功能開(kāi)發(fā)也使得產(chǎn)品可在各類(lèi)復雜的工業(yè)場(chǎng)景中自適應并發(fā)揮價(jià)值。
目前,優(yōu)也已在多個(gè)工業(yè)場(chǎng)景部署了不同軟件解決方案的應用實(shí)踐,例如:
案例1:
源于對某鋼企在煤氣運行方面的運營(yíng)支持,基于工業(yè)智能算法和模型對煤氣系統的實(shí)時(shí)預測、分析、尋優(yōu)、調配,突破性開(kāi)發(fā)煤氣智能平衡系統,通過(guò)關(guān)鍵用戶(hù)用氣節拍導航、集群用戶(hù)的策略調配、跨部門(mén)的協(xié)同響應,為現場(chǎng)提供系統異常識別與預警、根因追溯分析,保障煤氣用戶(hù)穩定生產(chǎn),實(shí)現全網(wǎng)整體用氣調度的精細化輔助決策,保證管網(wǎng)壓力穩定,減少煤氣放散。
案例2:
針對某鋼企氧氣保供質(zhì)量差的問(wèn)題,基于對該企業(yè)氧氣系統供需平衡調配的精益指導和規則建立,行業(yè)首創(chuàng )開(kāi)發(fā)以提高氧氣供應與生產(chǎn)耦合度的氧氣智能調度系統,幫助企業(yè)打破信息孤島實(shí)現互聯(lián)互通、支持各層級調度實(shí)現對氧氣供應與使用的全面可視化監控、接受異常識別預警信息、通過(guò)多層級策略推送實(shí)現對關(guān)鍵用氧工藝/設備的策略化用氧,從而保障氧氣及時(shí)供應、減少系統放散損失、改善氧氣與生產(chǎn)組織的契合、實(shí)現系統資源最優(yōu)配置。
案例3:
基于對某工業(yè)企業(yè)能效管理運行提升服務(wù),按金字塔原則和個(gè)性化輔助決策思路開(kāi)發(fā)能源業(yè)務(wù)輔助系統,該系統通過(guò)對企業(yè)所涉組織層級的能源管理要素進(jìn)行分解,支持面向用戶(hù)的多層次、多維度能源成本管控,幫助企業(yè)建立“能源價(jià)值管理”(由能耗轉變能源成本)——“能源成本日清日結”。對企業(yè)當天配套系列生產(chǎn)組織,生產(chǎn)一噸合格產(chǎn)品所消耗的各類(lèi)能源信息情況,包括從能源介質(zhì)的制造、輸配損耗、需求側使用、產(chǎn)線(xiàn)余熱余壓余能的回收利用等全過(guò)程的信息跟蹤和記錄,支持企業(yè)開(kāi)展能源投入產(chǎn)出的價(jià)值管理。
眾所周知,企業(yè)管理水平的提升是個(gè)持續的過(guò)程,貫穿于企業(yè)的全生命周期中。要把管理過(guò)程與互聯(lián)網(wǎng)、智能化技術(shù)的應用結合起來(lái),就要不斷地在計算機系統上沉淀數字化、模型化的知識。這是個(gè)持續改進(jìn)的過(guò)程。
但是,按照這個(gè)思路推進(jìn)下去,會(huì )遇到新的技術(shù)問(wèn)題。
我們知道:在計算機系統上開(kāi)發(fā)新的功能時(shí),工作量很大、涉及到的專(zhuān)業(yè)和部門(mén)很多。不同專(zhuān)業(yè)知識融合的過(guò)程中經(jīng)常會(huì )出現問(wèn)題。數據采集等工作不僅麻煩,還有可能會(huì )對現場(chǎng)運行的系統造成沖擊。本質(zhì)上講,這些問(wèn)題導致智能化的成本上升了,效率降低了,影響了其經(jīng)濟性。于是,企業(yè)推進(jìn)智能化的過(guò)程就會(huì )受阻。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,優(yōu)也自主創(chuàng )新開(kāi)發(fā)出面向工業(yè)場(chǎng)景和生產(chǎn)環(huán)境內部的Thingswise iDOS 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。
這個(gè)系統的一個(gè)重要優(yōu)勢,是支持企業(yè)在數字化時(shí)代的持續改進(jìn),也就是高效率、低成本地把新的管理思想,沉淀到計算機系統中去。系統采用了先進(jìn)數字孿生技術(shù)和分層架構。其中,分層架構有利于不同專(zhuān)業(yè)的人員分工協(xié)作,降低技術(shù)開(kāi)發(fā)的難度。而數字孿生技術(shù),則有利于數據采集、建模等一系列工作的復用和推廣,從而大大降低了工作量和風(fēng)險。在這種技術(shù)支持下,需要開(kāi)發(fā)新的應用(APP)時(shí),往往可以直接復用過(guò)去的數據采集、模型等工作。這樣,在持續改進(jìn)的過(guò)程中,開(kāi)發(fā)的風(fēng)險和難度大大降低,效率也就提高了,相關(guān)工作的經(jīng)濟性就不一樣了。