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【化工企業(yè)：生產經營活動數字化必須從線下實時走向線上】

化工生產運營是化工企業(yè)的核心任務。他們是高度專業(yè)化的，需要在流程、設備、能源和自動化方面的專業(yè)知識，不能通過日常生活中的直覺經驗來判斷?；どa作業(yè)的數據特點是數據生成快、類別多、維數高、關聯(lián)度高。這類數據的分析處理門檻較高，通常是工業(yè)軟件供應商和過程自動化供應商的傳統(tǒng)領域。

生產經營活動圍繞“穩(wěn)、長、優(yōu)”的目標，包括糾偏控制、異?；蚬收献R別與診斷、優(yōu)化節(jié)能降本運營等。生產經營的數字化過程包括測量與感知、傳輸與存儲、分析與決策、控制與執(zhí)行等一系列活動。這些從線下到線上的核心活動是化工行業(yè)數字化降低成本、提高效率的真正關鍵。

測量感知：測量感知是化工生產數字化的起點。在沒有測量技術的情況下，使用現(xiàn)代過程控制技術。數字化遠程儀表已成為化工設備的標準配置。常規(guī)的溫度、壓力、流量、液位四大測量基本已實現(xiàn)在線測量并遠程傳輸至DCS系統(tǒng)。從降低投資成本的角度來看，只有少數偏遠地區(qū)和非關鍵測量點仍然使用現(xiàn)場儀器。要確定化工廠是否按預期運行，僅依靠四大測量值是不夠的。它還取決于關鍵流（包括原材料、產品和中間重要材料）的組成和性質，以及設備的特征狀態(tài)（如腐蝕）。這些數據目前主要依靠線下實驗室分析測試、人工檢查和現(xiàn)場測量，包括視覺、耳朵和手觸摸，以及特殊的手持儀器。此類測量技術的低成本和在線化是未來化工生產測量感知發(fā)展的重點。近年來，我們看到了過程分析技術（PAT）的發(fā)展，包括在線光譜（中紅外光譜、近紅外光譜、拉曼光譜、紫外光譜）、在線質譜、核磁共振核磁共振、在線測量材料成分和性能越來越多的應用為后續(xù)的工藝診斷和操作調整創(chuàng)造了有利和必要的條件。

傳輸和存儲：雖然常規(guī)測量已經發(fā)送到DCS系統(tǒng)，DCS可以存儲1-3個月的數據，但是DCS本身并不是為數據存儲而設計的，存儲容量，分析能力，外部接口有很多限制。作為高速時間序列數據，化工生產類型數據應存儲并記錄在實時數據庫中。實時數據庫讀寫效率高、壓縮比大、數據接口豐富，并具有基本的統(tǒng)計分析和數據可視化功能。是化工企業(yè)數字化生產不可或缺的工具。十年前，過程工業(yè)的實時數據系統(tǒng)被幾家國外公司壟斷，成本高昂，大多數公司負擔不起?，F(xiàn)在國內的實時數據庫供應商有好幾家，國外也有社區(qū)化的開源產品，國內的自動化集成商也完全可以接受。幫助企業(yè)實現(xiàn)實時數據庫，成本完全在企業(yè)可承受的范圍內。 “昔日，王邪堂千言飛入尋常百姓家?！贝罅ν七M實時數據庫的實施是化工企業(yè)數字化的一項基礎工作。

分析與決策：化工生產分析與決策主要有以下三種類型：設備異?；蚬收系淖R別、診斷和定位，偏離過程既定目標的操作調整，以及優(yōu)化調整最大限度地降低運營成本。這三類分析的專業(yè)性很強，沒有統(tǒng)一的方法。他們基本上依靠操作員、工程師和專家的經驗方法。除了常規(guī)的校正運算和調整與比較成熟的反饋PID在線控制外，這些方法幾乎都是離線分析。在線分析和決策是化工生產數字化的核心。方法包括經驗規(guī)則、機制模型、統(tǒng)計模型和機器學習模型（或人工智能模型）。在實際應用中，在線分析決策應以前三類模型為基礎，輔以第四類機器學習模型?；诮陙韺崟r數據庫、關系數據庫、SCADA監(jiān)控平臺、物聯(lián)網平臺、自由簡單的Python編程語音、可視化低代碼開發(fā)平臺的發(fā)展，越來越多的工藝工程師和生產工程師可以構建在線分析自主決策系統(tǒng)，在線分析決策應用場景將越來越廣泛。

控制執(zhí)行：正是由于過程控制技術的成熟，大型化、一體化的化工裝備成為現(xiàn)實。集散控制系統(tǒng)DCS是現(xiàn)代工業(yè)生產設備的必備設施。自動控制與生產技術和生產設備相結合。成為化工生產的三大核心要素。盡管如此，我國目前的化工廠自控率還比較低。一些化工企業(yè)的DCS上幾乎一半的控制回路仍處于手動控制模式，內部操作要求頻繁操作，工作壓力大。很多企業(yè)的數字化自動測量設備，還是要從基礎的PID定制入手，首先要實現(xiàn)85%的閉環(huán)自控率，在不投資、少投資的基礎上最大化利用現(xiàn)有資產。具有良好基礎的化工企業(yè)可以在常規(guī)PID整定的基礎上，進一步實施包括級聯(lián)、超控和分程控制在內的復雜控制（ARC）和包括模型預測控制在內的高級過程控制（APC）。我的朋友馮紹輝博士創(chuàng)辦了公眾號“虎凱PID”，定期舉辦線上線下公益交流活動，積極推廣基于Lambda方法的標準化、工程化PID整定方法。自動化和閉環(huán)自動控制是化工行業(yè)數字化的基礎工作。要利用數字化、智能化的優(yōu)勢自動測量設備，提高我國化工企業(yè)的自控率。只有生產過程穩(wěn)定，才能保證生產過程的安全，才能保證運行優(yōu)化。繼續(xù)。