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        過程系統工程專家解析橡膠助劑智能化路徑

        http://www.ceciliadavishayes.com   更新時間: 2018-06-20 14:22:56   中國化工報

        我國是橡膠助劑生產大國,但是生產方式整體還比較落后。作為過程系統工程方面的專家,清華大學化學工程系過程系統工程研究所袁志宏博士日前在接受記者采訪時,解析了橡膠助劑企業智能工廠建設的路徑。他表示,充分運用互聯網、大數據和人工智能等新型信息技術,開啟新的發展動能,是橡膠助劑行業實現由市場需求驅動的智能制造、智能決策、綠色發展目標的必由之路。


        集成優化降能耗


        在行業調研中,袁志宏發現,目前絕大多數橡膠助劑生產線,特別是促進劑生產線采用的還是間歇式生產方式,自動化程度低,生產裝置基本還是手動調節,由此帶來的能耗高、效率低、安全環保水平低等問題十分突出。


        “這與我國橡膠助劑占世界總產量80%的生產大國地位極不相符,同時也制約著行業總體效益和競爭力的提升?!痹竞杲ㄗh,橡膠助劑企業可以通過對工藝與過程進行集成優化,大幅降低能耗,提高資源利用率。


        在袁志宏看來,橡膠助劑生產過程中流量、壓力和溫度等控制變量繁多,而這些變量直接影響著生產系統的穩定性和底層控制系統的性能,進而影響生產過程的能耗與企業的經濟效益。而這些變量又是相互耦合的,不能單獨從某一個角度來調控,必須從全局來進行工藝與過程的集成優化。


        以防老劑RD生產為例,通過建立并求解防老劑RD的生產全流程優化模型,找出相關優化操作參數,就可以大幅降低能耗、減少污染物排放、提高資源利用率等,并為底層控制系統提供可行的執行方案,實現生產控制的智能化。


        閉環控制穩質量


        產品質量是橡膠助劑生產企業的生命線和競爭力所在,而其穩定性取決于系統運行水平。


        “傳統的間歇生產過程沒有穩定工作點,反應釜溫度一直在變化,這給控制和優化帶來了很大的挑戰。比如促進劑MBT反應釜溫度采用手動控制與調節,其波動幅度高達幾十攝氏度。產品質量控制嚴重依賴于操作人員的經驗。與此同時,產品檢驗普遍采用離線分析,產品質量也無法得到有效保障?!痹竞暾f。


        袁志宏經過分析認為,借助新型的在線分析、在線檢測技術,構建過程閉環檢測和優化控制系統是提高產品質量與保障質量穩定性的有效方法。通過在PID常規控制系統上再加一個預測控制,把所有過程單元進行集中管控,同時配置在線檢測系統,可以直接將檢測結果反饋到生產系統,對生產系統進行實時調節,保證生產系統的穩定運行。


        “以閉環在線檢測和優化控制替代傳統的開環離線檢測和手動調控,來實現生產過程安穩長滿優運行,是提升各批次產品質量穩定性的好路徑?!痹竞瓯硎?。


        敏捷供應控成本


        與石化行業有所不同,精細化工及化工行業實施智能制造,另外一大優勢還體現在能夠根據市場需求,實現高度靈活的生產組織和資源配置,以減少小批量、定制化帶來的成本增加。


        袁志宏表示,在流程工業智能制造的驅動下,精細化工未來將向定制化、個性化和綠色化方向發展。為了適應這一市場趨勢,橡膠助劑企業必須提升快速響應能力,將原有的單品種、大批量生產方式調整為多品種、多批量、高質量、低成本生產模式,通過對供應鏈的優化來滿足柔性生產和定制化需求,同時又可以很好地控制庫存成本。


        以促進劑MBT為例。袁志宏說,大型促進劑生產企業每家都會有許多條生產線,如促進劑MBT既可以作為產品直接銷售,也可以作為原料繼續生產促進劑CBS、NS和DM。如何平衡產品和原料的庫存,是一個典型的系統工程問題,但是目前絕大多數助劑企業還沒有找到合理的解決途徑。通過全價值鏈端到端的系統工程,建立敏捷供應鏈決策系統,計算出最優化分配比例和方案,實現多品種產品生產的動態資源配置,實現資源優化、產能優化和庫存優化,有效降低生產成本。


        袁志宏強調:“在明確了智能工廠的發展方向和目標后,橡膠助劑企業當務之急就是要努力實現助劑生產過程的連續化、自動化,打好生產過程的物理基礎,完善過程分析和傳感系統,為工藝流程優化與產品質量自動控制奠定基礎?!?


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        文章關鍵詞: 橡膠
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