了解工业软件驱动过程化

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1工业过程化的背景

现代的工厂，论工艺技术如何先进，但毕竟是预先好的方案，在工厂生产运行过程中，针对不断变化的原料供给、产品需求、装置检维修、状态异常等，很难使得生产装置处于比较地经济运行状态；复杂的化工生产工艺特性也决定了其生产过程的非线性化，例如原料消耗、产品产量和能源消耗等。如何化生产过程、提高生产效率、降低原料消耗、提高产品产量和质量以及减少能源消耗成为目前企业迫切要去解决的问题。

生产化作为工厂数字化转型4个方向维度之一，一直是智能工厂永恒追求的重要目标之一，在工厂全生命周期服务规划中，更是把生产运营化方案放在了比较重要的位置。

2工业过程化的层级概念和特点

工业过程行业的化体系包括计划、调度、操作和控制4个层级，在不同的层级需要不同的化技术，层级不同所的化的目标数量、化变量的复杂程度也不一样，不同层级采用的化技术也不一样。在计划调度层，涉及的管理流程多，变量数据庞大，因此其化利用机理模型结合线性规划法进行化，例如生产执行流程的化、原料入厂入库流程的化等。操作层的化可以采取流程机理模型结合大数据模型进行化，例如操作规程自动化、高级操作画面、报警化等；控制层的化，由于要求速度，多采用简单机理模型或数据模型或建立预测模型进行化，例如回路自学习整定化、多变预估控制、软测量等。

3工业软件是过程化的基础

化虽然有不同的层级，不同的层级所采用的技术也不一样，但是化的现都需要一个共同的基础即集成工业行业知识的工业软件。工业软件是数字化的灵魂，工业40俗称软化的工业革命，相对于工业30比较大的区别就在于各种专业先进的工业软件的广泛应用。工业软件跟普通的商业软件不一样。专业的工业软件需要集成运营技术（OT）、信息技术（IT）、自动化技术(AT)和设备技术(ET)于一体，与工业过程紧密融合才能为生产化发挥比较大的价值。所以工业过程化的过程在很大程度上就是各种工业软件在各层级应用发挥价值的过程。

4工业过程化现的技术路径

一个工厂要现整体生产过程化，不是简单地堆砌各种工业软件就可以达到，需要根据不同工厂的技术基础，做整体规划。笔者建议生产化方案的整体思路应该是从上至下整体规划，从下至上逐层现。下图为化工行业的生产过程化典型技术路径，主要分为如下几个步骤逐步现：

首步建立工厂过程化的软件技术基础：首先要现生产计算机信息化，让很多现场的手工操作进入自动化平台，现外操到内操的转变，也叫操作软化；接下来尽量让与控制系统连接的仪表，阀门设备智能化，通过工业设备管理软件(AMS)现对这些设备健康信息的监测和管理，又称设备维护软化；然后建立工厂数字化虚拟平台，例如数字双胞胎，为后续的控制操作化提供软件化验证平台，俗称平台软化。

第二步现控制化：在这一步首先要现异常工况管理，确定联锁、报警和正常操作范围的边界，遵循报警管理标准借助报警主数据库软件平台现报警合理化、联锁管理化，尽量减少工厂生产异常状态比例，减少操作人员处理异常工况的践，从而降低操作负荷；其次尽量现内操的自动化，采用数字化回路化工具软件，利用自学习等先进速提升整个生产线控制回路的自动化率，降低内操的手工操作比例，从而进一步操作负荷，自动化率提升后，在对一些复杂的回路采用串级、分程、前馈、超驰、自适应控制等智能控制策略进一步化回路性能，而对相互耦合现象严重的回路考虑使用APC进行建模化，降低生产波动，现生产卡边化，提高生产效率。

第步全系统层次现操作规程自动化：其主要的方案有基于状态的控制（SBC）和基于状态的报警（SBA）即报警动态合理化、高性能操作画面方案等，通过这些软件方案可以简化操作流程、降低操作负荷、减少操作失误几率、提高产量和质量从而提高的生产效率。目前数字化领域经常提到的一键开车、黑屏操作的愿景就是基于操作规程自动化技术而现的，但需记住，要是操作规程自动化必须基于操作软化、控制自动化良好基础之上才能现的。



第四步全厂范围现工艺整体流程的化：这一层级的主要方案有自动化排产、生产执行业务流自动化、资产管理数字化等，化软件平台有MES用于打通业务数据孤岛、现排产、计划调度、原料出入库等业务流的线上化。另外还有OT数据仓库（DW）、数据集市（DM）或数据湖等大数据平台，以此为基础为整个工厂建立数据中台；数据中台通过数据技术，对海量、多源、多样的数据进行采集、处理、存储、计算，同时统一标准和口径，把数据统一之后，以标准形式存储，形成大数据资产层，以满足前台数据分析和应用的需求。然后大数据挖掘专业工具软件对数据进行挖掘化，按需现各种分析和应用。例如多变量在线统计、批次化分析、根源分析、业务流管理等，比较终现数据驱动生产流程，数据决策的生产管理机制，比较终现全厂业务流化，获得比较佳生产效益。



5结束语

以专业的工业数字化软件为基础，整体规划，采用不同技术逐层化是目前现工业过程化可靠技术路径。