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隨著原料及能源價格的巨大波動，盡快作出相應的經濟調整以使資產利潤最大化變得至關重要。與時俱進不斷滿足日益嚴格的法規要求及制造廠商的生產需求，需要在全廠范圍實施更具可持續效率和靈活性的措施。因此，優化不再是企業的可選項，而是企業提高競爭力必需的手段。在不斷快速變化的經濟環境下，必須同時兼顧營運性能優化和卓越經營。

先進過程控制（APC）的開拓性創新功能可幫助企業優化生產工藝操作，減少損耗，降低整個生產過程中的能源成本、資產效率、產品質量以及改善產率。此外，最新技術創新的APC軟件更易使用，即使經驗較少的工程師也可參與先進控制應用，并可快速取得先進控制應用成果。

1　快速識別問題

當原油價格在2015年初驟跌至每桶50美元時，下游行業迎來了優化及提高利潤的機會。在不考慮經濟的情況下，無論是創建新工廠的新興地區，還是尋求改擴建及延長資產周期的企業，APC技術在幫助這些企業實現利潤最大化時發揮著極其重要的作用。

APC可為煉油及石化企業帶來顯著的運營效益，通過采用精確的模型以創造更高的效益。然而為了應對模型誤差，無論是主動還是被動地對多變量控制器進行重新整定，其結果可能會出現過度補償或者低于最優閾值。在APC運行周期中，工藝裝置不斷發生變化。多變量控制器會顯示與工藝裝置實際行為的不同性能。有時，持續多變量控制器性能要比初始多變量控制器應用可能更難一些，但是它對降低成本、節省時間、持續長期運營效益至關重要。

使用改進型的APC自動化軟件工具，可大大減少先進控制解決方案的實施時間與實施工作量，更快地獲得先進控制帶來的效益。APC通過實行更加精確的控制，可以減少產品質量波動（產品質量改善高達50%），增加產率（高達3%），提高產量（平均4%），減少能源成本（高達10%）以及改善資產效率。

由于無法保證在線多變量控制器各操縱變量調節的正確性，以致操作工無法獲得足夠的指示信息已成為一種普遍情況。由于多變量控制器模型可能無法表征特定工況下的工藝裝置行為，如果操作工無法理解多變量控制器的行為，那么可能導致多變量控制器操作有誤，操作工可能不得不關閉多變量控制器，嚴重的情況可能會導致工藝運行在經濟目標的范圍之外。因此，現有的APC方法需要對工藝裝置有深層次的理解，并將它們轉換成與多變量控制器相適應的整定參數。多變量控制器整定是一個復雜且耗時的過程，有時需采用迭代一試湊法。由于技能嫻熟的APC專業技術人員相當匱乏，因此企業關心的是為確保先進控制系統按工藝要求運行而對專業技能產生的依賴程度。許多經驗豐富的APC專業技術人員將在未來5~10年后退休，而進入先進控制應用職場的具有同等高水平行業經驗的工程師卻人數不足。

2　應對經濟目標的變化

為滿足不斷變化的經濟目標，從高成本及高風險的生產運營過程中盡可能獲取更多價值是非常重要的。因此，具有靈活、創新、自動化工作流程特點的APC軟件及其直觀式的界面功能可幫助煉油及石化企業提高績效，跟上全球環境激烈競爭的步伐。

Aspen DMC3具有“整定”魯棒性以適應正常工況與不尋常工況之特點。這款新穎軟件包含了業務不斷創新，例如艾斯本公司推出的開拓性自適應過程控制技術，不但具有自動整定及自動測試功能，而且還具有先進的模型辨識及分析能力。這項專利技術可將APC維護從一個項目轉變為持續的后臺背景工作，裝置測試對正常工藝生產帶來的影響更小。隨著時間的推移，它可保持多變量控制器一直處于高性能在線運行，提高運營效益。AspenDMC3帶來的核心價值包括：提高多變量控制器的在線投運率，改善APC效益，減少工程師的工作量，降低勞動強度及簡化先進控制應用工作流程復雜度。此外，APC集成度高，可為用戶提供直觀界面，將反映裝置績效的數據（如壓力及溫度等）合理轉換為一目了然的相關圖表。

用戶不僅可利用Aspen DMC3中新添加的多變量控制器智能整定（Smart Tune）功能直接在多變量控制器中創建并更頻繁地更新操作運營目標（如輕柴最大化與汽油最大化之間的優化權衡），而且可輕松消除復雜且繁重的多變量控制優化器整定工作。重要的是，這一創新可幫助工程師讓多變量控制器策略快速適應公司不斷變化的經濟目標，從而使APC應用變得更加靈活、更加有效。多變量控制器智能整定（Smart Tune）具有減少復雜整定的優點，因此工程師只需花費少量精力整定多變量控制器便可滿足新的經濟指標要求。這一解決方案可使經驗不豐富的工程師也能創建及維護多變量控制器。當模型性能呈現衰退或模型需要更新時，這款智能軟件無需對多變量控制器再次進行復雜的人工整定便可輕松實施相應的優化策略，而且其直觀式的在線界面讓多變量控制策略可視化，便于操作工、工程師更好地理解多變量控制器的控制策略及相應的控制器行為。

擁有更為敏捷和更加魯棒的APC多變量控制器技術，煉油及石化企業可使其工廠運營快速適應不斷變化的經濟指標或運營需求。此外，企業可快速協調并整合各工藝單元裝置的APC多變量控制器、調度及計劃，將APC應用的所有權范圍擴大至APC運營利益相關者及過程工藝工程師。總的結果表明Aspen DMC3中所新增加的智能整定（Smart Tune）功能在優化能源使用、排放及運營成本方面發揮著巨大的作用。此款軟件具有使多變量控制器能按照現有業務及裝置狀況來進行調整的能力，這對于實現運營目標至關重要。借助其擁有的內置式多變量控制器自動維護功能，企業不但可省去復雜多變量控制器改造項目費用，還可降低新建先進控制應用成本并提高效益。

3　讓業務步入正軌

先進控制軟件的創新表現在，使用上更為直觀，并利用先進控制自適應功能縮短了設計時間。APC自較簡易的模型構建階段起，不斷提高模型精度，用一目了然的友好界面顯示相關數據分析和控制策略，因此其自動化工作流程具有對正常生產干擾小，對專業技術人員依賴少的顯著特點，現在工程師可輕松配置多變量控制器來應對特定事件。擁有新添加的智能整定（SmartTune）功能的Aspen DMC3可讓用戶迅速適應不斷變化的經濟指標，節省工程時間及工作量，提高裝置的穩定性、裝置性能，快速實現企業運營目標。

配備開拓性的APC軟件，煉油及石化企業生產廠商可更為靈活地攀登卓越運營的高峰，增加效益，在不斷動蕩的市場中提高競爭力。

作者簡介

竺建敏，男，工業自動化專業博士，現任美國AspenTech公司高級資深技術顧問。1993年~1996年在美國休斯敦DMC公司任高級控制工程師；1996年~1999年在美國休斯敦AspenTech公司任先進控制及優化項目高級工程師；1999年~2002年在AspenTech中國的合資企業上海申迪軟件工程有限公司任副總經理；2002年起在AspenTech中國區、亞太區任高級資深技術顧問。曾任美國休斯敦華人石油協會仿真、控制及優化專業委員會主任，發表相關論文20余篇。主要研究方向為煉油、石化和化工行業先進控制及閉環實時優化的系統開發和應用。

摘自《自動化博覽》2015年12月刊