二、项目主要实施内容和措施
从项目建设初期起,公司就严格按照“顶层规划、同步实施、关键先行、有序推进”的工作思路,本着“全面感知、优化协同、绿色环保、智能蒙大”的发展方针,重点推进生产管控、设备管理、HSE 管理、经营战略等业务领域的信息化建设。
(一)项目实施的主要内容
公司采用三维虚拟现实技术,对整个工厂的全热点三维模型进行总体设计和数字化建模,采用多种智能装备、先进的智能生产系统、智能经营管理系统,并结合人工智能技术、工业互联网技术,实现各个系统之间的协同集成。
(1)利用三维数字化技术对智能工厂进行总体设计、数字化建造和交付。
(2)在基础设施方面,建设云数据中心和 4G 无线专网,实现数据存储和处理的集中管理和无线网络覆盖。
(3)在智能装备方面,采用智能衡器系统、分布式控制系统(DCS)、(聚乙烯、聚丙烯装置)APC 先进控制系统、智能巡检系统、大机组在线监测预警系统、自动包装码垛系统、在线监测系统、视频监控系统、无人机等核心装备。
(4)在智能生产方面,建设实时数据库平台、实验室管理系统(LIMS)、数据采集与监视系统(SCADA)、生产执行系统(MES)、安健环管理系统、设备管理系统以及生产应急指挥系统等内容。
(5)在智能经营管理方面,建设企业资源计划(ERP)、移动综合应用平台、企业大数据平台等内容。
(二)采取的主要措施
1.工厂模型数字化交付
公司在设计阶段,要求各个装置的设计院实现数字化交付,利用各设计院提供的 3D 模型、设计图纸,建设全厂三维数字化工厂模型(见图1-1),绘制全厂地下管网 3D 模型,实现了全厂装置的数字化。
图 1-1 三维可视化工厂模型
三维数字化工厂的主要价值包括:
1)设备日常管理
利用三维数字化模型可以对企业仪表、阀门、动设备、静设备(管道)、安全与消防设备等进行管理,实现设备查询(如设备的空间数据、设备的逻辑关系数据、设备主数据等)、统计分析、台账、校验报警、检维修等管理,提高管理效率。
2)地下管网管理
构建地上地下一体化三维资产模型,实现对工厂上下水线、蒸汽等地下管网资料、数据进行三维查询、统计,实现对地下资产的动态管理。
3)现场作业模拟和据实结算
利用三维数字化模型可以对土方作业、吊装作业、打脚手架作业等进行模拟,测试施工方案,避免损坏地下管网,同时可对施工作业量进行精确测算,作为项目结算的依据。
4)现场作业安全监护
在三维数字化工厂集成可燃气体和有毒气体检测报警仪实时数据,当报警仪监测数据超过安全值时,数字化工厂(移动端)对应的测点模型会改变颜色报警,现场监护人员及时指挥工作人员撤离,确保安全;同时依据三维的报警点,快速定位现场泄漏地点,实施检维修作业。
5)培训管理
通过三维数字化工厂可以进行厂区导航介绍、操作规程培训、工艺流程培训、设备拆装培训、应急培训与演练等培训工作。
2.珍视数据,建设完善的数据采集系统
公司在装置建设初期对全厂信息化建设进行了统一规划,对控制系统与信息系统的接口、项目进度提出了统一要求,确保实时数据库、LIMS、MES 等生产管理系统在装置运行前投入运行。
公司结合甲醇制烯烃工艺特点,合理布局工艺装置,采用先进的分布式控制系统 (DCS)实现全流程自动化控制。利用 DCS 数据采集与监控系统(SCADA)的功能,实现与设备 PLC、SIS 和 CCS 之间实时信息交互,实现全厂控制系统分散控制集中管理。公司建设基于纵深防御安全体系的工业互联网,实现设备单元互联互通、数据可采集、信息可追溯的数字化工厂。DCS 数据通过 OPC 协议导入实时数据库系统,系统主要包括流程监控、趋势分析、实时报警、联锁投用状态监视等功能,可实现对生产问题的灵活响应和快速决策。
3.搭建 4G 无线网络,实现厂区无线信号全覆盖
公司采用华为 4G-LTE 专网技术在厂区搭建两套无线基站,作为有线网络的补充,为视频监控、智能巡检、无线仪表、实现多媒体集群对讲功能、移动办公、人员定位等业务提供可靠的网络接入通道,为多种智能设备的使用创造了条件。
4G 网络主要应用为:
1)多媒体调度和实时巡检
多媒体调度机是系统中的重要设备,借助智能防爆手持终端可支持集群、视频对讲、短信息等业务的调度,智能终端具有 NFC、测温、测振、GPS 人员定位功能,可实现生产装置的实时巡检。
2)移动视频监控应用
现场部署 4G 便携式网络摄像头,满足厂区现场施工及密闭空间作业、可视化生产指挥等需要。
3)无线仪表应用
安装无线仪表传感器,通过 4G 无线专网将设备温度、振值等参数传到后台计算机系统,供生产工作人员实时监控、分析,提升设备的监控水平,也可实现远程无线抄表功能。
4)现场作业管控
综合使用无线智能终端、移动视频、四合一气体检测仪、智能手环等设备,对现场作业尤其是受限空间作业、高空作业进行全程监控,并将有毒有害气体浓度、作业人员脉搏等信息实时上传至监控平台,实现不间断的现场智能监控。
4.统一数据接口标准,实现各应用系统数据集成
通过实时数据库采集现场生产数据以及实验室管理系统(LIMS)的化验数据,建立数据采集与实时数据库平台,为生产经营管理提供底层数据支持。
MES 各模块之间及系统与集团 ERP 系统、实时数据库系统之间采用国际通用的 Web Service 技术实现协同和集成,实现了各系统模块的单点登录。
5.注重网络安全防护
应用纵深防御战略,从网络、主机和业务应用系统等方面,分层多处设防。
1)办公网络安全防护
(1)互联网区域:租用两条互联网线路,配置出口路由器、链路负载均衡、外网防火墙、上网行为控制器等,保证外部网络安全可靠。
(2)内网核心及办公区域:部署 IDS 入侵检测设备、漏洞扫描设备,可以有效检测来自互联上的 DDOS 以及其他恶意流量攻击行为;同时流量分析设备可以针对核心业务带宽提供 QOS 保证。
(3)内网服务器存储备份区域:部署两台服务器防护网关,可以有效地阻断非法入侵,也可以对该区域设备出现的病毒感染、传播、破坏等恶劣情况进行有效阻止。
2)工控网络安全防护
(1)网络边界防护:在信息网(数采网)和控制网之间采用工业单向网闸进行安全隔离,在各装置 OPC Server 与控制网络之间的网络边界部署工业防火墙。
(2)主机防病毒:安装经测试验证的防病毒软件,解决工控系统终端病毒感染、操作系统内核漏洞、USB 误用滥用等安全隐患。
(3)网络准入控制:部署认证和审计系统,实现多重准入控制和网络安全监测,只允许合法的、值得信任的端点设备接入网络。
(4)运维审计:部署堡垒机,对不合法命令进行阻断,并对内部人员的操作过程进行审计监控,以便进行事后责任追踪。