1    项目背景介绍

瓮福紫金化工股份有限公司（简称瓮福紫金）是由瓮福（集团）有限责任公司（简称瓮福集团）、紫金铜业有限公司等共同出资建设的，是集精细磷化工、磷复肥、氟碘化工、建筑建材为一体的海西最大磷化工基地。该基地使用瓮福集团业界首家大型成套湿法净化磷酸工艺技术，以及从磷化工生产过程中回收氟、碘战略性资源技术（荣获国家科技进步二等奖和中国工业大奖表彰奖），形成年产 30 万吨湿法净化磷酸、40 万吨磷复肥、20 万吨建筑石膏粉等多元化产业链布局，成为“清新福建”与“多彩贵州”循环经济合作的成功范例。被认定为福建省重点建设项目，福建省工业和信息化省级龙头企业、国家级、福建省绿色工厂示范企业。

为进一步推动循环经济产业链上线协同效率和氟化工生产基地的数字化和智能化建设，在瓮福集团及瓮福紫金领导的推动下，浙江中智达科技有限公司于2022年6月承接了瓮福紫金“工业互联网+磷化工全产业链智能工厂”项目，该项目引入中智达新一代工业互联网平台和成套核心工业软件，以显著提高公司安全、环保、生产、设备、能源、质量等管理工作的效率为目标，助力瓮福紫金化工生产装置实现全过程、全流程“零手动”操作，大幅度降低人员劳动强度，有效提升装置运行效率，全面提升本质安全水平，促进公司数字化转型升级。

2    项目目标与原则

项目实施范围为瓮福紫金磷化工生产基地各化工装置，各装置平台化、数字化和智能化创新目标为：

（1）创新架构，业务融合。构建“平台+应用”的新一代智能工厂，应用覆盖计划、调度、操作、工艺、能源、质量、安全、设备等生产管理业务，通过厂区内全业务上云打通企业数据流、业务流、管理流，实现整个瓮福紫金磷化工生产基地生产数据的一致性和共享，实现生产信息的可视化展示，为生产经营提供科学的决策依据。

（2）规范企业生产业务管理流程。通过“平台+应用”模式，在统一平台上，实现全部数据互联互通和业务高效协同，为企业实现资源优化利用、降低物耗和能耗、高效生产组织等提供可靠保证，切实增强企业盈利能力和核心竞争力。

（3）提高工艺指标稳定性。通过提高生产过程综合自动化水平，稳定生产工况，实现主要工艺参数的平稳度，主要工艺指标波动幅度平均减少30%以上；

（4）减少操作人员劳动强度，常规工况下实现“机器换人”和零手动操作。先进控制系统能大幅提高自动化水平，常规工况下，基本能代替人工操作，达到“黑屏”控制标准。基本统一3个工艺运行班的操作模式，有效克服操作人员操作水平参差不齐的现状。

（5）节能减排增效。基于装置平稳操作，通过“卡边”控制，在保证产品质量合格的情况下，根据装置特点和生产经验优化各重要装置的工艺指标、挖掘装置的潜力，节能降耗，提高装置的整体经济效益。

3 项目实施与应用

瓮福紫金“工业互联网+磷化工全产业链智能工厂”项目，于2022年7月启动实施，在项目组成员的共同努力及各方面的积极配合下，历经现场调查研究和功能分析，平台方案设计、开发、部署测试等工作步骤，于2023年1月份完成生产管理系统、设备管理系统、实验室管理系统、能源管理系统及平台整体上线，2023年4月完成6套流程型生产装置和3套离散型生产装置的零手动改造。各装置零手动智能化改造融合机电仪各专业，以先进控制技术和控制回路整定技术为先导，融合流程模拟与工艺优化、控制方案优化、工艺改造、仪表阀门改造、设备改造等技术，投用后均获得良好的控制效果并实现了全装置生产过程自动控制。2023年10月，项目整体顺利通过验收，并获得瓮福紫金感谢信。

瓮福紫金“工业互联网+磷化工全产业链智能工厂”整体规划图

根据项目建设要求，将瓮福紫金“工业互联网+磷化工全产业链智能工厂”的建设分成以下4部分：IT基础设施层、平台层、应用层和边缘端零手动智能化升级。

（1）IT基础设施层

通过建设DCS、PLC、自动化仪表、视频监控、RFID等，构建IT基础支撑。其中的创新点是，利用工业互联网平台架构思维，构建整个瓮福紫金的基础设施云平台，所有信息化系统共享虚拟化基础设施。

（2）平台层

通过设置工业防火墙、构建物理独立网络、完善安全管理制度等安全措施的前提下，将所有工控系统的数据通过标准OPC接口集成到平台，将集团公司内现有的业务管理信息系统集成到数据中台，通过对数据的规范化和数据质量的提升，为公司产业链智能工厂的数据分析、业务流转、决策支持应用提供统一的数据和平台基础。

其中的创新点、重点与难点问题及解决思路包括：

·  针对各个职能部门管理分散、集团与各生产企业各自为政的问题，构建覆盖公司各部门、各车间的一体化生产与应急指挥联合平台，通过对数据和信息的集成，形成高效的公司运行监控、资源调度配置和应急联动指挥。

·  首次构建面向目标导向型的绩效指标体系，建立公司关键生产、能源、计划指标库，行业标杆指标库等，动态掌握绩效指标完成情况，将各级各类指标分门别类及时推送到各级部门和相关岗位。

（3）应用层

应用层包含安全管理领域的日常安全监督、作业许可、应急演练和生产管理领域的生产统计、库存管理、实验室管理、能源管理以及设备管理领域的设备完整性和点巡检功能等。

其中的创新点、重点与难点问题及解决思路包括：

·  基于统一大数据分析与共享平台，实现多维度主题分析，根据各专业的业务管理需求，建立生产、安全、环保、实验室、设备、计量物流等不同主题的关键指标监控与分析溯源体系。

·  面对现场手机操作系统版本多而杂，性能不统一等问题，将移动端集成企业微信工作台，快速建立集团与公司关键功能业务交互，动态实时掌握现场数据情况，将各级各类消息分门别类及时推送到各级部门和相关岗位。

·  面对危化品企业日常作业繁多复杂、委外单位多变、纸质签收时间漫长、时效性及追溯性低等问题，构建覆盖企业职能部门、各车间、承包商的一体化作业票管理系统，通过规范统一的审批流程将GB30871-2022《危险化学品企业特殊作业安全规范》涉及的八大作业进行数字化集成，在移动端上进行申请、审批、执行、结果录入整个业务流程的管理，并采用不同的图标与颜色在地图中显示作业位置、状态，同时系统可从作业位置、作业类型、安全事故发生次数等不同纬度，对作业数据进行统计分析，形成高效的公司运行监控、资源调度配置和应急联动指挥。能实时了解各生产单位的安全环保情况，实现“纵深防御、关口前移、源头治理”，提高企业风险管控能力，减少安全事故，确保安全生产。

·  建设风险分级管控及隐患排查协同的双重预防机制管理功能，构建有科学完善的工作推进机制、有全面覆盖的安全风险分级管控措施、有责任明确的隐患排查治理制度、有线上线下融合的信息化系统、有奖惩分明的激励约束机制的“五有”常态化运行机制，并实现企业与政府系统数据互联互通。

·  面对现场库位管理混乱、数据不及时、业务不完善情况，建设库存管理在线管理功能，在现场无实体库位状态下，可进行虚拟库位设定，对现场库位情况进行综合监控，通过扫描二维码可通过在线出入库等进行库位选择操作，自动统计相关进销存报表，极大节约人力物力成本，且实施周期快，重用率高。

（4）边缘端零手动操作智能化升级

相较常规的自动化/APC项目，零手动项目需要攻克的难点更多：

ü  以往的APC软件多实现稳态的控制，零手动对软件使用场景要求是全流程、全时段：中智达软件开发团队结合现场实施需求，对公司APC软件进行迭代升级，使其更适应零手动使用场景；通过对操作工的处理方式归纳总结，结合数据分析、化工原理利用，由实施工程师将控制器触发条件、处理方式等进行整合、程序编译，形成智能专家控制器，实现诸如一键程控、故障自动处理、控制器底层参数自适应调节等功能，以应对装置运行的多种工况。

ü  零手动对现场的执行机构、监测仪表数量、质量要求更高：瓮福紫金配合改造需求，同步实施精良装备、零备机的工程，对现场硬件进行自动化改造。

ü  零手动控制方案需要考虑的情景、维度更多更复杂：瓮福紫金调动优秀专业人才组成赋能团队，与中智达工程/工艺经验丰富的工程师一道进行方案设计，在控制器上线后不断是优化、调试，使整个控制系统实用、稳定。

ü  零手动控制系统架构于DCS之上，某些现场条件暂无改造对策会影响整个控制的完整性：中智达开发团队通过智能语音系统，实现了机器辅助监盘，将现场与DCS自控系统通过触发式的人声语音提示进行链接。

本项目零手动智能化升级的创新性体现在如下几点：

Ø  软件新：软件迭代升级，采用中智达最新平台，解决了不同工况模型失真难题，进而使执行机构不再超调、受控对象在不同工况下总能趋向稳定，解决以往运行条件变更导致的振荡。

Ø  方法新：优化工程实施过程，大大减短施工周期，增加后期优化、调试时间占比，进而拥有了更多打破常规控制方式机会，尝试更多合理方案使控制效果最优。

Ø  目标新：相对普通DCS/APC控制有适用场景，零手动目标旨在实现全流程、全时段的自动控制，且也需要实现能耗控制，倒逼工艺、仪表、管理、实施考虑全部工况后进行全面自控设计。

Ø  效果新：

（1）推动了生产模式变革。零手动操作后，DCS岗位从“操作员”变“监护员”，解放出更多的生产力，让更多的员工成为思考者、创造者，不断将智慧聚集到运营管理当中，为传统化工生产变革为数字化生产。

（2）提升装置本质安全水平。日均操作数量为0，大大降低了传统化工行业人为干预带来的安全风险，最大程度消除人的不安全行为和物的不安全状态，提高装置本质安全水平；

（3）零手动操作改造让装置变得更加“透明”，可以将隐藏在“黑暗”中的隐患暴露在“阳光下”，让装置从本质上更加安全。操作频次的下降，最大程度减少操作员误操作造成的事故隐患，从技能、管理、素养上将操作员培养成监控员，提供解决问题的能力，提升员工的幸福感和获得感；

（4）实现生产节能减排降碳。零手动操作在原来APC的基础上进一步优化升级，对装置控制的稳定和能源控制的精准性都有了很大的提升，节能降耗成效比较明显；

（5）促进以设备完整性为基础，对检维修频次、预防性检修和维护保养、仪表选型匹配性、工艺条件优化都提出了更高的要求，这些都是零手动操作的基础和保障，通过“零手动操作”这一结果导向，倒逼硬件装备水平提升装备精良管理提升。

4 效益分析

瓮福紫金“工业互联网+磷化工全产业链智能工厂”项目以提质增效、节能降耗、转型升级为核心诉求，以互联网+为技术驱动，建成面向市场，“绿色、安全、高效、柔性”且技术安全可控的智能工厂。通过厂区内全业务上云打通企业数据流、业务流、管理流，实现整个瓮福紫金生产数据的一致性和共享，实现生产信息的可视化展示，为生产经营提供科学的决策依据。在本质安全的设计前提下，通过实施零手动操作智能化改造升级，大幅提升了装置自动化水平，解放了生产力，实现磷化工装置全流程、全时段的的无人操作。通过控制软件的迭代升级、技术提升、方案优化，零手动工程既满足了自动化改造需求，同时也实现了节能降耗、提质增效，促进了生产车间工艺改进、倒逼了设备改造升级，为真正的无人车间打下了坚实基础。整个项目物耗下降1.6% ，节降420万元；能耗下降2%，节降650万元；人工成本、设备检修费用等其它因素综合降本1320万元，实现事故次数减少80%以上，并实现零伤亡，累计产生每年2300万元以上经济效益，帮助瓮福紫金获得福建省工业互联网“标杆企业”、优秀智能制造应用案例等荣誉，社会效益巨大。工业互联网平台及零手动操作理念的知名度与日俱增，正逐步向瓮福集团和贵州磷化集团其他生产基地辐射并取得了显著推广价值。

现场数据看板-能源