1    項目背景介紹

甕福紫金化工股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)甕福紫金）是由甕福（集團）有限責任公司（簡(jiǎn)稱(chēng)甕福集團）、紫金銅業(yè)有限公司等共同出資建設的，是集精細磷化工、磷復肥、氟碘化工、建筑建材為一體的海西最大磷化工基地。該基地使用甕福集團業(yè)界首家大型成套濕法凈化磷酸工藝技術(shù)，以及從磷化工生產(chǎn)過(guò)程中回收氟、碘戰略性資源技術(shù)（榮獲國家科技進(jìn)步二等獎和中國工業(yè)大獎表彰獎），形成年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸濕法凈化磷酸、40 萬(wàn)噸磷復肥、20 萬(wàn)噸建筑石膏粉等多元化產(chǎn)業(yè)鏈布局，成為“清新福建”與“多彩貴州”循環(huán)經(jīng)濟合作的成功范例。被認定為福建省重點(diǎn)建設項目，福建省工業(yè)和信息化省級龍頭企業(yè)、國家級、福建省綠色工廠(chǎng)示范企業(yè)。

為進(jìn)一步推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈上線(xiàn)協(xié)同效率和氟化工生產(chǎn)基地的數字化和智能化建設，在甕福集團及甕福紫金領(lǐng)導的推動(dòng)下，浙江中智達科技有限公司于2022年6月承接了甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠(chǎng)”項目，該項目引入中智達新一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和成套核心工業(yè)軟件，以顯著(zhù)提高公司安全、環(huán)保、生產(chǎn)、設備、能源、質(zhì)量等管理工作的效率為目標，助力甕福紫金化工生產(chǎn)裝置實(shí)現全過(guò)程、全流程“零手動(dòng)”操作，大幅度降低人員勞動(dòng)強度，有效提升裝置運行效率，全面提升本質(zhì)安全水平，促進(jìn)公司數字化轉型升級。

2    項目目標與原則

項目實(shí)施范圍為甕福紫金磷化工生產(chǎn)基地各化工裝置，各裝置平臺化、數字化和智能化創(chuàng )新目標為：

（1）創(chuàng )新架構，業(yè)務(wù)融合。構建“平臺+應用”的新一代智能工廠(chǎng)，應用覆蓋計劃、調度、操作、工藝、能源、質(zhì)量、安全、設備等生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)，通過(guò)廠(chǎng)區內全業(yè)務(wù)上云打通企業(yè)數據流、業(yè)務(wù)流、管理流，實(shí)現整個(gè)甕福紫金磷化工生產(chǎn)基地生產(chǎn)數據的一致性和共享，實(shí)現生產(chǎn)信息的可視化展示，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)的決策依據。

（2）規范企業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理流程。通過(guò)“平臺+應用”模式，在統一平臺上，實(shí)現全部數據互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)高效協(xié)同，為企業(yè)實(shí)現資源優(yōu)化利用、降低物耗和能耗、高效生產(chǎn)組織等提供可靠保證，切實(shí)增強企業(yè)盈利能力和核心競爭力。

（3）提高工藝指標穩定性。通過(guò)提高生產(chǎn)過(guò)程綜合自動(dòng)化水平，穩定生產(chǎn)工況，實(shí)現主要工藝參數的平穩度，主要工藝指標波動(dòng)幅度平均減少30%以上；

（4）減少操作人員勞動(dòng)強度，常規工況下實(shí)現“機器換人”和零手動(dòng)操作。先進(jìn)控制系統能大幅提高自動(dòng)化水平，常規工況下，基本能代替人工操作，達到“黑屏”控制標準?；窘y一3個(gè)工藝運行班的操作模式，有效克服操作人員操作水平參差不齊的現狀。

（5）節能減排增效?；谘b置平穩操作，通過(guò)“卡邊”控制，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，根據裝置特點(diǎn)和生產(chǎn)經(jīng)驗優(yōu)化各重要裝置的工藝指標、挖掘裝置的潛力，節能降耗，提高裝置的整體經(jīng)濟效益。

3 項目實(shí)施與應用

甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠(chǎng)”項目，于2022年7月啟動(dòng)實(shí)施，在項目組成員的共同努力及各方面的積極配合下，歷經(jīng)現場(chǎng)調查研究和功能分析，平臺方案設計、開(kāi)發(fā)、部署測試等工作步驟，于2023年1月份完成生產(chǎn)管理系統、設備管理系統、實(shí)驗室管理系統、能源管理系統及平臺整體上線(xiàn)，2023年4月完成6套流程型生產(chǎn)裝置和3套離散型生產(chǎn)裝置的零手動(dòng)改造。各裝置零手動(dòng)智能化改造融合機電儀各專(zhuān)業(yè)，以先進(jìn)控制技術(shù)和控制回路整定技術(shù)為先導，融合流程模擬與工藝優(yōu)化、控制方案優(yōu)化、工藝改造、儀表閥門(mén)改造、設備改造等技術(shù)，投用后均獲得良好的控制效果并實(shí)現了全裝置生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制。2023年10月，項目整體順利通過(guò)驗收，并獲得甕福紫金感謝信。

甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠(chǎng)”整體規劃圖

根據項目建設要求，將甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠(chǎng)”的建設分成以下4部分：IT基礎設施層、平臺層、應用層和邊緣端零手動(dòng)智能化升級。

（1）IT基礎設施層

通過(guò)建設DCS、PLC、自動(dòng)化儀表、視頻監控、RFID等，構建IT基礎支撐。其中的創(chuàng )新點(diǎn)是，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構思維，構建整個(gè)甕福紫金的基礎設施云平臺，所有信息化系統共享虛擬化基礎設施。

（2）平臺層

通過(guò)設置工業(yè)防火墻、構建物理獨立網(wǎng)絡(luò )、完善安全管理制度等安全措施的前提下，將所有工控系統的數據通過(guò)標準OPC接口集成到平臺，將集團公司內現有的業(yè)務(wù)管理信息系統集成到數據中臺，通過(guò)對數據的規范化和數據質(zhì)量的提升，為公司產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠(chǎng)的數據分析、業(yè)務(wù)流轉、決策支持應用提供統一的數據和平臺基礎。

其中的創(chuàng )新點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路包括：

·  針對各個(gè)職能部門(mén)管理分散、集團與各生產(chǎn)企業(yè)各自為政的問(wèn)題，構建覆蓋公司各部門(mén)、各車(chē)間的一體化生產(chǎn)與應急指揮聯(lián)合平臺，通過(guò)對數據和信息的集成，形成高效的公司運行監控、資源調度配置和應急聯(lián)動(dòng)指揮。

·  首次構建面向目標導向型的績(jì)效指標體系，建立公司關(guān)鍵生產(chǎn)、能源、計劃指標庫，行業(yè)標桿指標庫等，動(dòng)態(tài)掌握績(jì)效指標完成情況，將各級各類(lèi)指標分門(mén)別類(lèi)及時(shí)推送到各級部門(mén)和相關(guān)崗位。

（3）應用層

應用層包含安全管理領(lǐng)域的日常安全監督、作業(yè)許可、應急演練和生產(chǎn)管理領(lǐng)域的生產(chǎn)統計、庫存管理、實(shí)驗室管理、能源管理以及設備管理領(lǐng)域的設備完整性和點(diǎn)巡檢功能等。

其中的創(chuàng )新點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路包括：

·  基于統一大數據分析與共享平臺，實(shí)現多維度主題分析，根據各專(zhuān)業(yè)的業(yè)務(wù)管理需求，建立生產(chǎn)、安全、環(huán)保、實(shí)驗室、設備、計量物流等不同主題的關(guān)鍵指標監控與分析溯源體系。

·  面對現場(chǎng)手機操作系統版本多而雜，性能不統一等問(wèn)題，將移動(dòng)端集成企業(yè)微信工作臺，快速建立集團與公司關(guān)鍵功能業(yè)務(wù)交互，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)數據情況，將各級各類(lèi)消息分門(mén)別類(lèi)及時(shí)推送到各級部門(mén)和相關(guān)崗位。

·  面對?；菲髽I(yè)日常作業(yè)繁多復雜、委外單位多變、紙質(zhì)簽收時(shí)間漫長(cháng)、時(shí)效性及追溯性低等問(wèn)題，構建覆蓋企業(yè)職能部門(mén)、各車(chē)間、承包商的一體化作業(yè)票管理系統，通過(guò)規范統一的審批流程將GB30871-2022《危險化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)安全規范》涉及的八大作業(yè)進(jìn)行數字化集成，在移動(dòng)端上進(jìn)行申請、審批、執行、結果錄入整個(gè)業(yè)務(wù)流程的管理，并采用不同的圖標與顏色在地圖中顯示作業(yè)位置、狀態(tài)，同時(shí)系統可從作業(yè)位置、作業(yè)類(lèi)型、安全事故發(fā)生次數等不同緯度，對作業(yè)數據進(jìn)行統計分析，形成高效的公司運行監控、資源調度配置和應急聯(lián)動(dòng)指揮。能實(shí)時(shí)了解各生產(chǎn)單位的安全環(huán)保情況，實(shí)現“縱深防御、關(guān)口前移、源頭治理”，提高企業(yè)風(fēng)險管控能力，減少安全事故，確保安全生產(chǎn)。

·  建設風(fēng)險分級管控及隱患排查協(xié)同的雙重預防機制管理功能，構建有科學(xué)完善的工作推進(jìn)機制、有全面覆蓋的安全風(fēng)險分級管控措施、有責任明確的隱患排查治理制度、有線(xiàn)上線(xiàn)下融合的信息化系統、有獎懲分明的激勵約束機制的“五有”常態(tài)化運行機制，并實(shí)現企業(yè)與政府系統數據互聯(lián)互通。

·  面對現場(chǎng)庫位管理混亂、數據不及時(shí)、業(yè)務(wù)不完善情況，建設庫存管理在線(xiàn)管理功能，在現場(chǎng)無(wú)實(shí)體庫位狀態(tài)下，可進(jìn)行虛擬庫位設定，對現場(chǎng)庫位情況進(jìn)行綜合監控，通過(guò)掃描二維碼可通過(guò)在線(xiàn)出入庫等進(jìn)行庫位選擇操作，自動(dòng)統計相關(guān)進(jìn)銷(xiāo)存報表，極大節約人力物力成本，且實(shí)施周期快，重用率高。

（4）邊緣端零手動(dòng)操作智能化升級

相較常規的自動(dòng)化/APC項目，零手動(dòng)項目需要攻克的難點(diǎn)更多：

ü  以往的APC軟件多實(shí)現穩態(tài)的控制，零手動(dòng)對軟件使用場(chǎng)景要求是全流程、全時(shí)段：中智達軟件開(kāi)發(fā)團隊結合現場(chǎng)實(shí)施需求，對公司APC軟件進(jìn)行迭代升級，使其更適應零手動(dòng)使用場(chǎng)景；通過(guò)對操作工的處理方式歸納總結，結合數據分析、化工原理利用，由實(shí)施工程師將控制器觸發(fā)條件、處理方式等進(jìn)行整合、程序編譯，形成智能專(zhuān)家控制器，實(shí)現諸如一鍵程控、故障自動(dòng)處理、控制器底層參數自適應調節等功能，以應對裝置運行的多種工況。

ü  零手動(dòng)對現場(chǎng)的執行機構、監測儀表數量、質(zhì)量要求更高：甕福紫金配合改造需求，同步實(shí)施精良裝備、零備機的工程，對現場(chǎng)硬件進(jìn)行自動(dòng)化改造。

ü  零手動(dòng)控制方案需要考慮的情景、維度更多更復雜：甕福紫金調動(dòng)優(yōu)秀專(zhuān)業(yè)人才組成賦能團隊，與中智達工程/工藝經(jīng)驗豐富的工程師一道進(jìn)行方案設計，在控制器上線(xiàn)后不斷是優(yōu)化、調試，使整個(gè)控制系統實(shí)用、穩定。

ü  零手動(dòng)控制系統架構于DCS之上，某些現場(chǎng)條件暫無(wú)改造對策會(huì )影響整個(gè)控制的完整性：中智達開(kāi)發(fā)團隊通過(guò)智能語(yǔ)音系統，實(shí)現了機器輔助監盤(pán)，將現場(chǎng)與DCS自控系統通過(guò)觸發(fā)式的人聲語(yǔ)音提示進(jìn)行鏈接。

本項目零手動(dòng)智能化升級的創(chuàng )新性體現在如下幾點(diǎn)：

?  軟件新：軟件迭代升級，采用中智達最新平臺，解決了不同工況模型失真難題，進(jìn)而使執行機構不再超調、受控對象在不同工況下總能趨向穩定，解決以往運行條件變更導致的振蕩。

?  方法新：優(yōu)化工程實(shí)施過(guò)程，大大減短施工周期，增加后期優(yōu)化、調試時(shí)間占比，進(jìn)而擁有了更多打破常規控制方式機會(huì )，嘗試更多合理方案使控制效果最優(yōu)。

?  目標新：相對普通DCS/APC控制有適用場(chǎng)景，零手動(dòng)目標旨在實(shí)現全流程、全時(shí)段的自動(dòng)控制，且也需要實(shí)現能耗控制，倒逼工藝、儀表、管理、實(shí)施考慮全部工況后進(jìn)行全面自控設計。

?  效果新：

（1）推動(dòng)了生產(chǎn)模式變革。零手動(dòng)操作后，DCS崗位從“操作員”變“監護員”，解放出更多的生產(chǎn)力，讓更多的員工成為思考者、創(chuàng )造者，不斷將智慧聚集到運營(yíng)管理當中，為傳統化工生產(chǎn)變革為數字化生產(chǎn)。

（2）提升裝置本質(zhì)安全水平。日均操作數量為0，大大降低了傳統化工行業(yè)人為干預帶來(lái)的安全風(fēng)險，最大程度消除人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，提高裝置本質(zhì)安全水平；

（3）零手動(dòng)操作改造讓裝置變得更加“透明”，可以將隱藏在“黑暗”中的隱患暴露在“陽(yáng)光下”，讓裝置從本質(zhì)上更加安全。操作頻次的下降，最大程度減少操作員誤操作造成的事故隱患，從技能、管理、素養上將操作員培養成監控員，提供解決問(wèn)題的能力，提升員工的幸福感和獲得感；

（4）實(shí)現生產(chǎn)節能減排降碳。零手動(dòng)操作在原來(lái)APC的基礎上進(jìn)一步優(yōu)化升級，對裝置控制的穩定和能源控制的精準性都有了很大的提升，節能降耗成效比較明顯；

（5）促進(jìn)以設備完整性為基礎，對檢維修頻次、預防性檢修和維護保養、儀表選型匹配性、工藝條件優(yōu)化都提出了更高的要求，這些都是零手動(dòng)操作的基礎和保障，通過(guò)“零手動(dòng)操作”這一結果導向，倒逼硬件裝備水平提升裝備精良管理提升。

4 效益分析

甕福紫金“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+磷化工全產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠(chǎng)”項目以提質(zhì)增效、節能降耗、轉型升級為核心訴求，以互聯(lián)網(wǎng)+為技術(shù)驅動(dòng)，建成面向市場(chǎng)，“綠色、安全、高效、柔性”且技術(shù)安全可控的智能工廠(chǎng)。通過(guò)廠(chǎng)區內全業(yè)務(wù)上云打通企業(yè)數據流、業(yè)務(wù)流、管理流，實(shí)現整個(gè)甕福紫金生產(chǎn)數據的一致性和共享，實(shí)現生產(chǎn)信息的可視化展示，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)的決策依據。在本質(zhì)安全的設計前提下，通過(guò)實(shí)施零手動(dòng)操作智能化改造升級，大幅提升了裝置自動(dòng)化水平，解放了生產(chǎn)力，實(shí)現磷化工裝置全流程、全時(shí)段的的無(wú)人操作。通過(guò)控制軟件的迭代升級、技術(shù)提升、方案優(yōu)化，零手動(dòng)工程既滿(mǎn)足了自動(dòng)化改造需求，同時(shí)也實(shí)現了節能降耗、提質(zhì)增效，促進(jìn)了生產(chǎn)車(chē)間工藝改進(jìn)、倒逼了設備改造升級，為真正的無(wú)人車(chē)間打下了堅實(shí)基礎。整個(gè)項目物耗下降1.6% ，節降420萬(wàn)元；能耗下降2%，節降650萬(wàn)元；人工成本、設備檢修費用等其它因素綜合降本1320萬(wàn)元，實(shí)現事故次數減少80%以上，并實(shí)現零傷亡，累計產(chǎn)生每年2300萬(wàn)元以上經(jīng)濟效益，幫助甕福紫金獲得福建省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“標桿企業(yè)”、優(yōu)秀智能制造應用案例等榮譽(yù)，社會(huì )效益巨大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及零手動(dòng)操作理念的知名度與日俱增，正逐步向甕福集團和貴州磷化集團其他生產(chǎn)基地輻射并取得了顯著(zhù)推廣價(jià)值。

現場(chǎng)數據看板-能源