湖北三寧成為國(guó)內(nèi)首個(gè)將復(fù)雜大型化工裝置打造成“無人”值守、自主運(yùn)行的示范企業(yè)，并成功入選湖北省首批“無人工廠”，這是湖北三寧攜手中控技術(shù)成立三寧·中控工業(yè)智能研究院以來，以5T融合創(chuàng)新、工業(yè)AI驅(qū)動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)模式變革的又一次成功探索實(shí)踐，必將為化工行業(yè)的“數(shù)轉(zhuǎn)智改”產(chǎn)生重要促進(jìn)作用。
湖北三寧硫酸裝置全面進(jìn)入“無人”值守模式
01 硫酸裝置操作難點(diǎn)與“無人”值守運(yùn)行挑戰(zhàn)
硫酸裝置作為復(fù)雜化工裝置的典型代表，具有大滯后、強(qiáng)耦合、多干擾、時(shí)變等復(fù)雜非線性特征，受環(huán)境、下游工況波動(dòng)變化影響大，在實(shí)現(xiàn)裝置“無人”值守的過程中，存在過程大滯后強(qiáng)耦合、平穩(wěn)控制難，多單元耦合串聯(lián)、區(qū)域協(xié)同難，外界干擾因素多、高效運(yùn)行難，設(shè)備儀表易失效、異常處置難等主要問題，為湖北三寧硫酸裝置“無人”值守運(yùn)行提出了極大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有常規(guī)控制手段只能作為基礎(chǔ)，需要引入以AI為核心的智能化技術(shù)解決復(fù)雜耦合變工況下的自適應(yīng)控制、儀表設(shè)備或工藝異常工況下的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及自動(dòng)干預(yù)、正常運(yùn)行時(shí)的路徑規(guī)劃及效益提升、上下游聯(lián)動(dòng)區(qū)域協(xié)同自動(dòng)變負(fù)荷以及加工方案自主切換等諸多問題。
02 “AI+5T”賦能湖北三寧硫酸裝置實(shí)現(xiàn)“無人”值守自主運(yùn)行
“無人”值守能夠?qū)⑵髽I(yè)較為稀缺的人力資源從復(fù)雜、繁瑣、重復(fù)的操作活動(dòng)中解放出來，提升裝置運(yùn)行水平、安全水平和效益，減少非計(jì)劃停工，對(duì)裝置的長(zhǎng)周期、高效自主運(yùn)行具有深遠(yuǎn)意義，是化工裝置“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”高度自主運(yùn)行的集中體現(xiàn)。區(qū)別于傳統(tǒng)的“黑屏操作”，“無人”值守的關(guān)鍵在于裝置系統(tǒng)能夠具備“識(shí)別-評(píng)估-決策-執(zhí)行”的自主能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部的需求或干擾進(jìn)行自主響應(yīng)，同時(shí)又可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部要素的完整性、健康性、穩(wěn)定性進(jìn)行自我管理，最終達(dá)到無需人工干預(yù)、實(shí)現(xiàn)無人值守的目標(biāo)。
流程工業(yè)“無人”值守裝置建設(shè)體系
按照“無人”值守技術(shù)體系和建設(shè)理念，中控技術(shù)建立了一套完整的“無人”值守產(chǎn)品技術(shù)體系，在基于5T技術(shù)（自動(dòng)化技術(shù)AT、信息技術(shù)IT、工藝技術(shù)PT、運(yùn)營(yíng)技術(shù)OT、設(shè)備技術(shù)ET）之上，充分利用AI技術(shù)打通識(shí)別、評(píng)估、決策、執(zhí)行的關(guān)鍵鏈路，并通過持續(xù)的自我學(xué)習(xí)迭代，讓裝置裝上智慧大腦，能夠像人一樣進(jìn)行自我感知、自主分析、智慧決策和自動(dòng)執(zhí)行，助力湖北三寧硫酸裝置先后完成了以下三個(gè)方面的建設(shè)內(nèi)容：
根據(jù)“無人”值守理念優(yōu)化設(shè)計(jì)，打牢智能化根基
在裝置設(shè)計(jì)階段基于“無人”值守需要，對(duì)工藝設(shè)計(jì)方案、儀表及設(shè)備選型方案、控制方案及控制邏輯等進(jìn)行全面優(yōu)化。
裝置自主性分析：通過考察各單元乃至全流程的自主能力，確定需要提升和完善的關(guān)鍵工序。
工藝合理性分析：進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)校驗(yàn)并考察裝置的動(dòng)態(tài)特性，識(shí)別工藝瓶頸。
設(shè)備選型優(yōu)化：全面校核主要設(shè)備及儀表閥門的選型，并給出合理化改進(jìn)建議。
感知手段升級(jí)：針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段制定一系列優(yōu)化方案，進(jìn)一步提升感知能力。
控制策略完善：制定了多個(gè)工段的協(xié)調(diào)控制方案，保障操作環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)可自動(dòng)調(diào)節(jié)。
“AI賦能”解決操作難題，消除人工干預(yù)
引入AI技術(shù)，構(gòu)建基于AI的智能化控制方案，實(shí)現(xiàn)硫酸裝置多工況運(yùn)行及切換過程中多變量強(qiáng)耦合、大滯后、時(shí)變等狀態(tài)下的關(guān)鍵參數(shù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，例如：
針對(duì)干吸酸濃、液位平穩(wěn)控制難題，通過AI模型對(duì)酸濃、液位的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行高效辨識(shí)、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，構(gòu)建出融合強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)控制器，動(dòng)態(tài)適配不同工況，確保酸濃、液位的穩(wěn)定運(yùn)行。
針對(duì)煙酸產(chǎn)量和廢熱鍋爐負(fù)荷自適應(yīng)調(diào)整難題，通過AI模型構(gòu)建多模式下的自適應(yīng)協(xié)同控制策略，實(shí)現(xiàn)煙酸產(chǎn)量和廢熱鍋爐負(fù)荷的自適應(yīng)調(diào)整。
針對(duì)信號(hào)跳變、閥門異常處置難題，通過AI模型構(gòu)建信號(hào)及閥門異常的自動(dòng)識(shí)別及干預(yù)處置策略，實(shí)現(xiàn)了異常工況下關(guān)鍵參數(shù)的平穩(wěn)控制。
同樣的，基于工業(yè)AI技術(shù)有效解決了諸如正常運(yùn)行過程焚硫爐爐尾溫度優(yōu)化控制、轉(zhuǎn)化器各段進(jìn)口溫度控制、干吸工段酸溫與回水溫度區(qū)域協(xié)調(diào)控制等行業(yè)難題，以及硫酸外供自動(dòng)供停及模式切換、外界精制冷凝水異常自處置，從而全面降低了人工干預(yù)頻次。
構(gòu)建裝置智慧大腦，解決“無人”后顧之憂
基于AI模型，中控技術(shù)攜手湖北三寧開發(fā)裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)與控制性能評(píng)估技術(shù)、裝置穩(wěn)態(tài)檢測(cè)與工藝預(yù)警技術(shù)、生產(chǎn)績(jī)效動(dòng)態(tài)評(píng)估與實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)、基于動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估決策技術(shù)、儀表閥門及設(shè)備異常識(shí)別診斷技術(shù)，構(gòu)建全方位智能感知與評(píng)估體系，為裝置裝上“智慧大腦”，替代操作工進(jìn)行7×24h智能值守，對(duì)裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自主監(jiān)督和自主優(yōu)化，全面替代人接管生產(chǎn)裝置。
“無人”值守硫酸裝置“智慧大腦”
湖北三寧硫酸操作員侯工表示，“'無人'值守系統(tǒng)的投運(yùn)，不僅明顯降低了操作強(qiáng)度、解放了勞動(dòng)力，同時(shí)也降低了報(bào)警頻次，以前的冬季硫酸防結(jié)晶的倒罐操作，每4個(gè)小時(shí)倒一次，倒一次需要10分鐘，倒完后有時(shí)候還會(huì)忘記把切除的自控回路再投上，經(jīng)常觸發(fā)報(bào)警。現(xiàn)在有了無人值守，像倒罐、排污這種操作強(qiáng)度大的環(huán)節(jié)，都可以交給程序去做，而且還實(shí)現(xiàn)了控制回路及時(shí)自動(dòng)投切，報(bào)警也沒有了。”
湖北三寧硫酸裝置操作頻次統(tǒng)計(jì)
湖北三寧硫酸裝置的“無人”值守是“AI+5T”技術(shù)深度融合的重大創(chuàng)新，不僅彰顯了化工行業(yè)高度自主運(yùn)行的卓越成就，更是企業(yè)構(gòu)建核心競(jìng)爭(zhēng)力、邁向高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略之選。此前，雙方通過成立三寧·中控工業(yè)智能研究院等機(jī)制加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，以中控“1+2+N”智能工廠新架構(gòu)為藍(lán)圖，中控OMC系統(tǒng)、流程工業(yè)過程模擬與設(shè)計(jì)平臺(tái)APEX、流程工業(yè)時(shí)序大模型TPT等一批領(lǐng)先的產(chǎn)品技術(shù)已成功部署湖北三寧，助推湖北三寧構(gòu)建了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的智能工廠，實(shí)現(xiàn)“安全、質(zhì)量、低碳、效益”的核心目標(biāo)。伴隨著工業(yè)AI技術(shù)與5T技術(shù)的加速融合，中控技術(shù)攜手湖北三寧全面推進(jìn)“無人工廠”建設(shè)，成功實(shí)現(xiàn)工廠智能自主化運(yùn)行，將為化工行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)與高質(zhì)量發(fā)展樹立全新標(biāo)桿，推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展！
