當(dāng)今，煉油、化工、冶金、電力、生物及制藥等流程工業(yè)的生產(chǎn)工藝越來越先進(jìn)，也越來越細(xì)化，對過程安全、產(chǎn)品質(zhì)量及環(huán)境保護(hù)等的要求也越來越高，生產(chǎn)過程和裝置趨向于項(xiàng)目大型化、工藝復(fù)雜化、產(chǎn)品高端化、能效最優(yōu)化，生產(chǎn)管理與考核趨向于精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化，流程工業(yè)從業(yè)人員的幸福指數(shù)要求也越來越高，所以流程工業(yè)生產(chǎn)對自動控制的要求也越來越高。
流程工業(yè)生產(chǎn)過程，就是生產(chǎn)工藝、設(shè)備和自動控制三大專業(yè)的有機(jī)結(jié)合�？傮w來說自控專業(yè)定位應(yīng)該仍然是為工藝服務(wù)，但生產(chǎn)過程和生產(chǎn)操作人員對自動控制和自動化儀表的要求和依賴越來越高，尤其是管控一體化概念的提出，“為工藝服務(wù)”的內(nèi)涵越來越豐富，外延也越來越寬，自控專業(yè)早已經(jīng)成為流程工業(yè)裝置的神經(jīng)系統(tǒng)。一套現(xiàn)代化的流程裝置，工藝流程確定以后，從生產(chǎn)運(yùn)行到經(jīng)營管理，任何一個環(huán)節(jié)都離不開自動控制和自動化儀表，“工藝為主線，設(shè)備管道連，電力供能源，自控全廠見”可以概括任何一個流程工業(yè)各專業(yè)的特點(diǎn)。
近幾年新建工程項(xiàng)目比較多，筆者結(jié)合一些案例，介紹在項(xiàng)目建設(shè)各環(huán)節(jié)、各階段自動化儀表專業(yè)的初步認(rèn)識和工作重點(diǎn)。
項(xiàng)目建設(shè)從策劃、評估、決策、設(shè)計(jì)、施工，到竣工驗(yàn)收、投人生產(chǎn)或交付使用的整個建設(shè)過程中，必須遵循一定的程序，我國長期遵循的基本建設(shè)流程如圖1所示，近幾年與國際接軌后的基本建設(shè)流程如圖2所示，實(shí)行項(xiàng)目核準(zhǔn)制后的建設(shè)流程如圖3所示。不管遵循何種流程，都可以將基本建設(shè)分為項(xiàng)目前期和項(xiàng)目實(shí)施兩大基本環(huán)節(jié)。筆者將按照圖3所示的建設(shè)流程進(jìn)行說明。
項(xiàng)目前期就是項(xiàng)目決策的規(guī)劃研究和投資決策時(shí)期，主要工作內(nèi)容是做好技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以選擇最佳方案，確保項(xiàng)目建設(shè)順利進(jìn)行，和建成后取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析要完成項(xiàng)目建議書、工藝包比選、可行性研究(大型項(xiàng)目一般還要完成預(yù)可行性研究)、項(xiàng)目備案/核準(zhǔn)和工廠(裝置)總體設(shè)計(jì)，為項(xiàng)目的投資建設(shè)提供市場分析、技術(shù)方案選擇、資源、建廠條件的落實(shí)情況及項(xiàng)目投資效益的評估等決策數(shù)據(jù)。
根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于投資體制改革的決定》(國發(fā)〔2004 120號)，對于政府投資項(xiàng)目必須審批項(xiàng)目建議書和可行性研究告，對于企業(yè)不使用政府資金投資建設(shè)的項(xiàng)目，一律不再實(shí)行審批制，區(qū)別不同情況實(shí)行核準(zhǔn)制和登記備案制。核準(zhǔn)申請報(bào)告重點(diǎn)論證政府關(guān)注的企業(yè)投資項(xiàng)目的外部性及公共性等問題，審核內(nèi)容主要是維護(hù)經(jīng)濟(jì)安全、合理開發(fā)利用資源、保護(hù)生態(tài)境、優(yōu)化重大布局、保障公共利益及防止出現(xiàn)壟斷等。但是，近年來許多項(xiàng)目在核準(zhǔn)時(shí)，仍保留審批制的一些內(nèi)容，如:需要上級主管單位或部門批準(zhǔn)的項(xiàng)目建議書及可行性研究報(bào)告等，這是項(xiàng)目建設(shè)政府行為和企業(yè)行為的有機(jī)結(jié)合，與投資項(xiàng)目核準(zhǔn)制度改革并不沖突。
項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)，就是為項(xiàng)目建設(shè)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)而完成的技術(shù)選擇和確定、工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)及開車等工作。
項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)包括勘察設(shè)計(jì)(初勘和詳勘，初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì))、建設(shè)準(zhǔn)備(征地、拆遷、“三通一平”乃至“七通一平”;組織材料、設(shè)備訂貨;辦理建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督手續(xù);委托工程監(jiān)理;準(zhǔn)備必要的施工圖紙;組織招標(biāo)，擇優(yōu)選定施工單位;辦理施工許可證等)、施工、生產(chǎn)準(zhǔn)備(培訓(xùn)生產(chǎn)人員;組織有關(guān)人員參加設(shè)備安裝、調(diào)試和工程驗(yàn)收;落實(shí)原材料供應(yīng);組建生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)，健全生產(chǎn)規(guī)章制度)、竣工驗(yàn)收(全面考核建設(shè)成果、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量)及考核評價(jià)(工程項(xiàng)目竣工投產(chǎn)、生產(chǎn)運(yùn)營一段時(shí)間后，再對項(xiàng)目的立項(xiàng)決策、設(shè)計(jì)施工、竣工投產(chǎn)及生產(chǎn)運(yùn)營等全過程進(jìn)行系統(tǒng)評價(jià))等階段。
一直以來，在項(xiàng)目前期，編制項(xiàng)目建議書、可行性研究報(bào)告及核準(zhǔn)申請報(bào)告等，都委托有相應(yīng)資質(zhì)的咨詢單位完成，建設(shè)單位只是企業(yè)規(guī)劃部門或經(jīng)濟(jì)部門專業(yè)人員配合完成相應(yīng)工作。只有在項(xiàng)目實(shí)施的初步設(shè)計(jì)階段，才有包括自控專業(yè)在內(nèi)的各專業(yè)技術(shù)人員介人。流程工業(yè)尤其是化工工業(yè)，應(yīng)該是工藝、設(shè)備和自控三大專業(yè)的有機(jī)結(jié)合，自控系統(tǒng)已成為流程工業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)，所以項(xiàng)目建設(shè)各環(huán)節(jié)的每個階段，都應(yīng)該有自控專業(yè)人員的介人，只不過介人的角度不同、深度各異，各環(huán)節(jié)、各階段的目標(biāo)任務(wù)不同。
項(xiàng)目前期，主要是編制項(xiàng)目建議書、核準(zhǔn)申請報(bào)告及可行性研究報(bào)告等，同時(shí)需要進(jìn)行環(huán)評及安評等工作。在這一階段，一般是業(yè)主委托有資質(zhì)的咨詢單位編制相應(yīng)的文件�？尚行匝芯繄�(bào)告和項(xiàng)目核準(zhǔn)申請報(bào)告的編制和審核，首先需要確定的是項(xiàng)目的產(chǎn)品方案和工藝技術(shù)方案，即工藝、設(shè)備和自控三大專業(yè)有機(jī)結(jié)合的方案。
幾個報(bào)告和文件的編制主要用于投資決策，側(cè)重于對項(xiàng)目建設(shè)所依據(jù)的宏觀政策定性研究、市場預(yù)測和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)定量測算。在這一階段，自控專業(yè)等相應(yīng)專業(yè)性比較強(qiáng)的工程技術(shù)專業(yè)，幾乎沒有什么明確的目標(biāo)任務(wù)。可行性研究報(bào)告中工藝技術(shù)方案的自動控制部分，內(nèi)容深度僅達(dá)到對控制系統(tǒng)和儀表選型原則的定性描述和儀表投資估算條件的限制。核準(zhǔn)申請報(bào)告則要求簡述項(xiàng)目的自控方案和自控水平的選擇。
編制可行性研究報(bào)告的咨詢單位會對項(xiàng)目的工藝技術(shù)方案進(jìn)行綜合比選，綜合比選需要項(xiàng)目建設(shè)單位提供大量的基礎(chǔ)資料和支撐材料的同時(shí)，也會充分聽取和尊重建設(shè)單位對各工藝技術(shù)方案的選擇性意見，所以，項(xiàng)目建設(shè)單位的重點(diǎn)工作還包括參與綜合比選、確定詳細(xì)的工藝技術(shù)方案。在這一階段，建設(shè)單位對項(xiàng)目可能采用的工藝技術(shù)方案要從技術(shù)角度進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研、論證、比較和選擇。
同時(shí)，自控專業(yè)技術(shù)人員要緊密配合工藝專業(yè)工作，放眼全局，了解所選工藝技術(shù)方案對自控系統(tǒng)的要求，制定全廠性自控系統(tǒng)策略、控制水平、自控系統(tǒng)方案、控制室設(shè)置原則和數(shù)量、主要檢測方案/現(xiàn)場儀表/調(diào)節(jié)閥的配置種類與大致選型等;確定主要工程量:過程控制系統(tǒng)、緊急關(guān)斷系統(tǒng)、火災(zāi)檢測報(bào)警系統(tǒng)、可燃有毒有害氣體檢測報(bào)警系統(tǒng)、現(xiàn)場檢測儀表(壓力、溫度、液位計(jì)量及計(jì)量系統(tǒng)等)、調(diào)節(jié)閥及特殊儀表等的工程量;關(guān)注設(shè)計(jì)中采用的主要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，重點(diǎn)是國外工藝包和國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的配套。這一環(huán)節(jié)的工作，自控專業(yè)的主要工作目標(biāo)是確保本專業(yè)在項(xiàng)目可行性研究報(bào)告中做到:主要工程量不缺遺，監(jiān)控方案和控制策略不落后，資金估算不開口，否則可能為后續(xù)的項(xiàng)目實(shí)施帶來不必要的麻煩。
預(yù)可行性研究與可行性研究階段，通過編制報(bào)告，明確項(xiàng)目總體目標(biāo)、基本構(gòu)成和基本功能;提出投資估算和效益分析條件;完成系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，為決策提供依據(jù)。做到工程量不缺遺，即整個項(xiàng)目自控系統(tǒng)的工程量不能有缺失和遺漏。生產(chǎn)過程監(jiān)測控制系統(tǒng)一般不會出現(xiàn)缺遺，因此與之配套的與安全和管理相關(guān)的自控系統(tǒng)就是關(guān)注的重點(diǎn)。否則，項(xiàng)目建成后才采取新增或改造的辦法，就有可能需要對之前相關(guān)的已建工程進(jìn)行更新改造，造成很大的浪費(fèi)。比如，最近幾年的全廠信息化系統(tǒng)建設(shè)，在研究階段就應(yīng)該有這一部分的規(guī)劃和投資估算，在總體設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)等階段也都應(yīng)該有相應(yīng)的設(shè)計(jì)，但這幾年新建項(xiàng)目忽略了這部分內(nèi)容的很多，國家住建部已經(jīng)適時(shí)頒布了GB/T 50609-2010來規(guī)范這方面的缺失了。
監(jiān)控方案和策略不落后，這一點(diǎn)很好實(shí)現(xiàn)。一般的項(xiàng)目建設(shè)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段都很容易做到所選擇的監(jiān)控方案和控制策略是相對較先進(jìn)的。
按照有關(guān)規(guī)定，項(xiàng)目建設(shè)預(yù)可研和可研階段的投資估算、初步設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)概算、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)預(yù)算和工程完工后的工程決算，都有詳細(xì)的編制辦法和約束條件，如基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概算，不得超出可行性研究投資估算額的10%。投資估算編制中的單項(xiàng)工程項(xiàng)目劃分為總圖豎向布置、建筑物、構(gòu)筑物、靜置設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、工業(yè)爐、儲罐工程、工藝管道安裝、電氣、通信、自控儀表和管理系統(tǒng)、給排水、采暖通風(fēng)及熱工等，其中自控儀表和管理系統(tǒng)，因設(shè)備種類多、臺件數(shù)多、產(chǎn)品品牌多及價(jià)格差異大等原因，投資估算編制難度最大，容易造成資金估算不足和缺口。比如，一個煤化工化肥項(xiàng)目，可研階段按照國際先進(jìn)水平規(guī)劃，全廠僅設(shè)置一個全廠性中央控制室，將水系統(tǒng)、鍋爐、電站、空分、氣化、凈化、合成氨及復(fù)合肥等各生產(chǎn)單元的操作控制都設(shè)在一個中央控制室，并按照這個思路規(guī)劃控制室和控制系統(tǒng)基本配置，布置全廠總圖運(yùn)輸主要指標(biāo)、主要建構(gòu)筑物面積和主要工程量，并且做了一個相應(yīng)的自控專業(yè)投資估算。到項(xiàng)目實(shí)施階段，隨著項(xiàng)目業(yè)主單位各專業(yè)人員的配備到位，要求各主要工藝單元分設(shè)控制系統(tǒng)和控制室的意見占上風(fēng)，出現(xiàn)了初步設(shè)計(jì)方案與可研報(bào)告描述有較大偏差，初設(shè)概算超過可研估算較多的情況，最終只能將已經(jīng)評估過的可研報(bào)告進(jìn)行再修改再評估。
除了上述工作之外，項(xiàng)目前期需要編制很多文件，建設(shè)單位的自控專業(yè)人員一定要在審核各文件時(shí)不追求大而全�，F(xiàn)在自控專業(yè)技術(shù)細(xì)分分支很多，不同的工廠會需要不同分支的檢測控制系統(tǒng)，并不是每個項(xiàng)目都需要市場上可以提供的所有的系統(tǒng)，并不是每個項(xiàng)目前期文件都需要全面敘述和論證控制系統(tǒng)的所有分支內(nèi)容。比如，項(xiàng)目前期都有項(xiàng)目安全預(yù)評價(jià)，安全預(yù)評價(jià)報(bào)告中必然有項(xiàng)目采取的安全方案描述和安全對策與建議，儀表安全技術(shù)包括非常多的內(nèi)容，并不是每一個項(xiàng)目都必須用到其中的所有技術(shù)。所以如果在安全預(yù)評價(jià)報(bào)告和后續(xù)的安全設(shè)施設(shè)計(jì)專篇中，為了保證項(xiàng)目安全評價(jià)順利通過評審而羅列所有的安全技術(shù)方案，很可能為項(xiàng)目未來的設(shè)計(jì)和實(shí)施帶來不必要的麻煩。曾經(jīng)有一個案例，項(xiàng)目是精對苯二甲酸(PTA)，其原料對二甲苯(PX)通過管道來自旁邊的煉油廠，PX進(jìn)氧化反應(yīng)器后，生產(chǎn)的反應(yīng)產(chǎn)物是漿料，故裝置內(nèi)不存在易燃油氣泄漏問題，所以項(xiàng)目根本不需要設(shè)計(jì)安裝可燃有毒有害氣體檢測系統(tǒng)，但安全評價(jià)單位的評價(jià)報(bào)告卻寫出了工廠設(shè)置引進(jìn)可燃有毒有害氣體檢測系統(tǒng)。這在安全預(yù)評價(jià)階段有利于預(yù)評價(jià)報(bào)告通過，但直接影響到接下來的項(xiàng)目實(shí)施和投資，因?yàn)榘凑铡督ㄔO(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施“三同時(shí)”監(jiān)督管理暫行辦法》(安全總局令第36號)，安全預(yù)評價(jià)報(bào)告中的安全措施，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工安裝中都必須全部實(shí)施。
工藝包的比選，主要是工藝技術(shù)方案和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比選，比較內(nèi)容和比較方法在《化工投資項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制辦法》(中國石化協(xié)產(chǎn)發(fā)【2006】76號文中有詳細(xì)的描述，包括技術(shù)來源、產(chǎn)品質(zhì)量、主要技術(shù)參數(shù)、原料路線、消耗、投資及成本等若干方面，比較工藝技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性、安全性、商業(yè)化程度及經(jīng)濟(jì)合理性等。根據(jù)中國石化協(xié)產(chǎn)發(fā)【2006】76號文，似乎沒有太多自控專業(yè)的內(nèi)容，但作為工藝包比選的參與者，最好全程參與工藝包交流、考察及論證等系列工作，這不單單是為了工藝包比選，更是為后期工藝包的設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等系列工作做好技術(shù)準(zhǔn)備。
從工廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行角度出發(fā)，在工藝包技術(shù)方案比選時(shí)，不能以為工藝生產(chǎn)自動化水平越高越好，不能要求使用最先進(jìn)的自控技術(shù)，不能用自控系統(tǒng)的先進(jìn)性和復(fù)雜性評判工藝包的先進(jìn)性。相反，越是簡單的自控系統(tǒng)越是可靠。目前先進(jìn)控制技術(shù)(Advanced Process Control,APC)發(fā)展迅速，在國外的流程工業(yè)領(lǐng)域，APC的應(yīng)用在穩(wěn)定裝置操作、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量、節(jié)能降耗、提升企業(yè)競爭力及增加經(jīng)濟(jì)效益等方面有很多成功案例。但是工藝包比選，不能盲目、單純地把工藝包是否包含APC作為選擇要素來考慮。因?yàn)锳PC使用的難點(diǎn)不單是要求軟儀表計(jì)算的準(zhǔn)確性，它對操作人員的調(diào)節(jié)及時(shí)性以及在線質(zhì)量儀表的品質(zhì)等要求都非常高，且應(yīng)用好APC對項(xiàng)目單位人員個體、管理者團(tuán)隊(duì)及管理制度等也有很高的要求。統(tǒng)計(jì)表明，目前APC上線率低的主要原因是:工藝工程師的工藝計(jì)算精度低占47 %，操作人員調(diào)節(jié)不及時(shí)占17%，在線質(zhì)量儀表不穩(wěn)定占12% 。20世紀(jì)末，曾有一個合成氨項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)KMM調(diào)節(jié)器剛剛進(jìn)人中國市場，設(shè)計(jì)、設(shè)備成套及業(yè)主方等項(xiàng)目各方對KMM熱情有加，在項(xiàng)目上設(shè)計(jì)選用KMM完成合成氨系統(tǒng)的氫氮比和水碳比控制，由于沒有成熟的數(shù)學(xué)模型和控制策略，最終兩個系統(tǒng)一個都開不起來。
后來，筆者多年來關(guān)注多家單位了解，同工藝技術(shù)方案的國內(nèi)其他企業(yè)，即使在使用具有強(qiáng)大運(yùn)算功能支持的DCS時(shí)，這兩個系統(tǒng)都因?yàn)閿?shù)學(xué)模型建立和控制策略制定間題，還是沒有開發(fā)出來。
最后總結(jié)一下，作為一名儀表工程師，在項(xiàng)目流程中，重中之重：
1、項(xiàng)目前期策劃（參與技術(shù)協(xié)議簽訂、技術(shù)招標(biāo)等）；
2、設(shè)計(jì)管理（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)審查、詳細(xì)設(shè)計(jì)審查）；
3、采購管理；
4、施工前準(zhǔn)備；
5、施工過程管理（進(jìn)度、質(zhì)量、安全控制）；
6、設(shè)計(jì)變更管理；
7、調(diào)試和試車、竣工驗(yàn)收等。
雖然只有短短的35個字，但包含了巨大的工作量，要想項(xiàng)目成功開車，每一步都需要認(rèn)真完成，新項(xiàng)目來了，你準(zhǔn)備好了嗎？