1. 项目背景

在当前化工行业高质量发展的新阶段，数字化转型与智能化改造（“数转智改”）已成为企业在复杂市场环境下提升核心竞争力的关键战略，是推动产业升级、实现可持续发展的必然选择。

尽管目前主流化工生产装置已普遍应用集散控制系统（DCS）实现基础自动化，但在更深层次的运行优化与智能化管理方面仍面临显著挑战：生产过程过度依赖人工经验，难以实现多变量协同控制与多目标动态优化；设备巡检与关键工艺分析仍以传统人工方式为主，如每小时人工测温巡检、依赖经验人工判断电解槽运行状态等，效率低下且存在不确定性。这种模式已无法满足生产装置迈向高效、精益、优化运行的新要求。

为系统性地突破上述瓶颈，山东海化集团将数字化转型确立为企业发展的核心战略，并将2024年明确为“数字化元年”。公司以“加快数字化转型，建设智慧海化”为愿景，以“集成改革提升年”为主线，聚焦关键经营指标，启动“三三工程”，全面推进流程再造、数转智改与工业互联网平台建设。

本项目旨在构建一个一体化、智能化的新型工厂运行体系。基于AI技术，通过系统规划并实施涵盖装置“零手动”智能控制、机泵在线监测与诊断、机器人自动巡检、电解槽智能优化分析等多个智能体的智能工厂，最终实现覆盖海化集团全产业链的基于统一工业互联网平台的智能控制、智能诊断、智能巡检与智能优化分析，显著提高集团生产运营的智能化水平。

2. 项目目标与原则

（1）高级控制智能体—生产装置“零手动”操作

应用先进的高级过程控制技术+AI智能体，对生产过程干扰因素进行抑制，优化生产过程的调节，有效解决装置生产过程中的多变量协调优化过程控制问题，减少人为因素影响，稳定产品质量，以提高生产效率和产品质量，实现自动化、智能化操控。

通过实施先进控制+AI智能体，在生产过程中实现自动操作，提升各生产装置自动控制水平，减少手动操作，提升自动化管理水平，实现装置正常生产工况下的“零手动”操作。

（2）巡检具身智能体—智能化无人巡检

基于AI技术，实现机器人智能巡检，对生产环境中设备温度、气体情况、仪器仪表数据等进行定时巡检，规避巡检人员长时间处于温度高、噪音大、潜在受伤害等的风险环境中，同时提高设备的可靠性和延长使用寿命。

（3）设备诊断智能体—机泵在线检测与诊断

融合机理与数据混合建模技术，构建机理与数据混合驱动的智能化设备健康管理体系，实现从被动响应到主动预防的转变。

（4）分析优化智能体—电解槽智能分析与优化

通过实现对槽电压数据的精准测量，基于AI技术，对电解槽进行性能评估、故障诊断、风险研判和操作优化。

3. 项目实施与应用

3.1. 项目情况介绍

（1）高级控制智能体—生产装置“零手动”操作

本项目由山东海化集团股份有限公司和浙江中智达科技有限公司共同开发实施，于2024年10月正式启动，一期覆盖纯碱厂、氯化钙厂、溴素厂等多个工厂，已于2025年8月全部顺利完成验收，达到项目既定目标。项目自启动后，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，系统方案设计，装置建模，控制器结构设计和离线仿真，切换程序的实现和调试，控制器的投运等工作步骤，经过长时间的优化完善后，各个控制器均能正常控制，性能良好，并取得较好的控制效果。各个装置的实施情况如下：

纯碱厂：①碳化：第1、2组碳化塔自动倒塔。碳化塔（25座）制碱状态、清洗状态优化控制及尾气塔自动控制。②蒸吸：蒸馏塔（7台）预热母液出气温度优化控制，物料平衡自动控制。③压缩：三段气优化控制、压缩机转速优化控制及高级语音报警。

氯化钙厂：三期蒸发、球钙一期、二期。四期蒸发、片钙1#线、2#线部分设备的自动化改造与零手动软件实施。智能语音报警系统，控制回路性能评估和诊断系统的部署。

溴素厂：吹吸、供氯、燃硫、蒸馏、二次提溴工序部分设备的自动化改造与零手动软件实施。智能语音报警系统，控制回路性能评估和诊断系统的部署。

（2）巡检具身智能体—智能化无人巡检

2024年9月一期、二期电解间轨道机器人到厂、运行。进行巡检任务。实现对仪表、泄露、气体、温度等巡检项的测量。2025年1月进行机器人改造，实现视频巡检功能，提高巡检效率。

（3）设备诊断智能体—机泵在线检测与诊断

2024年5月完成一期266个传感器安装投用，全厂重点设备进行实时检测、预警。2025年8月完成二期100个传感器安装投用，重点设备检测范围扩大，极大降低人工巡检劳动量。

（4）分析优化智能体—电解槽智能分析与优化

2024年5月完成电解槽安装，共计配置16台数据采集柜、2套控制PLC系统、2套上位机系统。检测一期8台电解槽每台电解槽共计94片单元槽、检测二期8台电解槽每台电解槽共计142片单元槽。

3.2. 项目建设创新

（1）高级控制智能体—生产装置“零手动”操作

纯碱厂：在纯碱生产装置上实现了首台套的全自动倒塔，在倒塔总时间、17圈升温时间、放碱时间、出碱液降温时间等各个方面均有大幅度提升，倒塔期间，跟人工倒塔比较，增产8吨碱/次，一天共自动倒塔2次，增产16吨碱/天。

氯化钙厂：实现氯化钙生产过程中的水分含量控制的重点突破。

溴素厂：解决行业中二氧化硫检测和控制的难题，实现二氧化硫浓度的自动控制，降低硫耗。同时在溴素蒸馏中利用AI大模型+先进控制的方式，提高产品的品质和降低能耗。

（2）巡检具身智能体—智能化无人巡检

基于先进的无人化巡检技术，单槽视频实时巡检2分钟，巡检效率提升4倍。（传统单槽定点定位巡检8分钟）。一期、二期电解间一楼和二楼轨道坡度19度，机器人升级马力及升级轮胎提升爬坡能力。

（3） 设备诊断智能体—机泵在线检测与诊断

升级在线网关葙，实现有线、无线（5G、wifi）传输技术，降低后期智能化管理成本。

3.3. 重点与难点问题及解决思路

（1）重点及难点问题

部分现场硬件缺失，控制完全依靠现场人员操作，给控制带来巨大挑战。

部分控制属于行业难题，在行业中暂无突破性的解决方案。

部分控制无法通过简单的PLC、DCS等常规手段进行控制，依靠人眼手动控制，控制精度较差。

传统机器人巡检时间较长，不适合现场巡检要求。

 巡检轨道坡度较大，对机器人爬坡能力提出挑战。

（2）解决思路

结合现场实际情况，实地进行调研分析，结合各个装置的现状，多次召开技术交流会议，对需要进行改造的部分探讨，充分研讨实施方案的必要性和可行性，确保方案科学合理。各相关部门和单位要加强审核，严把质量关，确保品质不降档，保证精良装备。

进行行业技术创新，着重开发契合各个装置的创新性设备，包括溴素生产吹吸塔的氧含量分析仪（红外分析+激光雷达），氯化钙生产中的水分仪检测等。

根据各个装置的情况，由中智达公司开发契合不同装置的AI模型，将人工智能的算法控制融入APC控制。比如在溴素厂部署卷积神经网络+APC控制模型等。

创新视频巡检技术，对巡检算法进行迭代优化，实现巡检速度提升。

升级机器人马力及轮胎提升爬坡能力，克服坡度较大造成的无法智能巡检难题。

3.4. 项目建设成效

（1）高级控制智能体—生产装置“零手动”操作

以关键指标自控率和平稳率提升率为衡量指标，以氯化钙厂为例，在实施前后数据对比如下：

以纯碱厂自动倒塔为例，具体控制效果对比如下：

以氯化钙厂关键指标的控制为例，具体控制效果对比如下，投用后基本为一条直线：

（2）巡检具身智能体—智能化无人巡检

实现一期、二期电解间智能化巡检1小时1次，对泄漏、表计、红外、气体等巡检项进行监测，对现场巡检内容进行实时报警。

降低人工参与、改善劳动环境，通过机器人巡检，采集车间内温度、表计、气体、泄露等情况，降低人工巡检频次，减少电解间人员流动，降低劳动风险，改善劳动环境。

（3） 设备诊断智能体—机泵在线检测与诊断

提供包括机械振动、温度等数据在线实时测量显示，数据自动深度分析追踪，机械故障识别诊断等服务，降低重大意外故障，缩短计划外停机时间，降低设备维护与维修成本，延长设备工作寿命，提升设备精细化管理水平。

（4）分析优化智能体—电解槽智能分析与优化

通过槽电压数据进行采集，该系统通过“数据感知-智能分析-精准执行-决策优化”的闭环，将传统的氯碱电解生产管理升级为可预测、可优化、高安全、低耗能的智能化新模式。

降低人工参与、改善劳动环境，通过在线实时采集槽电压数据，降低人工测量频次，减少电解间人员流动，降低劳动风险，改善劳动环境。

4. 效益分析

（1）高级控制智能体—生产装置“零手动”操作

随着高级控制智能体的全面上线，极大程度的减少了操作人员在正常情况下对系统的人为干预。为岗位融合的实现创造便利条件。各个装置在实施数转智改后在节能降耗方面也有较大提升，具体数据如下：

（1）纯碱厂节能降耗效益对比

（2）氯化钙厂零手动操作效果对比

（3）高级控制智能体总体效益

（2）巡检具身智能体—智能化无人巡检

实现一期、二期电解间智能化巡检1小时1次，对泄漏、表计、红外、气体等巡检项进行监测，高温环境下机器人替代人工巡检，对现场巡检内容进行实时报警，减少人员劳动强度60%以上。

（3）设备诊断智能体—机泵在线检测与诊断

通过提供包括机械振动、温度等数据在线实时测量显示，数据自动深度分析追踪，机械故障识别诊断等服务，重大意外故障降低为0次，缩短计划外停机时间30%以上，降低设备维护与维修成本40%以上，延长设备工作寿命20%以上，显著提升设备精细化管理水平，综合年经济效益800多万元。

（4）分析优化智能体—电解槽智能分析与优化

通过槽电压数据进行采集，该系统通过“数据感知-智能分析-精准执行-决策优化”的闭环，将传统的氯碱电解生产管理升级为可预测、可优化、高安全、低耗能的智能化新模式，电解槽生产效率提高10%以上，综合年经济效益600多万元。

海化集团全面应用AI技术，通过系统规划并积极实施了涵盖装置“零手动”智能控制、机泵在线监测与诊断、机器人自动巡检、电解槽智能优化分析等多个AI智能体的智能工厂，最终实现覆盖海化集团全产业链的基于统一工业互联网平台的智能控制、智能诊断、智能巡检与智能优化分析。项目成功上线以来，工艺指标平稳率平均提升55%，关键指标自控率平均提升61%，人工操作频次平均下降92%，通过节能降耗年综合经济效益达到3700多万元。该项目的成功实施为全力打造“化工+能源”现代化一流企业集团注入强劲数智化新动力，为传统化工行业高质量发展树立“海化”新标杆，为石化化工企业提供了可借鉴的大面积应用AI智能体的经验和模式，推动了整个石化化工行业的智能化、数字化发展，具备显著推广价值。