過程自動化的發(fā)展與機遇

編者語：在過去的近二十年里，我國在DCS方面取得了重大進展，基本上達到了先進水平，如中控、和利時等公司的產(chǎn)品都得到了市場的認可，但在的變送器及在線分析儀器方面，我們與先進水平相比仍有一定的差距。

過程自動化系統(tǒng)地位凸顯

　　流程工業(yè)既是能源消耗的工業(yè)，也是原材料生產(chǎn)的重要工業(yè)，包括煉油、化工、電力、冶金等重大基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。流程工業(yè)的現(xiàn)實狀況是能耗高、成本高、污染高、勞動生產(chǎn)率低、資源利用率低。目前，我國流程工業(yè)與先進水平的主要差距，除了產(chǎn)品、工藝外，主要還在于生產(chǎn)控制自動化、優(yōu)化、調(diào)度、管理以及信息化的等技術(shù)的相對落后。因此，迫切需要圍繞資源、能源的利用目標，集成采用生產(chǎn)工藝技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)等先進技術(shù)的支持，以達到提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、降低物耗與能耗、減少環(huán)境污染的目的，實現(xiàn)企業(yè)綜合經(jīng)濟技術(shù)指標的*化，確保可持續(xù)發(fā)展。

　　面對當前激烈的市場競爭和能源短缺問題，面向流程工業(yè)的過程自動化系統(tǒng)的地位已經(jīng)變得越來越重要。過程自動化系統(tǒng)不僅包括各類現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)、DCS（集散控制系統(tǒng)）、PLC（邏輯控制系統(tǒng)）、SIS（儀表安全系統(tǒng)）等硬件系統(tǒng)，還包括先進控制和優(yōu)化、計劃調(diào)度和排產(chǎn)、經(jīng)營管理和供應鏈管理等軟件系統(tǒng)，涉及到節(jié)能降耗、環(huán)境保護、安全生產(chǎn)以及產(chǎn)品全生命周期管理等過程，為企業(yè)提供全面、安全、的信息化解決方案。

　　在過去的近二十年里，我國在DCS方面取得了重大進展，基本上達到了先進水平，如中控、和利時等公司的產(chǎn)品都得到了市場的認可，但在的變送器及在線分析儀器方面，我們與先進水平相比仍有一定的差距。

自動化與信息化的新機遇

　　流程工業(yè)是實現(xiàn)節(jié)能減排目標的主要領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是國家實施節(jié)能降耗戰(zhàn)略的主攻方向。當前流程工業(yè)節(jié)能減排等問題，既是過程自動化發(fā)展的新挑戰(zhàn)，也是過程自動化發(fā)展的新機遇。

　　面對國內(nèi)外激烈的競爭，我們該如何提高企業(yè)的核心競爭力？答案中很重要的一點就是信息化與工業(yè)化的融合，對流程工業(yè)而言其重點就是實現(xiàn)綜合自動化?？v觀我國制造業(yè)信息化系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，建設(shè)的重點普遍放在ERP管理系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)兩個方面。但是，由于產(chǎn)品行銷在近一、二十年間從生產(chǎn)導向快速地演變成市場導向、競爭導向，因而對制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的管理和組織提出了更多的挑戰(zhàn)，僅僅依靠ERP和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)往往無法應付這種新局面。而企業(yè)的一些問題也隨之顯現(xiàn)：大量數(shù)據(jù)無法轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒑椭R；運行管理缺乏可視化平臺與信息；節(jié)能減排缺少可操作指導和理論；企業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要信息整合。在這個領(lǐng)域里如何利用先進技術(shù)提高企業(yè)的綜合競爭實力？顯然工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，簡稱MES）就是其中可以采用的重要信息技術(shù)之一。

　　MES系統(tǒng)是近十年來在上迅速發(fā)展起來的、面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)。MES可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境，幫助企業(yè)提高資源利用率、減低成本、實時優(yōu)化產(chǎn)能、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高服務質(zhì)量以及企業(yè)綜合競爭力。MES適用于不同行業(yè)（石化、化工、冶金、制藥等），能夠?qū)我坏拇笈可a(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理，尤其對于非常復雜的石化等流程工業(yè)企業(yè)，從底層的PCS到過程控制、生產(chǎn)調(diào)度到節(jié)能減排再到企業(yè)的管理，MES起了非常關(guān)鍵和重要的作用，對流程工業(yè)而言是工業(yè)化與信息融合的關(guān)鍵。

　　 “十一五”期間通過國家863重大研究項目，整合國內(nèi)產(chǎn)學研優(yōu)勢力量，建立由企業(yè)、高校和科研單位組成MES研發(fā)聯(lián)盟，形成了長效合作機制和高素質(zhì)的專業(yè)研發(fā)及實施隊伍。目前，該項研究成果已經(jīng)形成相關(guān)應用軟件包，例如以石化盈科牽頭聯(lián)合高校開發(fā)的面向石化企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)SMES，實現(xiàn)國內(nèi)流程工業(yè)企業(yè)級生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)軟件的研發(fā)突破和示范應用。其應用效益得到企業(yè)認可，并且有效推進了企業(yè)信息化和節(jié)能減排的目標。該項成果將不斷在冶金、化工、制藥等行業(yè)進行推廣應用，以期取得更大的效益，例如對于非常復雜的鋼鐵企業(yè)，從底層的PCS到過程控制到企業(yè)的信息化管理，其中MES起了非常關(guān)鍵和重要的作用，沒有MES的支撐，ERP是無法有效地運用并實現(xiàn)科學的量化管理、無法真正實現(xiàn)企業(yè)信息化。基于MES理念的石化企業(yè)生產(chǎn)管理業(yè)務流程的投運顯著增加綜合商品率，降低能耗，下表1是MES系統(tǒng)在石化領(lǐng)域示范應用取得的成果。

　　美國的ARC公司對自動化領(lǐng)域做出相關(guān)市場調(diào)查和分析：應用MES，在同樣的裝置下產(chǎn)品質(zhì)量可以提高19.2％，勞動生產(chǎn)率提高13％，產(chǎn)量提高11％。如果我國能在產(chǎn)品質(zhì)量提高10％，勞動生產(chǎn)率提高5％，對中國現(xiàn)階段的經(jīng)濟水平的影響是非常巨大的，對我國節(jié)能減排的作用也是巨大的。

　　MES技術(shù)在石化、冶金、化工等行業(yè)里將起到的作用非常明顯，特別是在優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加快在制品庫存周轉(zhuǎn)、減少非計劃生產(chǎn)、加快生產(chǎn)經(jīng)營對市場的響應、降低庫存、提高管理效能、增加企業(yè)利潤等方面產(chǎn)業(yè)明顯的經(jīng)濟效益。

　　自動化與信息化發(fā)展的新方向

　　自動化是工業(yè)信息化的技術(shù)基礎(chǔ)，而信息化又能推進工業(yè)化，這個過程會推進產(chǎn)品或服務的產(chǎn)生過程中實現(xiàn)管理流程、組織機構(gòu)、生產(chǎn)技能及生產(chǎn)工具的變革。

　　近年來，過程自動化的服務范疇和起到的作用不斷擴大和提升，而且相關(guān)新需求和新研究課題也不斷涌現(xiàn)，譬如數(shù)據(jù)驅(qū)動的信息獲取及應用、制造運行管理（MOM,Manufacturing Operation Management）、智能工廠（IP,Inligent Plant）等。

　　總之，信息化在推進我國工業(yè)化的進程，近年來從理論研究到技術(shù)攻關(guān)、軟件產(chǎn)品開發(fā)、工程應用等形成了縱橫發(fā)展的良好勢頭。工業(yè)界的人們應該充分吸收和利用控制技術(shù)、通信技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，并開發(fā)、利用企業(yè)信息資源，提升企業(yè)信息管理和生產(chǎn)數(shù)據(jù)應用的實質(zhì)性價值，提高經(jīng)濟增長質(zhì)量，zui終推動經(jīng)濟社會發(fā)展轉(zhuǎn)型的歷史進程。