2022年化工行业之未来工厂白皮书 从智能制造到智能运维

1.启程：化工行业的“未来工厂之旅”

一直以来，化工行业因其特殊性，危险源头 多、安全风险较大，想要真正达成“安、稳、长、 满、优”的终极运营目标，安全生产仍是重中之 重。与此同时，随着中国推出碳达峰和碳中和的 “3060”战略目标，提升能源利用率，平衡减碳 与经济效益，进而外延“双碳”目标向更高质量 的经济、产业和社会发展，成为化工行业需要深 思的重大课题，同时亦驱动着化工行业向差异化、 精细化、高端化发展。

近年来，依托中国相关政策与环境法规的引 导，曾经高污染、高能耗的化工企业正努力通过 有效的节能举措、产品结构调整等行动，兑现安全、 节能、环保、高效的发展决心，协助中国政府打 造经济、环境双赢的美好社会。而这其中的每一环， 从安全基石、数字管理到共赢美好未来，都需要 自动化、信息化、数字化和智能化技术的有力支持。 例如，凭借生产现场数据价值的充分释放，化工 行业将能更好地实现预测分析、实时响应、简化 运营、优化资产性能效及减少停车等，最终实现 效益优化。

因此，罗克韦尔自动化预测，安全性、智能 化与可持续性这三大发展趋势，将继续深化对化 工行业的影响。

近年来，各大行业对于“未来工厂”呼声高 涨，并掀起了用数字化技术抵御风险、升级赋能 的浪潮。随之而来的工业物联网、人工智能、增 强 / 虚拟现实（AR/VR）、大数据分析等数字化 使能技术的萌发之迅速，远超人们的想象。强大 的科技新生力量，不仅让人们得以重新塑造以往 陈旧的生产运营方式，更为化工行业建设未来工 厂提供了坚实的支撑。

在后疫情时代，用户对灵活、柔性的供应需 求愈发强烈，社会陡然加剧的不确定性，更让化 工行业未来工厂的建设难度再次升级。尽管如此， 在全球范围内，已经建成并投入运行的智慧工厂、 无人工厂以及绿色工厂，都为化工企业提供了转 型升级的优秀范本。多年来，作为智能制造引领者， 罗克韦尔自动化将与时代需求契合紧密的 SEEE （安全、节能、环保、高效）可持续发展观，全 面贯彻于智能制造中，通过领先的自动化、数字 化和智能化技术赋能智能制造与碳中和，并已经 结出累累硕果，为包括化工企业在内的各个行业 提供了不可多得的指导经验。

为更好地帮助化工企业扫除未来道路上的障 碍，打通智能运维与智能制造的脉络，罗克韦尔自 动化特撰《从智能制造到智能运维——化工行业未 来工厂》白皮书，以飨读者。本书系统地分析了数 字化未来化工行业面临的挑战，解析了化工未来工 厂特征与可行的实践路径，并分享了罗克韦尔自动 化帮助化工企业数字化转型的多个成功案例。

现在，就请您与罗克韦尔自动化一起，开启 化工行业的“未来工厂之旅”吧！

2.洞察 ：启航新征程化工行业求变

2.1 强势崛起的化工大国

化工行业涉及百姓衣食住行的方方面 面，并广泛地为农业、医疗、工业及快消品 等众多领域提供有力支持。可以说，化工的 发展速度和规模，直接影响着社会经济的各 个方面。经济社会发展日新月异，化工作为 典型的流程行业，在政策和技术革新的影响 下，转型升级的每一步都备受关注。在过去 的 150 年里，化工行业开展了多次转型，从 化工 1.0 到先进化工 4.0 的探索，产业经历 了漫长的蜕变之路。

近年来，中国化工行业发展欣欣向荣， 截至 2019 年，中国石化产品消费总量已占 全球的三分之一，毫无疑问，中国已经跻身 世界“化工大国”的行列。在后疫情时代， 中国经济发展韧性进一步彰显。据统计，2020 年中国国内化工行业效益在二季度后 回升持续加快，三季度后利润增长迅速， 截至 12 月末，化工行业营业收入利润率为 6.51%，提高了 1.51 个百分点。

2.2 头顶光环，脚踏泥泞

中国“化工大国”的头衔已实至名归，但与 此同时，国内的部分化工企业仍保留着粗犷的生产 方式，与发达国家的化企相比，“大而不强”的问 题依然存在。而所谓“不强”，则主要体现在整个 化工厂生产与运营的安全、节能、环保、高效等多 个方面。

众所周知，化工传统工艺常伴随种类多、毒 性高的副产物及废料产出，且生产常处于高温高压 等恶劣工况下，每年国内因化工安全事故造成的人 员伤亡数量可谓触目惊心，越来越多的人“谈化色 变”——据统计，2020 年全年，中国发生的化工 事故共计 148 起，造成 180 人死亡，其中较大事 故 10 起，死亡 41 人。这血淋淋的数据不仅给企业、 行业和社会公众带来了极为不良的影响，也为化工 行业敲响了安全的警钟。

不仅如此，国内的化工企业还面临着内忧外患 的双重“夹击”。时至今日，国内的一些化工厂工 业技术装备落后，有的甚至仍在使用 20 世纪八九十 年代引进的老旧装备，这无疑直接导致企业的技术 水平低、核心竞争力弱。放眼全球，化工产业的结 构正在加速调整，业务也逐渐聚集和细分，“大型化”、 “规模化”的趋势或将淘汰一批落后企业。且随着 全球工艺技术、工程技术和设备制造技术的不断进 步，化工装置的规模也逐步扩大，这对国内化工厂 全生命周期内的运营提出了更大的挑战。

当然，目前许多化工企业的安全基础薄弱、本 质安全水平不高、现代化改造程度低等现存问题无 庸置辩，整个危险化学品领域的安全风险防控任务 也依然艰巨。但值得注意的是，行业内企业的事故 频发和生存艰难只是尖锐表象，找到问题背后真正 的病灶所在，才是运营者现阶段急需破解的难题。

近年来，在国内绿色可持续、高质量发展的政 策聚光灯下，“本质安全”、“能效管理”、“智 慧工厂”等关键词，受到了化工企业空前的关注。 脚踏泥泞，向前看，化工行业前行路上弥漫着未知 的迷雾，化工企业需要一股拨云见日的强大力量。

2.3 新赛道开辟 ：道阻且长

陈旧的发展路径亟待转变，而数字化新技术 的不断涌现，正为各大行业提供着崭新的赛道。在 助力化工行业脱胎换骨、实现高质发展的方案中， 智能制造、数字化转型无疑成为了企业领跑赛道 的重要动能。然而，化工行业“破旧立新”之路 并非一帆风顺。

究其根源，相较 IT、机器人、航天航空等行业， 化工企业更为传统，企业的管理模式和各部门协 作机制相对较为落后。根据 2019 年发布的《中国 化工行业数字化转型成熟度白皮书》调查（以下 简称“调查”），有 61% 的企业部署了自动化系统， 虽然基础较好，但不同企业的自动化程度和水平 仍存在较大差距，水平良莠不齐。

而在信息化方面，超过七成的企业都在信息 技术应用方面有所实践，但仅有不到 1/3 的化工企 业部署了 ERP、MES、WMS 等信息化相关系统， 数据管理能力的欠缺，从根本上阻碍了化工企业 数字化转型的推进。究其原因，据该调查显示， 单是在资金准备方面，仅有 40% 的企业有专项的 数字化转型预算。有半数以上的企业表示，缺少数字化人才和技能是其面临的更大挑战，人才和 经验的缺乏让企业转型逐渐走向“死胡同”。

当然，化工企业数字化转型的宿疾还不止于 此。不同于以往的 B2C 模式，现如今化工行业的 产业链非常长，从研发到生产再到供应，所涉及 的数据也更加复杂，这无疑为转型带来了阻力。 技术基础方面，许多化工企业的技术水平和管理 标准并不高，因此导致数据的采集不充分，存在 数据失真或缺失等问题，降低了数字化建设的效 率。对于许多手握海量数据的化工企业来说，缺 乏数据二次处理能力的短板仍然普遍存在，企业 经营决策由此缺少有价值的数据支撑。

除此之外，由于化工行业内工艺路线、生产 模式各不相同，数字化的需求也存在着巨大差异， 很难找到转型的通用路径。在化工企业管理层面， 决策者对数字化理念的理解不深刻或有偏差也是 一大阻力，企业广泛缺乏专业“切脉诊断”的指导。 不仅如此，当企业在投入大量资金后，各部门分 工的不协调和沟通不到位，也只会让转型事倍功 半，这些都需要化工企业格外关注。

3.预见：化工行业未来工厂可见可期

3.1 智能化，通往未来工厂之门

首先，无论在哪一个垂直行业谈及未来工厂， “智能”都是绕不开的主题。智能化的意义和便利 不胜枚举，与现在常见的数字化车间不同，智能化 意味着工厂还将具有更多的自主能力，并可以通过 技术手段进行一系列可视化的推理和预测。利用仿 真及多媒体等技术，智能工厂还可以扩增实境，以 展示设计与制造等过程。此外，工厂的系统也会具 备自我学习、自行维护等能力，同时优化提升人与 机器的协作水平等。

因此，未来的化工厂可以有千般模样，但它一定 有一个“智能化”的骨架。虽然目前化工行业的数字 化建设仍任重道远，但这并不妨碍我们去构想未来： 在市场对更灵活、更个性化产品的需求与日俱增的情 况下，化工企业势必将乘上智能化改造的快车。

通过 OT 与 IT 技术的进一步融合，在生产层面， 未来化工厂或将摒弃千篇一律的大众化产品，取而 代之的是可实现小批量、多种类的柔性生产。在未 来更高效、更舒适、更人性化的化工厂里，人们将利用物联网等技术加强信息管理功能，提高生产过 程的可控性，并更合理地规划所有工作流程。在高 精确性、高可靠性的基础上，化工厂的运维人员将 越来越重视设备的感知、分析、决策等功能。

当然，以上的这些并非凭空想象。受全球新 冠肺炎疫情影响，在后疫情时代，远程运维乃至 “智能运维”的需求被空前放大。一种由工业物联 网（IIoT）、人工智能（AI）、增强 / 虚拟现实 (AR/ VR)、大数据分析、预测性维护等技术支撑的“智 能运维”新模式，将成为化工企业数字化、智能化 转型升级的“拐点”。

通过数据分析、制造执行系统、数字孪生和 智能运维等数字化解决方案，未来化工厂能将更多 的数据转化为价值，并帮助工程师和运维人员做更 明智的决策，有效提升企业的资产利用率、能效水 平、安全及可持续性等。如果说化工行业在产业数 字化升级中已略处下风，那么未来它势必不能错过 “智能化”的风口。

3.2 无人化，未来工厂的常态

一直以来，对于以化工为代表的流程行业来 说，现场巡检是一项耗费大量人力财力的大工程， 甚至还会因记录丢失、操作出错而导致重大资产损 失。如今，“无纸化运营”已非生僻词汇，在国内， 许多化工厂已经率先搭建起数字化平台，用电子看 板替代纸质的工作记录，大大降低了巡检频次，显 著提高运维效率。那么，无纸化已经是工厂运维优 化的天花板了吗？当然不是。

近年来，由于产能的飞跃式增加以及设备老 化等原因，化工厂的安全运行备受挑战。目前， 针对工艺、设备层面发生的危险状况，工厂一般 可利用安全仪表系统（SIS），例如紧急停车系 统（ESD）对关键设备进行故障防护和安全保护， 尽最大程度保护人身安全。但不可否认的是，人 的参与本身就是许多隐患的导火索——据统计， 在众多的安全事故中，因人为误操作导致的事故 占 80%。也正因如此，向“无人化”转变也是 化工厂走向未来的重要一步。

目前，放眼全球制造业，“无人工厂”的标 准仍较难企及。但长远来看，“无人化”的概念并 不是指工厂无需人工的参与，而是工厂在重点加强 人机交互等功能外，还亟需一次岗位、人员结构调 整的“大换血”。其实近年来，数字化技术的应用， 已经让工程师可以不受地理位置的限制，只需轻松 地坐在计算机旁，就能实时监控整个工厂的运行情 况了。

在未来，“无人工厂”的打造，能将化工从“高 危行业”的偏见中彻底解救出来。在应对突发危险 时，在高素质专业人才和实时数据的帮助下，化工 厂能够轻松实现高效率的远程运维，尽最大程度降 低人员安全风险。

3.3 绿色可持续，未来工厂的最美底色

“无人工厂”似乎已将人们对未来的想象力推 至顶峰，人的缺席也标志着传统的劳动密集型生产 已经告一段落。现在，在许多数字化车间里，我们 能看到庞大且灵活的机械臂、井然运行的自动化产 线，工厂已然成为了一只只全面武装、永不疲惫的 机械巨兽。可是，未来的工厂就止步于此了吗？

用更少的人完成更多的价值产出，直接影响到 企业甚至产业的长远发展。然而，作为至关重要的 能源行业，化工企业想要实现高质量发展，还必须 拥有一个重要内核——绿色可持续。

作为碳排放大户，化工行业一直背负着绿色发 展的责任与重担。在第 75 届联合国大会上，中国 提出了力争 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实 现碳中和的目标。根据《能源生产和消费革命战略（2016~2030）》，到 2030 年和 2050 年，非化 石能源占能源消费总量的比例分别要达到 20% 和 50%。这也就意味着，未来的化工企业，不仅会 面临日趋严苛的环保政策重压，还要在势不可挡 的能源转型中寻找求生之道。

“绿色可持续”不仅是未来化工厂图景的底 色，更是帮助中国尽快实现“碳中和”的底气。 可以预见，在未来化工厂里，很多产品在设计阶 段要对产物种类、工艺流程进行改进，以限制并 消除威胁可持续发展的不利因素。在工艺和路线 的不断优化下，未来上游的炼化厂将实现 100% 生产石化产品 ，成为零排放的绿色工厂，厂内有 害、不易降解回用的产品也将被历史淘汰。此外， 通过有效的环境风险管理，化工企业将减少或彻 底杜绝危险化学品泄漏事故的发生。

3.4 未来工厂的使能技术

“未来工厂”将会是一种全新的生产范式， 工厂的结构、流程和人员都将进行重新配置，而 这一切改变都源自于新一代信息技术与工业的深 度融合。在未来的化工厂中，这些使能技术将被 大量采用： 工业物联网。利用智能传感器和执行器将人 和机器与互联网连接起来，在效率、生产力和安 全方面推动制造和工业流程。工业物联网将广泛 应用于采购、生产、组装和包装、仓储和供应链 管理，使工厂实现完全连接，信息和运营命令可 以直接发送给供应商、制造商和经销商。

数字孪生。基于数字孪生建立多维空间虚拟 工况模型、优化控制模型，实现物料配方优化、 工艺参数设计与仿真、生产过程建模与优化控制、 设备故障诊断和远程维护等，对设备、工况进行 全生命周期监测与管理，对生产流程动态优化和 过程精确控制，对生产过程进行预测性生产。

人工智能。未来工厂将利用人工智能提供优 化的生产管理、经营决策管理、安全辅助管理， 在一些危险和人力所不能涉及的区域，全部采用 智能机器、智能仪表、智能传输等方式和手段实 现全自动化的生产稳定运行，用自动化、智能化 代替人工繁重的劳动。

AR/VR。使用增强 / 虚拟现实技术，比如佩 戴智能眼镜，使员工在视野范围内获得信息，帮 助技术人员更快发现故障，与生产站点即时共享 数据，在更短的时间内解决故障问题。另外，利 用 AR/VR 的沉浸式员工培训将成为企业标配。

大数据分析。未来，工厂可使用应用程序自动 处理大量数据，包括存储、检索、智能分析数据， 从数据深度关联、可视化查询、数据报告等多个维度， 为化工企业的智能化管理与决策提供数据支持。

预测性维护。未来工厂将不再需要定期的维 护，工厂以历史运行数据的深入分析为基础，以机 器学习和自然语言处理等人工智能算法为工具，建 立起一个预测性维护系统，对工厂的设备进行全生 命周期的监控。

智能化、无人化、绿色化，不仅是构建化工未 来工厂的核心要素，也是勾画未来社会蓝图的创新 路径。虽然前行的道路上挑战仍然艰巨，但在科研 机构、技术供应商、化工企业等多方力量的共同努 力下，化工未来工厂的轮廓已可见可期，相信在不 久的将来，一切愿景都将落地实现。

4.演进：化工行业从智能制造到智能运维

4.1 智能运维，化工行业智能制造的核心

智能制造，这是一个范畴很大的概念。根据 一般定义，智能制造贯穿于设计、生产、管理、 服务等制造活动的各个环节，是具有自感知、自 学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生 产方式。它包括智能研发、智能产品、智能装备、 智能产线、智能车间、智能工厂、智能物流与供 应链，以及智能管理和智能决策等。

对于化工行业来说，大部分企业已经实现初 级智能系统——自动化控制。由于化工生产过程 的连续性和装置的大型化，且装置投资巨大，化 工行业很早就对过程自动化提出了非常高的要求。 当前，化工行业生产过程的自动化、数字化和智 能化程度走在了整个工业体系前列，基本已经实 现大型化工生产装置及生产车间的现场无人化。

一个化工装置并非做到自动化、现场无人化 就算实现了智能制造的目标。目前，所有化工厂 的中央控制室还是需要人通过电脑屏幕观察、监 测生产过程，随时准备进行人工远程干预甚至去 现场干预。这样一来，产品质量并不能维持在高 稳定水平，生产过程的原料利用率和能源利用率 也并非达到最佳。

因此，如何在保证化工装置安全、自动运行， 且产品维持高质量状态下，让原料、能源、资产 利用率同时达到优秀状态，是当前化工行业智能 制造的主要任务。也就是说，如何通过智能化的 日常运营和维护，使得工厂每天都实现“至优化 生产”，是化工行业智能制造思维应该达成的目标。 智能运维，是化工行业迈向智能制造的有效路径。

4.2 智能运维 Rockii 解决方案 ：应时应需而生

在化工行业自动化、信息化和数字化转 型领域深耕多年的罗克韦尔自动化，深刻洞 察化工行业企业需求，在 2020 年推出了智 能运维 Rockii 解决方案，旨在透过新的智 能化技术，为解决化工企业运维各个环节的 深层挑战提供帮助。

各种先进技术在互联网领域的成功应 用，不仅印证了智能运维的可行性，也使得 人们开始进一步思考它在更广阔领域的发展 潜力。随着近年来数字化及智能化技术的发 展和赋能，化工行业的智能运维已走进现实。

从早期的手工运维，后来的机械运维、 自动化运维，到现在的智能化运维，智能运 维平台的演变过程与工业领域的技术革命保 持同步。这类精益生产方式的演变，其目的 便是逐渐用设备替代人工服务，大限度地把 人从繁杂的、非创造性的劳动中解放出来， 以提升生产制造的效率、产品品质，并降低 运营成本。

罗克韦尔自动化的智能运维 Rockii 解 决方案正是在智能运维技术日益成熟，化工 行业自动化和信息化水平日益提高，亟需通 过智能化运维来进一步提升安全、节能、环 保和效率的迫切需求下，应时应需而生的创 新模式。它不但精准锁定了化工企业日常运 维的痛点，而且也开启了智能运维从 IT 领 域走向工业制造领域的新时代。

4.3 什么是智能运维 Rockii 解决方案

智能运维 Rockii 解决方案是由工业物联网、 人工智能、AR/VR、大数据分析、预测性维护等 新技术支撑的数字化创新解决方案，它能够通过 灵活多样的部署方式，满足企业数字化、智能化、 远程化的运维需求，实现长期的持续改善。

智能运维 Rockii 解决方案包含了智能运营和 高效维护两个方面，覆盖以下三个维度： 1. 企业从供应链一直到最终用户的产品生 命周期维度； 2. 企业从 OT 层到 IT 层的整个自动化、信 息化纵向维度； 3. 企业从工厂建设一直到工厂运行整个生 命周期的维度。 智能运维 Rockii 解决方案的功能和价值包 括但不限于：

实现企业运营和维护相关活动涉及到的各 种数据的信息化、协作化与精确化； 通过物联网平台实现数据互联，打通信息 孤岛，减少人工依赖，提升运营效率； 将人的知识和运维经验与大数据、工业物联 网、机器学习技术相结合，建立智能策略和运维系统； 借助 AR/VR 技术的自动远程监控和巡检解 决方案，减少对人工现场出勤的高度依赖，让企业 真正向少人化、进一步远程化的运维模式变革； 基于大数据和人工智能算法，“智能运维” 可为企业提供预测性维护等诊断建议和辅助决策。

智能运维 Rockii 解决方案这一创新运维模式让 企业中的高层管理者、厂长、生产经理、生产工程师、 质量管理、维护人员和操作人员都能够获得相应的 数据和决策支持，同时实现减轻负担、增强沟通协 作等收益，从而促进生产的稳定运行，达到更加安 全（Safety）、节能（Energy）、环保（Environmental） 和高效（Efficiency）的 SEEE 创新价值。

5.要素：智能运维 Rockii 解决方案的核心应用

5.1智能运维SMC 咨询（Smart Manufactory Consulting）

近年来，化工企业的智能化探索和实践开展 得如火如荼，但每一家企业的现状和挑战都具有独 特性，其所适用的智能制造解决方案也呈现出高 度定制化的特征。正因如此，很多企业在寻求和 实施智能制造解决方案、制订数字化转型规划时， 往往存在一些误区，例如：

  企业缺乏对价值流的认知理解，或脱离实际 业务，或是为了智能化而智能化，没有真正地对 企业价值流进行梳理和再设计； 企业很容易在设备供应商和系统集成商的 影响下，盲目购置大量自动化设备、信息化系统、 机器人和 AGV 车辆等，这些设备的实际利用率却 不高；  产线柔性化水平没有得到提升，质量、产量 没有得到增长，设备利用率反而损失严重； 拉长换产间隔时间，导致在制品和成品库存 大量积压，出现产品滞销状况，流动资金受限；  遭遇市场需求快速变化、客户急单等突发状 况，企业无法快速响应，产品交付拖延。

以上这些，都加剧了智能制造转型的不确定 性，很多企业也因此对转型难以下定决心。为此， 罗克韦尔自动化凭借自身专注于自动化、信息化和 数字化转型领域的多年积累，以及覆盖 ISA95 标 准 0 层 ~5 层全系列解决方案，推出了 SMC（Smart Manufactory Consulting）智能制造咨询服务，可 以很好地帮助企业避免前述问题，让犹疑不定的企 业不再止步不前。

典型效益 迄今为止，罗克韦尔自动化已经为 29 家工业 企业提供了智能制造咨询服务，其中 13 个项目已 经落地或正在落地。从智能战略制定到智能制造创 新咨询服务，罗克韦尔自动化的 SMC 智能制造咨 询服务可以帮助化工企业在全生命周期管理中实现 以下目标：

战略规划：包括了解未来发展愿景，调研当 前战略实施情况，了解决策者诉求，对某个智能制 造愿景深入探讨并达成一致；

机会甄别：为工厂实现目标找出优秀的实践 路径，调研产线产能并找到改进空间，鉴别有改进 空间的项目并评估潜在的改进空间；

成本规划：对目标工厂的长期规划按阶段预 估各阶段实施成本；

路径规划：规划投资分步实施路径，基于投 资需求规划实施项目，将该项目与客户其他主要项 目合并规划，同时提供实施时间及人员计划。

5.2智能运维 FTIS 创新套件平台（FactoryTalk InnovationSuite）

智能制造是美、德、中等制造业大国的 未来主攻方向，如何正确地理解智能制造， 并正确地规划和建设适合企业自身发展的智 能制造体系，成为目前制造业企业面临的主 要挑战。

在智能运维领域，罗克韦尔自动化的 FTIS（FactoryTalk InnovationSuite） 平 台 创新地融合了工业、技术和车间专业人员的 知识专长，让企业能够更好地利用工业物联 网的各项优势，有效改进车间中各运营技术 （OT）设备的连通性。以本地模式，为常用 工业设备之间实现快速、可扩展且安全的通 信提供支持，并提供全方位的运营智能方案， 消除不同运营部门之间的壁垒，帮助企业加 快实现价值转化，并重塑企业的竞争模式。

FTIS 平台可让客户快速从多个数据源中 获取大量数据，组织数据并添加意见。它进 一步改善了工厂车间运营技术（OT）设备连 智能运维 FTIS 创新套件平台（FactoryTalk InnovationSuite） 5.2 接，从本地支持传统和新工业设备的快速连 接，通过整合这些数据及来自信息技术（IT） 应用程序和系统的数据，决策者可从企业中 的任意位置全面了解运营状况和表现。

典型效益

FTIS 平台可为决策者提供更有效的数 据和深度信息，帮助企业优化工业运营并提 升生产率：

一站式展示企业内部信息，让运营和 系统状态一目了然；

有效改进车间中各运营技术 (OT) 设 备的连通性；

 以本地模式为常用工业设备之间实现 快速、可扩展且安全的通信提供支持； 

融合来自信息技术 (IT) 应用程序和系 统的数据，决策者可以通过数字化方式全方 位掌握企业各处的工业设备、生产线和设施 FTIS平台架构与部署 情况。

5.3智能运维 PlantPAx 现代化控制平台

化工行业的特点是生产过程涉及大量化学 反应，机理复杂、过程连续，任意工序出现问题 都会影响整个生产线的正常运行和产品质量，甚 至对设备、操作人员和环境安全造成不良影响。 同时，部分产业原料成分、设备状态、工艺参数 和产品质量等依然无法实时或全面检测，在测 量、建模、控制和决策上存在一系列挑战。

罗克韦尔自动化 PlantPAx 平台是真正的现 代化 DCS 系统，位于智能运维 Rockii 解决方案 的 PaaS 层，包含化工行业所需的过程控制核心 功能，系统规模易于灵活地从小到大扩展至全厂 范围，支持过程工业 13 个应用和服务场景（如 下图），可在工厂生命周期各个阶段逐步改进和 提升，从而改善工厂运营，提高生产力和总体利 润，降低计划外事件所带来的风险。

典型效益

通用的自动化平台（集成过程、离散、电气、安全 和信息） 实现全厂统一控制，消除不同控制系统之间集成 的瓶颈和困难，显著提高运营效率并降低总体拥有成本；

模块化的可扩展架构，可以适应客户不同规模和不 同场景下的应用，以及可能的拓展和升级，在一个长生命 周期里保护客户投资安全，可按需调整所需功能和规模以 适应市场变化；

开放安全的信息化架构，以安全认证的工业通信协 议和标准以太网介质作为全厂网络标准， 无缝连接工厂 MES 和 ERP，业务层随时获取实时 DCS 信息，实现生产 智能，做出更明智的决策；

支持数据分析框架，在专门框架下，DCS 的实时和 历史数据将能轻松导入报告和分析工具中，包括 AR 部署、 可预测性和规范性分析，确保工作流程和控制策略一致， 从而延长运行时间、减少浪费，通过数据分析来实现盈利。

6.实践：化工行业未来工厂从这里起步

6.1智能运维综合应用

背景

为满足国内外市场对高性能涂料的巨大需求， 某全球领先的涂料生产企业计划扩建中国工厂， 并力争将其打造成为该企业全球最大的涂料生产基 地。扩建项目总投资 1.5 亿美元，项目达产后，将 形成年产 14.5 万吨高性能涂料和 5000 吨 PVC 密 封胶的生产能力，涵盖了企业极具优势的包装、工 业、汽车和修补涂料产品。

随着市场需求日趋多样化，涂料产品正逐步向 多品种、小批量、个性化定制的方向发展。涂料企 业面临着更灵活的交货期、更短的产品生命周期和 新兴的商业模式等市场挑战，打造柔性化、安全节 能、环保高效的数字化工厂已然成为涂料行业未来 发展的重要方向。 为此，该涂料企业希望与领先的自动化和智 能制造供应商合作，通过引入自动化、数字化和 智能化技术，提高新工厂的生产灵活性及生产效 率，降低成本和对人工的依赖，缩短交期，降低 排放，并为未来新基地的数字化、智能化建设提 供标杆与借鉴。

挑战

虽然涂料行业已经开始大力推进数字化和智能 制造，但行业当前的数字化水平还远未达到预期。 在企业内部，顶层的 ERP 系统与生产现场间 的信息传递仍需要人工完成，大量现场设备形成的 信息孤岛，需要人工对接生产工序，这些都直接影响了生产效率。工厂内各信息系统未实现互联互通， 生产信息主要依靠人工收集，难以转化为管理人员 的战略决策。

自动化是实现数字化和智能化的基础，但该企 业涂料生产线尚未制定统一的自控标准，需要供应 商根据其工艺、生产和安全要求，确定生产的自动 化程度，并统筹规划、设计实施全厂自动化和电气 化，为工厂后续的数字化升级提供保障。 此外，与离散行业相比，涂料企业对工序工艺 的管控更为严苛，生产投料顺序或是数量上的丝毫 偏差，均可能导致严重的质量事故。该企业希望新 产线能够实现自动、高效的产品切换，提升品质和 产量，减少物料和能源消耗。 同时，为了加快产品上市，项目要求尽早投产， 工期非常紧张，需要自动化产线能够实现快速部署。

方案

通过前期对客户需求的详尽咨询梳理，罗克 韦尔自动化为客户量身定制了包括 PlantPAx 平台 （DCS）、智能电机控制中心（iMCC）、安全仪 表系统（SIS）、瘦客户端管理（ThinManager）、 工业云和 EtherNet/IP 工业以太网在内的一体化解 决方案，帮助客户的涂料生产车间打破“信息孤岛”， 实现各设备和系统间的互联互通，打造安全、节能、 环保、高效的数字化工厂。

成效

通过一体化方案的部署，该涂料工厂达成了 安全生产、节能减排和减员增效的目标，并很好地满足了环保要求。新工厂投产后预计年产收入可 增加 20 亿元，同时为企业未来的绿色、智能、可 持续升级打下更坚实的基础。 集成了自动化、数字化和智能化技术的先进 一体化解决方案为扩建工厂带来的收益包括： PlantPAx 平台实现了产线的自动化，并与 iMCC 无缝集成，节省了大量的 I/O 点数，降低成 本的同时实现快速部署； iMCC 让电机及转动设备更加智能，所有设备的实时生产数据曲线、能耗数据、预防性故障维 护等数据可以自动上传到 DCS 并记录，节约能源 的同时提高了运营和维护效率；

6.2 电气自控一体化 

背景

在全球新能源开发持续升温的背景下，动力和 储能用锂离子电池呈高速发展趋势。相比于碳酸锂， 用氢氧化锂制取的高镍三元材料具有更高的能量密 度和更好的充放电性能。预计到 2022 年，氢氧化锂 将会取代碳酸锂，成为锂需求的主力增量。 电池级氢氧化锂作为锂产业链下游核心锂盐品 种，不仅是一种精细化工产品，也是电池循环寿命 的核心原材料之一。更重要的是，它能直接影响新 能源汽车整车安全性与驾乘体验。

某锂业公司主要研发、生产和销售电池级氢氧 化锂等锂电材料系列产品，致力于成为全球极具规模、技术领先的锂电材料企业。面对快速增长的市 场需求，该公司积极布局并加快氢氧化锂项目建设， 计划在 2024 年底前分 5 期建设形成年产 10 万吨电 池级氢氧化锂项目生产线。经过紧张的前期筹备， 一期 2 万吨电池级氢氧化锂项目于 2019 年正式开 工建设。

为制造卓越品质的氢氧化锂产品并尽快投入 市场，该锂业公司希望与全球领先企业合作，通 过先进可靠且易于快速部署的自动化和智能电气 一体化解决方案，打造一条高效、稳定、连续的 全自动化电池级氢氧化锂生产线，提高生产力和 产品品质，加速产品上市，为未来智能化的发展 道路奠定基石。

挑战

全自动化生产线可以有效避免氢氧化锂生产中 分批次停机停产的情况，保障氢氧化锂产品的一致性， 提升下游客户生产环节的品质管控能力。但氢氧化锂 的生产环节复杂，实现全自动化生产并非易事。 氢氧化锂是典型的混合型生产方式，既有连续 控制的需求，又面对大量的数字量控制，要求自动 化控制系统不仅能够可靠、高效地实现工艺控制目 标，同时又能实现产品的快速上市。 此外，一期项目计划于 2020 年建成投产，工 期非常紧张。为保障工期并弥补人力的不足，该锂 业公司需要一家经验丰富的主自动化供应商（MAC） 协助，统筹规划和设计实施全厂自动化和电气化， 并要求自动化和电气解决方案能够实现快速设计、 安装、调试和投运。

方案

经过多方考察和综合比较，罗克韦尔自动化出 色的系统功能优势和优秀的项目部署能力获得了该 企业的高度认可。通过在前期咨询服务中充分了解 和梳理了客户的需求，罗克韦尔自动化为其量身设 计了涵盖 PlantPAx 分布式控制系统（DCS）、智能 电机控制中心（iMCC）和气体系统（GDS）的一体 化解决方案。 该方案实现了全厂自动化和智能电气系统的无 缝集成，降低成本并极大地缩短了安装调试时间， 在保障项目快速投产的同时，实现 OT 运营技术层的 互联互通，为客户未来的 IT/OT 技术融合和智能制造奠定了坚实的自动化和网络化基础。

其中，PlantPAx 平台可帮助企业实施包括过程 控制、离散控制、动力控制和安全控制的全厂级控 制和优化方案。其控制系统网络采用标准的工业以 太网协议 Ethernet/IP，具备强大的组网功能及开放 的网络功能，既满足控制系统的实时性和安全性， 又为 MES 和 ERP 等系统开放了数据平台。 通过 PlantPAx 平台与智能电机控制中心的无缝 集成，罗克韦尔自动化帮助客户减少了智能电气与 DCS 之间的柜间接线数量，直接节省近 2000 个 I/O 点。

此外，一体化解决方案所实现的预防性维护及 故障的快速恢复功能，可避免非计划停机，降低非 计划停机导致的生产损失，提高资产利用率，极大 减少未来的维护工作量。 项目实施期间正值新冠肺炎疫情暴发，团队克 服疫情挑战，仅用 2 个多月的时间就完成了 200 余 台 MCC 的安装调试。罗克韦尔自动化团队良好的专 业素养和服务态度得到了客户的高度评价：“项目 的顺利投产与罗克韦尔自动化团队的努力密不可分， 特别感谢他们的辛苦付出。”

项目的现场服务工程师在 2020 年 3 月底即到 达现场，在安装过程中积极配合施工单位，并给予 专业、细致的技术指导，不仅及时协调处理发现的 问题，还主动检查并提出客户没有察觉的问题，为 安装、调试和试车工作的顺利进行提供了技术保证。

此外，项目的设计人员也倾注了大量心血，对于客 户的需求，无论是在工作时间还是非工作日，都有 求必应。

成效

2020 年 8 月，该公司一期 2 万吨电池级氢氧 化锂项目建成并投入试生产，从开工建设到投产运 行只有短短的 300 天，缔造了锂电企业建设发展的 新速度。 罗克韦尔自动化集控制、智能电气和气体系统 的一体化解决方案不仅帮助客户大幅缩短了产品的 上市时间，同时在安全、节能、环保和高效方面为 客户创造可持续价值。先进的全厂自动化控制系统 实现了生产的高度自动化，可以帮助客户显著提升 产品质量和产量；PlantPAx 平台高效的操作界面和 报警管理，有效提高了操作员的工作效率，避免误 操作，为安全生产提供保障；智能电气解决方案采 用了大量的智能电气元器件，如变频器等，帮助企 业极大降低了能耗。

随着一期工程的顺利投产，项目二期年产 2.5 万吨电池级氢氧化锂项目也于 2020 年 12 月正式启 动，预计于 2021 年底建成投产。 罗克韦尔自动化将继续为二期项目部署覆盖 全厂的自动化和智能电气解决方案。该项目也是 罗克韦尔自动化迄今为止最大的分布式控制系统 （PlantPAx 平台）、智能电机控制中心（iMCC） 和气体系统（GDS）一体化应用项目。

当前，新能源汽车已经成为全球汽车工业转型 升级的方向和潮流。面对这一时代机遇，罗克韦尔 自动化愿与客户携手，不遗余力地将自动化、数字 化和智能化技术在成本、效率、质量、安全和节能 环保等方面的优势，引入电池级氢氧化锂生产，让 更多企业从中获益，在推动全球能源转型的同时， 为人们带来安全、舒适、高效的驾乘体验。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）