和晨大的自动化迷思

曹操的槊 · 发表于 2013-1-24 00:04:38

本帖最后由曹操的槊于 2013-1-24 00:10 编辑

   看到晨大的自动化的迷思，自认没有晨大那的水平，可以那么条缕清晰地分析自动化，进而引申出自动化在国民经济中的作用，进而得出“以自动化拯救美国制造业”的疑虑。原想就自己的一点想法做个回复，但是作为一个新人，我可是有三个月里交5篇帖子的任务哇。不行，就算是一点点想法，我也要拿它开个帖子，当做一篇作业。
   作为一个自动化行业的从业人员，我所在的公司主要产品就是DCS和一些仪表。我的工作对象就是DCS项目，主要的服务对象就是国内石化装置。从之前的项目工程师到项目经理都做过。别的不谈，我就晨大大作中的内容说说我的一点认识。
   自动化能做到事情，晨大写了四条：1，提高产品质量；2，节约生产用劳动力；3, 降低对熟练劳动力或者技术人员的需求
4,理想的全自动生产方式中，系统还具有自学习功能。晨大说前两条是有条件的，后面两条不是人们想象的那么回事。我这里谈谈我的认识，算是一点旁证吧。
   我的认识，企业采用或者改进自动化第一目的是稳定地维持生产。一般石化产品的品质指标现在已经比较稳i定，石化企业对生产的最基本要求往往是稳定持续的生产（装置故障带来的安全隐患以及检修或停车产生的代价往往比较大），能够以最低故障率维持生产是最重要的。这不仅仅是新建装置的要求，更是很多装置DCS升级，扩容，改造的根本出发点。例如过去几年，中石化就集中进行了一批装置的隐患治理项目，其目的就是解决稳定持续生产中可能存在的隐患问题。包括控制器的超时限运转，系统冗余能力不足，系统安全级别不合理，现场管线不合理，现场设备超时限或者带病运行等等。我倒是不认为提高产品质量是自动化的第一目标，可靠性往往更加有意义。这样，我理解的自动化对于工业生产的最重要的意义在于用种种自动化系统使生产过程稳定可控。
过程稳定后可以采用其他手段提高产能或者提高产品质量。
   对于节约劳动力，我的认识是这样的。
   从90年代开始，不论是美国的还是中国的制造业，自动化已经到了一定的水平。那么以自动化拯救美国制造业，这里的自动化应该指的就是类似全厂信息系统，先进控制，专家系统甚至于神经元系统这样的“新"自动化了。从晨大的文章里，我们可以看到这种”新“自动化相较于90年代的自动化系统，对于人的参与要求不是减少了而是增加了。就我所参与的项目，全厂资源管理，先进控制，专家系统等往往是搭建在以太网层面上的，传统的控制网无法被取代，甚至对控制网的要求更加高，因为控制网一面要承担控制功能，一面还要与以太网做数据交换。这样对于数据流量和数据安全的要求反而是日益提高，也就需要更多高知识层面的人员加入。这些”新“自动化的初衷，我的理解是从更高层面上管控生产，使得原料与产品在全厂甚至是集团层面上做到平衡和高效率。这于单个装置或者生产相关的劳动力成本的关系已经很小了，体现的意义往往是资源的高效利用进而达到”全生产“的劳动力消耗最低。
   理论上，高层面全局把握的意义重大。但是我承认，在我，一个自动化产业从业人员的层面上，我还没有相关数据来证实这些”新“自动化确实带来了经济上的显著效益。不晓得坛里有没有人能帮我充实一下相关的知识。但是，从投入上来说，这些系统确实代价不菲。仅仅我知道的一套AMS（Asset Management System资产管理系统，也就能做做全厂总线仪表的信息采集和管理系统，还不能嵌入到SAP等工厂管理系统），投资也要将近10万美刀。当然这点钱对于石化来说不算什么，但是相对于效益来说，让美帝的资本家做这样的投资，恐怕也不是”洒洒水“那么简单的。
   晨大讲到了系统的自我学习。我理解的自我学习有两个方面，一个方面是类似人工智能，通过数据的累积和更新，系统自我更新控制率，进而改进生产流程，这个还是在上面所述内容的范围内。
   另一方面，则是系统总结当前生产过程，列出各要素，关键环节，注意事项并总结出生产规程，这也是一个学习的过程。我的工作中有一种操作培训系统，就是仿真整个生产过程，训练操作人员在各种环境下进行操作，一是学习操作，而是避免误操作。有关这个系统，我也遇到个一些情况。
   举一个例子，国内某些装置现在不敢升级，目前的系统OS平台还是UNIX的。厂家的顾虑在于一旦系统升级后，新平台（例如WIN 7）下的软件目前没有操作人员能用，不是说软件不会用，而是没有人清楚开车流程了，一旦开车出现问题，整个装置都起不来。当年的老技术人员退的退走的走，没有熟悉工艺的仪表操作人员，开车都开不起来。只能先将就着用现有的系统。他们倒是很希望采用我们公司的一套操作培训系统，这套系统可以最大限度仿真生产流程。但是症结在于，这套系统的使用，还是需要有经验动工艺的仪表人员参与。作为自动化供应商，我们对生产工艺了解的积累更加比不上客户。这样下来，这套系统还是没法用。
   这两年，很多厂家已经开始有上种培训系统的意识，就是在关键工艺过程还没有”失传“的时候就赶紧弄起来，以防人员流失带来的被动。我不清楚美帝制造业的现状。我的认识，美帝的问题应当比今天国内制造业面临的问题更加严重。如果说国内还可以说亡羊补牢，犹未为晚；美帝想要重新捡起过去的种种，费的劲恐怕也不会小。
   综上所述，自动化在制造业中承担的是”工具“的角色，不论针对生产本身还是作为管理的一个环节，自动化都只能充当一个服务的角色。自动化拯救制造业的目的是以制造业刺激经济发展，其前提是制造业能够刺激经济发展。制造业本身就是个宏大的概念，劳动密集啦，技术密集啦，高附加值啦等等等等，不是我一个工科小喽啰能搞得清楚的。但是，我总觉得说自动化拯救制造业就好像说水稻杂交拯救农业，马克思主义政治经济学拯救金融一样是一种似是而非，一张嘴两张皮怎么说都可以的东西。这样分析自动化，不如去分析产业结构和国民经济的关系。先闹清楚发展制造业是不是美国经济振兴的可由之路，可能才是当务之急呢。至于自动化，我可以自豪的说，这是个万金油的东西，只要有工业，有一定需要，搞得越好，越有用。

冰蚁 · 发表于 2013-1-24 00:47:14

本帖最后由冰蚁于 2013-1-23 11:59 编辑

美国制造业振兴的话题，对应的是美国制造业的“空心化”。其实我对这点也是不认同的。美帝精得很，该抓在手上的一点都没放松过。美帝的制造业并不“空心”。只不过金融方面的发展得畸形了，房贷那些东西瞎搞，最后搞出个金融危机。金融上面的畸形发展，导致纸面上制造业貌似占得比例小了，“空心”了，但我认为美国制造业本身并不是这样。美国提出要搞制造业其实就是想找一个经济增长点，来平衡金融上的过度炒作，纸面繁荣。制造业里多一个高级工程师，就能让周边很多其它行业的工作受益，从而使得美国尽快摆脱2007年以来金融危机的影响。另外，此次金融危机爆发后，导致房市一塌糊涂，美国民众财富缩水。直接后果是美国人不敢花大钱了。其实美国人手上还是有钱的。这导致了危机进一步加深。现在经济逐步回温，房市也开始一点点起来，一些地方的房子立马就紧俏了。奥巴政府想提升点经济回温速度，就提这个制造业议题，既有政治意义，也有经济意义。

BTW，10万刀对于一个大点的公司，说实话真是毛毛雨。1个高级工程师的年薪都得有10万刀，外加后面公司支付的其它费用，例如保险等，1个人上的投入就远超10万刀的。而美国一个公司把生产搬回美国，光税收上的节省就不知道多少个10万刀了。资本家的帐是算得很精的。亏本的生意资本家是绝对不做的。

曹操的槊 · 发表于 2013-1-24 09:58:46

冰蚁发表于 2013-1-24 00:47 : L* x2 O# ~" G# I1 F) m/ \
美国制造业振兴的话题，对应的是美国制造业的“空心化”。其实我对这点也是不认同的。美帝精得很，该抓在手 ...

目前新建石化装置，传统自动化控制系统的成本占整个装置设备（不含土建）成本3%都不到了。自动化越来越不是制造业选择驻地的考虑依据了。反过来说，自动化对制造业的影响力也是与日俱减。干自动化的恐怕都感同身受，现在的控制系统比如DCS，PLC，SCADA，越来越像螺丝刀一样，成为普遍应用的工具了。即使我们还有那种你用自动化用的越好，你的产能或生产效率就越高的信心。但是不论从成本，可选择范围还是维护应用的便捷性，传统自动化已经越来越人微言轻。而所谓的先进控制，我遇到的成功应用十中无一。没几个装置敢说在开车阶段或者装置还没控稳的条件下投先进控制，而装置控稳的条件下，先进控制对装置生产有多大的改善，我到现在也没弄清楚过。总的说就是大路货人人都会，人人都有，新概念的东西大多数是锦上添花。真是济民于水火的革命性产品，只能说大家还在等。

晨枫 · 发表于 2013-1-24 13:38:13

本帖最后由晨枫于 2013-1-23 23:44 编辑

先花后评。自动化有几个层次：
1、确保生产过程安全稳定，这是最低层次，比如基本的温度、流量、压力、液位控制
2、确保装置可靠性，包括减少过限造成的设备损耗，这是中等层次，比如复杂连锁保护、泵的回流控制、压缩机的喘振控制、压力系统的泄压超驰控制、燃烧系统的防超温超驰控制等
3、超越具体物理参数（温度、流量、液位、压力等），而在工艺参数层次上控制（产品质量、产量、能耗、排放等），这是高层次的入门级
4、降低工艺参数波动，挖掘过程极限，这是较高层次，比如多变量最优控制
5、利用动态实现在静态下无法实现的产能和产品品质，这是天顶星层次了

实事求是地说，一般DCS厂家为主承包的项目属于第一层次；EPC做得好的可以做到第二层次；第三层次如果EPC以前做过几个类似的，可以做到，否则只有生产厂自己做，这一层次和工艺联系太紧，一般APC不做；第四层次有APC做出来的，但大多是生产厂为主自己干出来的，因为这已经不是APC公司程式化做项目能做到的了；第五层次那是天顶星级，鲜有人能做到，F-35燃油温度管理是一个例子，但现在还没有做出来。和实时IT连接不属于狭义的控制，但实际上也是控制的人在做。这里IT成分更多，实际上是实时数据共享，但不反馈回来用作控制，数据大体是单向向上的。

个人体会：在现阶段，第一、第二层次是起码的，但对于很多地方，也只做到这里为止；第三层次是不大受到重视但非常重要的，这是承上启下的一层；第四层次吹得很厉害，但正如你所说，没有相当的运行经验和数据积累，根本玩不转，更重要的是，跳过第三层次直接做第四层次，这是流行做法，但在这里不知道多少人跌跟斗。第五层次现在还比较虚，敢玩或者有必要走这么远的不多。实时IT很重要，DCS公司和SAP这样的实时IT公司从两个方向都在做，但大一点的公司还是自己做，和商务IT是平行的，两边有衔接，但不交叉。

仿真系统问题，DCS公司通常不能提供有意义的过程动态仿真，在北美，只有ABB（现在叫RSI）和HYSIS有能力做，Aspen只做静态的。DCS公司只能提供一个操作台，背后的模型一般提供不了。DCS公司提供的训练系统只能给系统硬件软件人员操练用，对操作工训练没用。

你说到的系统升级问题，咳，开放系统害死人啊。Win NT->XP->Win 7，很多需要驱动器一级支持的软件都出问题，不断碰到兼容性问题。新功能并非我们所需要的，但旧功能不兼容了。最可恨的是，OS升级是因为MS不再支持旧的OS，而不是真有多少实质性的升级。

曹操的槊 · 发表于 2013-1-24 14:17:45

晨枫发表于 2013-1-24 13:38
5 A8 O# _: W1 q7 Y先花后评。自动化有几个层次：
5 f$ Z% k9 ^1 z$ S3 I* W8 Q6 K4 w1、确保生产过程安全稳定，这是最低层次，比如基本的温度、流量、压力、液位 ...

个人体会是操作训练系统对于操作工的意义还是很大的。特别是开工阶段的流程熟悉。这是控制系统结合工艺最紧密的阶段之一。往往通过这种训练，刚接触装置的操作工可以安全地熟悉工艺流程中的关键环节的关键参数。当然这种模型是大多数DCS厂家无法提供的，但是也有部分DCS厂家开始关注与类似模型数据库的积累。我们公司就有专门部门在支持这类培训系统的开发。当然，受制于工艺保密等因素，模型本身不具备开放性，其成本也因为模型建立的环节居高不下。这类系统的典型应用我知道的是LNG装置（液化天然气通过海运上岸后的存储于运输），这里涉及到的过程控制环节不多，顺序控制是主要部分，其中安全操作规程是培训系统的关键。其实对于DCS厂家，积累一些经典装置的控制数据（例如P&ID图，关键连锁，大型复杂控制回路）一直是各厂家工程部分的关注点。工艺永远是自动化的服务对象，了解工艺也是自动化厂家自我提升的重要手段。
另外晨大说的五大层次我非常同意，确实国内大多数石化厂都可以做到第二层，第三层有意识的厂家不多，而第四层却正是很多厂家正在花大价钱玩的噱头。没有对工艺的深刻理解，单纯玩先控，就是在弄政绩工程。

曹操的槊 · 发表于 2013-1-24 21:08:27

感谢各位的鲜花。曹某拜谢作揖！

晨枫 · 发表于 2013-1-24 22:33:58

曹操的槊发表于 2013-1-24 00:17
$ D3 j3 f- P1 N+ ?' l个人体会是操作训练系统对于操作工的意义还是很大的。特别是开工阶段的流程熟悉。这是控制系统结合工艺最 ...

训练系统的意义是怎么说也不过分的。开工时训练熟悉工艺，平常训练新操作工，自控用训练系统开发、检验新的控制应用，工艺也可以用这个检验新工艺。LNG的工艺相对大路，都是基本的传热传质、管道、容器、泵机、阀门，DCS厂家从这里入手是聪明的。下一步可以做炼油厂，用户量大，但催化裂化是一道坎。模型真正难做的是聚合物和其他真正的化工厂，反应、物性、流体都来了，有的公司内部还有保密的反应动力学模型，有的谁都没有。

冰蚁 · 发表于 2013-1-24 23:15:22

本帖最后由冰蚁于 2013-1-24 11:21 编辑

曹操的槊发表于 2013-1-24 01:17
$ } B$ l' q" I V( P$ K个人体会是操作训练系统对于操作工的意义还是很大的。特别是开工阶段的流程熟悉。这是控制系统结合工艺最 ...

你和晨老大都是在石化/化工方面搞自动化。而苹果/富士康都是搞电子的。汽车制造更是早就开始机器人制造流程了。而象芯片制造线上更是没多少人。这个是不是说明点问题？我不觉得搞自动化就要全部制造业都是，目前肯定没这个水平。但需求和趋势肯定是这样的。回到以前的讨论，美国在这方面的技术储备和人才依旧是最足的，还是在引领这种变革的。

PS，奥巴说的那些，经济上也是一个长期计划。象苹果搬一个厂，或富士康计划建厂，就算现在立刻开始，没得好几年都做不完，这还不算先期的各州堪址，和各州各县具体的讨价还价等等。指望这个要立刻重振美国经济根本就不可能的事。厂子建好，奥巴的任期早结束了。奥巴的着眼点是要给美国一个长远的发展基础。目前也就政治意义更多一些。

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