聚合物生产智能控制系统 基于工艺计算的解决方案
所属分类：
智能工厂
我们的宗旨：Better Your Technology
我们的目标：产量提升3%-10%，次品率降低30%--50%，牌号切换时间降低25%-50%。
现状问题
目前聚合物工业正处于迅速发展之中，发展前景广阔，市场需求逐年上升。为了满足市场的需求，需要提高产品质量，减少废料，提高装置的产能。但是目前聚合物的控制方法存在以下问题：
- 在聚合物的生产控制过程中，每个牌号生产的操作参数不同，牌号切换不一致，切换的时间长短不同，导致生产废料的增加。
- 除牌号切换外，在正常生产过程中，由于控制的不稳定，也会造成质量的问题，甚至产生废料。
- 由于生产装置本身的一些限制，操作工一般采取保守操作方法，导致无法实现产能最大化。
- 开发新牌号时，需要较长的时间去摸索新牌号的控制条件。延迟了高级牌号的开发时间，丧失了占领市场的良好时机，影响了企业的经济效益。
基于工艺计算的先进过程控制的引入可以有效的解决聚合物生产过程中存在的问题。
邦业科技聚合物解决方案
基于工艺计算的先进过程控制是一种非线性模型预测技术，该技术可以将工艺计算直接嵌入到模型预测控制之中，公式即是模型。用这种方法建模，可以将建模的过程看得清清楚楚，方便工程师的参与。我们的解决方案模型可扩展性强，新牌号的模型不需要长时间摸索，可以直接扩展。当工况改变时，我们的解决方案模型会自动调整，非常容易维护。
传统工艺
传统的聚合物先进控制方法利用历史数据和神经网络算法建立数学模型，具体过程如图1所示。神经网络模型采用黑箱建模，将历史数据输入后直接得到模型，需要大量好的数据，才能生成好的模型。这种建模方法费时费力，同时工厂工程师也很难验证模型的好坏。当工厂增加新的牌号或工况改变时，需要重新收集长时间的数据，甚至需要进行工厂测试，以建立新的模型，增加了维护的难度。
工艺计算
基于工艺计算的先进过程控制是一种非线性模型预测技术，该技术可以将工艺计算直接嵌入到模型预测控制之中，公式即是模型。所谓工艺计算模型是使用化学工程师的语言（如质量平衡、热量平衡、相平衡、机理模型、动力学模型或经验公式等）来建立模型，化学工程师很容易理解模型的原理，便于其参与其中。用这种方法建模，好像面对着一个透明的箱子，可以将建模的过程看得清清楚楚。
典型案例
浙江邦业科技有限公司成功将基于工艺计算的先进过程控制技术应用到镇海炼化聚丙烯装置中，取得了非常显著的效果。镇海炼化聚丙烯先控项目投运后，控制效果如下图所示：图3是镇海炼化聚丙烯装置环管氢气浓度投用前后效果对比，投用后标准偏差分别下降了62%、66%。
图3 环管氢气浓度投用前后效果对比
图4 是镇海炼化聚丙烯气相氢气乙烯比、气相压力投用前后效果对比，投用后标准偏差分别下降了88%、82%。
图4 气相氢气乙烯比（上）、气相压力（下）投用前后效果对比
图5 是镇海炼化三种牌号的熔融指数投用前后CPK效果对比，投用后熔融指数的CPK（Complex Process Capability Index， CPK﹤1为需要改进，1≦CPK﹤1.33为标准，1.33≦CPK为良好）大幅度增加，CPK的增加代表熔融指数的波动减小，同时熔融指数的平均值更接近产品的目标值。