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蒸汽工厂优化资产管理

   日期:2008-10-19     作者:管理员    

  为降低蒸汽生产的费用,进而成为一家性能驱动的企业,Sasol石化公司通过动态性能评估,彻底地优化了其生产过程。

  世界上仅有几家可以用煤提炼油的炼制厂,其中之一的基地就位于南非的萨索尔堡。而Sasol集团的总部也设在这里,经营着各种石化、采矿、能源业务。带着对其繁琐操作达到更高水平控制的期望,Sasol集团要求Invensys——一个全球工业自动化、运输和控制设备供应商——来的代表,给予其针对战略运作管理的新型动态性能评估(DPM)方法做更详细的解释。
  DPM据说可以创造一种操作环境——从工厂现场的工人到工厂经理和公司执行经理,每个人都可以做知情决策。更关键的是,他们可以立即直观地看到这些决策在达到战略商业目的上所作的贡献,也使得几乎实时地进行微调动作成为可能。资产拥有这种层次信息的可视化使资产不但被管理,而且得到优化。企业绩效管理(EPM)成为可能,操作者和控制工程师也能够直接影响底层的费用。  


在Infrachem部门实施试点项目后,工厂现场的操作人员、控制工程师和事务经理每人都
有一个展示动态性能评估(DPMs)的图表化仪表板,用以明确他们每个人的任务和作用。

  基

于对DPM的了解,Sasol集团选择在其Infrachem事业部门和Syngas部门实施一个DPM试点项目。Infrachem事业部门生产电能、脱矿质水和用在几个内部客户的生产过程中的蒸汽,其包括了Sasol几个从煤和天然气里面提取石油和柴油燃料和其他化学产品,如聚合体、溶媒、石蜡、蜡、氮化合物的工厂。
  在Infrachem部门实施试点项目后,工厂现场的操作人员、控制工程师和事务经理每人都有一个展示动态性能评估(DPMs)的图表化仪表板,用以明确他们每个人的任务和作用。
  Infrachem的蒸汽站1和2被视为理想的试点站。因为把焦点从最大化利用转移到最小化消耗上来了,从而降低了对蒸汽的需求,所以它们运行在总容量下。两个蒸汽站也以一个实时的性能评估系统为原型建立了一个易管理的独立系统,这样可以有效地校正公司的生产策略,然后更为广泛的展开。
  “当我们从事这样的项目时,我们不会单单聚焦于操作的度量上或是财务的度量上,也要看所有相关的信息来帮助客户更好的做决策。” Invensys性能评估集团总裁 Russ Barr说。
  “比如说,我们不希望仅仅聚焦于提高操作的效率,因为这样会蒙蔽人员,问题还是存在,或许还会辐射到更大,”Barr说。他还说认知所有来自繁杂因素里面的关键问题十分重要。
  “你可能正想办法使得蒸汽炉更有效率,但是在这个过程中,你可能相反地把成本花费在其他地方,”Barr说。
  Sasol的信息管理集团邀请Invensys到萨索尔堡来分析现有情况和推荐方案。Invensys的专利“结合方法论”会围绕5个焦点区域来进行,焦点区域设定为广泛、跨职能的利益相关者从事工作的集约化、精密的工作现场和车间。
  “首先,我们旨在获得该区域的财务概况”Barr说。通过最初对在Sasol的蒸汽生产的了解,“我们会处在一个部门的角度--在一个战略的水平上了解蒸汽生产,它如何达到主要的商业目的。”
  接下来需要关注的是操作。“谁做什么,他们如何组织去做,还有责任在哪里”Barr说,“第3点是对技术的基础建设渐渐有一个清晰的看法;计划什么在什么位置,什么需要运行来支持动态性能评估。第4点就是人力资源的因素,掌握在方案中有作用的人员的基本资料。还有一点不要忽略了,就是也要考虑到改变管理实践,”他说。
  把顶级的管理引入到工作环节中来是很关键的,Barr陈述到。在Sasol, 这个涉及工厂经理和部门的总经理。“当总经理谈到策略、团队的成员和工人时可以了解到很多新事物,”他说,但为了达到预先的构想,需要工厂经理来阐明策略中的观点,从而加深工人的理解。“对工人来说,这样使他们更容易地领会预先的构想和工厂策略之间的联系,进而实现它。”他说。

  功能性分解
  接下来是详细的功能性上的分解、描绘和蒸汽工厂操作的分析。每个汽站都有多个蒸汽炉服务于一条单相主供给线,通过主供给线再把蒸汽提供给所有现场。在商业目的到达的前提下,我们进行调整从而获得最高的优先级,才能知道其到底有多好。
  “这样做的目的是要找出正确的方法来管理蒸汽生产——胜于仅仅是加大负荷地运行蒸汽站——但是加大负荷地运行蒸汽站以前是基本理论操作,其已在过去10年存在,”Barr说。详细的分析、描绘对于产生更深层次的认识和发掘更多的机会来开发出隐藏价值是决定性的。
  “这个过程在因素的分解中,不是一个简单的一对一的连接,”Barr说。我们的目的是对运行中的2个蒸汽站决定其操作的策略,使其最好的服务于战略。这其中包含了考虑选择的多样化,从运行一个蒸汽站满载,到让第二个避免满载运行,再到在两者间平衡服务的变化。在上行 、下行间相互耦合的情况也是需要仔细检查的。
  “注意所有相互耦合的情况带来的额外的、不同于最初认知的机会,”Barr说。
  项目最优先考虑的是达到低造价的蒸汽生产,最大化地运用现有技术也是很重要的。其包括了专门的用来管理一个汽站的Yokogawa分布式控制系统(DCS),而另一个专用的Bailey分布式控制系统(DCS) 用来管理另外一个汽站。两个分布式控制系统平台都提供了控制、历史纪录和图形化的用户界面。在项目的初阶段,两个分布式控制系统都没有很重的负荷,其为主机的额外应用提供了机会。两者都连接着Aspentech IP21历史数据记录器,也为了数据的汇集和分析向Aspentech IP21提供过程控制信息。
  大多数分布式控制系统和IT层之间的通讯连接都是双向的,允许被历史数据记录器处理过的过程数据再返回到分布式控制系统中来展示。另外,Infrachem 运用 SAP R/3 ERP作为其企业主干。从SAP销售和分布、材料管理和生产计划模块来的信息做为生产消耗系统和每月管理报告系统的输入。从SAP得到的生产量用来推导计划维护模块的变量消耗。在SAP中占用的消耗也要计入总的产品消耗

中。  


通过这个针对特定功能的仪表板,事务经理就可以看到总成本,这些数据是需要体现在其损益表内的。
现在,他可以每天了解是否存在与预算不符的消耗情况。控制工程师和操作人员也拥有自己
的仪表板,清晰的显示他们的任务完成情况。图片来源:Invensys

  蒸汽工厂操作
  蒸汽站1提供425摄氏度到430摄氏度、41到42巴(一种压力测量单位)的蒸汽,同时尝试保持稳定的蒸汽传输。蒸汽站2提供450摄氏度、42巴的蒸汽,同时蒸汽站2作为调节环节,可解决手动控制负荷差异的问题。保持一定的压力对于工业用途的有效传输是必要的。
  单个蒸汽炉可以连同2个或3个添喂煤炭的碾磨粉碎机一起操作。两台粉碎机每小时可制造80到110吨蒸汽的煤量,3台粉碎机每小时生产110到145吨蒸汽的煤量。蒸汽炉效率被定义为传递到蒸汽的热量除以燃料燃烧的热量。总的来说,热传递率同监控的释放堆栈温度有关系,而复合效率和过量空气供应及其他因素有关系。其他变量消耗包括去矿物水和电能。
  因为很多蒸汽炉的操作都是手动的,所以帮助操作人员更好地理解相对于总环节操作、更广泛的部门策略的总蒸汽炉经济,对于提高战略的商业业绩被视为是关键的。基本上,操作人员被视为改善消耗的第一线贡献者。
  Invensys结构化的方法论在最低的层次上用以决定正确的蒸汽炉性能评估,保证其被有效地管理。这使得就较高层次的战略商业目的来说,过程因素有了清晰的连接——因为这些因素也被消耗影响。为了确保性能的改进,性能评估需要可视化,同时与他们自己的过程同步。这里需要一个反馈回路,用来寄存操作人员进行实时操作的因果效应。团队确定了3个主要的蒸汽站动态性能评估参数:蒸汽消耗、蒸汽质量和产品率。
  每个蒸汽炉的目的是生产低耗蒸汽,且保持合适的压力和特定的温度,同时保持可靠的生产及生产率。对于每个单一的蒸汽炉而言,可变蒸汽生产成本(包含劳动力)包括4个主要组成部分:煤炭的消耗(最大的消耗)电能、燃料和水。为了得出每吨的消耗量,以上的总和要被生产的蒸汽总吨数除。蒸汽质量是以从蒸汽炉管道到联箱的温度和压力来衡量的,产品率是以吨/小时来计算的。
  在工厂层次上,高水平的动态性能评估因素包括蒸汽消耗的总和、贡献裕量(客户获得较少的变量消耗)、蒸汽质量和产品率。
  现在开发了一套复杂而关键的消耗计算式,用于定位所有主要的蒸汽炉操作因素,然后转换到一套算法里,该算法让动态性能评估参数接入分布式控制系统平台中。这使得通过工厂现场的资产实时追踪消耗参数成为可能。个体级别的量值,通过历史数据记录器的帮助,在站点和工厂级别中汇总,总量可以在变量的周期中表示,包括转换、日期、月份。实时的财务数据加上通过一个基于作业消耗计算系统追踪得到的分配消耗,提供了一个总产品消耗的实时画面。
  每个团队——包括工厂现场操作人员、控制工程师和管理层——现在都有图形化的仪表板展示他们个人的任务和功能在动态性能评估对应的特定参数。在每个仪表板上最最重要的一套刻度盘表示了现在的性能。
  “驱动这些刻度盘的算法都是从所有我们做的分析中得到结果,”Barr说,“这些刻度盘提供3种基本特定的视图,针对每个人的领域——分别是财务角度、战略角度和操作角度”,就战略企业绩效方面来说,这些刻度盘优先级的重要性是针对每个个人的领域从左到右排列的,消耗刻度盘在最左边,所以它就有最高的优先级。
  雇员积极地运用仪表盘来将细节做得更好。“你可能看到影响生产每顿蒸汽消耗的参数,如果这里有问题,也许是因为电能消耗量大增。在仪表盘的右边,你可能看到操作的参数,比如蒸汽炉的效率和排放。如果消耗真的很高,操 作人员可以决定关闭蒸汽炉,或者如果客户的需求上升,你也可以决定增加蒸汽炉的负荷,”Barr解释道。
  管理仪表盘支持通过一个桌面型电脑接口连接上Aspentech历史数据记录仪。“工厂的经理就可以看到总耗费——他所测量的值是需要在其损益表内的。现在如果有与预算不符的消耗情况,他可以抢先解决问题了。因为他当天就可以知道,而不必像以前那样等到月末才知道,”Barr说。“他可以根据这些数据追根溯源,也许它仅仅是个培训问题,或者可能是煤炭质量问题。”仪表盘还可连续地监测和评估工厂在预算内的生产表现,以便帮助每个人有更好的经营绩效。
  从项目的开始,针对改进经营绩效的主要机会之一被认为是把操作人员培训得想和做都更富有策略。
  仪表板的显示现在提供给操作人员针对他们操作的简洁的反馈,以及他们作用于Sasol战略商务优先级的影响。仪表板动态性能评估参数提供给他们一个清楚明了的图像,显示了他们通过操作而影响的事务的性能价格比。他们现在几乎是实时地可以看见如何调整燃料的燃烧、烟囱口的开合、煤炭磨机的填满率。他们可以使移动仪表板的刻度盘指向右边——趋向于达到最低消耗。
  Sasol报告显示,试点项目得到

的早期结果表明,动态性能评估创新的影响远远超出预期的年节省40万美元的目标。这个巨大的成功归功于昂贵能源给料和电能消费的降低。
  鉴于这次的成功,公司正准备在其他操作过程中进行更广泛的试点。运用多元的统计分析,性能评估信息可以和其他过程数据结合,来确定可改进的其他领域,以及提供连续的改进计划,比如,Six Sigma,来达到更大的商业利益。

 
  
  
  
  
 
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