优化化工间歇生产操作的方法及经优化的生产操作系统

摘要

本发明涉及化工领域，提供了一种优化化工间歇生产操作的方法，包含运行状态检测步骤、生产和检测数据获取步骤、比较判断步骤、操作参数获取步骤、操作参数固化步骤等步骤。本发明还提供了一种化工间歇生产操作系统，化工生产装置、间歇生产优化系统和质量检测系统。其中，间歇生产优化系统包括运行状态检测模块、数据获取和存储模块、数据查询模块和数据固化模块等模块。本发明还提供了一种以批次为单位进行生产控制的间歇式批次生产控制方法。本发明基于实时数据库技术将原本是信息孤岛的“过程操作数据”和“产品质检数据”进行有机结合后，优化了化工间歇生产操作方法，基于最佳操作参数实现反应自动引发，确保产品质量，提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种用于优化化工间歇生产操作的方法经 优化的生产操作系统。

背景技术

间歇生产过程是由一个或多个按照一定顺序操作步骤组成的。连续生产过程 则是指原料经各种专用设备转化为连续的产品，如炼油等，每一工艺流程都在稳 定的工作状态运行。间歇生产过程又称批量生产过程，它是依据预先制订的明确 的目标任务来确定生产设备构成和各操作条件，分配生产任务，进行生产安排、 协调、实施生产的过程。多个分批操作的如加热釜、反应器间歇设备单元和如换 热器、过滤器、泵等半连续操作设备单元组成了间歇生产过程。

间歇生产过程相对于连续生产与离散生产过程，具有如下特点：各工艺条件 的变化比较明显，参数控制的要求高；生产操作许多靠人工干预，现场开关量相 对较多；生产操作顺序是按配方规定进行的；设计要求设备可以生产不同产品的 柔性连接；可以批量产品输出。

鉴于上述生产特点，在批次生产过程的控制中除了应符合设备工艺、质量、 安全、环保等指标和法规基本要求外，还应根据其自身特点满足以下这些参数和 功能方面的要求：有能连续调节温度、压力等工艺参数调节控制功能；有阀的开 闭，泵的启停等离散控制功能；有温度、被控对象的状态等都被用来作为各操作 阶段转换的条件的顺序控制功能；有如配方处理，生产调度，动态协调、跟踪功 能等一些特殊的要求，有联锁保护功能等。

图1示出了现有技术中化工间歇生产装置的传统操作方法，且过程操作数据 和产品质检数据是“信息孤岛”，彼此之间没有交互，分析结果具有滞后性，属 于事后评价，对如何识别高质量产品生产模式无法提供任何有效帮助。

发明内容

本发明的技术目的就在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种用于优化化工 间歇生产操作的方法以及经过优化的生产操作系统，旨在克服现有技术中“过程 操作数据”和“产品质检数据”无法有效结合及时改善产品质量的缺陷，优化化 工间歇生产操作方法，确保产品质量，提高生产效率。

为达到本发明的技术目的，作为本发明的第一个方面，提供了一种优化化工 间歇生产操作的方法。该方法包含以下步骤：

运行状态检测步骤，实时获取化工生产装置的运行状态信息；

生产和检测数据获取步骤，获取并存储化工生产装置在生产产品时的生产操 作数据；检测生产所得的产品，并记录产品的质量检验结果；

比较判断步骤，依据产品的质量检验结果，通过比较判断得到质量检验结果 最满足质量要求的产品作为最高品质产品；

操作参数获取步骤，获取最高品质产品的生产批次与生产时间信息，并依据 该生产批次和生产时间信息查询生产最高品质产品时的关键生产操作数据；

操作参数固化步骤，将所获取的关键生产操作数据作为设定值固化，使得化 工生产装置依照此关键生产操作数据进行生产。

作为本发明的第二个方面，提供了一种化工间歇生产操作系统，包括化工生 产装置和质量检测系统，尤其是，该化工间歇生产操作系统还包括与化工生产装 置和质量检测系统分别进行双向数据交换的间歇生产优化系统。该间歇生产优化 系统包括以下模块：

运行状态检测模块，用于实时获取化工生产装置的运行状态信息；

数据获取和存储模块，用于获取并存储化工生产装置在生产产品时的生产操 作数据，以及用于获取最高品质产品的生产批次与生产时间信息；

数据查询模块，用于依据生产批次和生产时间信息在数据获取和存储模块中 查询生产最高品质产品时的关键生产操作数据；

数据固化模块，用于将所获取的关键生产操作数据作为设定值固化，使得化 工生产装置依照此关键生产操作数据进行生产。

本发明所提供的技术方案，对化工生产装置生产出的产品进行实时检测，并 依据质量检验结果，比较得到“最高品质产品”，从而找到生产“最高品质产品” 时的生产操作数据，进而让化工生产装置依照生产“最高品质产品”时的生产操 作数据继续生产同类产品。这就能更加及时的改善产品质量，并且，通过固化设 置生产操作参数，也减少了对生产过程的人为干预，既避免了人为错误导致的产 品质量问题，又能提高生产效率，还能更好地保障产品的一致性水平。

本发明在固化关键生产操作数据时，既可以将这一数据直接固化入化工生产 装置，使得装置依此参数设置进行生产；也可以将这一数据固化入一自动控制模 块，由该自动控制模块控制所述化工生产装置进行生产。另外，本发明在完成一 次关键生产操作数据的固化设置后，还可以循环地进行生产操作参数的验证和产 品质量的持续监督改善，更进一步确保了产品质量，提高了生产效率。

作为本发明的第三个方面，在进行间歇式批次生产控制时，每完成一个批次 的产品生产后，可以采用本发明所提供的优化化工间歇生产操作的方法进行关键 生产操作数据的获取和固化。即，在完成一个批次的产品生产后，对整批产品执 行上述优化化工间歇生产操作的方法中所说的生产和检测数据获取步骤、比较判 断步骤、操作参数获取步骤、操作参数固化步骤(和自动控制生产步骤)。好处 在于：对于以间歇式操作为特性的批次生产控制体系，通过批次管理，通过寻找 “最高品质产品”而寻找到“黄金批次”的最佳操作参数并将其固化在化工生产 装置的控制系统中实现自动控制后，能够在不投入或少投入的前提下帮助企业提 高生产效率，让数据获取和存储模块与数据查询模块组合成的实时数据库帮助企 业统计各生产环节是否按照生产作业计划的要求高效、保质、保量地完成任务， 从而达到扩大产能的效果，确保计划生产任务顺利完成的同时为企业增大供货能 力。

附图说明

图1给出了现有技术中化工间歇生产装置的传统操作方法；

图2示意性地给出了本发明的优化化工间歇生产操作的方法；

图3示意性地给出了本发明的优化化工间歇生产操作的一种优选方法；

图4示意性地给出了本发明中间歇优化生产系统的实现方案；

图5示意性地给出了本发明中质量检测系统的实现方案；以及

图6示意性地给出了本发明中间歇优化生产系统的一种优选方案。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆 盖的多种不同方式实施。

为达到本发明的技术目的，作为本发明的第一个方面，提供了一种优化化工 间歇生产操作的方法，参见图2～图5所示。该方法包含以下步骤：

步骤S201，运行状态检测步骤，实时获取化工生产装置的运行状态信息；

步骤S202、步骤S301和步骤S302，生产和检测数据获取步骤，获取并存 储化工生产装置在生产产品时的生产操作数据；检测生产所得的产品，并记录产 品的质量检验结果；

步骤S303，比较判断步骤，依据产品的质量检验结果，通过比较判断得到 质量检验结果最满足质量要求的产品作为最高品质产品；

步骤S203和步骤S204，操作参数获取步骤，获取最高品质产品的生产批次 与生产时间信息，并依据该生产批次和生产时间信息查询生产最高品质产品时的 关键生产操作数据；

步骤S205，操作参数固化步骤，将所获取的关键生产操作数据作为设定值 固化，使得化工生产装置依照此关键生产操作数据进行生产。

本发明所提供的技术方案，对化工生产装置生产出的产品进行实时检测，并 依据质量检验结果，比较得到“最高品质产品”，从而找到生产“最高品质产品” 时的关键生产操作数据，进而让化工生产装置依照生产“最高品质产品”时的关 键生产操作数据继续生产同类产品。这就能更加及时的改善产品质量，并且，通 过固化设置生产操作参数，也减少了对生产过程的人为干预，既避免了人为错误 导致的产品质量问题，又能提高生产效率，还能更好地保障产品的一致性水平。

作为本发明的优选实施例，参见图3所示，上述运行状态检测步骤S201可 细化为步骤S2011和步骤S2012：

步骤S2011，间歇生产优化系统D102从化工生产装置D101实时获取化工 生产装置D101的开车状态；

步骤S2012，判断：若化工生产装置D101处于正常开车状态，则继续执行 生产和检测数据获取步骤；若化工生产装置D101处于非正常开车状态，则间歇 生产优化系统D102再次从化工生产装置D101获取化工生产装置D101的开车 状态。

参见图3～图5所示，在生产和检测数据获取步骤中，间歇生产优化系统D102 (中的数据获取和存储模块D202)从化工生产装置D101中获取并存储化工生 产装置D101在生产产品时的生产操作数据；质量检测系统D103中的质量检测 模块D301检测生产所得的产品，并在产品质检数据库D302中记录产品的质量 检验结果。

参见图3～图5所示，在比较判断步骤303中，质量检测系统D103依据产品 的质量检验结果，通过质量检测系统D103中的比较判断模块D303得到质量检 验结果最满足质量要求的产品作为最高品质产品。

参见图3～图5所示，在操作参数获取步骤中，间歇生产优化系统D102从质 量检测系统D103的产品质检数据库D302中获取最高品质产品的生产批次与生 产时间信息，并依据该生产批次和生产时间信息(在间歇生产优化系统D102的 数据获取和存储模块D202中)查询生产最高品质产品时的关键生产操作数据。

参见图3～图5所示，在操作参数固化步骤S205中，间歇生产优化系统D102 将所获取的关键生产操作数据作为设定值固化在化工生产装置D101的控制系统 中，使得化工生产装置D101依照此关键生产操作数据进行生产。

本发明在固化关键生产操作数据时，既可以将这一数据直接固化入化工生产 装置，使得装置依此参数设置进行生产；也可以将这一数据固化入一自动控制模 块，由该自动控制模块控制所述化工生产装置进行生产。

因此，在以上各优选实施例的基础上，在操作参数固化步骤S205之后，还 可以包括自动控制生产步骤S206，间歇生产优化系统D102将所获取的关键生产 操作数据作为设定值存储在间歇生产优化系统D102中，并依照关键生产操作数 据自动控制化工生产装置D101进行生产，这种方式基于能生产出最高品质产品 的关键生产操作数据实现反应自动引发，更好地实现了对化工生产装置的自动控 制，进一步优化了化工间歇生产操作方法，有利于确保产品质量，提高生产效率。

本发明在完成一次关键生产操作数据的固化设置后，还可以循环地进行生产 操作参数的验证和产品质量的持续监督改善，更进一步确保了产品质量。以上所 述的优化化工间歇生产操作的方法、其各实施例及其任意组合可以循环进行，单 次循环过程可以包括顺序执行的以下步骤：运行状态检测步骤、生产和检测数据 获取步骤、比较判断步骤、操作参数获取步骤、操作参数固化步骤。单次循环过 程中还可以包括在操作参数固化步骤之后执行的自动控制生产步骤。以上各步骤 的优选实施例均适用于循环执行过程。好处在于：在避免人工干预、实现自动控 制后，继续跟踪化工生产装置实现自动化后新生产产品的质量检验结果是否满足 高品质产品质量指标要求，根据对比结果判断是否需要继续优化化工生产装置的 关键操作参数，从而对间歇性生产的化工装置高质量、稳定运行产生指导作用。

循环执行时，化工生产装置D101按照设定的关键生产操作数据进行生产， 生产出的产品送入质量检测系统D103的质量检测模块D301进行检测；比较判 断模块D303将新生产的产品的质量检验结果与“最高品质产品”的质量检验结 果相比较，将质量检验结果更满足质量要求的产品作为新的“最高品质产品”， 从而在此基础上持续优化化工生产装置的关键生产操作数据，从而确保产品质 量。

作为本发明的第二个方面，提供了一种化工间歇生产操作系统，包括化工生 产装置D101和质量检测系统D103，尤其是，该化工间歇生产操作系统还包括 与化工生产装置D101和质量检测系统D103分别进行双向数据交换的间歇生产 优化系统D102，参见图2～图5。该间歇生产优化系统D102包括以下模块：

运行状态检测模块D201，用于实时获取化工生产装置D101的运行状态信 息；

数据获取和存储模块D202，用于获取并存储化工生产装置D101在生产产 品时的生产操作数据，以及用于获取最高品质产品的生产批次与生产时间信息；

数据查询模块D203，用于依据生产批次和生产时间信息在数据获取和存储 模块D202中查询生产最高品质产品时的关键生产操作数据；

数据固化模块D204，用于将所获取的关键生产操作数据作为设定值固化， 使得化工生产装置D101依照此关键生产操作数据进行生产。

作为一优选实施例，上述间歇生产优化系统还可以进一步包括自动控制模块 D205，参见图6，该自动控制模块D205用于存储所获取的关键生产操作数据， 并依照关键生产操作数据自动控制化工生产装置D101进行生产。自动控制模块 D205可以根据所设定的关键生产操作数据，自动开启或关闭所对应的执行机构， 从而实现基于最佳操作参数的生产自动化控制。这种方式基于能生产出最高品质 产品的关键生产操作数据实现反应自动引发，更好地实现了对化工生产装置的自 动控制，有利于确保产品质量，提高生产效率。

上述化工间歇生产操作系统中，质量检测系统D103可以进一步包括质量检 测模块D301、产品质检数据库D302、和比较判断模块D303，参见图5所示。 其中，质量检测模块D301用于检测生产所得的产品，得到该产品的质量检验结 果；产品质检数据库D302用于记录所有产品的质量检验结果；比较判断模块 D303用于依据产品质检数据库D302中记录的质量检验结果，比较得到最满足 质量要求的产品作为最高品质产品。

上述质量检测模块D301可依据需要选择适用的质量检测仪器，产品之间数 据库D302可沿用现有技术中的实验室信息管理系统。

作为一优选实施例，上述数据获取和存储模块D202也可进一步用于从化工 生产装置D101中获取并存储化工生产装置D101在生产产品时的生产操作数据， 以及用于从质量检测系统D103中获取最高品质产品的生产批次与生产时间信 息。

作为本发明的第三个方面，在进行间歇式批次生产控制时，每完成一个批次 的产品生产后，可以采用本发明所提供的优化化工间歇生产操作的方法的各个实 施例进行关键生产操作数据的获取和固化。即，在完成一个批次的产品生产后， 对整批产品执行上述优化化工间歇生产操作的方法中所说的生产和检测数据获 取步骤、比较判断步骤、操作参数获取步骤、操作参数固化步骤(和自动控制生 产步骤)。好处在于：对于以间歇式操作为特性的批次生产控制体系，通过批次 管理，通过寻找“最高品质产品”而寻找到“黄金批次”的最佳操作参数并将其 固化在化工生产装置的控制系统中实现自动控制后，能够在不投入或少投入的前 提下帮助企业提高生产效率，让数据获取和存储模块与数据查询模块组合成的实 时数据库帮助企业统计各生产环节是否按照生产作业计划的要求高效、保质、保 量地完成任务，从而达到扩大产能的效果，确保计划生产任务顺利完成的同时为 企业增大供货能力。

间歇式批次生产控制的目标是将相同牌号、不同批次的产品质量检测数据与 各个批次的生产操作数据相对应，从而寻找产品质量最优条件下的操作参数(最 佳实践)，并通过数据对比从生产操作层面找到目前产品质量波动的根本原因。 将本发明在实际生产中进行应用并实现间歇反映过程的自动引发操作后，相同牌 号产品质量明显改善，波动范围明显减小，从而达到优化生产、保证产品质量的 目的。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑 块、单元、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。 为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、单 元、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是 被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员 可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被 解释为导致脱离本发明的范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域 的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。