http://bfqmb.cn 2010-11-04 16:10 來源:今日自動化
80年代,以石油化工行業(yè)為代表的各大企業(yè)紛紛啟用先進(jìn)控制(advanced process control,即APC)技術(shù)。憑借改善過程動態(tài)控制的性能、減少過程變量的波動幅度、使生產(chǎn)裝置在接近其約束邊界的條件下運(yùn)行(卡邊操作)等優(yōu)勢,先進(jìn)控制技術(shù)在石油化工行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用,大量工業(yè)裝置在已有DCS的基礎(chǔ)上配備了先進(jìn)控制系統(tǒng),大規(guī)模的模型預(yù)估控制和用于優(yōu)化的非線性預(yù)估控制技術(shù)得到極大完善。
中國石化股份有限公司信息系統(tǒng)管理部主任張志檁形象地將先進(jìn)控制技術(shù)比喻為“企業(yè)實(shí)現(xiàn)管控一體化的技術(shù)橋梁”。確實(shí)如此,作為國內(nèi)推廣的企業(yè)信息化的根基,先進(jìn)控制技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)過程的最高層面,其在企業(yè)中的MES、ERP等信息系統(tǒng)以及DCS、PLC等控制系統(tǒng)的有機(jī)整合過程中起著舉足輕重的作用。
盡管先進(jìn)控制系統(tǒng)效益明顯,但國內(nèi)企業(yè)先進(jìn)控制建設(shè)和應(yīng)用情況與國外始終存在差距。系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)在開發(fā)應(yīng)用過程中能夠保證系統(tǒng)正常運(yùn)行,但同時(shí),先進(jìn)控制系統(tǒng)的維護(hù)者是用戶企業(yè)的信息技術(shù)人員,他們既要熟悉先進(jìn)控制技術(shù)本身,同時(shí)要掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及工藝過程等技術(shù)。因此,用戶企業(yè)自身由于缺乏足夠的技術(shù)力量,先進(jìn)控制系統(tǒng)的長期維護(hù)問題日益明顯。另外,MES系統(tǒng)需要從DCS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),如果企業(yè)現(xiàn)有和新建的先進(jìn)控制系統(tǒng)不能充分利用MES系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,將會造成額外的投資。那么,如何才能讓先進(jìn)控制技術(shù)盡其用、顯其效呢?
實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)完善先進(jìn)控制應(yīng)用
據(jù)張主任介紹,近年來,實(shí)時(shí)優(yōu)化和先進(jìn)控制的集成已經(jīng)成為過程工業(yè)的熱點(diǎn)。國外石化企業(yè)紛紛在主要裝置實(shí)施實(shí)時(shí)優(yōu)化,以獲取最大經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)了解,目前國外大多數(shù)的煉化重點(diǎn)裝置已經(jīng)實(shí)施了先進(jìn)控制和實(shí)時(shí)優(yōu)化。
通常來講,實(shí)施先進(jìn)控制,可以解決動態(tài)響應(yīng)時(shí)間滯后、變量未能在線測量、動態(tài)響應(yīng)非線性、干擾相互耦合與約束、大的外部干擾等常規(guī)控制的問題。但是,先進(jìn)控制并不能確定裝置的最優(yōu)工況以及對應(yīng)的生產(chǎn)參數(shù),這一問題就需要由針對多個(gè)裝置或全廠的實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)來解決。
據(jù)霍尼韋爾(中國)有限公司過程控制部市場戰(zhàn)略經(jīng)理姜亞春介紹,實(shí)時(shí)優(yōu)化處于先進(jìn)控制和基礎(chǔ)控制層之上,在綜合考慮經(jīng)濟(jì)信息、裝置物理約束和裝置自由度的前提下,實(shí)時(shí)求解出滿足最優(yōu)化經(jīng)濟(jì)(或其它業(yè)務(wù)目標(biāo))的最佳工況點(diǎn)及其所對應(yīng)的生產(chǎn)參數(shù),并將這一結(jié)果傳遞給先進(jìn)控制系統(tǒng),由后者實(shí)現(xiàn)這一最優(yōu)目標(biāo)。目前,一些先進(jìn)控制的商業(yè)軟件也在一定范圍內(nèi)集成了局部優(yōu)化功能,可以滿足一定程度的優(yōu)化需求。
實(shí)施能力決定先進(jìn)控制的應(yīng)用基礎(chǔ)
據(jù)了解,中國石化由石化盈科統(tǒng)一承擔(dān)先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化的實(shí)施與運(yùn)行維護(hù)工作。張主任認(rèn)為,這明顯提高了國內(nèi)煉化企業(yè)先進(jìn)控制系統(tǒng)應(yīng)用的效果。這種由信息部門統(tǒng)一管理,由信息技術(shù)公司統(tǒng)一承擔(dān)實(shí)施與運(yùn)行維護(hù)的方式,有效地加快了先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化的實(shí)施速度,在提高應(yīng)用效果的同時(shí),也保證了系統(tǒng)的長期、可靠運(yùn)行。
那么具體到實(shí)施項(xiàng)目上,用戶還需要注意哪些方面呢?姜經(jīng)理介紹說:“先進(jìn)控制項(xiàng)目成功實(shí)施及長期穩(wěn)定運(yùn)行基于以下幾個(gè)方面:現(xiàn)場裝置基礎(chǔ)條件是否完備、項(xiàng)目前期的效益及可行性分析是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、所采用的先進(jìn)控制軟件工具是否先進(jìn)成熟可靠并匹配、工程實(shí)施隊(duì)伍經(jīng)驗(yàn)是否豐富、項(xiàng)目管理是否切實(shí)有效以及系統(tǒng)維護(hù)機(jī)制是否高效。”同時(shí),他還強(qiáng)調(diào),用戶對項(xiàng)目本身的理解、支持以及對技術(shù)的掌握程度也直接影響著先進(jìn)控制的應(yīng)用效果。
姜經(jīng)理在采訪中還提到了供應(yīng)商的選擇問題,他認(rèn)為,先進(jìn)控制項(xiàng)目供應(yīng)商的選擇往往是決定項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。“供應(yīng)商可從技術(shù)與實(shí)施能力兩方面來著手:在技術(shù)方面評估的標(biāo)準(zhǔn)包括技術(shù)的成熟性、全面性、性價(jià)比以及公司的信譽(yù)、規(guī)模與長期技術(shù)支持的能力;在實(shí)施能力方面的評估標(biāo)準(zhǔn)則包括國內(nèi)外同類裝置的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)、國內(nèi)的實(shí)施隊(duì)伍與長期支持能力以及主任工程師的經(jīng)驗(yàn)與能力。”姜經(jīng)理說道。
維護(hù)機(jī)制是先進(jìn)控制的關(guān)鍵
對用戶來說,科學(xué)有效的先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)機(jī)制相當(dāng)重要。因?yàn)閺脑砩蟻碇v,先進(jìn)控制是基于數(shù)學(xué)模型的,這個(gè)數(shù)學(xué)模型是建立在特定的時(shí)間(項(xiàng)目開發(fā)期)和特定的條件(項(xiàng)目開發(fā)時(shí)的工藝狀況)下的。如果裝置發(fā)生大的變化,先進(jìn)控制中的模型或應(yīng)用參數(shù)需要進(jìn)行及時(shí)的修改以達(dá)到最佳的應(yīng)用效果。另外,如果操作人員對先進(jìn)控制建模原理沒有較深的理解,在日常使用中,也需要有應(yīng)用工程師的協(xié)助;同時(shí),先進(jìn)控制中通常也設(shè)計(jì)了針對不同生產(chǎn)方案的應(yīng)用,遇到生產(chǎn)方案改變時(shí),需要對先進(jìn)控制進(jìn)行切換或參數(shù)調(diào)整。因此,先進(jìn)控制投入使用后,需要有專人做日常維護(hù)工作。根據(jù)國外多年的統(tǒng)計(jì)分析,在投運(yùn)后,先進(jìn)控制會發(fā)揮它的效益,但半年后如沒有適當(dāng)?shù)木S護(hù),其性能和經(jīng)濟(jì)效益將逐步下降。姜經(jīng)理介紹,如果建立了好的維護(hù)管理體系,先進(jìn)控制的效益完全可以長期維持下去,加上不斷的應(yīng)用改進(jìn)和系統(tǒng)升級,其效益還可不斷提高。
同時(shí),姜經(jīng)理還指出,從企業(yè)的組織管理和系統(tǒng)管理兩個(gè)方面入手,可以對先進(jìn)控制做到較好的維護(hù)。
先進(jìn)控制維護(hù)的組織與管理
由于先進(jìn)控制投入使用后將成為生產(chǎn)操作的有機(jī)組成部分,同時(shí)它能起到為保障工廠的安全穩(wěn)定生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益等重要的作用。因此,企業(yè)必須像維護(hù)其他生產(chǎn)設(shè)備一樣,配備專人的先進(jìn)控制應(yīng)用工程師小組對其進(jìn)行定期維護(hù)。這個(gè)小組的組成可根據(jù)企業(yè)中里先進(jìn)控制應(yīng)用的數(shù)目、有無外界技術(shù)支持等具體情況來確定。根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn),一般如有外界維護(hù)合同,每人可以維護(hù)5~10個(gè)裝置;如自主維護(hù)為主,則每人2~3個(gè)裝置。對于先進(jìn)控制工程師小組,其專業(yè)背景應(yīng)以工藝或控制為主,組長或主任工程師應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的人員擔(dān)任。
建立專業(yè)的先進(jìn)控制隊(duì)伍之后,由先進(jìn)控制組牽頭、各部門緊密配合的管理制度也必須及時(shí)確立。工藝操作車間將是先進(jìn)控制的用戶,首先要建立先進(jìn)控制操作流程及管理考核制度,同時(shí)也必須建立有關(guān)常規(guī)儀表、分析儀、閥及其他設(shè)備的管理考核制度。
先進(jìn)控制維護(hù)的系統(tǒng)管理
在過去許多先進(jìn)控制項(xiàng)目的實(shí)施中,大多側(cè)重于先進(jìn)控制系統(tǒng)本身的開發(fā),卻忽略了先進(jìn)控制在線維護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施。在企業(yè)實(shí)施先進(jìn)控制的組織與管理體制建立起來后,還必須對先進(jìn)控制的運(yùn)行性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與定時(shí)報(bào)告,及時(shí)將先進(jìn)控制系統(tǒng)的投運(yùn)率、投運(yùn)效果和效益與存在的問題等信息反饋到先進(jìn)控制小組及企業(yè)的管理層。根據(jù)這些反饋,相關(guān)管理部門人員可以將問題及時(shí)解決。
同時(shí),由先進(jìn)控制維護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)出來的先進(jìn)控制投運(yùn)指數(shù)將以報(bào)表或報(bào)告的形式,提交給各相關(guān)部門以及廠長等管理層,這些指數(shù)也將作為考核各級領(lǐng)導(dǎo)與工作人員的重要依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)。
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