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　　激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境推動(dòng)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(wú)疑問(wèn)，質(zhì)量是制造企業(yè)經(jīng)營(yíng)的命脈，質(zhì)量不能穩(wěn)定控制，生產(chǎn)就是浪費(fèi)資源。

　　對(duì)于流程工業(yè)來(lái)說(shuō)，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(yùn)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(shí)也是適配不同原料、不同設(shè)備狀態(tài)的調(diào)節(jié)項(xiàng)，可以說(shuō)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(lái)看，流程工業(yè)要進(jìn)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(jī)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(xiàn)了全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的60%。同時(shí)，這些行業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也產(chǎn)生了大量的二氧化碳，碳排放量占中國(guó)工業(yè)的78%，開(kāi)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(diǎn)，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(guò)程該怎么做？
• 挑戰(zhàn)2：面對(duì)工藝多變量、非線性、大滯后、產(chǎn)量大的生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)，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(wèn)題？
• 挑戰(zhàn)3：工藝機(jī)理復(fù)雜、且部分質(zhì)量參數(shù)不可在線測(cè)量，生產(chǎn)過(guò)程調(diào)節(jié)往往基于人工經(jīng)驗(yàn)。如何基于數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的精準(zhǔn)數(shù)字化表達(dá)？

　　然而，挑戰(zhàn)必定伴隨著機(jī)遇：流程工業(yè)的自動(dòng)化基礎(chǔ)較好，這使得大量生產(chǎn)過(guò)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(zhǎng)，能沉淀大量的歷史數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)進(jìn)行價(jià)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(diǎn)認(rèn)為流程工業(yè)數(shù)字化是以提升效率為本，但對(duì)于流程工業(yè)來(lái)說(shuō)，影響效率的事件例如設(shè)備宕機(jī)都不是設(shè)備固有故障的問(wèn)題、原料損耗不是用料管理等問(wèn)題，造成停機(jī)或產(chǎn)品降級(jí)的原因通常都是因?yàn)橘|(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(jìn)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(shí)代，產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)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(shí)現(xiàn)質(zhì)量穩(wěn)定是企業(yè)經(jīng)營(yíng)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(guò)不同的工藝設(shè)定來(lái)對(duì)沖、從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的穩(wěn)定。
• 相關(guān)性的大滯后表現(xiàn)、以及長(zhǎng)質(zhì)量控制的反饋周期會(huì)影響效率：連續(xù)性生產(chǎn)的工藝條件對(duì)質(zhì)量結(jié)果的影響具有較大的滯后性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)已經(jīng)過(guò)去較長(zhǎng)時(shí)間，且較難在短時(shí)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(cè)量、以及長(zhǎng)質(zhì)量調(diào)控的響應(yīng)周期會(huì)影響效率：另一個(gè)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(cè)量且存在測(cè)量周期。以水泥行業(yè)為例，從取料送檢到拿到檢驗(yàn)結(jié)果至少要半小時(shí)，通常一次質(zhì)量波動(dòng)事件會(huì)影響數(shù)小時(shí)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(yùn)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(jiǎn)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(méi)有供應(yīng)商能在較長(zhǎng)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(wú)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(yùn)行狀態(tài)通常會(huì)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(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)做調(diào)整。設(shè)備的維護(hù)與迭代也是圍繞工藝需求變化來(lái)開(kāi)展的。
• 工藝參數(shù)對(duì)質(zhì)量的影響最早是靠老師傅經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理的。在信息化時(shí)代，有多種軟件工具可以支撐精準(zhǔn)論證工藝參數(shù)對(duì)質(zhì)量結(jié)果的影響。我所帶領(lǐng)的博依特科技長(zhǎng)期深耕流程工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)工作，我們的大量實(shí)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(cè)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(guò)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(shí)也是適配不同原料、不同設(shè)備狀態(tài)的調(diào)節(jié)項(xiàng)，可以說(shuō)工藝就是影響質(zhì)量穩(wěn)定的最大變量。

　　所以說(shuō)，質(zhì)量穩(wěn)定的根在于工藝優(yōu)化控制，只要能實(shí)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的躍升。

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

　　如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工藝優(yōu)化控制？如果想像過(guò)去那樣通過(guò)增加產(chǎn)線工藝專家的人手來(lái)保證工藝的及時(shí)優(yōu)化，從成本的角度來(lái)說(shuō)是不可實(shí)現(xiàn)的，中國(guó)人力成本低的紅利時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返。而且在工藝傳承面臨斷代風(fēng)險(xiǎn)、工藝專業(yè)人才短缺的今天，一些綜合競(jìng)爭(zhēng)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(yùn)的是，時(shí)代發(fā)展給流程工業(yè)帶來(lái)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(shí)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(shí)代前，流程工業(yè)需要先實(shí)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(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)+工藝AI技術(shù)來(lái)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(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)將大量生產(chǎn)信息集成，利用數(shù)據(jù)化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)將數(shù)據(jù)用業(yè)務(wù)模塊沉淀下來(lái)，由工藝人員或部分AI技術(shù)抽象成知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tái)的搭建與實(shí)踐

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

　　目前市場(chǎng)上主流路徑有兩種，一是在過(guò)往自動(dòng)化及信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做延伸業(yè)務(wù)場(chǎng)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(tái)為基礎(chǔ)，向下集成自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，例如造紙企業(yè)山鷹國(guó)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(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化平臺(tái)的搭建。

　　從未來(lái)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(jìn)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(guó)家新基建七大領(lǐng)域之一，經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展迭代，在性能上已全面超過(guò)上一代“自動(dòng)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(diǎn)為切入點(diǎn)，從生產(chǎn)場(chǎng)景中選擇高頻應(yīng)用切入，逐步實(shí)現(xiàn)覆蓋生產(chǎn)全過(guò)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(diǎn)的數(shù)據(jù)化運(yùn)營(yíng)方式。

　　近年實(shí)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(wèn)題。這不是務(wù)實(shí)的表現(xiàn)。越是歷史遺留下來(lái)的有挑戰(zhàn)的問(wèn)題，越需要多維度、長(zhǎng)周期的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)支撐問(wèn)題的解決。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的價(jià)值不僅在于解決一個(gè)個(gè)技術(shù)難題，更在于提供長(zhǎng)久的能力（數(shù)據(jù)與工具）。只有先用起來(lái)，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(jià)值點(diǎn)，從而解決更多問(wèn)題。越高的利用程度，越能產(chǎn)生更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。這才是生產(chǎn)數(shù)字化平臺(tái)的搭建路徑。

　　3、最后，企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)化運(yùn)營(yíng)前，要跨越實(shí)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(lái)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(guò)生產(chǎn)數(shù)字化平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)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(shí)，可以在短時(shí)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(shí)現(xiàn)初步的大規(guī)模工藝優(yōu)化控制。

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