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1、2022年化工行业之未来工厂白皮书1.启程：化工行业的“未来工厂之旅”一直以来，化工行业因其特殊性，危险源头多、平安风 险较大，想要真正达成“安、稳、长、满、优”的终极运营目 标，平安生产仍是重中之重。与此同时，随着中国推出碳达 峰和碳中和的“3060”战略目标，提升能源利用率，平衡减碳 与经济效益，进而外延“双碳”目标向更高质量的经济、产业 和社会开展，成为化工行业需要深思的重大课题，同时亦驱 动着化工行业向差异化、精细化、高端化开展。近年来，依托中国相关政策与环境法规的引导，曾经高 污染、高能耗的化工企业正努力通过有效的节能举措、产品 结构调整等行动，兑现平安、节能、环保、高效的开展决心,
2、 协助中国政府打造经济、环境双赢的美好社会。而这其中的 每一环，从平安基石、数字管理到共赢美好未来，都需要自 动化、信息化、数字化和智能化技术的有力支持。例如，凭 借生产现场数据价值的充分释放，化工行业将能更好地实现 预测分析、实时响应、简化运营、优化资产性能效及减少停 车等，最终实现效益优化。一直以来，对于以化工为代表的流程行业来说，现场巡 检是一项耗费大量人力财力的大工程，甚至还会因记录丧失、 操作出错而导致重大资产损失。如今，“无纸化运营”已非生 僻词汇，在国内，许多化工厂已经率先搭建起数字化平台， 用电子看板替代纸质的工作记录，大大降低了巡检频次，显 著提高运维效率。那么，无纸化已经是
3、工厂运维优化的天花 板了吗？当然不是。近年来，由于产能的飞跃式增加以及设备老化等原因， 化工厂的平安运行备受挑战。目前，针对工艺、设备层面发 生的危险状况，工厂一般可利用平安仪表系统（SIS）,例如 紧急停车系统（ESD）对关键设备进行故障防护和平安保护, 尽最大程度保护人身平安。但不可否认的是，人的参与本身 就是许多隐患的导火索据统计，在众多的平安事故中， 因人为误操作导致的事故占80%。也正因如此，向“无人化” 转变也是化工厂走向未来的重要一步。目前，放眼全球制造业，“无人工厂”的标准仍较难企及。 但长远来看，“无人化”的概念并不是指工厂无需人工的参与, 而是工厂在重点加强人机交互等功能外
4、，还亟需一次岗位、 人员结构调整的“大换血”。其实近年来，数字化技术的应用， 已经让工程师可以不受地理位置的限制，只需轻松地坐在计 算机旁，就能实时监控整个工厂的运行情况了。在未来，“无人工厂”的打造，能将化工从“高危行业的 偏见中彻底解救出来。在应对突发危险时，在高素质专业人 才和实时数据的帮助下，化工厂能够轻松实现高效率的远程 运维，尽最大程度降低人员平安风险。1.3 绿色可持续，未来工厂的最美底色“无人工厂”似乎已将人们对未来的想象力推至顶峰，人 的缺席也标志着传统的劳动密集型生产已经告一段落。现在,在许多数字化车间里，我们能看到庞大且灵活的机械臂、井 然运行的自动化产线，工厂已然成为了
5、一只只全面武装、永 不疲惫的机械巨兽。可是，未来的工厂就止步于此了吗？用更少的人完成更多的价值产出，直接影响到企业甚至 产业的长远开展。然而，作为至关重要的能源行业，化工企 业想要实现高质量开展，还必须拥有一个重要内核绿色 可持续。作为碳排放大户，化工行业一直背负着绿色开展的责任 与重担。在第75届联合国大会上，中国提出了力争2030年 前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的目标。根据能源生 产和消费革命战略(20162030)，到2030年和2050年， 非化石能源占能源消费总量的比例分别要到达20%和50%o 这也就意味着，未来的化工企业，不仅会面临日趋严苛的环 保政策重压，还要在势不可挡
6、的能源转型中寻找求生之道。“绿色可持续不仅是未来化工厂图景的底色，更是帮助 中国尽快实现碳中和的底气。可以预见，在未来化工厂里, 很多产品在设计阶段要对产物种类、工艺流程进行改进，以 限制并消除威胁可持续开展的不利因素。在工艺和路线的不 断优化下，未来上游的炼化厂将实现100%生产石化产品， 成为零排放的绿色工厂，厂内有害、不易降解回用的产品也 将被历史淘汰。此外，通过有效的环境风险管理，化工企业 将减少或彻底杜绝危险化学品泄漏事故的发生。1.4 未来工厂的使能技术“未来工厂”将会是一种全新的生产范式，工厂的结构、 流程和人员都将进行重新配置，而这一切改变都源自于新一 代信息技术与工业的深度融
7、合。在未来的化工厂中，这些使 能技术将被大量采用：工业物联网。利用智能传感器和执行 器将人和机器与互联网连接起来，在效率、生产力和平安方 面推动制造和工业流程。工业物联网将广泛应用于采购、生 产、组装和包装、仓储和供应链管理，使工厂实现完全连接, 信息和运营命令可以直接发送给供应商、制造商和经销商。数字李生。基于数字李生建立多维空间虚拟工况模型、 优化控制模型，实现物料配方优化、工艺参数设计与仿真、 生产过程建模与优化控制、设备故障诊断和远程维护等，对 设备、工况进行全生命周期监测与管理，对生产流程动态优 化和过程精确控制，对生产过程进行预测性生产。人工智能。未来工厂将利用人工智能提供优化的生
8、产管 理、经营决策管理、平安辅助管理，在一些危险和人力所不 能涉及的区域，全部采用智能机器、智能仪表、智能传输等 方式和手段实现全自动化的生产稳定运行，用自动化、智能 化代替人工繁重的劳动。AR/VRO使用增强/虚拟现实技术，比方佩戴智能眼镜, 使员工在视野范围内获得信息，帮助技术人员更快发现故障,与生产站点即时共享数据，在更短的时间内解决故障问题。 另外，利用AR/VR的沉浸式员工培训将成为企业标配。大数据分析。未来，工厂可使用应用程序自动处理大量 数据，包括存储、检索、智能分析数据，从数据深度关联、 可视化查询、数据报告等多个维度，为化工企业的智能化管 理与决策提供数据支持。预测性维护。未
9、来工厂将不再需要定期的维护，工厂以 历史运行数据的深入分析为基础，以机器学习和自然语言处 理等人工智能算法为工具，建立起一个预测性维护系统，对 工厂的设备进行全生命周期的监控。智能化、无人化、绿色化，不仅是构建化工未来工厂的 核心要素，也是勾画未来社会蓝图的创新路径。虽然前行的 道路上挑战仍然艰巨，但在科研机构、技术供应商、化工企 业等多方力量的共同努力下，化工未来工厂的轮廓已可见可 期，相信在不久的将来，一切愿景都将落地实现。4 .演进：化工行业从智能制造到智能运维智能运维，化工行业智能制造的核心智能制造，这是一个范畴很大的概念。根据一般定义， 智能制造贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动
10、的各个 环节，是具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等 功能的新型生产方式。它包括智能研发、智能产品、智能装备、智能产线、智能车间、智能工厂、智能物流与供应链, 以及智能管理和智能决策等。对于化工行业来说，大局部企业已经实现初级智能系统 自动化控制。由于化工生产过程的连续性和装置的大型 化，且装置投资巨大，化工行业很早就对过程自动化提出了 非常高的要求。当前，化工行业生产过程的自动化、数字化 和智能化程度走在了整个工业体系前列，基本已经实现大型 化工生产装置及生产车间的现场无人化。一个化工装置并非做到自动化、现场无人化就算实现了 智能制造的目标。目前，所有化工厂的中央控制室还是需要 人通
11、过电脑屏幕观察、监测生产过程，随时准备进行人工远 程干预甚至去现场干预。这样一来，产品质量并不能维持在 高稳定水平，生产过程的原料利用率和能源利用率也并非达 到最正确。因此，如何在保证化工装置平安、自动运行，且产品维 持高质量状态下，让原料、能源、资产利用率同时到达优秀 状态，是当前化工行业智能制造的主要任务。也就是说，如 何通过智能化的日常运营和维护，使得工厂每天都实现“至优 化生产”，是化工行业智能制造思维应该达成的目标。智能运 维，是化工行业迈向智能制造的有效路径。4.1 智能运维Rockii解决方案：应时应需而生在化工行业自动化、信息化和数字化转型领域深耕多年 的罗克韦尔自动化，深刻洞
12、察化工行业企业需求，在2020年 推出了智能运维Rockii解决方案，旨在透过新的智能化技术,为解决化工企业运维各个环节的深层挑战提供帮助。各种先进技术在互联网领域的成功应用，不仅印证了智 能运维的可行性，也使得人们开始进一步思考它在更广阔领 域的开展潜力。随着近年来数字化及智能化技术的开展和赋 能，化工行业的智能运维已走进现实。从早期的手工运维，后来的机械运维、自动化运维，到 现在的智能化运维，智能运维平台的演变过程与工业领域的 技术革命俣持同步。这类精益生产方式的演变，其目的便是 逐渐用设备替代人工服务，大限度地把人从繁杂的、非创造 性的劳动中解放出来，以提升生产制造的效率、产品品质， 并
13、降低运营本钱。罗克韦尔自动化的智能运维Rockii解决方案正是在智能 运维技术日益成熟，化工行业自动化和信息化水平日益提高, 亟需通过智能化运维来进一步提升平安、节能、环保和效率 的迫切需求下，应时应需而生的创新模式。它不但精准锁定 了化工企业日常运维的痛点，而且也开启了智能运维从IT领 域走向工业制造领域的新时代。4.2 什么是智能运维Rockii解决方案智能运维Rockii解决方案是由工业物联网、人工智能、 AR/VR、大数据分析、预测性维护等新技术支撑的数字化创 新解决方案，它能够通过灵活多样的部署方式，满足企业数 字化、智能化、远程化的运维需求，实现长期的持续改善。智能运维Rockii
14、解决方案包含了智能运营和高效维护两 个方面，覆盖以下三个维度：1.企业从供应链一直到最终用 户的产品生命周期维度；2.企业从OT层到IT层的整个自动 化、信息化纵向维度；3.企业从工厂建设一直到工厂运行整 个生命周期的维度。智能运维Rockii解决方案的功能和价值 包括但不限于：实现企业运营和维护相关活动涉及到的各种数据的信息 化、协作化与精确化；通过物联网平台实现数据互联，打通信息孤岛，减少人工依赖，提升运营效率；将人的知识和运 维经验与大数据、工业物联网、机器学习技术相结合，建立 智能策略和运维系统；借助AR/VR技术的自动远程监控和巡 检解决方案，减少对人工现场出勤的高度依赖，让企业真正
15、 向少人化、进一步远程化的运维模式变革；基于大数据和人 工智能算法，“智能运维”可为企业提供预测性维护等诊断建 议和辅助决策。智能运维Rockii解决方案这一创新运维模式让企业中的 高层管理者、厂长、生产经理、生产工程师、质量管理、维 护人员和操作人员都能够获得相应的数据和决策支持，同时 实现减轻负担、增强沟通协作等收益，从而促进生产的稳定 运行，到达更加平安(Safety)、节能(Energy)、环保(Environmental)和高效(Efficiency)的 SEEE 创新价值。5 .要素：智能运维Rockii解决方案的核心应用智能运维 SMC 咨询(Smart Manufactory
16、Consulting)近年来，化工企业的智能化探索和实践开展得如火如荼, 但每一家企业的现状和挑战都具有独特性，其所适用的智能 制造解决方案也呈现出高度定制化的特征。正因如此，很多 企业在寻求和实施智能制造解决方案、制订数字化转型规划 时，往往存在一些误区，例如：企业缺乏对价值流的认知理解，或脱离实际业务，或是 为了智能化而智能化，没有真正地对企业价值流进行梳理和 再设计；企业很容易在设备供应商和系统集成商的影响下， 盲目购置大量自动化设备、信息化系统、机器人和AGV车辆 等，这些设备的实际利用率却不高；产线柔性化水平没有得 到提升，质量、产量没有得到增长，设备利用率反而损失严 重；拉长换产间
17、隔时间，导致在制品和成品库存大量积压， 出现产品滞销状况，流动资金受限；遭遇市场需求快速变化、 客户急单等突发状况，企业无法快速响应，产品交付拖延。以上这些，都加剧了智能制造转型的不确定性，很多企 业也因此对转型难以下定决心。为此，罗克韦尔自动化凭借 自身专注于自动化、信息化和数字化转型领域的多年积累， 以及覆盖ISA95标准。层5层全系列解决方案，推出了 SMC (Smart Manufactory Consulting)智能制造咨询服务，可 以很好地帮助企业防止前述问题，让犹疑不定的企业不再止 步不前。典型效益迄今为止，罗克韦尔自动化已经为29家工业 企业提供了智能制造咨询服务，其中13个
18、工程已经落地或正 在落地。从智能战略制定到智能制造创新咨询服务，罗克韦 尔自动化的SMC智能制造咨询服务可以帮助化工企业在全生 命周期管理中实现以下目标：因此，罗克韦尔自动化预测，平安性、智能化与可持续 性这三大开展趋势，将继续深化对化工行业的影响。近年来，各大行业对于“未来工厂呼声高涨，并掀起了 用数字化技术抵御风险、升级赋能的浪潮。随之而来的工业 物联网、人工智能、增强/虚拟现实（AR/VR）、大数据分 析等数字化使能技术的萌发之迅速，远超人们的想象。强大 的科技新生力量，不仅让人们得以重新塑造以往陈旧的生产 运营方式，更为化工行业建设未来工厂提供了坚实的支撑。在后时代，用户对灵活、柔性的
19、供应需求愈发强烈，社 会陡然加剧的不确定性，更让化工行业未来工厂的建设难度 再次升级。尽管如此，在全球范围内，已经建成并投入运行 的智慧工厂、无人工厂以及绿色工厂，都为化工企业提供了 转型升级的优秀范本。多年来，作为智能制造引领者，罗克 韦尔自动化将与时代需求契合紧密的SEEE （平安、节能、环 保、高效）可持续开展观，全面贯彻于智能制造中，通过领 先的自动化、数字化和智能化技术赋能智能制造与碳中和， 并已经结出累累硕果，为包括化工企业在内的各个行业提供 了不可多得的指导经验。战略规划：包括了解未来开展愿景，调研当前战略实施 情况，了解决策者诉求，对某个智能制造愿景深入探讨并达 成一致；机会甄
20、别：为工厂实现目标找出优秀的实践路径，调研 产线产能并找到改进空间，鉴别有改进空间的工程并评估潜 在的改进空间；本钱规划：对目标工厂的长期规划按阶段预估各阶段实 施本钱；路径规划：规划投资分步实施路径，基于投资需求规划 实施工程，将该工程与客户其他主要工程合并规划，同时提 供实施时间及人员计划。5.1 智能运维FTIS创新套件平台(FactoryTalk InnovationSuite)智能制造是美、德、中等制造业大国的未来主攻方向， 如何正确地理解智能制造，并正确地规划和建设适合企业自 身开展的智能制造体系，成为目前制造业企业面临的主要挑 战。在智能运维领域，罗克韦尔自动化的FTIS (Fa
21、ctoryTalk InnovationSuite)平台创新地融合了工业、技术和车间专业 人员的知识专长，让企业能够更好地利用工业物联网的各项 优势，有效改进车间中各运营技术(0T)设备的连通性。以ThingWn(Application Enablement Platform 应用程序基础支撑平台Internet ofThings物联网nepwareIndustrial Automation Connectivity 工业自动化连接Factory Ta Ik AnalyticMachine Learning大数据分析平台软件Augmentedand VirtualReality增强现实和虚拟现
22、实,vuforiaAugmented and Virtual RealityPlatform本地模式，为常用工业设备之间实现快速、可扩展且平安的 通信提供支持，并提供全方位的运营智能方案，消除不同运 营部门之间的壁垒，帮助企业加快实现价值转化，并重塑企 业的竞争模式。增强现实和虚拟现实平台FTIS平台核心产品FTIS平台可让客户快速从多个数据源中获取大量数据, 组织数据并添加意见。它进一步改善了工厂车间运营技术 (0T)设备连智能运维FTIS创新套件平台(FactoryTalk InnovationSuite) 5.2接，从本地支持传统和新工业设备的快 速连接，通过整合这些数据及来自信息技术(
23、IT)应用程序 和系统的数据，决策者可从企业中的任意位置全面了解运营 状况和表现。典型效益FTIS平台可为决策者提供更有效的数据和深度信息，帮 助企业优化工业运营并提升生产率：一站式展示企业内部信息，让运营和系统状态一目了然;有效改进车间中各运营技术(0T)设备的连通性；以本地模式为常用工业设备之间实现快速、可扩展且安 全的通信提供支持；融合来自信息技术(IT)应用程序和系统的数据，决策者 可以通过数字化方式全方位掌握企业各处的工业设备、生产 线和设施FTIS平台架构与部署情况。5.2 智能运维PlantPAx现代化控制平台化工行业的特点是生产过程涉及大量化学反响，机理复 杂、过程连续，任意工
24、序出现问题都会影响整个生产线的正 常运行和产品质量，甚至对设备、操作人员和环境平安造成 不良影响。同时，局部产业原料成分、设备状态、工艺参数 和产品质量等依然无法实时或全面检测，在测量、建模、控 制和决策上存在一系列挑战。罗克韦尔自动化PlantPAx平台是真正的现代化DCS系 统，位于智能运维Rockii解决方案的PaaS层，包含化工行业 所需的过程控制核心功能，系统规模易于灵活地从小到大扩 展至全厂范围，支持过程工业13个应用和服务场景(如下 图)，可在工厂生命周期各个阶段逐步改进和提升，从而改善工厂运营，提高生产力和总体利润，降低计划外事件所带 来的风险。典型效益通用的自动化平台（集成过
25、程、离散、电气、平安和信 息）实现全厂统一控制，消除不同控制系统之间集成的瓶颈 和困难，显著提高运营效率并降低总体拥有本钱；模块化的可扩展架构，可以适应客户不同规模和不同场 景下的应用，以及可能的拓展和升级，在一个长生命周期里 保护客户投资平安，可按需调整所需功能和规模以适应市场 变化；开放平安的信息化架构，以平安认证的工业通信协议和 标准以太网介质作为全厂网络标准，无缝连接工厂MES和 ERP,业务层随时获取实时DCS信息，实现生产智能，做出 更明智的决策；支持数据分析框架，在专门框架下，DCS的实时和历史 数据将能轻松导入报告和分析工具中，包括AR部署、可预 测性和规范性分析，确保工作流程
26、和控制策略一致，从而延 长运行时间、减少浪费，通过数据分析来实现盈利。6 .实践：化工行业未来工厂从这里起步智能运维综合应用背景为满足国内外市场对高性能涂料的巨大需求，某全球领 先的涂料生产企业计划扩建中国工厂，并力争将其打造成为 该企业全球最大的涂料生产基地。扩建工程总投资1.5亿美元, 工程达产后，将形成年产14.5万吨高性能涂料和5000吨 PVC密封胶的生产能力，涵盖了企业极具优势的包装、工业、 汽车和修补涂料产品。随着市场需求日趋多样化，涂料产品正逐步向多品种、 小批量、个性化定制的方向开展。涂料企业面临着更灵活的 交货期、更短的产品生命周期和 新兴的商业模式等市场挑战, 打造柔性化
27、、平安节能、环保高效的数字化工厂已然成为涂 料行业未来开展的重要方向。为此，该涂料企业希望与领先 的自动化和智能制造供应商合作，通过引入自动化、数字化 和智能化技术，提高新工厂的生产灵活性及生产效率，降低 本钱和对人工的依赖，缩短交期，降低排放，并为未来新基 地的数字化、智能化建设提供标杆与借鉴。挑战虽然涂料行业已经开始大力推进数字化和智能制造，但 行业当前的数字化水平还远未到达预期。在企业内部，顶层 的ERP系统与生产现场间的信息传递仍需要人工完成，大量 现场设备形成的信息孤岛，需要人工对接生产工序，这些都 直接影响了生产效率。工厂内各信息系统未实现互联互通，生产信息主要依靠人工收集，难以转
28、化为管理人员的战略决 策。自动化是实现数字化和智能化的基础，但该企业涂料生 产线尚未制定统一的自控标准，需要供应商根据其工艺、生 产和平安要求，确定生产的自动化程度，并统筹规划、设计 实施全厂自动化和电气化，为工厂后续的数字化升级提供保 障。此外，与离散行业相比，涂料企业对工序工艺的管控更 为严苛，生产投料顺序或是数量上的丝毫偏差，均可能导致 严重的质量事故。该企业希望新产线能够实现自动、高效的 产品切换，提升品质和产量，减少物料和能源消耗。同时， 为了加快产品上市，工程要求尽早投产，工期非常紧张，需 要自动化产线能够实现快速部署。方案通过前期对客户需求的详尽咨询梳理，罗克韦尔自动化 为客户量
29、身定制了包括PlantPAx平台（DCS）、智能电机控 制中心（iMCC）、平安仪表系统（SIS）、瘦客户端管理（ThinManager）、工业云和EtherNet/IP工业以太网在内的一 体化解决方案，帮助客户的涂料生产车间打破“信息孤岛”， 实现各设备和系统间的互联互通，打造平安、节能、环保、 高效的数字化工厂。成效通过一体化方案的部署，该涂料工厂达成了平安生产、 节能减排和减员增效的目标，并很好地满足了环保要求。新工 厂投产后预计年产收入可增加20亿元，同时为企业未来的绿 色、智能、可持续升级打下更坚实的基础。集成了自动化、 数字化和智能化技术的先进一体化解决方案为扩建工厂带来 的收益包
30、括：PlantPAx平台实现了产线的自动化，并与 iMCC无缝集成，节省了大量的I/O点数，降低本钱的同时实 现快速部署；iMCC让电机及转动设备更加智能，所有设备 的实时生产数据曲线、能耗数据、预防性故障维护等数据可 以自动上传到DCS并记录，节约能源的同时提高了运营和维 护效率；电气自控一体化背景在全球新能源开发持续升温的背景下，动力和储能用锂 离子电池呈高速开展趋势。相比于碳酸锂，用氢氧化锂制取 的高锲三元材料具有更高的能量密度和更好的充放电性能。 预计到2022年，氢氧化锂将会取代碳酸锂，成为锂需求的主 力增量。电池级氢氧化锂作为锂产业链下游核心锂盐品种， 不仅是一种精细化工产品，也是
31、电池循环寿命的核心原材料 之一。更重要的是，它能直接影响新能源汽车整车平安性与 驾乘体验。某锂业公司主要研发、生产和销售电池级氢氧化锂等锂 电材料系列产品，致力于成为全球极具规模、技术领先的锂电 材料企业。面对快速增长的市场需求，该公司积极布局并加 快氢氧化锂工程建设，计划在2024年底前分5期建设形成年 产10万吨电池级氢氧化锂工程生产线。经过紧张的前期筹备, 一期2万吨电池级氢氧化锂工程于2019年正式开工建设。为制造卓越品质的氢氧化锂产品并尽快投入市场，该锂 业公司希望与全球领先企业合作，通过先进可靠且易于快速 部署的自动化和智能电气一体化解决方案，打造一条高效、 稳定、连续的全自动化电
32、池级氢氧化锂生产线，提高生产力 和产品品质，加速产品上市，为未来智能化的开展道路奠定 基石。挑战全自动化生产线可以有效防止氢氧化锂生产中分批次停机停产的情况，保障氢氧化锂产品的一致性，提升下游客户 生产环节的品质管控能力。但氢氧化锂的生产环节复杂，实 现全自动化生产并非易事。氢氧化锂是典型的混合型生产方 式，既有连续控制的需求，又面对大量的数字量控制，要求 自动化控制系统不仅能够可靠、高效地实现工艺控制目标， 同时又能实现产品的快速上市。此外，一期工程计划于2020 年建成投产，工期非常紧张。为保障工期并弥补人力的缺乏, 该锂业公司需要一家经验丰富的主自动化供应商（MAC）协 助，统筹规划和设
33、计实施全厂自动化和电气化，并要求自动 化和电气解决方案能够实现快速设计、安装、调试和投运。方案经过多方考察和综合比拟，罗克韦尔自动化出色的系统 功能优势和优秀的工程部署能力获得了该企业的高度认可。 通过在前期咨询服务中充分了解和梳理了客户的需求，罗克 韦尔自动化为其量身设计了涵盖PlantPAx分布式控制系统 （DCS）、智能电机控制中心（iMCC）和气体系统（GDS） 的一体化解决方案。该方案实现了全厂自动化和智能电气系 统的无缝集成，降低本钱并极大地缩短了安装调试时间，在 保障工程快速投产的同时，实现OT运营技术层的互联互通,为客户未来的IT/OT技术融合和智能制造奠定了坚实的自动 化和网
34、络化基础。其中，PlantPAx平台可帮助企业实施包括过程控制、离 散控制、动力控制和平安控制的全厂级控制和优化方案。其 控制系统网络采用标准的工业以太网协议Ethernet/IP,具备 强大的组网功能及开放的网络功能，既满足控制系统的实时 性和平安性，又为MES和ERP等系统开放了数据平台。通 过PlantPAx平台与智能电机控制中心的无缝集成，罗克韦尔 自动化帮助客户减少了智能电气与DCS之间的柜间接线数量, 直接节省近2000个I/O点。此外，一体化解决方案所实现的预防性维护及故障的快 速恢复功能，可防止非计划停机，降低非计划停机导致的生 产损失，提高资产利用率，极大减少未来的维护工作量
35、。项 目实施期间正值新冠肺炎爆发，团队克服挑战，仅用2个多 月的时间就完成了 200余台MCC的安装调试。罗克韦尔自动 化团队良好的专业素养和服务态度得到了客户的高度评价： “工程的顺利投产与罗克韦尔自动化团队的努力密不可分，特 别感谢他们的辛苦付出。”工程的现场服务工程师在2020年3月底即到达现场，在 安装过程中积极配合施工单位，并给予专业、细致的技术指 导，不仅及时协调处理发现的问题，还主动检查并提出客户为更好地帮助化工企业扫除未来道路上的障碍，打通智 能运维与智能制造的脉络，罗克韦尔自动化特撰从智能制 造到智能运维化工行业未来工厂白皮书，以飨读者。 本书系统地分析了数字化未来化工行业面
36、临的挑战，解析了 化工未来工厂特征与可行的实践路径，并提供了罗克韦尔自 动化帮助化工企业数字化转型的多个成功案例。现在，就请您与罗克韦尔自动化一起，开启化工行业的 “未来工厂之旅”吧！2 .洞察：启航新征程化工行业求变强势崛起的化工大国化工行业涉及百姓衣食住行的方方面面，并广泛地为农 业、医疗、工业及快消品等众多领域提供有力支持。可以说, 没有发觉的问题，为安装、调试和试车工作的顺利进行提供 了技术保证。此外，工程的设计人员也倾注了大量心血，对于客户的 需求，无论是在工作时间还是非工作日，都有求必应。成效2020年8月，该公司一期2万吨电池级氢氧化锂工程建 成并投入试生产，从开工建设到投产运行
37、只有短短的300天, 缔造了锂电企业建设开展的新速度。罗克韦尔自动化集控制、 智能电气和气体系统的一体化解决方案不仅帮助客户大幅缩 短了产品的上市时间，同时在平安、节能、环保和高效方面 为客户创造可持续价值。先进的全厂自动化控制系统实现了 生产的高度自动化，可以帮助客户显著提升产品质量和产量; PlantPAx平台高效的操作界面和报警管理，有效提高了操作 员的工作效率，防止误操作，为平安生产提供保障；智能电 气解决方案采用了大量的智能电气元器件，如变频器等，帮 助企业极大降低了能耗。随着一期工程的顺利投产，工程二期年产2.5万吨电池级 氢氧化锂工程也于2020年12月正式启动，预计于2021年
38、底 建成投产。罗克韦尔自动化将继续为二期工程部署覆盖全厂 的自动化和智能电气解决方案。该工程也是罗克韦尔自动化迄今为止最大的分布式控制系统（PlantPAx平台）、智能电 机控制中心（iMCC）和气体系统（GDS） 一体化应用工程。当前，新能源汽车已经成为全球汽车工业转型升级的方 向和潮流。面对这一时代机遇，罗克韦尔自动化愿与客户携 手，不遗余力地将自动化、数字化和智能化技术在本钱、效 率、质量、平安和节能环保等方面的优势，引入电池级氢氧 化锂生产，让更多企业从中获益，在推动全球能源转型的同 时，为人们带来平安、舒适、高效的驾乘体验。化工的开展速度和规模，直接影响着社会经济的各个方面。 经济社
39、会开展日新月异，化工作为典型的流程行业，在政策 和技术革新的影响下，转型升级的每一步都备受关注。在过 去的150年里，化工行业开展了屡次转型，从化工1.0到先 进化工4.0的探索，产业经历了漫长的蜕变之路。近年来，中国化工行业开展欣欣向荣，截至2019年，中 国石化产品消费总量已占全球的三分之一，毫无疑问，中国 已经跻身世界“化工大国”的行列。在后时代，中国经济开展 韧性进一步彰显。据统计，2020年中国国内化工行业效益在 二季度后回升持续加快，三季度后利润增长迅速，截至12月 末，化工行业营业收入利润率为6.51%,提高了 1.51个百分 点。2.1 头顶光环，脚踏泥泞中国“化工大国”的头衔
40、已实至名归，但与此同时，国内 的局部化工企业仍保存着粗暴的生产方式，与兴旺国家的化 企相比，“大而不强”的问题依然存在。而所谓“不强”，那么主 要表达在整个化工厂生产与运营的平安、节能、环保、高效 等多个方面。众所周知，化工传统工艺常伴随种类多、毒性高的副产 物及废料产出，且生产常处于高温高压等恶劣工况下，每年 国内因化工平安事故造成的人员伤亡数量可谓触目惊心，越来越多的人“谈化色变”据统计，2020年全年，中国发生 的化工事故共计148起，造成180人死亡，其中较大事故10 起，死亡41人。这血淋淋的数据不仅给企业、行业和社会公 众带来了极为不良的影响，也为化工行业敲响了平安的警钟。不仅如此
41、，国内的化工企业还面临着内忧外患的双重“夹 击时至今日，国内的一些化工厂工业技术装备落后，有的 甚至仍在使用20世纪八九十年代引进的老旧装备，这无疑直 接导致企业的技术水平低、核心竞争力弱。放眼全球，化工 产业的结构正在加速调整，业务也逐渐聚集和细分，“大型 化”、规模化的趋势或将淘汰一批落后企业。且随着全球工 艺技术、工程技术和设备制造技术的不断进步，化工装置的 规模也逐步扩大，这对国内化工厂全生命周期内的运营提出 了更大的挑战。当然，目前许多化工企业的平安基础薄弱、本质平安水 平不高、现代化改造程度低等现存问题无庸置辩，整个危险 化学品领域的平安风险防控任务也依然艰巨。但值得注意的 是，行
42、业内企业的事故频发和生存艰难只是尖锐表象，找到 问题背后真正的病灶所在，才是运营者现阶段急需破解的难 题。近年来，在国内绿色可持续、高质量开展的政策聚光灯 下，“本质平安”、“能效管理”、“智慧工厂”等关键词，受到了化工企业空前的关注。脚踏泥泞，向前看，化工行业前行路 上弥漫着未知的迷雾，化工企业需要一股拨云见日的强大力 量。2.2 新赛道开辟：道阻且长陈旧的开展路径亟待转变，而数字化新技术的不断涌现, 正为各大行业提供着崭新的赛道。在助力化工行业脱胎换骨、 实现高质开展的方案中，智能制造、数字化转型无疑成为了 企业领跑赛道的重要动能。然而，化工行业“破旧立新”之路 并非一帆风顺。究其根源，相
43、较IT、机器人、航天航空等行业，化工企 业更为传统，企业的管理模式和各部门协作机制相对较为落 后。根据2019年发布的中国化工行业数字化转型成熟度白 皮书调查（以下简称“调查”），有61%的企业部署了自动 化系统，虽然基础较好，但不同企业的自动化程度和水平仍 存在较大差距，水平良莠不齐。而在信息化方面，超过七成的企业都在信息技术应用方 面有所实践，但仅有不到1/3的化工企业部署了 ERP、MES、 WMS等信息化相关系统，数据管理能力的欠缺，从根本上阻 碍了化工企业数字化转型的推进。究其原因，据该调查显示, 单是在资金准备方面，仅有40%的企业有专项的数字化转型 预算。有半数以上的企业表示，缺
44、少数字化人才和技能是其面临的更大挑战，人才和经验的缺乏让企业转型逐渐走向“死胡 同当然，化工企业数字化转型的宿疾还不止于此。不同于 以往的B2c模式，现如今化工行业的产业链非常长，从研发 到生产再到供应，所涉及的数据也更加复杂，这无疑为转型 带来了阻力。技术基础方面，许多化工企业的技术水平和管 理标准并不高，因此导致数据的采集不充分，存在数据失真 或缺失等问题，降低了数字化建设的效率。对于许多手握海 量数据的化工企业来说，缺乏数据二次处理能力的短板仍然 普遍存在，企业经营决策由此缺少有价值的数据支撑。除此之外，由于化工行业内工艺路线、生产模式各不相 同，数字化的需求也存在着巨大差异，很难找到转
45、型的通用 路径。在化工企业管理层面，决策者对数字化理念的理解不 深刻或有偏差也是一大阻力，企业广泛缺乏专业“切脉诊断” 的指导。不仅如此，当企业在投入大量资金后，各部门分工 的不协调和沟通不到位，也只会让转型事倍功半，这些都需 要化工企业格外关注。256%28.3%31.n杓专啊馋. 计珈年内 投资白专崛自，但 尚无投交计划杓专项预日， 已在相关领域 迸行投逐旬3, 但周耳哲无任何投资出8J化工企业数字化转型规划与专项预算情况（来源：中国化工行业数字化转型调查问卷）3 .预见：化工行业未来工厂可见可期智能化，通往未来工厂之门首先，无论在哪一个垂直行业谈及未来工厂，智能都 是绕不开的主题。智能化
46、的意义和便利不胜枚举，与现在常 见的数字化车间不同，智能化意味着工厂还将具有更多的自 主能力，并可以通过技术手段进行一系列可视化的推理和预 测。利用仿真及多媒体等技术，智能工厂还可以扩增实境， 以展示设计与制造等过程。此外，工厂的系统也会具备自我 学习、自行维护等能力，同时优化提升人与机器的协作水平 等。因此，未来的化工厂可以有千般模样，但它一定有一个 “智能化”的骨架。虽然目前化工行业的数字化建设仍任重道 远，但这并不阻碍我们去构想未来：在市场对更灵活、更个 性化产品的需求与日俱增的情况下，化工企业势必将乘上智 能化改造的快车。通过0T与IT技术的进一步融合，在生产层面，未来化 工厂或将摒弃
47、千篇一律的群众化产品，取而代之的是可实现 小批量、多种类的柔性生产。在未来更高效、更舒适、更人 性化的化工厂里，人们将利用物联网等技术加强信息管理功能, 提高生产过程的可控性，并更合理地规划所有工作流程。在 高精确性、高可靠性的基础上，化工厂的运维人员将越来越 重视设备的感知、分析、决策等功能。当然，以上的这些并非凭空想象。受全球新冠肺炎影响, 在后时代，远程运维乃至“智能运维”的需求被空前放大。一 种由工业物联网（HoT）、人工智能（AI）、增强/虚拟现实 （AR/VR）、大数据分析、预测性维护等技术支撑的“智能运维” 新模式，将成为化工企业数字化、智能化转型升级的“拐点”。通过数据分析、制造执行系统、数字李生和智能运维等 数字化解决方案，未来化工厂能将更多的数据转化为价值， 并帮助工程师和运维人员做更明智的决策，有效提升企业的 资产利用率、能效水平、平安及可持续性等。如果说化工行 业在产业数字化升级中已略处下风，那么未来它势必不能错 过“智能化”的风口。3.1 无人化，未来工厂的常态