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隨著原料及能源價(jià)格的巨大波動(dòng)，盡快作出相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)整以使資產(chǎn)利潤最大化變得至關(guān)重要。與時(shí)俱進(jìn)不斷滿足日益嚴(yán)格的法規(guī)要求及制造廠商的生產(chǎn)需求，需要在全廠范圍實(shí)施更具可持續(xù)效率和靈活性的措施。因此，優(yōu)化不再是企業(yè)的可選項(xiàng)，而是企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力必需的手段。在不斷快速變化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，必須同時(shí)兼顧營運(yùn)性能優(yōu)化和卓越經(jīng)營。

先進(jìn)過程控制（APC）的開拓性創(chuàng)新功能可幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝操作，減少損耗，降低整個(gè)生產(chǎn)過程中的能源成本、資產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及改善產(chǎn)率。此外，最新技術(shù)創(chuàng)新的APC軟件更易使用，即使經(jīng)驗(yàn)較少的工程師也可參與先進(jìn)控制應(yīng)用，并可快速取得先進(jìn)控制應(yīng)用成果。

1　快速識(shí)別問題

當(dāng)原油價(jià)格在2015年初驟跌至每桶50美元時(shí)，下游行業(yè)迎來了優(yōu)化及提高利潤的機(jī)會(huì)。在不考慮經(jīng)濟(jì)的情況下，無論是創(chuàng)建新工廠的新興地區(qū)，還是尋求改擴(kuò)建及延長資產(chǎn)周期的企業(yè)，APC技術(shù)在幫助這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤最大化時(shí)發(fā)揮著極其重要的作用。

APC可為煉油及石化企業(yè)帶來顯著的運(yùn)營效益，通過采用精確的模型以創(chuàng)造更高的效益。然而為了應(yīng)對(duì)模型誤差，無論是主動(dòng)還是被動(dòng)地對(duì)多變量控制器進(jìn)行重新整定，其結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)過度補(bǔ)償或者低于最優(yōu)閾值。在APC運(yùn)行周期中，工藝裝置不斷發(fā)生變化。多變量控制器會(huì)顯示與工藝裝置實(shí)際行為的不同性能。有時(shí)，持續(xù)多變量控制器性能要比初始多變量控制器應(yīng)用可能更難一些，但是它對(duì)降低成本、節(jié)省時(shí)間、持續(xù)長期運(yùn)營效益至關(guān)重要。

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

由于無法保證在線多變量控制器各操縱變量調(diào)節(jié)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(dǎo)致多變量控制器操作有誤，操作工可能不得不關(guān)閉多變量控制器，嚴(yán)重的情況可能會(huì)導(dǎo)致工藝運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的范圍之外。因此，現(xiàn)有的APC方法需要對(duì)工藝裝置有深層次的理解，并將它們轉(zhuǎn)換成與多變量控制器相適應(yīng)的整定參數(shù)。多變量控制器整定是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過程，有時(shí)需采用迭代一試湊法。由于技能嫻熟的APC專業(yè)技術(shù)人員相當(dāng)匱乏，因此企業(yè)關(guān)心的是為確保先進(jìn)控制系統(tǒng)按工藝要求運(yùn)行而對(duì)專業(yè)技能產(chǎn)生的依賴程度。許多經(jīng)驗(yàn)豐富的APC專業(yè)技術(shù)人員將在未來5~10年后退休，而進(jìn)入先進(jìn)控制應(yīng)用職場(chǎng)的具有同等高水平行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的工程師卻人數(shù)不足。

2　應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的變化

為滿足不斷變化的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，從高成本及高風(fēng)險(xiǎn)的生產(chǎn)運(yùn)營過程中盡可能獲取更多價(jià)值是非常重要的。因此，具有靈活、創(chuàng)新、自動(dòng)化工作流程特點(diǎn)的APC軟件及其直觀式的界面功能可幫助煉油及石化企業(yè)提高績效，跟上全球環(huán)境激烈競(jìng)爭(zhēng)的步伐。

Aspen DMC3具有“整定”魯棒性以適應(yīng)正常工況與不尋常工況之特點(diǎn)。這款新穎軟件包含了業(yè)務(wù)不斷創(chuàng)新，例如艾斯本公司推出的開拓性自適應(yīng)過程控制技術(shù)，不但具有自動(dòng)整定及自動(dòng)測(cè)試功能，而且還具有先進(jìn)的模型辨識(shí)及分析能力。這項(xiàng)專利技術(shù)可將APC維護(hù)從一個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)的后臺(tái)背景工作，裝置測(cè)試對(duì)正常工藝生產(chǎn)帶來的影響更小。隨著時(shí)間的推移，它可保持多變量控制器一直處于高性能在線運(yùn)行，提高運(yùn)營效益。AspenDMC3帶來的核心價(jià)值包括：提高多變量控制器的在線投運(yùn)率，改善APC效益，減少工程師的工作量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度及簡化先進(jìn)控制應(yīng)用工作流程復(fù)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(shù)據(jù)（如壓力及溫度等）合理轉(zhuǎn)換為一目了然的相關(guān)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(chuàng)建并更頻繁地更新操作運(yùn)營目標(biāo)（如輕柴最大化與汽油最大化之間的優(yōu)化權(quán)衡），而且可輕松消除復(fù)雜且繁重的多變量控制優(yōu)化器整定工作。重要的是，這一創(chuàng)新可幫助工程師讓多變量控制器策略快速適應(yīng)公司不斷變化的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，從而使APC應(yīng)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(fù)雜整定的優(yōu)點(diǎn)，因此工程師只需花費(fèi)少量精力整定多變量控制器便可滿足新的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求。這一解決方案可使經(jīng)驗(yàn)不豐富的工程師也能創(chuàng)建及維護(hù)多變量控制器。當(dāng)模型性能呈現(xiàn)衰退或模型需要更新時(shí)，這款智能軟件無需對(duì)多變量控制器再次進(jìn)行復(fù)雜的人工整定便可輕松實(shí)施相應(yīng)的優(yōu)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(yīng)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(shù)，煉油及石化企業(yè)可使其工廠運(yùn)營快速適應(yīng)不斷變化的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)或運(yùn)營需求。此外，企業(yè)可快速協(xié)調(diào)并整合各工藝單元裝置的APC多變量控制器、調(diào)度及計(jì)劃，將APC應(yīng)用的所有權(quán)范圍擴(kuò)大至APC運(yùn)營利益相關(guān)者及過程工藝工程師。總的結(jié)果表明Aspen DMC3中所新增加的智能整定（Smart Tune）功能在優(yōu)化能源使用、排放及運(yùn)營成本方面發(fā)揮著巨大的作用。此款軟件具有使多變量控制器能按照現(xiàn)有業(yè)務(wù)及裝置狀況來進(jìn)行調(diào)整的能力，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)運(yùn)營目標(biāo)至關(guān)重要。借助其擁有的內(nèi)置式多變量控制器自動(dòng)維護(hù)功能，企業(yè)不但可省去復(fù)雜多變量控制器改造項(xiàng)目費(fèi)用，還可降低新建先進(jìn)控制應(yīng)用成本并提高效益。

3　讓業(yè)務(wù)步入正軌

先進(jìn)控制軟件的創(chuàng)新表現(xiàn)在，使用上更為直觀，并利用先進(jìn)控制自適應(yīng)功能縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。APC自較簡易的模型構(gòu)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(guān)數(shù)據(jù)分析和控制策略，因此其自動(dòng)化工作流程具有對(duì)正常生產(chǎn)干擾小，對(duì)專業(yè)技術(shù)人員依賴少的顯著特點(diǎn)，現(xiàn)在工程師可輕松配置多變量控制器來應(yīng)對(duì)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(yīng)不斷變化的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，節(jié)省工程時(shí)間及工作量，提高裝置的穩(wěn)定性、裝置性能，快速實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營目標(biāo)。

配備開拓性的APC軟件，煉油及石化企業(yè)生產(chǎn)廠商可更為靈活地攀登卓越運(yùn)營的高峰，增加效益，在不斷動(dòng)蕩的市場(chǎng)中提高競(jìng)爭(zhēng)力。

作者簡介

竺建敏，男，工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)博士，現(xiàn)任美國AspenTech公司高級(jí)資深技術(shù)顧問。1993年~1996年在美國休斯敦DMC公司任高級(jí)控制工程師；1996年~1999年在美國休斯敦AspenTech公司任先進(jìn)控制及優(yōu)化項(xiàng)目高級(jí)工程師；1999年~2002年在AspenTech中國的合資企業(yè)上海申迪軟件工程有限公司任副總經(jīng)理；2002年起在AspenTech中國區(qū)、亞太區(qū)任高級(jí)資深技術(shù)顧問。曾任美國休斯敦華人石油協(xié)會(huì)仿真、控制及優(yōu)化專業(yè)委員會(huì)主任，發(fā)表相關(guān)論文20余篇。主要研究方向?yàn)闊捰汀⑹突ば袠I(yè)先進(jìn)控制及閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化的系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用。

摘自《自動(dòng)化博覽》2015年12月刊