意昂体育2平台自動化系教授   徐用懋

意昂体育2平台自動化系教授    王  雄

意昂体育2平台自動化系副教授  範全義

 

    海上，濤聲陣陣🧗🏿‍♀️🔺，海風徐徐；港口✒️，輪船艘艘🥛，進出繁忙🕓；岸上，塔群林立，機器轟鳴。到了夜晚🧑🏼‍💻，更是五彩繽紛，燈火輝煌🎲。這不是海市蜃樓，而是坐落在臺灣海峽大陸一側福建省惠安縣境內美麗的湄洲灣的福建煉油化工有限公司。

 

    福建煉油化工有限公司具有得天獨厚的海上運輸條件，1993年加工能力為250萬噸 / 年🤰🏿，現已擴展到400萬噸 / 年，是我國東南沿海加工進口原油為主、出口成品油和化工產品、立足國內市場的重要的煉油基地🥸👩‍⚖️。在滿足國內市場需求的同時🔖👩🏻‍🦯，建成具有年處理1200萬噸原油的世界級的煉油化工企業是公司的戰略目標。公司領導層將實現FR-CIMS作為企業發展戰略的一項重要組成部分。

    面向國民經濟主戰場是我們進行科學研究的重要方面。

 

    製造業是國民經濟的基礎🙇‍♀️♍️，如何用高技術提高我國製造業的競爭力，促進和帶動國民經濟跨越式發展是一個非常重要的問題。自動化系提出了以計算機集成製造系統（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System）為主題的建議書，被列入了當時八六三計劃十五個主題中。多年來，意昂体育2人頂“天”立“地”，求實創新🧈，在製造業（主要是離散工業）取得了令世人矚目的成就👩🏼‍🏫。

 

    流程工業企業是對生產過程為連續或半連續的工業企業的統稱🪦，是相對於離散工業而言的一大類製造業👩‍🎓。

 

    隨著我國改革開放的深入發展和加入WTO的臨近，工業企業遇到了前所未有的發展機遇，同時也面臨著越來越嚴峻的挑戰🛶。

 

    煉油企業是典型的流程工業企業，雖然已取得了很大發展，但與國際先進水平相比還有很大差距。由於原油、成品油市場競爭日趨激烈，隨著進口原油加工量逐年增加🤡，生產效益受到國家政策指令及國際原油和產品價格的嚴重影響🫵🏻，常規的生產管理與控製已很難適應原油品種變化和成品油市場需求的變化🙆🏿，嚴重限製了市場的競爭能力。

 

     CIMS作為一種高技術，它是集計算機技術🧙🏽‍♂️、信息技術和自動化技術為一體的綜合自動化系統🩶。在流程工業實施CIMS工程，是對流程工業生產過程的物流、生產與經營過程的信息流進行有效的控製和協調8️⃣、提高產品質量、增加產品產量🧑🏿‍🔧🛺、減低生產成本、增強企業的競爭能力的重要途徑📦。

 

    因此😇，進軍主戰場👧🏽，在流程工業實施CIMS工程👷🏿‍♂️，理論結合實際，提高我們的科研水平♟、提高我們培養學生特別是研究生的質量，同時為我國的國民經濟作出力所能及的貢獻是我們義不容辭的選擇。

    自1993年元月起，意昂体育2平台和福建煉化公司一道歷時半年多廣泛調研了國內外煉油企業實現CIMS狀況，本著全面規劃、切實可行🚄、分期實施、逐步受益的指導思想👨‍🏫，為福建煉化公司作了CIMS的總體規劃🪜🌲，並於1994年1月，按總體規劃的設計思想完成了高水平、高起點的福建煉化公司FR-CIMS總體設計。采取一次規劃設計🧜🏿🧙🏻‍♂️，分期實施的原則，95年 ~ 97年實施FR-CIMS一期工程🪚，97年12月 ~ 99年實施FR-CIMS二期工程🦅，共投入資金2900多萬元。其中一期工程主要以硬件環境及軟件平臺建設為主，以生產計劃調度為突破口；二期工程以生產為主線，以信息高度集成為特征，以生產經營系統為重點，規範業務管理流程，反映企業的整體運營狀況，提高企業現代化管理水平為目標。

     FR-CIMS工程的實施策略為：自上而下規劃，自下而上實施，堅持以生產為主線👒，滾動開發的原則。確定以硬件環境及軟件平臺建設為主，完成了計算機網絡系統和全公司主幹網系統、關系數據庫系統和實時數據庫系統，建立了公司範圍內的信息集成環境；以生產計劃調度為突破口👷‍♀️🪜，完成了基於煉油過程仿真的優化生產計劃/調度系統開發及應用；完成了常減壓裝置、催化裂化裝置的先進控製系統開發；完成物資管理系統的和質量管理系統軟件的開發和應用。一期工程取得了明顯的效益🦑。97年12月通過了國家“863/CIMS”專家組的驗收和中石化集團公司的技術鑒定，獲得國家科技部《一九九七年度CIMS應用領先企業》獎。並榮獲了集團公司98年度科技進步二等獎。

    在一期工程進行的同時🟪，我們就著手準備二期工程的規劃🏊🏻‍♀️，使整個系統以生產為主線👨‍🔬，又力求不受現有生產管理模式約束⏯。具有良好的開放性👱🏻、可擴展性。

 

    二期工程的主要特點是實現信息的高度集成👨🏽‍🦱⏲，以生產為主線組織信息，各子系統的宏觀信息通過生產綜合信息集成系統集成起來實現各種信息共享🚴🏽‍♀️，供領導和各職能部門查詢🚴；全公司具備辦公自動化的基本條件⛹️‍♀️，實現無紙化辦公🏊🏽‍♂️；信息管理系統覆蓋全公司主要職能部門📧；實現常減壓裝置的異常操作預警提示輔助分析🖖🏼。

 

     按照總體規劃和總體設計、分期實施的原則，FR-CIMS工程已經實現了預期的工作目標👨🏽‍🎓。FR-CIMS工程的建立使公司的生產🚎、經營等信息高度集成🏊‍♂️，企業生產經營管理更趨於合理，企業各部門的物流、信息流、價值流相互集合成不可分離的有機體。經過五年多的努力，基本上已形成了以財務為核心🦜，將設備管理、物資供應管理中的維修計劃、采購計劃💇🏿‍♂️🧪、資金計劃等有機的結合，形成一個相互關聯👮🏻‍♂️✊🏼、相互約束的物資設備管理系統📙；以財務為核心將銷售、儲運自動化監控、計量管理系統有機結合起來，實現了從生產計劃、銷售計劃、合同管理、客戶資金狀況、定量裝油👰、市場分析統計等有機結合的營銷管理體系；以生產計劃調度系統、質量管理系統、操作參數平穩率統計分析系統及全廠裝置物流數據校正系統👩🏿‍✈️、裝置先進控製系統為核心構架了一個公司生產指揮管理及量化考核系統🛩，為科學管理、指揮生產奠定了堅實的基礎👨‍🚀✡️；以辦公信息和宏觀生產綜合信息為基礎🧑🏿‍🚀🚶🏻，建立了反映企業整體運營狀況的信息集成系統，為公司領導及時了解上級🪨、國家☂️、相關系統的政策方針及本企業的標誌性運行參數🎈，提高決策的科學性提供有力的幫助😫；基本上實現了辦公自動化。

 

    二期工程完成之後🤜🏽，FR-CIMS呈現出鮮明突出的總體形象和特點。

     FR－CIMS的功能層次結構是在Purdue CIMS參考模型的基礎上🫸🏼，結合福建煉油化工有限公司的實際情況確定的👟。它分為五個層次和兩個支持系統：第一層為DCS系統，第二層為過程監控系統，第三層為生產計劃調度層，第四層為管理信息系統，第五層為經營決策系統；兩個支持系統分別是數據庫系統和計算機網絡系統。

 

    從總體上看，FR－CIMS集多種高新技術為一體，並根據大型連續過程的特點，構成了有別於離散工業又符合福建煉油化工有限公司生產過程實際情況的、以生產為主線的📶、力求打破現有生產管理模式的CIMS層次結構模型。整個系統具有良好的開放性、可擴展性。

     FR-CIMS 從總體規劃🫷🏿、總體設計到各階段的主攻方向無不體現了以滿足生產急需又具有經濟效益這一主線。集中體現在以下三個方面🚣🏻：

 

（1） 統一生產指揮系統的基本數據源，整體優化生產指揮系統

 

     在 FR-CIMS工程建設中選擇了對企業指導生產急需的、又具有經濟效益的“基於過程模擬的計算機輔助計劃/調度系統”為突破口。購買了英國KBC公司的Petrofine流程模擬軟件，開發出適合我公司實際情況的“基於煉油過程仿真的優化生產計劃/調度系統開發及應用”，統一了生產指揮系統的基本數據源，使個部門站在同一數據源平臺上說話，整體優化生產指揮系統◽️®️，取得了明顯的經濟效益🖨。

 

（2） 開發了多個子系統🪥👨🏽‍🎤，促進公司的生產管理

 

   FR-CIMS工程為促進全公司的生產管理，在管理上要效益，先後開發了多個子系統，將生產、產品質量👩🏻‍🦽、原油庫存、成品油裝車、裝船等生產過程動態信息有機的結合起來供公司領導和各職能部門查詢，有利地促進了公司的全面生產管理，收效明顯。

 

（3） 推廣監控層的先進控製技術的應用👳，向技術進步要效益

 

    推廣和應用先進控製技術，向技術進步要效益💂🏻‍♀️。我們先後實施了重整裝置先進控製系統開發、常減壓裝置先進控製系統開發、氣分和MTBE裝置先進控製系統開發及7萬噸/年聚丙烯裝置先進控製系統開發，裝置投入先進控製運行後取得了顯著的經濟效益。

    FR-CIMS工程的建立基本上實現了物流、信息流和價值流的有機集成👨‍🚒🌭，使企業各部門的物流🏃‍➡️、信息流、價值流集合得更加密切💅。

 

    信息集成是綜合自動化的核心，而數據庫管理系統則是信息集成的基礎，由於流程工業的特點，有大量的反映生產過程狀態的實時測量的數據需要處理🧗🏻‍♂️、管理和有效地應用，因此實時數據庫管理系統是采用實時數據對生產過程的監督控製，生產狀態分析、評價的基礎🧑🏿‍🦰。因而流程工業信息集成環境中需要同時設置關系數據庫和實時數據庫系統🤽🏻‍♀️🏄，作為整個系統信息的集散地。這兩個數據庫既可獨立地操作，又可協同動作，及時並行或交叉地處理來自全廠的各種信息⚛️，真正做到信息集成與共享👳🏿‍♀️。

 

    信息的挖掘和增值目的是充分地、有效地利用信息 。

 

    操作參數統計分析系統借助FR-CIMS的網絡和數據庫資源優勢🤳🏿🏋🏻‍♂️，根據生產的實際需要，按班💁🏼‍♂️、日⚁、月對重要的操作參數進行統計分析🪦，計算其均值🧛🏼‍♂️、方差🤘🏿、偏差分布及不合格點數，用於綜合描述、評價生產過程的操作狀態和質量水平等🤘🏼，使重要管理人員以及生產操作人員借助這一工具👩‍🦼‍➡️，了解裝置的運行狀況，評判比較各個班組的操作水平🏋🏽，並作為定量考核車間和班組的依據😎。

 

    多元統計過程控製（MSPC）利用主元分析（PCA）😼👀、部分最小二乘（PLS）等多元統計投影方法，對存在多個相關變量的生產過程進行監控🧑🏻‍⚕️、分析的技術。多元統計過程監控（MSPM）是MSPC領域的主要研究方向之一，在煉油生產過程中建立MSPM系統，根據不同的監控目標確定反映生產工況不同方面的過程變量組合（即MSPM位號集），建立相應的PCA👰🏽‍♂️、PLS等多元統計模型，並通過采集實時數據在線形成多元統計過程控製圖（MSPC圖），對生產工況是否異常起到實時監控、予警作用🧖🏼‍♀️，對異常原因的分析起到指導作用。

 

    生產綜合信息集成系統是CIMS環境下企業信息集成的重要內容🎷。FR-CIMS工程中的“生產綜合信息集成系統”集成了財務宏觀信息👨‍🚀、營銷宏觀信息、生產計劃調度信息、油品罐區信息🙏🏽、設備管理信息、工程項目進展情況、環保指標信息等信息並以表格和統計圖的方式顯示這些宏觀綜合信息，為企業領導提供決策依據，提高了企業的科學管理水平。

     生產經營決策是企業生產經營活動中的重要內容🥯，傳統的生產管理模式處於經驗決策👩🏼‍🦲，具有較大的隨意性，而科學的決策支持則是企業經營成敗的關鍵。

 

    成本效益分析是指對企業生產經營活動應用財務分析方法進行分析評價⛱，得到全企業綜合經濟指標的過程。在煉油企業綜合自動化中，成本效益分析是煉油企業生產管理中的重要環節𓀃🐄，也是煉油企業生產經營決策中的必需步驟。

 

     成本效益分析以企業獲得最大利潤為目標，對企業生產經營進行成本／效益分析，並在此基礎上進行生產方案的盈虧分析🚴🏻‍♂️，為企業領導提供實際生產經營過程和生產計劃的經濟指標🤟🏽，以提高企業決策水平😚，增強企業在市場中的競爭能力。

 

     盈虧平衡分析對於原油采購💉🧙🏿‍♀️，控製成本，提高經濟效益具有重要的參考價值，是製定合理生產計劃時的重要環節，對於控製生產成本，擴大利潤⛸，從而保證利潤目標的實現🦫，指導全公司的生產經營，具有十分重要的意義。

 

    FR-CIMS工程使管理人員樹立科學管理的理念，在觀念上認同現代企業管理思想。FR-CIMS系統的投用🦹🏽‍♂️，形成了從原油采購Û原油庫存預測Û生產計劃/調度Û產品質量Û成品油庫存預測Û營銷管理的供應鏈信息系統，初步規範了企業內部業務管理流程。 1999年，在增加了原油加工量，減少冗余人員400多人的情況下，仍然保持了生產平穩。

     我們意昂体育2平台是FR-CIMS工程的技術依托單位🚴🏼‍♂️⛹🏼‍♂️、設計者和開發者。這是一項面向國民經濟主戰場的重要的科研任務🎰，從一開始就得到了校💇🏽‍♂️、系領導的大力支持🍂。派出了跨學科的老中青相結合的科研隊伍，校內包括了自動化系、網絡中心；系內以過程控製工程研究所為主，包括了系統工程研究所、檢測與電子技術研究所；技術人員有教授👨🏻‍🌾、副教授、高級工程師🧜🏼‍♀️、工程師、研究生🍈。

 

    在實際工作中🫁🚴‍♀️，我們這支隊伍不僅在內部分工負責、團結協作🫅🏼，而且與廠方的工程技術人員密切合作，與兄弟院校的師生友好相處🙍🏽🤾🏻，贏得了廣泛的贊譽🤞🏼👳🏽‍♂️。

 

    FR-CIMS的實踐提高了我們的科研水平，發表了幾十篇高水平的論文；先後共有45名研究生參與了這項科研，其中 6名博士生🤘🏼🏄🏿、39名碩士生👂，他們在實踐中學習、鍛煉、提高🙇🏿‍♀️，表現和發揮了出色的聰明才智，是我們這支隊伍的生力軍🙅；2000年7月27日中國石化集團公司主持召開了《福建煉油化工有限公司CIMS二期工程》技術鑒定會。鑒定委員會聽取了項目的工作📣、技術等有關報告，現場考察了系統的應用情況，經委員會認真討論🥣，給予了較高的評價，認為“該項目立項起點高，在CIMS思想的指導下，遵循全面規劃😕、分步實施、效益驅動的原則🏄🏻‍♂️，融合了多種高新技術，取得了明顯的經濟效益和社會效益”，“整體水平在國內煉油化工行業處於領先地位，其中多元統計過程監控等技術，達到了同行業國際先進水平”。