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过程自动化的发展与机遇

行业聚焦点中国仪表网2009年10月26日 10:03人气:4437

       过程自动化系统地位凸显

  流程工业既是能源消耗的工业,也是原材料生产的重要工业,包括炼油、化工、电力、冶金等重大基础工业领域。流程工业的现实状况是能耗高、成本高、污染高、劳动生产率低、资源利用率低。目前,我国流程工业与国际先进水平的主要差距,除了产品、工艺外,主要还在于生产控制自动化、优化、调度、管理以及信息化的等技术的相对落后。因此,迫切需要围绕资源、能源的高效利用目标,集成采用生产工艺技术、自动化技术、信息技术、优化技术等先进技术的支持,以达到提高产品质量和产量、降低物耗与能耗、减少环境污染的目的,实现企业综合经济技术指标的最优化,确保可持续发展。

  面对当前激烈的全球市场竞争和能源短缺问题,面向流程工业的过程自动化系统的地位已经变得越来越重要。过程自动化系统不仅包括各类现场仪表、执行机构、DCS(集散控制系统)、PLC(逻辑控制系统)、SIS(仪表安全系统)等硬件系统,还包括先进控制和优化、计划调度和排产、经营管理和供应链管理等软件系统,涉及到节能降耗、环境保护、安全生产以及产品全生命周期管理等过程,为企业提供全面、安全、高效的信息化解决方案。

  在过去的近二十年里,我国在DCS方面取得了重大进展,基本上达到了国际先进水平,如中控、和利时等公司的产品都得到了市场的认可,但在高端的变送器及在线分析仪器方面,我们与国际先进水平相比仍有一定的差距。

  自动化与信息化的新机遇

  流程工业是实现节能减排目标的主要领域和关键环节,也是国家实施节能降耗战略的主攻方向。当前流程工业节能减排等问题,既是过程自动化发展的新挑战,也是过程自动化发展的新机遇。

  面对国内外激烈的竞争,我们该如何提高企业的核心竞争力?答案中很重要的一点就是信息化与工业化的融合,对流程工业而言其重点就是实现综合自动化。纵观我国制造业信息化系统的应用现状,建设的重点普遍放在ERP管理系统和自动化控制系统两个方面。但是,由于产品行销在近一、二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向,因而对制造企业生产现场的管理和组织提出了更多的挑战,仅仅依靠ERP和现场自动化系统往往无法应付这种新局面。而企业的一些问题也随之显现:大量数据无法转变为信息和知识;运行管理缺乏可视化平台与信息;节能减排缺少可操作指导和理论;企业可持续发展需要信息整合。在这个领域里如何利用先进技术提高企业的综合竞争实力?显然工厂制造执行系统(Manufacturing Execution System,简称MES)就是其中可以采用的重要信息技术之一。

  MES系统是近十年来在国际上迅速发展起来的、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的生产经营环境,帮助企业提高资源利用率、减低成本、实时优化产能、提高产品的质量、提高服务质量以及企业综合竞争力。MES适用于不同行业(石化、化工、冶金、制药等),能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理,尤其对于非常复杂的石化等流程工业企业,从底层的PCS到过程控制、生产调度到节能减排再到企业的管理,MES起了非常关键和重要的作用,对流程工业而言是工业化与信息融合的关键。

   “十一五”期间通过国家863重大研究项目,整合国内产学研优势力量,建立由企业、高校和科研单位组成MES研发联盟,形成了长效合作机制和高素质的专业研发及实施队伍。目前,该项研究成果已经形成相关应用软件包,例如以石化盈科牵头联合高校开发的面向石化企业生产执行系统SMES,首次实现国内流程工业企业级生产执行系统软件的研发突破和示范应用。其应用效益得到企业认可,并且有效推进了企业信息化和节能减排的目标。该项成果将不断在冶金、化工、制药等行业进行推广应用,以期取得更大的效益,例如对于非常复杂的钢铁企业,从底层的PCS到过程控制到企业的信息化管理,其中MES起了非常关键和重要的作用,没有MES的支撑,ERP是无法有效地运用并实现科学的量化管理、无法真正实现企业信息化。基于MES理念的石化企业生产管理业务流程的投运显著增加综合商品率,降低能耗,下表1是MES系统在石化领域示范应用取得的成果。

  美国的ARC公司对自动化领域做出相关市场调查和分析:应用MES,在同样的装置下产品质量可以提高19.2%,劳动生产率提高13%,产量提高11%。如果我国能在产品质量提高10%,劳动生产率提高5%,对中国现阶段的经济水平的影响是非常巨大的,对我国节能减排的作用也是巨大的。

  MES技术在石化、冶金、化工等行业里将起到的作用非常明显,特别是在优化生产调度、提高产品质量、加快在制品库存周转、减少非计划生产、加快生产经营对市场的响应、降低库存、提高管理效能、增加企业利润等方面产业明显的经济效益。

  自动化与信息化发展的新方向

  自动化是工业信息化的技术基础,而信息化又能推进工业化,这个过程会推进产品或服务的产生过程中实现管理流程、组织机构、生产技能及生产工具的变革。

  近年来,过程自动化的服务范畴和起到的作用不断扩大和提升,而且相关新需求和新研究课题也不断涌现,譬如数据驱动的信息获取及应用、制造运行管理(MOM,Manufacturing Operation Management)、智能工厂(IP,Intelligent Plant)等。

  总之,信息化在推进我国工业化的进程,近年来从理论研究到技术攻关、软件产品开发、工程应用等形成了纵横发展的良好势头。工业界的人们应该充分吸收和利用最新控制技术、通信技术、软件技术、数据处理技术等,并开发、利用企业信息资源,提升企业信息管理和生产数据应用的实质性价值,提高经济增长质量,最终推动经济社会发展转型的历史进程。

(本文来源:浙江大学智能系统与控制研究所 褚健转载请注明出处
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