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　　激烈的市場競爭環(huán)境推動著企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，隨著新一代信息技術(shù)與各行各業(yè)的深度融合，流程工業(yè)的生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為企業(yè)的必修課。而企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)字化，首先要從企業(yè)需求角度出發(fā)。毫無疑問，質(zhì)量是制造企業(yè)經(jīng)營的命脈，質(zhì)量不能穩(wěn)定控制，生產(chǎn)就是浪費資源。

　　對于流程工業(yè)來說，產(chǎn)品質(zhì)量作為生產(chǎn)的結(jié)果，必然與原料質(zhì)量、設(shè)備運行狀態(tài)和工藝方法與設(shè)定這三大要素具有高度相關(guān)性。其中，工藝是最具決定性和最具適應(yīng)性的，工藝決定了生產(chǎn)的流程與設(shè)備選型，同時也是適配不同原料、不同設(shè)備狀態(tài)的調(diào)節(jié)項，可以說工藝就是影響流程工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的最大變量。因此綜合來看，流程工業(yè)要進行生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的根在工藝，本在質(zhì)量。

　　流程工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化的挑戰(zhàn)和機遇

　　流程工業(yè)是眾多工業(yè)的基礎(chǔ)材料型的行業(yè)，貢獻了全國工業(yè)總產(chǎn)值的60%。同時，這些行業(yè)在實際生產(chǎn)過程中也產(chǎn)生了大量的二氧化碳，碳排放量占中國工業(yè)的78%，開展生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的緊迫性極高。基于流程工業(yè)的特點，我們總結(jié)其生產(chǎn)數(shù)字化面臨以下三大挑戰(zhàn)：

• 挑戰(zhàn)1：天然原料的關(guān)鍵指標(biāo)如何優(yōu)化與管控？其數(shù)字化過程該怎么做？
• 挑戰(zhàn)2：面對工藝多變量、非線性、大滯后、產(chǎn)量大的生產(chǎn)過程特點，如何有效采集數(shù)據(jù)？如何基于數(shù)據(jù)間的有效相關(guān)性，幫助生產(chǎn)人員快速發(fā)現(xiàn)和定位問題？
• 挑戰(zhàn)3：工藝機理復(fù)雜、且部分質(zhì)量參數(shù)不可在線測量，生產(chǎn)過程調(diào)節(jié)往往基于人工經(jīng)驗。如何基于數(shù)據(jù)實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)數(shù)字化表達(dá)？

　　然而，挑戰(zhàn)必定伴隨著機遇：流程工業(yè)的自動化基礎(chǔ)較好，這使得大量生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)得以被沉淀，為數(shù)字化創(chuàng)造了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　另外，與離散制造業(yè)相比，流程工業(yè)單一產(chǎn)品生命周期長，能沉淀大量的歷史數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)進行價值挖掘和應(yīng)用的潛力是巨大的。

　　流程工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化應(yīng)以質(zhì)量穩(wěn)定為本

　　有觀點認(rèn)為流程工業(yè)數(shù)字化是以提升效率為本，但對于流程工業(yè)來說，影響效率的事件例如設(shè)備宕機都不是設(shè)備固有故障的問題、原料損耗不是用料管理等問題，造成停機或產(chǎn)品降級的原因通常都是因為質(zhì)量不合格造成的，而質(zhì)量不合格又是由于工藝管理不善導(dǎo)致的，所以我們認(rèn)為流程工業(yè)要進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的根在工藝，本在質(zhì)量，保障質(zhì)量穩(wěn)定性是提升生產(chǎn)效率的根本路徑，原因有以下幾方面：

• 質(zhì)量是企業(yè)口碑及生產(chǎn)基礎(chǔ)：自媒體時代，產(chǎn)品質(zhì)量問題是最容易被發(fā)現(xiàn)及快速傳播的，極易影響企業(yè)品牌形象和口碑。實現(xiàn)質(zhì)量穩(wěn)定是企業(yè)經(jīng)營的命脈。
• 影響原料管理、設(shè)備及人員效率的根因在于質(zhì)量要求：由于使用天然原料生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，造成質(zhì)量不穩(wěn)定的原因通常包括原輔料組分、設(shè)備狀態(tài)、員工操作水平等多種情況。這些不穩(wěn)定變量都需要通過不同的工藝設(shè)定來對沖、從而實現(xiàn)質(zhì)量的穩(wěn)定。
• 相關(guān)性的大滯后表現(xiàn)、以及長質(zhì)量控制的反饋周期會影響效率：連續(xù)性生產(chǎn)的工藝條件對質(zhì)量結(jié)果的影響具有較大的滯后性，發(fā)現(xiàn)問題時已經(jīng)過去較長時間，且較難在短時間內(nèi)恢復(fù)品質(zhì)，受影響的產(chǎn)品數(shù)量及造成的損失往往十分巨大。
• 質(zhì)量離線測量、以及長質(zhì)量調(diào)控的響應(yīng)周期會影響效率：另一個影響質(zhì)量穩(wěn)定的特性是部分質(zhì)量參數(shù)不可在線測量且存在測量周期。以水泥行業(yè)為例，從取料送檢到拿到檢驗結(jié)果至少要半小時，通常一次質(zhì)量波動事件會影響數(shù)小時的產(chǎn)量。

　　流程工業(yè)質(zhì)量穩(wěn)定的根在于工藝優(yōu)化控制

　　產(chǎn)品質(zhì)量作為生產(chǎn)的結(jié)果，必然與原料質(zhì)量、設(shè)備運行狀態(tài)和工藝方法與設(shè)定具有高相關(guān)性，但三者并非簡單并列關(guān)系。

• 天然原料往往不可控，而工藝是能匹配不同原料而調(diào)整的。例如在造紙領(lǐng)域，沒有供應(yīng)商能在較長一段周期內(nèi)提供滿足同一質(zhì)量指標(biāo)要求的漿板或廢紙；陶瓷企業(yè)也無法從同一座礦山中持續(xù)獲得滿足同一質(zhì)量指標(biāo)要求的沙土。
• 設(shè)備運行狀態(tài)通常會隨著不同耗材或零備件生命周期的變化而變化，需要基于工藝標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備運行參數(shù)做調(diào)整。設(shè)備的維護與迭代也是圍繞工藝需求變化來開展的。
• 工藝參數(shù)對質(zhì)量的影響最早是靠老師傅經(jīng)驗來管理的。在信息化時代，有多種軟件工具可以支撐精準(zhǔn)論證工藝參數(shù)對質(zhì)量結(jié)果的影響。我所帶領(lǐng)的博依特科技長期深耕流程工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級工作，我們的大量實踐數(shù)據(jù)證明，工藝參數(shù)與質(zhì)量結(jié)果的影響具有確定性和可測量性，下圖展示的就是工業(yè)紙質(zhì)量指標(biāo)與工藝參數(shù)的相關(guān)性關(guān)系圖。

　　通過數(shù)據(jù)和軟件工具，工藝人員能更高效找到工藝參數(shù)與質(zhì)量結(jié)果的直接相關(guān)性并做出正確的優(yōu)化決策。

　　綜上所述，在影響質(zhì)量的三大要素中，工藝是最具決定性和適應(yīng)性的，工藝決定了生產(chǎn)的流程與設(shè)備選型，同時也是適配不同原料、不同設(shè)備狀態(tài)的調(diào)節(jié)項，可以說工藝就是影響質(zhì)量穩(wěn)定的最大變量。

　　所以說，質(zhì)量穩(wěn)定的根在于工藝優(yōu)化控制，只要能實現(xiàn)大規(guī)模的工藝優(yōu)化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性將大大提高，生產(chǎn)連續(xù)性自然也大大提高，從而實現(xiàn)生產(chǎn)效率的躍升。

　　實現(xiàn)大規(guī)模工藝優(yōu)化控制——生產(chǎn)數(shù)字化

　　如何實現(xiàn)大規(guī)模的工藝優(yōu)化控制？如果想像過去那樣通過增加產(chǎn)線工藝專家的人手來保證工藝的及時優(yōu)化，從成本的角度來說是不可實現(xiàn)的，中國人力成本低的紅利時代已經(jīng)一去不復(fù)返。而且在工藝傳承面臨斷代風(fēng)險、工藝專業(yè)人才短缺的今天，一些綜合競爭力較低的流程工業(yè)企業(yè)甚至連保障基本生產(chǎn)的優(yōu)秀工藝人才都極為稀缺。

　　幸運的是，時代發(fā)展給流程工業(yè)帶來了新的工具：生產(chǎn)數(shù)字化工具。

　　在流程工業(yè)，AI（人工智能）技術(shù)的探索已取得初步成功：如APC在鋼鐵水泥行業(yè)窯爐控制的落地、工藝AI在造紙制漿及干燥部環(huán)節(jié)的實踐、原料/配方優(yōu)選AI模型在玻璃陶瓷原料及配方優(yōu)選領(lǐng)域的應(yīng)用。但在全面邁入智能化時代前，流程工業(yè)需要先實現(xiàn)生產(chǎn)的全面數(shù)字化。

　　我們認(rèn)為，新一代信息技術(shù)發(fā)展背景下，一個數(shù)據(jù)平臺+工藝AI技術(shù)來支撐流程工業(yè)的工藝優(yōu)化控制是最優(yōu)路徑。這是在企業(yè)自動化的基礎(chǔ)上，通過將大量生產(chǎn)信息集成，利用數(shù)據(jù)化運營平臺將數(shù)據(jù)用業(yè)務(wù)模塊沉淀下來，由工藝人員或部分AI技術(shù)抽象成知識，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝優(yōu)化控制的指導(dǎo)和決策輔助。

　　流程工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化平臺的搭建與實踐

　　1、生產(chǎn)數(shù)字化平臺的搭建，首先要明確的是技術(shù)路線的選擇。

　　目前市場上主流路徑有兩種，一是在過往自動化及信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做延伸業(yè)務(wù)場景，例如在DCS系統(tǒng)基礎(chǔ)上建設(shè)MES；二是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，向下集成自動化和信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，例如造紙企業(yè)山鷹國際就是在已建成DCS、MES和ERP的基礎(chǔ)上采用了博依特云橋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺來實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化平臺的搭建。

　　從未來的可拓展性及行業(yè)智能化發(fā)展的角度看，我們認(rèn)為采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)路線更符合流程工業(yè)進行生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求。作為業(yè)界一致認(rèn)可的新一代技術(shù)路線，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是國家新基建七大領(lǐng)域之一，經(jīng)過近10年的發(fā)展迭代，在性能上已全面超過上一代“自動化+信息化改造”的技術(shù)路線。

　　2、確定技術(shù)路線后，我們認(rèn)為應(yīng)以解決企業(yè)當(dāng)前業(yè)務(wù)痛點為切入點，從生產(chǎn)場景中選擇高頻應(yīng)用切入，逐步實現(xiàn)覆蓋生產(chǎn)全過程和連接產(chǎn)業(yè)鏈上下游的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，在此基礎(chǔ)上形成適應(yīng)企業(yè)自身需求和特點的數(shù)據(jù)化運營方式。

　　近年實踐中，我們看到有企業(yè)在初期接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就期待馬上解決生產(chǎn)中最難的問題。這不是務(wù)實的表現(xiàn)。越是歷史遺留下來的有挑戰(zhàn)的問題，越需要多維度、長周期的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來支撐問題的解決。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的價值不僅在于解決一個個技術(shù)難題，更在于提供長久的能力（數(shù)據(jù)與工具）。只有先用起來，才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并不斷找到數(shù)據(jù)的高價值點，從而解決更多問題。越高的利用程度，越能產(chǎn)生更多有價值的數(shù)據(jù)。這才是生產(chǎn)數(shù)字化平臺的搭建路徑。

　　3、最后，企業(yè)在進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)化運營前，要跨越實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范，人與系統(tǒng)的交互、共生、共創(chuàng)這三大難題。

　　其中，數(shù)據(jù)采集是基本條件；標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范意味著生產(chǎn)可以按照數(shù)據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)來操作；而人與系統(tǒng)的共生，則要求制造業(yè)從業(yè)人員和數(shù)據(jù)系統(tǒng)彼此適應(yīng)。

　　通過生產(chǎn)數(shù)字化平臺，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲和分析，結(jié)合老師傅的專業(yè)能力沉淀為通用生產(chǎn)知識，可以在短時間內(nèi)快速提升大量生產(chǎn)人員的工藝水平和管理效率，實現(xiàn)初步的大規(guī)模工藝優(yōu)化控制。

　　未來，隨著數(shù)據(jù)量的增加、更多場景下數(shù)據(jù)及機理模型的完善，逐步訓(xùn)練各個工業(yè)場景中的工藝AI模型，逐步降低生產(chǎn)工藝管控過程對人的依賴，才能最終實現(xiàn)以智能化手段開展大規(guī)模工藝優(yōu)化控制，保證生產(chǎn)質(zhì)量長期的、大范圍的穩(wěn)定。