MES過程控制在大型純堿生產裝置上的應用

顧元鵬

摘 要：文中主要介紹了山東海化股份有限公司純堿廠MES過程控制建設狀況，純堿MES三級過程管控，實施過程控制的意義及經濟效益。

關鍵詞：MES過程控制;三級過程管控;自動化;過程管控;純堿

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.032

山東海化股份有限公司純堿廠是上市公司山東?；煞萦邢薰荆ㄆ髽I(yè)簡稱山東海化，股票代碼000822）的主體分公司。前身為山東濰坊純堿廠，是國家“七五”重點建設項目，始建于1983年，主要業(yè)務為生產和銷售工業(yè)碳酸鈉、食品添加劑碳酸鈉。原設計能力為年產60萬/年。經過技術改造和填平補齊，現(xiàn)已達到280萬噸/年，居世界合成堿生產企業(yè)之首，占全國總產能的10%。采用氨堿法生產工藝，主要原材料為原鹽、石灰石、焦炭、液氨等。主要工序石灰石煅燒、鹽水精制、精鹽水吸氨、碳酸化、重堿過濾、重堿煅燒、母液蒸氨回收、成品包裝等。主體設備有化鹽桶、除鈣塔、碳化塔、化灰機、石灰窯、蒸餾塔、煅燒爐、包裝機等。

1 純堿廠現(xiàn)狀及過程控制必要性

現(xiàn)階段純堿廠分析人員越來越少，工人老齡化越來越嚴重，很多分析指標，不能按照以前的頻次檢測。但是新的形勢下，企業(yè)競爭越來越精細化，外部環(huán)保、安全、原材料形勢越來越嚴峻，生產參數(shù)的控制越來越重要，但是監(jiān)管越來越薄弱，引入過程控制越來越重要。

2 純堿生產中的過程控制

傳統(tǒng)的MES過程管理是監(jiān)控生產過程和自動修正生產中的錯誤來提高生產加工的效率和質量，或是向用戶提供糾正錯誤來提高在線行為的決策和支持[1]。過程管理是一個內部的操作，它的焦點集中在被監(jiān)控或被控制的設備上，它們通過跟蹤連續(xù)的操作來跟蹤整個生產加工過程。過程管理是指：使用一組實踐方法、技術和工具來策劃、控制和改進過程的效果、效率和適應性，包括過程策劃、過程實施、過程監(jiān)測（檢查）、過程改進（處置）四個部分，即PDCA循環(huán)四階段。PDCA循環(huán)即戴明循環(huán)，是質量管理大師戴明在休哈特的思想基礎之上提出的。

純堿廠MES過程控制就是通過pi監(jiān)控純堿生產過程的溫度、壓力、流量等參數(shù)。我們首先根據(jù)實際生產需要設置一個合理范圍，假如參數(shù)在范圍之內就判定為合格，超出這個范圍即判定為不合格。通過微積分計算出每小時的合格時間，再除以總時間就是這一個小時的合格率。比如1#碳化塔的出堿溫度儀表是A，我們設定合格范圍是28-32℃，A會實時測量出水的溫度，并將溫度結果實時傳送到DCS系統(tǒng)，DCS通過服務器傳送到pi系統(tǒng)。當pi系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)時會自動判斷是否合格，假如合格就會把合格的時間存數(shù)到點B上，一直合格就一直延長B的時間，假如一個小時內所有時間都是合格的，那么B的值就是100%，假如合格30分鐘就是50%，依次類推。B的值會一直記錄形成曲線存儲在服務器上，我們再通過MES系統(tǒng)把B的值讀取出來放到網頁報表上，這樣考核人員就會知道這個溫度點每個小時、每個班，每一天、每個月的合格率。這個合格率就實時顯示了操作人員的操作和調節(jié)情況。除了對溫度點、壓力點的合格率計算，我們還延伸到流量的波動大小計算，根據(jù)相同的原理從點到線，再到面，把整個純堿的生產過程精細化全面監(jiān)控。

我們把所有需要控制的過程平均值和合格率，一起組成一個考核報表，掛鉤員工工資，這樣就提高了員工的積極性。相對于每兩個小時做樣，競爭更加公平，沒有隨機性和看點操作的波動，監(jiān)控更加精細，生產更加穩(wěn)定。

3 純堿在現(xiàn)有MES的基礎上，創(chuàng)新三級過程管控

純堿廠的過程控制就是在原有MES基礎上，增加過程控制模塊，通過PI取數(shù)，智能判別參數(shù)的合規(guī)性，自動統(tǒng)計出參數(shù)合格率，根據(jù)公式測算納入生產工藝考核。MES過程控制不但節(jié)約了人力，更重要的是24小時更加精細化的監(jiān)控了生產的所有過程，通過計算參數(shù)優(yōu)化操作，降低了消耗和成本[2]。

DCS過程參數(shù)——PI數(shù)據(jù)庫——MES——自動計算出合格率

三級過程管控體系架構及考核總思路：

廠級管控，針對各工序能影響產量、消耗、系統(tǒng)平穩(wěn)的中間過程參數(shù)定值、定標準、定考核辦法，以系統(tǒng)穩(wěn)定、合規(guī)運行實現(xiàn)高產、低耗。

車間級管控，由各車間根據(jù)廠級管控要求，針對各工序的廠級控制目標，制定完成控制目標所必須的相關參數(shù)控制值及工作流程、考核措施。

班組級為實施級，針對車間制定的參數(shù)控制要求，嚴格按工作流程進行穩(wěn)定操作，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、合規(guī)運行，以達到高產和低耗。

三級過程管控體系，在考核方面建立層級考核機制，廠級針對重要過程參數(shù)對車間進行單點考核（同時為提高全員的肩上的壓力感、重視性，對車間副主任、車間管理員連帶考核），車間級針對班組制定單點考核，班組內部各崗位也要建立單點考核機制，由值班長進行崗位內部考核，同時與四大班一條龍考核掛鉤。

過程重要參數(shù)、指標、考核辦法確定后，建點、取點導入數(shù)據(jù)庫，全程實施MES實時監(jiān)控，各個參數(shù)每小時多次讀取瞬時和平均值，智能判別參數(shù)的合規(guī)性，自動統(tǒng)計出參數(shù)合格率，根據(jù)公式測算納入生產工藝考核。

4 效益和作用

最終的考核結果通過MES報表實時展現(xiàn)出來，每天每月匯總直接納入考核，激發(fā)了操作人員的積極性。2018年通過抓過程重要參數(shù)，提高參數(shù)合格率，提高參數(shù)的合規(guī)性，實現(xiàn)了“抓兩頭，優(yōu)化中間”，使整個生產流程鏈條實現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定、優(yōu)化運行。通過過程控制，2018年新老線指標合格率達到91.62%，對比去年同期提高2.02%，新線精鹽水鹽份完成106.4tt，創(chuàng)歷史同期最好水平，濾過損失從2.5%降至2%，每年可實現(xiàn)經濟效益331.2萬元。

參考文獻：

[1]劉永慶，鄭照.MES在TRW公司生產過程中的應用實踐[C].中國汽車工程學會年會，2014.

[2]劉曉冰.MES：一個有效的制造執(zhí)行過程計劃和控制技術[J].機械設計與制造工程，2003，32（05）：69-70.