信息技术在化工企业中的应用（信息化技术与应用）

信息技术在化工企业中的应用（信息化技术与应用）

一、前言

近几年，信息技术在化工行业应用已有了很大的进展，CIPS(Computer Integrated Processing System )等思想和技术得到企业广泛认识, 其应用意义和价值也被逐步得到认同,有利于实施和加快化工企业信息化进程。

化工企业是中国国民经济的支柱产业，具有规模庞大、连续生产的特点， 是典型的过程工业。 在化工过程工业中， 技术、管理等的信息综合集成代表当今的先进经营思想，CIPS工程的实施是实现先进生产思想的标志，是过程工业实现信息化、 传统工业实现现代化生产的必经之路。

二、化工企业现有信息体系结构模型

随着信息技术和先进生产技术的发展与应用， 化工企业实施CIPS呈现出良好的发展机遇和强大的生命力。 发达国家的大型化工公司几乎都处在实施CIPS的不同阶段。 自20世纪90年代以来，中国许多大中型化工企业针对各自的实际情况开始逐步建设和实施CIPS工程，初步实现了生产和管理信息的共享和集成。 化工企业CIPS主要特点是实现企业生产、管理、经营全程价值链的综合集成，建立供应、生产、销售供应链管理体系，实现物流、能流、决策流、资金流、信息流等价值流的适时融合，各种价值流过程以数据的采集、存储、 加工、处理及传输抽象出的信息为核心，将技术、 产品、市场、管理、人员通过信息平台有机结合形成一个整体系统。

现有可供借鉴的体系有欧共体ESPRIT和CIM/OSA体系结构、普渡大学的体系结构、美国SEM 的圆轮结构以及清华大学自动化系提出的四维体系结构。归结起来，典型的化工生产过程的CIPS分层功能体系结构如下：

1.决策或经营层

分析市场变化，如原料价格、 供需情况、产品销售、储存及交通运输、 用户对产品性能的要求及利润变化等， 应用投入产出优化模型，制定生产经营决策及主计划。

2.管理层

根据公司生产计划、 原料供应、 产品销售及利润，结合生产过程数据利用相应的数学模型，组织生产和优化计划管理， 并完成后勤、 维修、 财务及销售的管理。

3.优化层

根据公司上层管理信息进行优化调度和优化操作。 根据公司生产指令， 对各分厂生产任务进行优化调度，并实施优化控制。

4.监控层

通过系统丰富的过程控制软件(如常规控制及先进控制软件)，实现生产过程监控及优化控制。 借助自诊断系统及诊断专家系统， 确定系统及生产过程的故障及其原因，并对可能出现的故障及时采取保护措施。

5.基础层

由现场仪表、 执行器及特殊仪表组成，实现对生产设备各工艺参数的检测或实时控制，要求基础层检测数据准确，实时控制稳定、可靠。

目前，CIPS基本上可归结为信息技术在过程工业中的综合应用，还处于信息集成阶段， 而且信息集成主要局限在企业内部，局限在过程系统的运行阶段、还没有到过程集成阶段。 在国内CIPS还处于起步阶段， 投入的人力、 物力和财力还相当欠缺。 由于缺乏深入研究，在实施CIPS过程中尚存在一些片面甚至错误的认识。

三、目前化工企业信息化建设存在的问题

1.对信息系统建设存在观念的误区

对信息化的认识不足,大多还停留在表面上,思想观念落后。目前,主要存在四种错误倾向:一是“简单化”。认为信息化就是上马信息系统项目,完全是技术上的事情。二是“神秘化”。认为信息化太高深,需大量专业知识,自己没有能力从事。三是“模式化”。认为信息化是解决化工企业管理的“灵丹妙药”,只是购买已有成熟的软件应用,忽视基于信息的增值应用。四是“短视化”。认为信息化成本太高,没有必要,现在开展还为时过早。与此同时，大多数化工企业高层领导对信息化的正确理解和重视程度不够,对员工进行信息化方面的培训、培养企业自己的信息化人才的力度也不够。

2.信息化建设缺乏科学的战略规划方法

化工企业必须根据内外部条件和企业战略, 慎重实施信息化建设。如果没有从企业战略和商业利益的角度充分考虑信息技术的使用对企业组织结构、业务流程、企业文化等方面的影响去制定行之有效的实施步骤, 而是盲目投资于最先进的软硬件, 造成的后果或是信息技术只是在局部环节处理上能提高效率, 或是形成设备的闲置和投资的浪费。

3.化工企业信息化投入资金偏低,并且重硬轻软

很多企业对硬件的投资占到整个信息化投资80%以上,而配套软件投入相对滞后。这种“重硬轻软”的做法不仅占用了大量流动资金,也使硬件设备收益-投入比偏小。有些由于前期论证不足,建立了信息系统之后缺乏科学合理的应用,造成投资浪费。

4.总体信息技术应用水平偏低

目前,只有少数化工企业实现了基础性管理系统,绝大多数化工企业的信息化水平还停留在文字处理、财务管理等办公自动化及简单信息管理阶段,局域网的应用也主要停留在简单信息传递层面上,生产控制方面的应用很少。信息孤岛现象严重,资源不能共享,信息化建设的综合优势无法发挥。据调查统计,全国固定资产超亿元的大型企业,其信息化技术类固定资产占固定资产总值约只有0.5%,信息化技术人员占总员工的比例只有0.5%,软件投入占信息化总投入的比例低于30%;企业信息化工程建设“咨询-监理-评价体系”机制没有形成,造成有的企业信息化工程盲目上马,工程质量无法保证。

5.信息化意识和有关技术人才缺乏

人才是企业发展的基础,开展信息化,需要既懂得商务管理又懂得信息技术的复合型人才。大多数中小企业因资金、制度、管理等方面的原因,对人才缺乏吸引力,员工素质普遍较差。并且多数企业领导者对信息知识也知之甚少,对信息化重视不足。尽管目前我国很多企业都不同程度上开展了信息化建设,但他们并非全都对什么是企业信息化、如何实施信息化有透彻的了解。此外,中小企业很难找到一批既懂信息技术又懂企业管理的复合型人才,这直接影响中小型企业信息化进程。

四、化工企业智能化生产技术的发展趋势

21世纪，世界将全面进入知识经济时代。21世纪初叶，主导知识经济社会的仍是信息经济。进入21世纪以来，世界上的化工企业都面临着共同的挑战，诸如最大限度地降低成本、提高利润、保障安全、生产清洁产品、面对全球性竞争和获得最佳运营业绩等等。在这种形势下，化工企业智能化生产技术的发展趋势如下：

1. 发展智能仪表和现场总线技术

在高新技术推动下，自动化仪表与装置正在跨入真正的数字化、网络化和智能化时代。其技术发展的主流则是测量信息数字化、检测仪表智能化和现场控制与过程管理一体化。21 世纪头10年的热点是传感、执行与通信。仪器仪表不仅仅是工业时代的测量“工具”，而且是当今信息时代的信息源头。近10年内传感器的数量将增加几十倍。自动化系统中的非控制变量信息比例也将成倍增加，将利用固体物理特性产生的敏感机理，开发成物理、化学、生物等敏感元件或传感器。使传感器技术向微型化、高精度、低功耗、智能化、集成化发展。信号无线传输、过程远程无线监控以及非接触式控制器也是重要发展方向。微型传感器和模型在分子级对物理化学过程进行跟踪和控制，而且是从原料的进厂到产品的出厂，确保每种原料实现潜在的最大价值。微型智能传感器在线实时实现化验分析。由于内嵌智能传感器、材料和设备也是智能的，可在线连续测量温度、压力、应力、应变、振动、位移等参数，及时预测预报潜在的损坏部位，并有自诊断、自修复功能，在出现事故前维修完毕。

化工测量分析也将成为现场基础技术。成倍或几十倍地提高测量分析的分辨率和灵敏度，分析周期将缩短十倍到几十倍，普遍采用如NMR(Nuclear Magnetic Resonance，核磁共振分析)、微波(Microware)、近红外光谱(NIR)分析技术，实现分子级(Molecular)的实时、在线、多指标、多功能、多用途的化验分析。传统的质量化验分析室将由实时、在线、连续的产品质量、成分分析系统取而代之，最大限度地改善过程控制和环境监测质量。

现场总线技术将使现在的模拟与数字混合的、分散控制系统(DCS)更新换代为全数字式的彻底分散的现场总线控制系统(FCS)，真正做到危险分散、控制分散、信息集中和监控集中。

动态的信息网络将在化工厂运行。成千上万的传感器通过网络直接、实时传送全厂的数据和图像信息，并为严格的实时优化模型提供数据，还与组份模型结合，在分子级描述过程的变化，预测产品组成，实现全厂的实时连续优化。先进控制将普及到全装置、全厂范围。依靠过程信息进行统计诊断、过程统计控制，将是高度自动化的关键。建立监测数据库，只有首次出现的事故，才需要专家处理。在线监测可实现提前6个月的故障诊断和智能预报警。建立过程模型[12]，进行静态和动态模拟，模拟速度将比现在提高几十倍或几百倍，一天以内足以模拟全厂的所有装置和单元。

2.生产执行系统将走向成熟并成为应用热点

生产执行系统(MES)又叫制造执行系统或生产运行管理系统，是解决过程控制层和经营层之间信息隔断的关键。Emerson 公司引用《SCOR》的数据[13]表明，ERP的实施规模大、周期长，导致46%逾期完工，41%超过支出预算，49%财务未达目标，没实现预期的回报。据美国ARC公司调查，53%的客户反映ERP对工厂生产存在着负面影响。其主要原因之一就是缺乏真实的、及时的、全面的生产过程现场信息，连接现场被忽略了，这就是生产执行系统产生的原由。生产执行系统将随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，逐渐成为集成化的生产执行系统(I-MES)。全面覆盖生产计划优化、滚动调度、实时数据库、数据校正、收率计算、成本控制、生产统计、KPI指标实时监控、绩效分析、流程模拟、质量控制、在线优化、先进控制、资产管理、设备诊断维护、库存管理自动化、在线调优和优化控制、质量控制、比率控制，并且下联DCS、PLC、ESD(紧急停车系统)和ASM(异常事件管理系统)，上联ERP、SCM、HSE、E-Business、E-Cooperation 和DSS(决策支持系统)。过去的10年，MES理念、技术和软件产品已经显著成熟，今后10年或20年，将是化工企业看好并且迅速普及的技术领域。

3.从ERP提升到供应链管理(SCM)和电子商务

目前，国外排名前50名的化工公司都普及应用了ERP 基本模块。近90%的其它化工企业也都已经或正在实施具有行业特色的ERP基本模块。

以财务为核心，集物流、资金流、信息流为一体，包括财务会计(FI)、管理会计(CO)、销售与分销(SD)、物料管理(MM)、流程行业生产计划(PP)、工厂与设备维护(PM)、人力资源(HR)，甚至包括资产会计、项目管理、库存管理、电子市场(e-Procurement&e-Marketplace)等模块。覆盖了勘探、开发、原料储运、生产、化工、产品配送和销售，以及仓库、销售店的整个供应链的企业资源计划。其中，Shell公司使用ERP的用户已经达到6.1万个，占其分布全球近150个国家和地区雇员总数的55%。其早期基本采取分散式，仅SAP系统就达60多套。现在考虑进一步规范核心业务流程和降低IT运行成本，将IT系统变成集中式的结构。目前，其人力资源系统采用完全集中式，欧洲ERP为集中式，马来西亚ERP为5个国家和地区的集中模式，其他多为一个国家一个系统，最终将按三个事业部整合为三个集中的系统。Exxon Mobil公司的ERP实施覆盖了全球200多个国家中的分支机构的运营，涉及10万名员工。其早期采取分布模式，每个地区或国家有一套SAP系统，现在已经集成为整个公司一套SAP系统，而且服务器也实现了大集中。

专家认为，化工企业的IT投资重点是：20世纪70～80 年代为DCS，90年代为ERP，而进入21世纪后则转为以供应链管理为主的企业运营管理EOM。因为ERP回答的是已经发生了什么，它是交易的执行和生成历史的报表，是在现在看过去，而EOM则是回答今后应发生什么，生成最佳决策，指导企业执行最佳决策；是从供应链的角度，注重增值的环节，从过去、现在来推断、优化将来。供应链管理是一种新的商务模式和理念，它强调更多地关注价值的创造，而不单是降低成本；更多地关注企业组织之间和外部，而不单是组织内部和生产环节，要把化工厂融于全球性的采购、供应、交易、客户的环境和国际贸易体系中。　　上层的ERP、SCM、E-Business 和DSS，中层的EOM和MES，下层的DCS、PLC 和ESD等的有机组合，构成了化工企业智能化生产技术的整体。

五、结束语

首先，化工企业的信息化建设是一个影响广泛的问题,它会引起整个管理机制、生产工艺、生产手段的改变,所以不但要引起领导层重视,还要有科学规范的战略规划方法,结合本企业的客观情况有计划、有步骤的进行信息化建设,这样才能真正高效率的利用信息化手段提高企业的竞争力。

其次，还要切实做到以下几点：

1.统筹规划,加强领导,强化化工企业的信息化意识；

2.加大对化工企业信息化资金的投入；

3.合理使用有限资金；

4.积极发挥政府和有关部门的作用；

5.扶持和培育一批化工企业信息化的装备及软件与系统集成企业和咨询服务机构,为化工企业信息化提供先进、适用的产品和服务,形成化工企业信息化的技术支撑体系。信息化产品要注意技术接口的标准化,服务要专业化；

6.加快化工企业信息化人才队伍建设；

7.加强信息化基础设施建设,营造有利于化工企业信息化的环境；

8.建立中小型化工企业信息化服务平台；

9.引入化工企业信息化工程评测和监理机制,建立健全化工企业信息化工程评测和监理机构,使化工企业信息化工程建设全过程得到有效监控,提高工程质量。

第三，化工企业的现代信息化是增强整个产业竞争力的重大战略与机遇。采用规模上相匹配、战略上符合需求、实践应用证明是成熟的管理信息化解决方案，加强采购、生产、销售的统筹规划和资金流、物流、信息流的统一管理，积极推动化工生产与销售体系的现代化和国际化，是提高我国化工行业整体竞争能力的紧迫任务之一。