1. 項目背景

在當前化工行業高質量發展的新階段，數字化轉型與智能化改造（“數轉智改”）已成為企業在復雜市場環境下提升核心競爭力的關鍵戰略，是推動產業升級、實現可持續發展的必然選擇。

盡管目前主流化工生產裝置已普遍應用集散控制系統（DCS）實現基礎自動化，但在更深層次的運行優化與智能化管理方面仍面臨顯著挑戰：生產過程過度依賴人工經驗，難以實現多變量協同控制與多目標動態優化；設備巡檢與關鍵工藝分析仍以傳統人工方式為主，如每小時人工測溫巡檢、依賴經驗人工判斷電解槽運行狀態等，效率低下且存在不確定性。這種模式已無法滿足生產裝置邁向高效、精益、優化運行的新要求。

為系統性地突破上述瓶頸，山東海化集團將數字化轉型確立為企業發展的核心戰略，并將2024年明確為“數字化元年”。公司以“加快數字化轉型，建設智慧海化”為愿景，以“集成改革提升年”為主線，聚焦關鍵經營指標，啟動“三三工程”，全面推進流程再造、數轉智改與工業互聯網平臺建設。

本項目旨在構建一個一體化、智能化的新型工廠運行體系。基于AI技術，通過系統規劃并實施涵蓋裝置“零手動”智能控制、機泵在線監測與診斷、機器人自動巡檢、電解槽智能優化分析等多個智能體的智能工廠，最終實現覆蓋海化集團全產業鏈的基于統一工業互聯網平臺的智能控制、智能診斷、智能巡檢與智能優化分析，顯著提高集團生產運營的智能化水平。

2. 項目目標與原則

（1）高級控制智能體—生產裝置“零手動”操作

應用先進的高級過程控制技術+AI智能體，對生產過程干擾因素進行抑制，優化生產過程的調節，有效解決裝置生產過程中的多變量協調優化過程控制問題，減少人為因素影響，穩定產品質量，以提高生產效率和產品質量，實現自動化、智能化操控。

通過實施先進控制+AI智能體，在生產過程中實現自動操作，提升各生產裝置自動控制水平，減少手動操作，提升自動化管理水平，實現裝置正常生產工況下的“零手動”操作。

（2）巡檢具身智能體—智能化無人巡檢

基于AI技術，實現機器人智能巡檢，對生產環境中設備溫度、氣體情況、儀器儀表數據等進行定時巡檢，規避巡檢人員長時間處于溫度高、噪音大、潛在受傷害等的風險環境中，同時提高設備的可靠性和延長使用壽命。

（3）設備診斷智能體—機泵在線檢測與診斷

融合機理與數據混合建模技術，構建機理與數據混合驅動的智能化設備健康管理體系，實現從被動響應到主動預防的轉變。

（4）分析優化智能體—電解槽智能分析與優化

通過實現對槽電壓數據的精準測量，基于AI技術，對電解槽進行性能評估、故障診斷、風險研判和操作優化。

3. 項目實施與應用

3.1. 項目情況介紹

（1）高級控制智能體—生產裝置“零手動”操作

本項目由山東海化集團股份有限公司和浙江中智達科技有限公司共同開發實施，于2024年10月正式啟動，一期覆蓋純堿廠、氯化鈣廠、溴素廠等多個工廠，已于2025年8月全部順利完成驗收，達到項目既定目標。項目自啟動后，在項目組成員的共同努力及各方面的積極配合下，歷經現場調查研究和功能分析，系統方案設計，裝置建模，控制器結構設計和離線仿真，切換程序的實現和調試，控制器的投運等工作步驟，經過長時間的優化完善后，各個控制器均能正常控制，性能良好，并取得較好的控制效果。各個裝置的實施情況如下：

純堿廠：①碳化：第1、2組碳化塔自動倒塔。碳化塔（25座）制堿狀態、清洗狀態優化控制及尾氣塔自動控制。②蒸吸：蒸餾塔（7臺）預熱母液出氣溫度優化控制，物料平衡自動控制。③壓縮：三段氣優化控制、壓縮機轉速優化控制及高級語音報警。

氯化鈣廠：三期蒸發、球鈣一期、二期。四期蒸發、片鈣1#線、2#線部分設備的自動化改造與零手動軟件實施。智能語音報警系統，控制回路性能評估和診斷系統的部署。

溴素廠：吹吸、供氯、燃硫、蒸餾、二次提溴工序部分設備的自動化改造與零手動軟件實施。智能語音報警系統，控制回路性能評估和診斷系統的部署。

（2）巡檢具身智能體—智能化無人巡檢

2024年9月一期、二期電解間軌道機器人到廠、運行。進行巡檢任務。實現對儀表、泄露、氣體、溫度等巡檢項的測量。2025年1月進行機器人改造，實現視頻巡檢功能，提高巡檢效率。

（3）設備診斷智能體—機泵在線檢測與診斷

2024年5月完成一期266個傳感器安裝投用，全廠重點設備進行實時檢測、預警。2025年8月完成二期100個傳感器安裝投用，重點設備檢測范圍擴大，極大降低人工巡檢勞動量。

（4）分析優化智能體—電解槽智能分析與優化

2024年5月完成電解槽安裝，共計配置16臺數據采集柜、2套控制PLC系統、2套上位機系統。檢測一期8臺電解槽每臺電解槽共計94片單元槽、檢測二期8臺電解槽每臺電解槽共計142片單元槽。

3.2. 項目建設創新

（1）高級控制智能體—生產裝置“零手動”操作

純堿廠：在純堿生產裝置上實現了首臺套的全自動倒塔，在倒塔總時間、17圈升溫時間、放堿時間、出堿液降溫時間等各個方面均有大幅度提升，倒塔期間，跟人工倒塔比較，增產8噸堿/次，一天共自動倒塔2次，增產16噸堿/天。

氯化鈣廠：實現氯化鈣生產過程中的水分含量控制的重點突破。

溴素廠：解決行業中二氧化硫檢測和控制的難題，實現二氧化硫濃度的自動控制，降低硫耗。同時在溴素蒸餾中利用AI大模型+先進控制的方式，提高產品的品質和降低能耗。

（2）巡檢具身智能體—智能化無人巡檢

基于先進的無人化巡檢技術，單槽視頻實時巡檢2分鐘，巡檢效率提升4倍。（傳統單槽定點定位巡檢8分鐘）。一期、二期電解間一樓和二樓軌道坡度19度，機器人升級馬力及升級輪胎提升爬坡能力。

（3） 設備診斷智能體—機泵在線檢測與診斷

升級在線網關葙，實現有線、無線（5G、wifi）傳輸技術，降低后期智能化管理成本。

3.3. 重點與難點問題及解決思路

（1）重點及難點問題

部分現場硬件缺失，控制完全依靠現場人員操作，給控制帶來巨大挑戰。

部分控制屬于行業難題，在行業中暫無突破性的解決方案。

部分控制無法通過簡單的PLC、DCS等常規手段進行控制，依靠人眼手動控制，控制精度較差。

傳統機器人巡檢時間較長，不適合現場巡檢要求。

 巡檢軌道坡度較大，對機器人爬坡能力提出挑戰。

（2）解決思路

結合現場實際情況，實地進行調研分析，結合各個裝置的現狀，多次召開技術交流會議，對需要進行改造的部分探討，充分研討實施方案的必要性和可行性，確保方案科學合理。各相關部門和單位要加強審核，嚴把質量關，確保品質不降檔，保證精良裝備。

進行行業技術創新，著重開發契合各個裝置的創新性設備，包括溴素生產吹吸塔的氧含量分析儀（紅外分析+激光雷達），氯化鈣生產中的水分儀檢測等。

根據各個裝置的情況，由中智達公司開發契合不同裝置的AI模型，將人工智能的算法控制融入APC控制。比如在溴素廠部署卷積神經網絡+APC控制模型等。

創新視頻巡檢技術，對巡檢算法進行迭代優化，實現巡檢速度提升。

升級機器人馬力及輪胎提升爬坡能力，克服坡度較大造成的無法智能巡檢難題。

3.4. 項目建設成效

（1）高級控制智能體—生產裝置“零手動”操作

以關鍵指標自控率和平穩率提升率為衡量指標，以氯化鈣廠為例，在實施前后數據對比如下：

以純堿廠自動倒塔為例，具體控制效果對比如下：

以氯化鈣廠關鍵指標的控制為例，具體控制效果對比如下，投用后基本為一條直線：

（2）巡檢具身智能體—智能化無人巡檢

實現一期、二期電解間智能化巡檢1小時1次，對泄漏、表計、紅外、氣體等巡檢項進行監測，對現場巡檢內容進行實時報警。

降低人工參與、改善勞動環境，通過機器人巡檢，采集車間內溫度、表計、氣體、泄露等情況，降低人工巡檢頻次，減少電解間人員流動，降低勞動風險，改善勞動環境。

（3） 設備診斷智能體—機泵在線檢測與診斷

提供包括機械振動、溫度等數據在線實時測量顯示，數據自動深度分析追蹤，機械故障識別診斷等服務，降低重大意外故障，縮短計劃外停機時間，降低設備維護與維修成本，延長設備工作壽命，提升設備精細化管理水平。

（4）分析優化智能體—電解槽智能分析與優化

通過槽電壓數據進行采集，該系統通過“數據感知-智能分析-精準執行-決策優化”的閉環，將傳統的氯堿電解生產管理升級為可預測、可優化、高安全、低耗能的智能化新模式。

降低人工參與、改善勞動環境，通過在線實時采集槽電壓數據，降低人工測量頻次，減少電解間人員流動，降低勞動風險，改善勞動環境。

4. 效益分析

（1）高級控制智能體—生產裝置“零手動”操作

隨著高級控制智能體的全面上線，極大程度的減少了操作人員在正常情況下對系統的人為干預。為崗位融合的實現創造便利條件。各個裝置在實施數轉智改后在節能降耗方面也有較大提升，具體數據如下：

（1）純堿廠節能降耗效益對比

（2）氯化鈣廠零手動操作效果對比

（3）高級控制智能體總體效益

（2）巡檢具身智能體—智能化無人巡檢

實現一期、二期電解間智能化巡檢1小時1次，對泄漏、表計、紅外、氣體等巡檢項進行監測，高溫環境下機器人替代人工巡檢，對現場巡檢內容進行實時報警，減少人員勞動強度60%以上。

（3）設備診斷智能體—機泵在線檢測與診斷

通過提供包括機械振動、溫度等數據在線實時測量顯示，數據自動深度分析追蹤，機械故障識別診斷等服務，重大意外故障降低為0次，縮短計劃外停機時間30%以上，降低設備維護與維修成本40%以上，延長設備工作壽命20%以上，顯著提升設備精細化管理水平，綜合年經濟效益800多萬元。

（4）分析優化智能體—電解槽智能分析與優化

通過槽電壓數據進行采集，該系統通過“數據感知-智能分析-精準執行-決策優化”的閉環，將傳統的氯堿電解生產管理升級為可預測、可優化、高安全、低耗能的智能化新模式，電解槽生產效率提高10%以上，綜合年經濟效益600多萬元。

海化集團全面應用AI技術，通過系統規劃并積極實施了涵蓋裝置“零手動”智能控制、機泵在線監測與診斷、機器人自動巡檢、電解槽智能優化分析等多個AI智能體的智能工廠，最終實現覆蓋海化集團全產業鏈的基于統一工業互聯網平臺的智能控制、智能診斷、智能巡檢與智能優化分析。項目成功上線以來，工藝指標平穩率平均提升55%，關鍵指標自控率平均提升61%，人工操作頻次平均下降92%，通過節能降耗年綜合經濟效益達到3700多萬元。該項目的成功實施為全力打造“化工+能源”現代化一流企業集團注入強勁數智化新動力，為傳統化工行業高質量發展樹立“海化”新標桿，為石化化工企業提供了可借鑒的大面積應用AI智能體的經驗和模式，推動了整個石化化工行業的智能化、數字化發展，具備顯著推廣價值。