從首套50萬噸/年乙二醇項目看化工行業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型

　　11月28日，中國單套最大高效合成氣制乙二醇裝置成功投產(chǎn)新聞發(fā)布會在北京舉行。發(fā)布會透露，國內(nèi)首套大型50萬噸/年乙二醇示范項目在華魯恒升成功投產(chǎn)，開創(chuàng)了煤制乙二醇項目的多項先河：裝置開車時間最短，產(chǎn)品優(yōu)等品率100%，真正意義上實現(xiàn)了乙二醇裝置大型化，設(shè)備全部實現(xiàn)國產(chǎn)，裝置單位投資最低。

　　而所有這些創(chuàng)紀(jì)錄成績的背后，智能化設(shè)計功不可沒。該項目工程設(shè)計方中國成達(dá)工程有限公司副總經(jīng)理兼總工程師王允升對此感受頗深。12月3日，王允升在接受《中國化工報·智能制造周刊》記者采訪時，對工程設(shè)計在化工智能化工廠建設(shè)中所發(fā)揮的作用進(jìn)行了分析，同時詳細(xì)解讀了50萬噸/年乙二醇示范項目設(shè)計中所蘊涵的智能元素。

　　數(shù)字化移交夯實基礎(chǔ)

　　數(shù)字化移交是化工項目實現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)，工程設(shè)計單位在智能工廠建設(shè)中發(fā)揮著無可替代的作用。如何從項目設(shè)計開始，為未來的工廠注入更多的智能元素，推動化工企業(yè)加快智能升級？王允升解釋說：“流程行業(yè)智能工廠建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，數(shù)字化工廠是智能工廠建設(shè)的重要組成部分。智能工廠建設(shè)的基礎(chǔ)是數(shù)字化移交。”

　　數(shù)據(jù)作為智能工廠的核心要素之一，其開發(fā)和利用的程度直接反映出智能工廠的建設(shè)水平。工程項目規(guī)劃、設(shè)計、采購、施工各階段會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，但由于項目參與方較多，且數(shù)字化能力參差不齊，往往導(dǎo)致末端的海量數(shù)據(jù)在收集、處理、交付的過程中逐漸丟失。

　　王允升指出：“如果工程項目建設(shè)階段工程數(shù)據(jù)的缺失或不規(guī)范，會帶來許多不便。到工廠運營時，業(yè)主不僅需要投入大量的人力、物力去整理甚至重建這些工程數(shù)據(jù)，而且很難保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。工程公司在支撐智能工廠建設(shè)上肩負(fù)著重要職責(zé)。為更好地支持化工行業(yè)智能工廠的建設(shè)，設(shè)計院與工程公司應(yīng)立足于數(shù)據(jù)這一核心要素，從智能工廠的規(guī)劃、建設(shè)階段開始，高效、規(guī)范地整合和交付工程數(shù)據(jù)，在建設(shè)實體工廠的同時開展數(shù)字化工廠建設(shè)，為智能工廠的建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)。”

　　信息系統(tǒng)助力超常規(guī)設(shè)計

　　為擔(dān)負(fù)起支撐智能工廠建設(shè)的重任，設(shè)計院與工程公司自身首先要實現(xiàn)數(shù)字化和信息化的轉(zhuǎn)型。以50萬噸/年乙二醇示范項目為例，王允升向記者介紹了先進(jìn)的專業(yè)軟件和信息技術(shù)在攻克項目設(shè)計難題方面所發(fā)揮的重要作用。

　　在整體策劃階段，首先成達(dá)公司將項目的專業(yè)軟件、信息技術(shù)的應(yīng)用納入策劃范疇，建立了以成達(dá)為主開發(fā)的EPC項目執(zhí)行協(xié)同平臺，涵蓋各個專業(yè)，保證了項目目標(biāo)清楚、標(biāo)準(zhǔn)明確、專業(yè)之間接口信息傳遞，采購廠商技術(shù)資料反饋及時、準(zhǔn)確、高效；其次，應(yīng)用各種專業(yè)軟件以及管理軟件，例如ASPEN、HTFS、HTRI、BIM等，尤其是成達(dá)公司工程設(shè)計全部采用PDS三維模型系統(tǒng)，實現(xiàn)了專業(yè)全覆蓋，管道材料由PDS模型自動生成、提取，EPC項目協(xié)同系統(tǒng)為項目設(shè)備大型化，大直徑不銹鋼管道薄壁化，框架/管廊超大與超高、集成化設(shè)計創(chuàng)造了技術(shù)上的可能性，提供了便捷快速的條件。

　　精餾系統(tǒng)的大直徑不銹鋼管道薄壁化是工程設(shè)計的一大難題，最大工藝管線直徑高達(dá)100英寸（DN2500），遠(yuǎn)大于常規(guī)石油、化工項目的管道。采用傳統(tǒng)、常規(guī)的設(shè)計，管道壁會很厚，造價很高，與之配套的管廊、管架、框架等一系列設(shè)施投資也會很大。為此，成達(dá)公司開展多部門跨專業(yè)攻關(guān)，首次在業(yè)內(nèi)大量采用具有外部加強筋的不銹鋼大直徑薄壁管道，大幅度節(jié)約了管道材料及結(jié)構(gòu)用料。僅管道材料一項，就為業(yè)主節(jié)省投資1000多萬元。

　　由于沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，成達(dá)在管道應(yīng)力計算及校核方面遇到了前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。外部加強筋的大直徑薄壁管直徑與壁厚比值達(dá)到200∶1，應(yīng)力計算及校核方式超出了壓力管道標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，同時還具有壓力容器的特點。為了應(yīng)對這個特殊的難題，成達(dá)公司采用了管道有限元（CAESAR）和設(shè)備有限元（ANSYS）雙重核算，達(dá)到了壓力管道、壓力容器校核標(biāo)準(zhǔn)的雙重要求，并指導(dǎo)管道支吊架設(shè)計，確保系統(tǒng)合規(guī)、安全、可靠。

　　“可以說，這個項目中多項難題都屬于超傳統(tǒng)、超常規(guī)的創(chuàng)新設(shè)計，如果沒有先進(jìn)、齊備的專業(yè)軟件，沒有協(xié)同統(tǒng)一的信息平臺，這些都無法實現(xiàn)。”王允升對記者表示。

　　設(shè)計入手持續(xù)優(yōu)化

　　當(dāng)前，我國石化行業(yè)智能工廠建設(shè)方興未艾，但尚處探索階段，國內(nèi)石油和化工企業(yè)對智能工廠的認(rèn)識和需求參差不齊。

　　王允升認(rèn)為，化工企業(yè)在數(shù)字化、信息化和智能化方面面臨著兩大挑戰(zhàn)。一是企業(yè)需求不明晰，缺乏戰(zhàn)略頂層設(shè)計。化工裝置建設(shè)投資大、參與方多、資源復(fù)雜，工程建設(shè)各方各系統(tǒng)相互獨立，缺乏有效關(guān)聯(lián)，存在“信息孤島”現(xiàn)象。數(shù)據(jù)分布分散使得標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行困難，難以獲得數(shù)字化工廠所需要的系統(tǒng)性全生命周期數(shù)據(jù)。二是投資方難以走出唯效益論誤區(qū)。當(dāng)前化工數(shù)學(xué)模型基于半經(jīng)驗半理論，邊界條件復(fù)雜，大多數(shù)生產(chǎn)工藝做到實時在線優(yōu)化還比較困難，要實現(xiàn)高度數(shù)字化或自動化，技術(shù)方面還需要很長時間的積累。單純從智能化和自動化生產(chǎn)增加效益節(jié)省成本的角度考慮，投資收回期會很長，導(dǎo)致許多企業(yè)在數(shù)字化上投資時猶豫不決。

　　如何引導(dǎo)企業(yè)明確方向，尋找到有價值的應(yīng)用點，加快智能工廠的建設(shè)步伐？王允升提出：“在業(yè)主并不明晰自己的具體需求的情況下，工程公司應(yīng)該利用自身在人才和技術(shù)方面的優(yōu)勢，通過與業(yè)主、自動控制集成商、設(shè)備供應(yīng)商等多方的合作，主動參與到智能工廠的建設(shè)、運維中去，協(xié)助業(yè)主做好頂層設(shè)計和源頭數(shù)據(jù)的收集，采取自上而下的方式推進(jìn)工廠數(shù)字化、信息化、智能化建設(shè)，統(tǒng)籌考慮EPC、ERP、MES與PLM等不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的整合和應(yīng)用，為客戶創(chuàng)造新價值。”

　　他還提到，化工行業(yè)智能化升級投資大、見效慢，只有通過持續(xù)改進(jìn)，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)過程動態(tài)優(yōu)化，制造和管理信息的全程可視化，企業(yè)在資源配置、工藝優(yōu)化、過程控制、產(chǎn)業(yè)鏈管理、節(jié)能減排及安全生產(chǎn)等方面的智能化水平，才能循序漸進(jìn)地得到提升。（記者 李聞芝）

　　轉(zhuǎn)自：中國化工報

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