環(huán)保重壓和產(chǎn)業(yè)升級(jí)下 中國(guó)化工企業(yè)的數(shù)字化突圍
來(lái)源：界面新聞 發(fā)布日期：2018-09-28
眼下，中國(guó)化工行業(yè)正在經(jīng)歷新一輪的洗牌。
在趨嚴(yán)的環(huán)保政策等因素影響下，全國(guó)多省計(jì)劃關(guān)停傳統(tǒng)的化工園區(qū)。以山東省為例，其計(jì)劃將化工園區(qū)縮減到100個(gè)以內(nèi)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上關(guān)閉20%的化工企業(yè)。
數(shù)據(jù)顯示，山東全省目前有各類化工園區(qū)199個(gè)，化工生產(chǎn)企業(yè)戶數(shù)7595家。這就意味著，山東省將有一半的化工園區(qū)將關(guān)閉，超過(guò)1500家企業(yè)被關(guān)停。
國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至6月底，化工板塊企業(yè)較去年底已減少1565家。
與國(guó)外同行相比，國(guó)內(nèi)化工企業(yè)面臨基礎(chǔ)建設(shè)薄弱、管理不規(guī)范、制度不健全、監(jiān)督不到位等問(wèn)題。如今的產(chǎn)能過(guò)剩、環(huán)保督查，正倒逼中國(guó)化工企業(yè)踏上產(chǎn)業(yè)升級(jí)之路。
要么被淘汰，要么進(jìn)行升級(jí)。隨著更加激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，眾多國(guó)內(nèi)化工企業(yè)急切尋找自己的定位和未來(lái)。東方證券的研報(bào)指出，如果說(shuō)，過(guò)去20年中國(guó)化工行業(yè)的主旋律是上產(chǎn)能、擴(kuò)規(guī)模，那未來(lái)最大的方向是投研發(fā)、補(bǔ)短板。
如何突出重圍？數(shù)字化方面的投入和轉(zhuǎn)型，正成為它們升級(jí)的重要門徑之一。
2018西門子工業(yè)論壇分享交流現(xiàn)場(chǎng)
數(shù)字化趨勢(shì)
“相比前幾年的觀望態(tài)度，化工企業(yè)需要進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)，已越來(lái)越成為行業(yè)共識(shí)。”9月19日，在西門子工業(yè)論壇期間，多位化工企業(yè)人士對(duì)界面新聞?dòng)浾弑硎尽?/div>
中石化青島煉化電氣與儀表中心主任陳鑫
西門子股份公司數(shù)字化工廠集團(tuán)首席執(zhí)行官Jan Mrosik
眾多化工企業(yè)已付諸行動(dòng)。在此次論壇中，有浙江、青海、河南等地的化工企業(yè)人員對(duì)界面新聞稱，公司在近兩年中，開(kāi)始加大數(shù)字化方面的投入，“因?yàn)橼厔?shì)已在。”
生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)方法占主要地位的過(guò)程工業(yè)，被泛指為化學(xué)工業(yè)主要包括塑料、合成纖維、石油、橡膠工業(yè)等。與其他行業(yè)相比，化工行業(yè)的特點(diǎn)之一是高耗能、高投入。
另一方面，中國(guó)化工企業(yè)目前面臨的主要問(wèn)題還有環(huán)保制約。近年來(lái)，中國(guó)環(huán)保領(lǐng)域政策密集出臺(tái)，如《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等。尤其是近兩年，中國(guó)政府開(kāi)展了全國(guó)范圍內(nèi)的環(huán)保督察，化工企業(yè)面臨日趨的改造考驗(yàn)。
在當(dāng)前新一輪的洗牌中，化工企業(yè)想要脫穎而出，控制成本、提高效率成為關(guān)鍵。在西門子中國(guó)有限公司過(guò)程自動(dòng)化事業(yè)部總經(jīng)理姚峻看來(lái)，這正是數(shù)字化能夠幫助企業(yè)的地方。
“真正的工業(yè)4.0體現(xiàn)在化工行業(yè)上，很重要的一方面是如何通過(guò)數(shù)字化系統(tǒng)，優(yōu)化裝置、流程，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化成本，” 姚峻說(shuō)，“如果能提高一個(gè)百分點(diǎn)，那就是純利潤(rùn)。”
“相較與離散行業(yè)，化工行業(yè)等過(guò)程工業(yè)的特點(diǎn)是需要反饋，不斷修正。”中石化旗下某工程公司的工作人員對(duì)界面新聞?dòng)浾叻Q，“因?yàn)闇囟?、濕度等指?biāo)相差一點(diǎn)，出來(lái)的產(chǎn)品就完全不一樣。”這就要求采用的解決方案更為精準(zhǔn)且具有更高的靈活性。
中石化青島煉化電氣與儀表中心主任陳鑫
以中石化旗下的青島煉化項(xiàng)目（下稱青島煉化）為例，該項(xiàng)目年原油加工能力達(dá)到1200萬(wàn)噸/年，擁有24套大型煉化裝置，涉及15個(gè)煉油裝置、電站、聚丙烯廠，具備目前中國(guó)最大的單體裝置。
如此龐大的化工工程，為保證生產(chǎn)線的效率、產(chǎn)品質(zhì)量及安全等指標(biāo)，因此需要采用高可靠性的控制系統(tǒng)，靈活的標(biāo)準(zhǔn)組件冗余。青島煉化項(xiàng)目目前應(yīng)用的過(guò)程控制系統(tǒng)為西門子的SIMATIC PCS7系統(tǒng)。該煉油項(xiàng)目DCS系統(tǒng)包括1個(gè)中央控制室和17個(gè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室。系統(tǒng)規(guī)模大，而且復(fù)雜，硬件點(diǎn)達(dá)到2萬(wàn)點(diǎn)，通訊點(diǎn)達(dá)到7000點(diǎn)，系統(tǒng)包括100多個(gè)操作員站、18個(gè)工程師站，9對(duì)冗余服務(wù)器等。
對(duì)于類似青島煉化這種大型煉化項(xiàng)目而言，DCS控制系統(tǒng)需要承擔(dān)的重任包括數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化流程、數(shù)據(jù)查詢、事故分析等，是全流程控制的中樞核心。
SIMATIC的TIA全集成自動(dòng)化解決方案，是針對(duì)整個(gè)工廠的控制和管理，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的編程組態(tài)平臺(tái)、統(tǒng)一的通訊規(guī)范和靈活的結(jié)構(gòu)配置，可滿足了當(dāng)今化工和石化領(lǐng)域?qū)ιa(chǎn)控制一體化和信息管理集中化等方面的要求。
由于青島煉化擁有數(shù)量較多的大型聯(lián)合生產(chǎn)裝置。針對(duì)這一特點(diǎn)，西門子對(duì)其的控制系統(tǒng)采用了緊湊集中的布局方式。全廠工藝裝置的DCS與安全儀表系統(tǒng)(SIS)、火災(zāi)和氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(FGS)、壓縮機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)等系統(tǒng)共用一個(gè)中央控制室，并且均通過(guò)DCS進(jìn)行集中操作、控制和管理。
現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)以就近的原則接入各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室，再采用光纖通訊傳送至中控室。如此，可節(jié)省電纜成本支出，且完成了對(duì)不同生產(chǎn)裝置的獨(dú)立控制，在信息管理層面上它們又相互連接，實(shí)現(xiàn)靈活的統(tǒng)一管理和調(diào)度架構(gòu)。
自2008年合作以來(lái)，除過(guò)程控制軟件外，青島煉化還向西門子采購(gòu)了安全儀表系統(tǒng)、信息安全、全生命周期管理軟件和基于大數(shù)據(jù)的預(yù)防性維護(hù)服務(wù)等。
青島煉化電氣與儀表中心主任陳鑫表示，在向智能制造轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，西門子的一體化工程到一體化運(yùn)維的數(shù)字化理念和方案，為青島煉化帶來(lái)了整體效益跨越式的提升。
目前，青島煉化的全廠定員為650人，達(dá)到了較低的人員配置水平，工廠人均產(chǎn)值位居中國(guó)石化企業(yè)第一、全球石化企業(yè)第五。
西門子股份公司數(shù)字化工廠集團(tuán)首席執(zhí)行官Jan Mrosik
轉(zhuǎn)型桎梏
“盡管當(dāng)今發(fā)展?fàn)顩r下，企業(yè)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)已近在咫尺，但并不意味著它是輕而易舉的，”西門子數(shù)字化工廠集團(tuán)首席執(zhí)行官Jan Mrosik表示，“如老舊設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等很多問(wèn)題依舊無(wú)法回避，企業(yè)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)依舊是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。”
化工企業(yè)亦是如此。“數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要自上而下的執(zhí)行，一是需要頂層領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)可，制定好戰(zhàn)略，二是底下員工、操作人員也需要遵循，這才能往前推進(jìn)。” 浙江恒逸石化有限公司（下稱恒逸石化）智能制造總監(jiān)呂斌對(duì)界面新聞?dòng)浾叻Q。
但現(xiàn)實(shí)是，眾多企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)雖然已經(jīng)認(rèn)可數(shù)字化的趨勢(shì)，但對(duì)數(shù)字化的理解存在偏差，有的認(rèn)為安裝了信息化系統(tǒng)，就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，且在需要真正投入資金時(shí)，卻很猶豫。因?yàn)榍捌谛枰还P不菲的純投入，收回效益卻至少需要兩三年后。
去年，德勤發(fā)布的報(bào)告指出，相較于歐洲化工業(yè)的數(shù)字化程度，中國(guó)化工企業(yè)的數(shù)字化成熟度不高，目前大多數(shù)中國(guó)化工企業(yè)還處于早期的數(shù)字化應(yīng)用階段。
據(jù)界面新聞?dòng)浾吡私猓鶕?jù)不同企業(yè)的規(guī)模和需求，數(shù)字化轉(zhuǎn)型所需資金不盡相同，但多數(shù)在億元級(jí)別以上。“我們公司的計(jì)劃這方面的投入是在5億元以上，希望收回成本的期限是五年。”呂斌說(shuō)。
這意味著，企業(yè)需要有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力作為支撐，資金基礎(chǔ)薄弱的中小企業(yè)想要數(shù)字化轉(zhuǎn)型的，存在很大的阻礙。重要的是，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)能夠認(rèn)可這種較長(zhǎng)的回報(bào)周期投入方式。
德勤的報(bào)告也指出，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，企業(yè)缺乏商業(yè)信心,或者不了解數(shù)字化轉(zhuǎn)型能給他們帶來(lái)的潛在利益。這就限制了化工企業(yè)的轉(zhuǎn)型，讓他們僅僅對(duì)現(xiàn)有的流程和系統(tǒng)做出小幅改進(jìn)。
在領(lǐng)導(dǎo)層確定了投入后，在員工執(zhí)行的過(guò)程中，又反映出中國(guó)化工企業(yè)的另一問(wèn)題：數(shù)字化人才稀缺。上述多家化工企業(yè)人員對(duì)界面新聞?dòng)浾叻从?，人才正成為推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的制約因素之一。
“引進(jìn)了自動(dòng)化設(shè)備、安裝了信息化系統(tǒng)，但工人的技術(shù)和知識(shí)儲(chǔ)備不夠的話，操作不當(dāng)，效率大大折扣。”呂斌表示，因?yàn)槿狈I(yè)的人才，其所在公司正聘請(qǐng)相關(guān)數(shù)字化公司的專家，對(duì)新工廠的數(shù)字化規(guī)劃進(jìn)行咨詢，不過(guò)這筆費(fèi)用同樣高昂，動(dòng)則幾百萬(wàn)元級(jí)別。
不過(guò)，在西門子中國(guó)有限公司過(guò)程自動(dòng)化事業(yè)部總經(jīng)理姚峻看來(lái)，一個(gè)好的數(shù)字化解決方案，能夠幫助工廠提前做好員工培訓(xùn)。例如，采用仿真驅(qū)動(dòng)的“數(shù)字雙胞胎”，實(shí)現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實(shí)的對(duì)應(yīng)，在工廠尚未建成之前，就可以召集人員在電腦上做虛擬的培訓(xùn)。
“而且，這個(gè)數(shù)字化雙胞胎，伴隨整個(gè)工程的生命周期，包括工廠建成后的巡檢、應(yīng)急演練等。” 姚峻說(shuō)。
他認(rèn)為，目前化工企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最大問(wèn)題是，相關(guān)的控制軟件、社會(huì)管理、原料采購(gòu)軟件雖都已經(jīng)安裝，但無(wú)法聯(lián)通起來(lái)，價(jià)值效應(yīng)無(wú)法真正體現(xiàn)
“所以我們要講究一體化，能夠?qū)?shù)據(jù)集合在一起。從設(shè)計(jì)、交付到運(yùn)維，都能夠連在一個(gè)平臺(tái)上，進(jìn)行一體化運(yùn)作。”按照姚峻的構(gòu)想，在這一系統(tǒng)的支持下，如果前端的工藝改了，后端的自動(dòng)化流程就可跟著改，反之也可以。
另外一點(diǎn)是，中國(guó)化工企業(yè)的信息化建設(shè)基礎(chǔ)較為薄弱，數(shù)據(jù)化信息的采集和分析較為困難。姚峻稱，如果信息化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安全準(zhǔn)備在一開(kāi)始就打好基礎(chǔ)，那往上走就會(huì)容易的多。不過(guò)，姚峻也表示，要真正完成整個(gè)企業(yè)或者行業(yè)的數(shù)字化，并不是一家公司能做的，而需要跟很多公司一起合作。因?yàn)闈M足每位客戶有不同的需求，每家方案提供商所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域也不盡相同。
以浙江恒逸為例，其正和阿里云合作，嘗試建立集團(tuán)級(jí)集中式大數(shù)據(jù)中臺(tái)，以推進(jìn)全集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。但與此同時(shí)，浙江恒逸也與西門子公司簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。該公司認(rèn)為，在對(duì)數(shù)字化頂層規(guī)劃、工廠布局與物流優(yōu)化、技術(shù)規(guī)劃等方面，西門子更為擅長(zhǎng)，因此在這些方面選擇與之合作。綜合各方面因素看，一個(gè)合格的數(shù)字化工廠，可以實(shí)現(xiàn)集中集成管控 、實(shí)時(shí)計(jì)算、智能分析、可視化、物聯(lián)網(wǎng)接入等功能。在這些功能的支撐下，可以提高生產(chǎn)線效率，增加效益，降低成本且工廠是安全、透明的，能夠全面降低能源消耗。
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