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工业4.0时代传统发电企业的智能策略
2021-04-19分类:能源互联网 / 智慧电厂来源:大唐灞桥热电厂 作者:李立

“十三五”圆满收官,“十四五”扬帆启航。为了鼓励广大团员青年为“十四五”高质量发展建言献策,充分调动团员青年参与企业管理、关心企业发展的积极性,营造人人爱企业、人人为企业的浓厚氛围,为集团公司二次创业、做强做优汇聚青春智慧,集团公司团委组织开展了“青话高质量,建言十四五”征集活动。截至目前,全系统共征集论文704篇、金点子建议1735个。经过层层审核筛选,共推荐论文178篇、“金点子”建议481个参加终评。即日起,本栏目将陆续刊发部分征文建议。

一、传统电力行业面临的问题

传统电力行业,尤其是火电行业,经历建国以来近70年的发展,基本建成了机制完备、管理正规的体系,尤其是得益于计算机和自动控制技术在本世纪初的蓬勃发展,基本上建成了较为先进的DCS与MIS系统,满足了当时条件下设备管理和生产管理的要求。但是,同时因为火电企业,尤其国企体制下得火电企业,作为一个技术密集型企业,对当前方兴未艾的新兴信息技术的技术优势敏感度不足,改革和改造的内生动力不足,错过了“工业4.0”时代的第一班车。

(一)生产管理方面,精准管理难以实现,好坏全凭个人技术

当前国有电力企业,尤其是发电企业,在生产管理和设备管理方面,存在诸多方面的问题,尤其作为一个技术密集型、人才密集型企业,在全社会人口老龄化、人力资源成本不断上升、人才流动不断加快等问题的共同作用下,设备管理的问题尤其突出,尤其当前全面推行的点检定修管理,看似解决的设备维护的责任问题,但从基层单位的反馈来看,因为主导点检定修成败与否的主要因素还是技术人员的技术能力,因此,该项制度能否在企业中成功推广并熟练运用,对生产管理人员和技术人员的管理能力的专业素质都提出了极高的要求。“人是可靠的,也是不可靠的,而且最可靠的人也有不可靠的时候”,这就造成设备管理事实上存在的不确定因素,也就造成了管理上的困境。而设备管理依托的运行分析、劣化分析、台账管理、计划管理、缺陷分析和缺陷管理,都面临相应的问题。事实上,在各基层企业中,均存在设备维护不到位,设备损耗过快,维护费超支,而设备治理成效不显著,甚至每况愈下的问题,甚至陷入“管理困境——资金缺乏——管理困难加剧——资金愈发困难”的恶性循环。设备维护不到位原因造成的障碍和事故得不到有效规避,层出不穷。

(二)企业管理方面,管理负担不断加重,机构臃肿效率低下

随着国企改革的不断深化,各项管理体制不断健全、管理要求也不断加深,从本质上讲,企业管理不断地向集团化、精细化和规范化前进。但是,现实的困境是,企业各方面职能机构不断增多、管理人员不断增加,管理效率却不断降低,这从集团公司近几年来推进的各种巡视、检查、标准化达标、全面风险控制评估、全面风险管理、“四不两直”检查的通报中就可以看出来:检查频率不断提高,检查质量不断提高,可是发现问题数量却有增无减,检查不断深入,频次不断增加,似的基层更是疲于应付,于是就陷于“检查——发现问题——再检查”死循环中,原有的企业管理体系被严重破坏,更像是依靠检查这种见效快、但是治标不治本的做法在给原有的制度体系不断打补丁,可是新的补丁还没有打上,旧的补丁上又出现了新的管理漏洞。集团公司、分公司疲于检查,而基层企业不堪重负,甚至产生了严重的抵触情绪。事实上,管理是一个体系建设,更重要的长效机制的形成,而怎么去彻底建立一个完善的、能自我修复、可持续发展的长效机制,才是破解当前管理困境的最重要方法。

(三)发展战略方面,受制因素不断增多,转型需求日趋明显

十八大以来,国家环保政策的不断加强,包括习总书记“绿水青山就是金山银山”的口号的提出,发电企业,尤其是以火电为主的发电企业,就直接坐到了国家政策、政府监管和公众舆论的风口浪尖。2018年3月6日,十三届全国人大一次会议上所做政府报告明确指出:退出煤炭产能1.5亿吨左右,淘汰关停环保不达标的30万千瓦以下煤电机组,从环保要求不断提高,火电机组的生存空间将极大被压缩,因此,根据中国社会科学院的研究论证,到2050年,中国火力发电的构成将降至发电量的50%以下。因此,发电企业、尤其是火电企业的转型压力巨大,企业转型、搬迁或者停产、破产,造成的人员安置和资产转移问题尤其复杂。

二、“工业4.0”概念用于当前发电企业的技术优势

2016年2月29日,国家发改委发布了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,其中明确指出了要促进能源和信息的深度融合。应该看到,“智能发电、智慧电厂”的构建是发电企业提升管理、提升市场竞争优势的创新举措,同时也是将管理与当前先进技术高度融合的成果。

2015年,中国信息化推进联盟电力专业委员会、中国自动化学会发电自动化专业委员会联合发电集团共同发起组建中国智慧电厂联盟,共同探讨能源智能化发展路径,促进协同创新,在推进智慧电厂建设过程中少走弯路,推动智慧能源健康发展,并在南京召开第一期“中国智慧电厂践行论坛”。由此基于“工业4.0”概念的“智能电厂”在中国走上了发展的快车道。

同时也是在2017年,华电集团山东莱州公司投产发电,作为我国首家智能化电厂,这座电厂是一个高度智能化的创新型发电项目,按照智能化和生态电厂的理念,百万千瓦机组采用三维数字化设计运营,单机容量最大,设计发电煤耗仅269克每千瓦时(事实上有供热和海水淡化能耗分摊煤耗),全球领先。

纵观当前现有“智能电厂”概念只能作为“工业4.0概念”在电厂生产流程中的简单运用,而集成化地实现发电企业的全过程管理,包括生产、经营、人资、甚至党务管理,才是“智能电厂”建设要实现的终极目标。

(一)生产管理方面,管理和分析全自动化,消除差错

生产管理中,针对当前生产过程的各种要素,建立统一的大数据平台,生产运行所需要的任何数据和产生的任何数据都统一存储、主动分析、动态安排、智能计划,借助必要的智能终端设备,与值班人员和设备人员进行互交,人、机、环、管有效统一,实现兼顾指标效率、人力最省、环境友好、本质安全。

1.建立设备大数据平台,系统状态一目了然

对全厂设备进行普查和测绘,收集设备信息,包括生产厂家、生产日期、投运日期时间、验收情况及各项技术参数等数据,全部纳入大数据平台,同时利用移动终端,将设备出现缺陷状况、缺陷处理流程、消缺情况、消缺责任人,及再次出现问题的情况全部录入,从而使得全厂实现唯一而无缺的设备台账,设备、系统的历史和当时状态一目了然,为设备、检修和运行提供了数据依据。

2.充分利用数据平台,实现精准运行分析和设备状态检修

有了囊括设备历史的数据平台,结合通过DCS传输的运行状态(如果集中控制程度低,可以利用检查人员手持终端补充运行数据),通过基于设备说明书或者运行、检修规程编制的精确算法,既可以实现全系统、全状态的设备状态评估,一旦发现设备运行参数的变化,结合之前的检修情况,向值班人员和设备管理人员提出预警或者提示。使得运行分析和设备劣化分析进入自动化阶段,破解当前完全依靠制度管理和技术人员经验的运行分析和劣化分析的管理漏洞。

3.技术标准数字化,符合便捷、快速、唯一的要求

同样利用大数据平台,将全厂所有的技术标准,包括规程制度进行数字化装订和存储,一方面利用系统闭锁,将不符合规程的操作强制闭锁于DCS,避免操作失误,另一方面,利用手持终端设备,可以实现技术人员快速查阅、检索的要求。而且因为云平台存储的数据源唯一,就避免了基层单位因为技术标准管理废止方面存在的大量管理流程,避免了不同版本的标准、规程流通造成的操作失误,大力简化了技术管理工作,同时,由于技术标准和规程数字化,各级人员可以利用手持终端快速查阅和检索相关内容,提高了资料获取速度,更提高了解决现场问题的速度。

4.人员行为精准控制,简便易行兼顾安全效率

改变传统纸质两票管控难的问题,将两票电子化,实现源唯一,操作人员在经过上级审核后,使用手持终端(或者手机),执行两票操作,借用手持终端的录音拍照功能,操作开始同步录音,严格顺序操作,不执行完成第一步无法执行下一步操作,关键节点扫码、NFC大点或拍照确认,改变传统两票操作人防、物防漏洞,实现无死角技防,确保安全,同时省去两票出票与回录步骤,兼顾了效率。同时,借助配置到个人手持终端(手机)和全厂WIFI定位系统,可以精确定位人员位置和状态,或者使用NFC技术,明确节点路线,使得巡检流程或者工作票环节全无漏洞。

5.运行参数经济调度,实现多目标指标优化

现有的传统火电厂,DCS或者MIS基本不具备完善的指标分析或者实时动态指标监控功能,基本上属于事后分析,甚至需要借助节能管理人员手工分析,结束大数据平台,动态采集现场运行中与各项经济指标相关的数据,建立多目标优化模型,给出运行人员最优方案,通过投影或者手持终端实时向运行人员提醒,知道运行节能操作,达到效率最优、指标最优。

(二)企业管理方面,完善系统规范行为,提升效率

真正的智能电厂,不能只着眼于智能化的设备和生产管理,企业资本运行、经营行为、企业文化甚至党建工作也是不可割舍的有机组成部分,与设备和生产管理密不可分,因此,基于“工业4.0”的智能电厂,一定不能避开企业管理的问题仅仅强调技术管理。

1.人力资源管理正规化,高效公平

将全体人员(包括外来劳务)信息全体录入与生产管理系统接驳的统一平台,实现了人员资料和档案的全电子化,通过手持终端,人员各项培训、考试、工作表现、成绩和荣誉等各种相关数据全部纳入,通过智能分析系统,构建细致到和个人的职业要素分析平衡表,更容易地进行人力资源分析和人力资源调配,更容易进行人员信息控制。

2.工作任务流程清晰,责任落实更简便易行

借助人力资源档案,可以将全厂的工作任务和设备管理分成工作任务流和设备管理区块,通过进一步完善和公平的责任划区,将工作和设备责任细化到个人,真正做到“物勒工名”,彻底完善责任制,做到凡是有人管,出事有人负责。在失职或者责任不落实时,系统自动进入考核系统并纳入个人档案,避免人为干预,公平高效。同时,可以借助手持终端,对执行任务的个人即时提醒,避免因为疏忽导致的工作延误,工作完成后,回复流程均电子化,将闭环管理落到实处。

3.规章制度系统化,进入机器“管人”时代

纵观当前企业各项管理制度,或者说管理制度形成的管理体系,严格意义上讲是要求相关的人按照规范的动作去执行,这与计算机中系统运行的概念其实是相通的。因此,借助大数据平台,辅助于手持终端和其他外置设备,完全可以将规章制度纳入设计进入工作流中,违反规章制度,相应的工作流根本无法继续执行,从而避免了人为失误造成的各项违规问题,同时,由于将监督职能转变为电子系统监督,彻底改变了我们现在的所施行的以为责任不落实或者规章不执行,设立N多个职能部门监督责任,但是为监督职能部门,又设立上级监督部门造成的管理死循环、机构超臃肿的问题,

(三)发展战略方面,提供未来发展方向,持续高效

在国家深化改革,强化产业转型的大环境下,快速、粗暴的规模扩张式发展已经不适应了。发电企业(主要指火力发电)未来的发展已经进入到一个非常关键的时期,如何合理利用新技术、新概念来进行提质增效,事实上关系着企业的生死存亡。而“工业4.0”恰如其时地为我们提供了一个新的思路和方向。

1.通过智能电厂建设,抢占技术制高点和发展话语权

智能电厂,在环保指标、安全管控、经济指标上,相比同类电厂有着不可企及的优势,未来火电发展规模受控,谁能建立先进、高效、符合国家战略的发展模式,谁才能占领技术制高点,才能在俞加激烈的竞争中获得有限的发展空间,不断扩大在电力版图中的市场份额。

2.极大提高工作效率,节省大量人力资源

智能电厂效率的提升,伴随着必然就是人力资源的节省,当前公司面临的很大一个问题就是日趋老龄化的人员队伍和当前管理模式所需要高技术人才之间的矛盾,而随着劳动效率的提升,这个问题就迎刃而解。保证进入系统人员的质量和数量,让员工队伍随着未来几年内大量人员退休的到来自然转换,实现从人员密集型到技术密集型企业的真正转变。

3.改变公司资产结构,进军“工业4.0”智控市场

未来“工业4.0”的发展,尤其智控系统供应,仅仅在发电行业,将是一个百亿规模的大市场,如果能率先实现较行业先进的智能电厂解决方案,并成功运用,就掌握了“工业4.0”智控系统的关键技术,并基于此成立技术公司,将成果加以快速地进行商业化推广,在电力行业甚至其他类似的工业领域开展技术转让和技术输出,必将为公司的资产版图增加一块厚重的份额,而公司也将贴上高科技公司的标签,称为“工业4.0时代”高科技产业的一部分。

4.对传统电厂进行改造,赢取企业转型和发展的时间

未来,火力发电行业必定衰落,而以火电厂作为主业的发电企业,必将面临转型,在国家关停、淘汰传统火电厂时,必将优先选择效率低、技术低、不环保的企业,因此,对现有的电厂进行改造,可以尽量减缓这一过程,为公司的转型发展提供战略空间。

三、“工业4.0”实现的困难和效费比

综上所述,虽然“工业4.0”的前景很美好,但是我们也应该充分认识到真正实现“工业4.0”(智能电厂)面临的技术和资金困难,并且坚定决心地实现,并依赖转型取得预期的高效费比。

(一)面临的困难和解决策略

1.资金耗费大,应充分发挥集团化优势稀释风险

据初步核算,实现智能电厂全套硬件和软件费用,耗资超过5000万,对于单个发电企业来说,无异于沉重负担,而且效费比并不高,因此,应充分发挥集团化优势,集合全集团人力和财政资源,进行技术攻关,完成后迅速向系统内进行推广,稀释研发费用,共享技术成果,从而达到稀释风险的目的。或者可以采用与其他具有相关技术和资金的高技术公司共同组建科技公司,一方面将比较成熟的信息技术引进来,另一方面引进资金、稀释风险。

2.信息设备维护量增大,改变企业技术版图

因为“工业4.0”大量基于信息技术,因此,会增加大量的信息和通讯设备,而且,信息设备运行的好坏,直接影响到企业的正常运作,因此,除研发人员外,企业必须配置大量信息技术人员,负责系统和设备的维护,可能会造成企业形成一个庞大的信息专业,彻底改变了企业的技术版图,因此我们管理思维、模式和侧重点将发生极大的变化,需要各级管理人员真正“解放思想”,适应这样的改变。

3.技术改革触动体制改革,充分估计推进困难

“工业4.0”实际上也是通过先进的通讯技术和生产技术对企业,甚至对行业、社会的资源进行优化和重组。资源重组必然涉及到人事、分配上的诸多问题利益问题,尤其对于人事关系错综复杂老牌国有企业,这方面的困难怎么估计都不过分。因此,在推进的过程中,应该充分尊重各级意见,在坚持原则的情况下,完全可以采用“一厂两制”,“一公司两制”等方式,先在局部推行、试用、完善,在兼顾公平、效率、稳定的前提下,让未进行改制的企业或者职工充分认识到改制带来的红利,主动进行改制,改变通过行政命令或者运动方式进行改制造成的思想不统一或者不稳定的问题。

(二)效费比的初步核算

在“智能电厂”领域进行思考和研究期间,曾将委托专业人员行测算,实现完全的“智能电厂”管理系统,需要的资金投入至少5000万,其中硬件投入在1200万。不考虑后期成立专业公司获得的推广费用。

1.集团化解决方案,稀释成本

借用集团化手段,研发成本在100个厂平摊,则每厂成本为:

(5000-1200)/1000+1200=1580万元

2.产生效益分析

加入集团化推进,产生的效益分为效益提升、人力资源成本下降、科技进步效益等方面。

效率提升由煤耗测算,按照华电山东莱州电厂的经验数据,煤耗下降7克每千瓦时,集团公司2017年发电量为5169亿千瓦时,标煤单价按照500元/吨测算。按照100个厂推行。

效率提升提效:7*5169*108*500/106/100=1809万

人力资源节省,人力资源利用率上升20%,节省用工20%,集团公司按照10万人测算,平均工资8万。

人力资源提效:20%*8*100000/100=1600万

科技进步效益无法估算。

则可见,经初步测算,每年为企业提效3409万元,潜力巨大。

3.发展前景态势分析

利用SWOT图及态势分析法对“工业4.0”推广前景进行分析

SWOT分析

优势((strengths))

1.技术领先

2.提升效率

3.本质安全

劣势(weaknesses)

1.耗资巨大

2.技术门槛

机会(opportunities)

1.国家支持

2.企业转型

利用当前国家经济转型、行业业态转型的机会,建成安全、高效的“智能电厂”。

资金投入可以通过完成改制后的高效费比迅速回收,而技术门槛完全由投资解决。

威胁(threats)

1.失去支持

2.阻力巨大

依托科技和政策优势,上传下达,充分做好上层领导的游说和职工的动员工作,消除阻力。

意志不够坚定,或者无法得到集团支持,在推行的过程中受到阻挠,导致整个计划被废弃。

通过简单的SWOT分析,可见,必须充分利用国家政策和技术优势,坚持正确的方向,同时充分注重于上层领导的沟通和基层员工的动员,鉴定信心,消除风险,推动企业及时跨入“工业4.0”时代。

结论:前面经过概念简介、形势分析、效费测算等方面,充分论证了基于“工业4.0”的智慧电厂在传统发电企业产业转型中的主导地位,得出了大有可为的结论。

但是,我们应该充分认识到传统企业转型和改革的复杂性和困难度,因此,一方面我将更进一步对智能电厂进行研究,另一方面,利用智能电厂解决方案蕴含的系统化思维方式,指导自己日后从事的任何工作,小步慢跑、积水成川,逐步向智能电厂方面逐步靠拢、分部实现。

【作者简介】

李立,1985年10月,汉族,大学本科学历,毕业于华北电力大学能源动力学院热能与动力工程专业,工程师。2007年工作,先后担任发电部值班员、值长、设备部主任助理、安监部主任工程师、运营公司党支部副书记,曾获集团公司“优秀技能选手”、集团公司“安全生产先进个人”、“陕西公司第一届优秀青年”等荣誉称号,2017年,在集团公司安全生产视频会上,自主创建的“基于互联网+与大数据分析的反违章管理系统”进行了经验介绍和成果推广。

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