王明龍

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在大型能源化工企業(yè)的探索

王明龍

（中平信息技術(shù)有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

2019年政府工作報(bào)告中明確提出“推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升”“全民推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)+，運(yùn)用新技術(shù)新模式改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”。圍繞推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新能力，促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)融合發(fā)展，加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)。相關(guān)工業(yè)軟件是競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)和核心關(guān)鍵技術(shù)。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是企業(yè)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的使能工具，對(duì)轉(zhuǎn)型的成敗、成本、效率以及持續(xù)改進(jìn)有著極其重大的影響，也是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)最激烈的領(lǐng)域之一。打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能，預(yù)示工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的下一個(gè)出風(fēng)口。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；大型能源；數(shù)據(jù)管理；建設(shè)規(guī)劃

1 引言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在大型能源化工企業(yè)的探索研究，是以中國(guó)平煤神馬集團(tuán)建立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，主要面向本企業(yè)內(nèi)的煤化工以及鹽化工行業(yè)的安全、生產(chǎn)、管理、決策等需要解決的重點(diǎn)問題，立足企業(yè)實(shí)際情況，全面科學(xué)部署，穩(wěn)步推進(jìn)的一項(xiàng)科研工作。

近年來，中國(guó)平煤神馬集團(tuán)堅(jiān)持“以煤為本、相關(guān)多元”發(fā)展戰(zhàn)略，立足煤、延伸煤、超越煤，對(duì)接整合煤焦、尼龍產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，打造了多條國(guó)內(nèi)一流的特色煤基化工產(chǎn)業(yè)鏈，逐步構(gòu)建起以煤焦、尼龍化工、新能源新村料為核心產(chǎn)業(yè)，多元支撐、協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)新體系，是中國(guó)品種最全的煉焦煤、動(dòng)力煤生產(chǎn)基地和亞洲最大的尼龍化工生產(chǎn)基地，現(xiàn)有生產(chǎn)礦井21對(duì)，產(chǎn)能規(guī)模3 900萬噸，在建礦井2對(duì)，建設(shè)規(guī)模270萬噸/年；洗煤廠12座，入洗能力4 155萬噸/年；煤焦化工企業(yè)6家，焦炭產(chǎn)能1 600萬噸/年；尼龍66鹽、工程塑料產(chǎn)能亞洲第一；工業(yè)絲、簾子布產(chǎn)能世界第一；糖精鈉、超高功率石墨電極產(chǎn)能全國(guó)第一。

2 解決的行業(yè)問題

2.1 信息集成、產(chǎn)業(yè)協(xié)同問題

近年來，在政策引領(lǐng)、支持和推動(dòng)下，集團(tuán)從解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的實(shí)際問題出發(fā)，以安全生產(chǎn)為前提，以信息共享為目標(biāo)，以創(chuàng)造價(jià)值為導(dǎo)向，大力建設(shè)和發(fā)展生產(chǎn)自動(dòng)化和運(yùn)營(yíng)信息化，形成了趨于完善的自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)，涵蓋了生產(chǎn)計(jì)劃、物料供應(yīng)、工藝改進(jìn)、質(zhì)量管控、能效提升等應(yīng)用，在這些應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)過程中，不斷遇到了一些系統(tǒng)性問題。

在國(guó)家大力推行智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代背景下，集團(tuán)現(xiàn)有系統(tǒng)的應(yīng)用封閉和信息孤島現(xiàn)狀，已經(jīng)難以滿足企業(yè)安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保、協(xié)同共享的發(fā)展需求，亟需通過先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段解決難題，促進(jìn)集團(tuán)穩(wěn)步、科學(xué)、轉(zhuǎn)型發(fā)展。

2.2 節(jié)能降耗、安全環(huán)保問題

能源化工行業(yè)面臨資源消耗大、高能耗、重污染風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)危險(xiǎn)等問題。

2.2.1 資源消耗大

能化行業(yè)體量大，原料資源消耗高。提高原料的轉(zhuǎn)化率可直接減少資源消耗，是企業(yè)盈利水平的關(guān)鍵因素。

2.2.2 能源漏損大，能耗高

能化行業(yè)生產(chǎn)過程的物料轉(zhuǎn)化與處理的每一環(huán)節(jié)，需要消耗大量電力和煤等能源。集團(tuán)下屬部分企業(yè)，能源數(shù)據(jù)欠缺、管理手段相對(duì)原始，無法進(jìn)行有效的能源利用效率的技改，造成產(chǎn)品能耗偏高。

2.2.3 重污染風(fēng)險(xiǎn)

在物料轉(zhuǎn)化過程中，生成大量廢水、廢氣、廢料等污染物，對(duì)污染物的有效管理，直接決定著對(duì)自然環(huán)境的影響，一旦發(fā)生環(huán)保事故，將對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。

2.2.4 生產(chǎn)安全

煤炭開采在井下進(jìn)行，井下環(huán)境復(fù)雜，容易發(fā)生瓦斯聚集、塌方、透水等安全事故。一旦發(fā)生事故，井下作業(yè)人員逃生困難，容易造成重大安全生產(chǎn)事故。

3 集團(tuán)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)規(guī)劃

致力于能源化工行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及相關(guān)應(yīng)用工業(yè)APP的研發(fā)、示范及推廣，項(xiàng)目總體目標(biāo)是形成一個(gè)能化行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，構(gòu)建工業(yè)智能應(yīng)用的生態(tài)。通過集團(tuán)構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，研發(fā)智能礦山、智慧能效、智慧環(huán)保，實(shí)現(xiàn)整體性協(xié)調(diào)管控與個(gè)性化輔助決策為一體的智慧管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)、提質(zhì)降耗、綠色環(huán)保的目標(biāo)。

3.1 研發(fā)一個(gè)能源化工行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心理念在于通過對(duì)設(shè)備的連接，收集數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而把所得到的關(guān)于設(shè)備運(yùn)行及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程的信息，通過一系列的工業(yè)應(yīng)用閉環(huán)反饋回業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)過程中，其目的是非常明確的，就是通過對(duì)業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的優(yōu)化，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)價(jià)值，甚至引發(fā)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。顯然，對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)設(shè)備的連接是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)收集和分析是關(guān)鍵手段，而把分析所得的信息用于做出最佳化的決策，優(yōu)化生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)是最終的目的。

3.2 開發(fā)五個(gè)維度的工業(yè)APP應(yīng)用

對(duì)煤礦、焦化、尼龍化工、鹽化工、洗選等業(yè)務(wù)板塊從安全、生產(chǎn)工藝、節(jié)能減排、環(huán)保、經(jīng)營(yíng)管理等方面規(guī)劃開發(fā)五個(gè)維度的工業(yè)APP應(yīng)用，它們是智能礦山APP、智慧能效系列APP、智慧環(huán)保APP、企業(yè)經(jīng)營(yíng)駕駛艙APP、智慧煉焦APP。

3.2.1 智能礦山

本應(yīng)用根據(jù)集團(tuán)自有特色，建立智能礦區(qū)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，建立安全生產(chǎn)信息共享智能應(yīng)用，為安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理提供空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集成與應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)協(xié)同調(diào)度、集中管控及科學(xué)決策。

具體目標(biāo)如下：①通過業(yè)務(wù)管理與監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)水量、水壓、已知存水點(diǎn)、地質(zhì)構(gòu)造和斷層區(qū)域、安全監(jiān)測(cè)、井下人員定位、綜合自動(dòng)化、工業(yè)視頻等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，并支持與采掘工作面、回采工作面的關(guān)聯(lián)報(bào)警功能；②實(shí)現(xiàn)煤礦地質(zhì)、測(cè)量、水文、三量、通風(fēng)、安全、機(jī)電、運(yùn)營(yíng)等相關(guān)數(shù)據(jù)與圖形的一體化管理，實(shí)現(xiàn)各類專業(yè)圖形統(tǒng)一入庫(kù)、分層管理、坐標(biāo)系一致性轉(zhuǎn)換等，并支持多專業(yè)專題圖形處理的分布式協(xié)同工作等，保證圖形數(shù)據(jù)在線編輯的一致性；③實(shí)現(xiàn)煤礦“水、火、瓦斯、頂板”和安全生產(chǎn)信息的集成管理、數(shù)據(jù)挖掘和決策支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)公司安全管控流程和存在問題的智能診斷，提高礦區(qū)的安全管控水平；④對(duì)管理和技術(shù)人員而言，無論身在何處，只要能夠上網(wǎng)，就可以對(duì)相關(guān)生產(chǎn)礦井的生產(chǎn)信息進(jìn)行查詢、處理、分析和決策。

3.2.2 智慧能效

智慧能效系統(tǒng)是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)研發(fā)的智慧能源管理系統(tǒng)與智能尋優(yōu)導(dǎo)航系統(tǒng)，是聚整體性協(xié)調(diào)管控與個(gè)性化輔助決策為一體的管理駕駛艙，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源的智能管理以及能效提升。智慧能效系列包含智慧能源管理、鍋爐智能燃燒、智能熱電聯(lián)供、大型電機(jī)能效管理四個(gè)應(yīng)用APP。

智慧能源管理模塊建設(shè)目標(biāo)為拉動(dòng)日常能源管理的可視化、能效改善的持續(xù)化，實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)（公司、車間、設(shè)備）尺度、不同時(shí)間（年、月、日）尺度下的能源消耗與能源效率匯總統(tǒng)計(jì)，支持用戶快速發(fā)現(xiàn)問題和改善能效分析診斷水平，實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)的能效分析以及指導(dǎo)年度新能效目標(biāo)制訂，實(shí)現(xiàn)能源管理標(biāo)準(zhǔn)化。

鍋爐智能燃燒模塊目標(biāo)為提高流化床鍋爐燃料燃燒的能源效率，建立流化床鍋爐的數(shù)學(xué)模型，基于外部生產(chǎn)狀態(tài)的變化和內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化，通過鍋爐智能尋優(yōu)系統(tǒng)，為主操提供實(shí)時(shí)操作指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作，提高鍋爐設(shè)備運(yùn)行效率。

智能熱電聯(lián)供模塊建設(shè)目標(biāo)為實(shí)時(shí)優(yōu)化自備電廠供熱和供電的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略，建立根據(jù)蒸汽不平衡度以及管網(wǎng)壓力變化速度，及時(shí)發(fā)出鍋爐負(fù)荷調(diào)整以及調(diào)整量的指令，建立熱電網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)度策略系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.2.3 智慧環(huán)保

智慧環(huán)保建設(shè)目標(biāo)為建立“動(dòng)態(tài)立體感知、智能信息應(yīng)用、智能決策應(yīng)用”為一體的智能環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)全廠污染物排放進(jìn)行統(tǒng)一平臺(tái)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析與決策處理?；贕IS信息系統(tǒng)，對(duì)廠區(qū)內(nèi)排放點(diǎn)、廠區(qū)以及園區(qū)三級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境以及污染物水平實(shí)現(xiàn)“一張圖”可視化監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)警閾值將超標(biāo)數(shù)據(jù)第一時(shí)間予以報(bào)警，將在線報(bào)警中的超標(biāo)情況，根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)歸屬、監(jiān)測(cè)點(diǎn)類型與級(jí)別，通過短信以及微信發(fā)送給相關(guān)人員。建立環(huán)保指標(biāo)與各影響因素的關(guān)聯(lián)模型，優(yōu)化環(huán)保設(shè)施運(yùn)行。

3.2.4 智慧煉焦

焦炭競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)日趨激烈，降低生產(chǎn)成本與保證焦炭質(zhì)量指標(biāo)是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。焦炭生產(chǎn)中配合煤成本占生產(chǎn)成本的70%～80%，優(yōu)化配煤方案降，低配煤成本對(duì)焦化企業(yè)降本意義重大。為實(shí)現(xiàn)降本目標(biāo)，配煤方案需要做到“科學(xué)配比、經(jīng)濟(jì)配比、精準(zhǔn)配比”。因此，基于大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，并提供合理可靠的煤焦質(zhì)量預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)成本和質(zhì)量方面的綜合尋優(yōu)系統(tǒng)對(duì)于焦化企業(yè)十分關(guān)鍵。煤焦質(zhì)量管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)焦炭生產(chǎn)端到端的全流程管控，對(duì)配煤關(guān)鍵步驟提供適用于特殊場(chǎng)景的優(yōu)化模型，并在焦炭質(zhì)量指標(biāo)出現(xiàn)偏差時(shí)提供過程追溯與輔助決策的閉環(huán)管理方案。

3.3 企業(yè)經(jīng)營(yíng)駕駛艙

平煤神馬集團(tuán)是中國(guó)品種最全的煉焦煤、動(dòng)力煤生產(chǎn)基地和亞洲最大的尼龍化工產(chǎn)品生產(chǎn)基地。各個(gè)產(chǎn)業(yè)間形成以物料流動(dòng)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)上下游關(guān)系，例如原煤—煉焦—煤焦油—粗苯—精苯—尼龍66鹽—工業(yè)絲—尼龍切片。上下游之間屬于不同產(chǎn)業(yè)群，在管理上互相獨(dú)立，生產(chǎn)信息互相不透明。企業(yè)管理者難以根據(jù)上下游產(chǎn)品市場(chǎng)情況以及生產(chǎn)裝置運(yùn)行負(fù)荷，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，造成庫(kù)存過多或者不足等。

企業(yè)經(jīng)營(yíng)駕駛艙系統(tǒng)目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理，直接連接集團(tuán)與下屬公司的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、財(cái)務(wù)信息系統(tǒng)以及人力資源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)內(nèi)各公司人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分析、統(tǒng)一顯示。將云平臺(tái)上的數(shù)據(jù)匯總加工成企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的各類關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)，例如人力資源、財(cái)務(wù)、環(huán)保、安全、產(chǎn)能、質(zhì)量、設(shè)備利用率，建立集團(tuán)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持，保證集團(tuán)內(nèi)上下游資源協(xié)同。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)信息技術(shù)、感知技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的集成，以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、模型和應(yīng)用平臺(tái)技術(shù)框架，將復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行體系化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的協(xié)同、共享與重用，進(jìn)而促進(jìn)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)智能制造目標(biāo)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

F49

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.060

2095－6835（2020）09－0140－02

王明龍（1979—），男，本科，畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)為中平信息技術(shù)有限責(zé)任公司技術(shù)中心主任，主要從事煤礦信息安全和智能礦山建設(shè)工作。

〔編輯：王霞〕