区块链技术在生产过程中的可应用性范文

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摘要：区块链作为一种分布式共享数据库技术，广泛应用在石油化工相关的各行各业，其在该领域的应用，使得这个传统能源行业被赋予了能源与计算机大数据结合的概念。本文从区块链的概念角度入手，以中海油集团下属公司某集团为例来验证区块链在石油化工企业生产过程控制应用的有效性。研究发现，在生产运行中，区块链技术并不适应其每个环节。总之，区块链在石油化工企业中的应用，应与实际情况相结合。本文的研究结论有助于厘清区块链在石油化工企业生产过程控制中的应用。

关键词：石油化工企业；区块链；生产；过程控制；有效性

今年，区块链技术正成为当前最热的科技变革技术，它正向石油化工行业进军。其最具代表性的石油化工企业——中国中化集团，率先在“青岛•链湾双清区块链应用论坛”向公众展示了其精心打造的“能源石化区块链商业应用联盟”。除了中化集团的应用案例之外，从当前关于石油行业区块链的一些解决方案中，有提出从石油的生产到冶炼，从运输到仓储，直到销售的各环节建立区块，通过建立电子身份证的方式，解决追溯和信任问题；有的方案提出让石油企业建立统一的分销平台，利用区块链技术快速匹配，在去中心化的链条中降低交易间的成本等。区块链技术可能是未来生产关系的一个补充。它创造了一种基础性质的可能，在没有中心“大家长”的系统中，每个节点的用户能够扮演好自己的角色，实现各环节的目标。企业运行中，区块链技术并不适应企业的每个环节，特别是在生产方面饱受争议。因此，在石油化工的生产过程控制中是否可以运用区块链技术，是本文探讨的主要内容。

1生产与区块链变革

1.1案例选取

中海油下属的某集团信息化工程建设十分成功。该公司对化工生产的所有流程和企业的管理经营进行了全面信息资源规划（IRP）：以该集团石油化工产品为主，涵盖供、产、销3个层面，目的是为了研究出化工企业的核心运作规律，整合研究数据，消除层内和层间的信息孤岛，实现数据各层面的集成。该公司经过全方位的业务调研整理、信息流梳理和数据分析，最终形成了先进控制为主体的全方位优化控制、MES的部分管理等。特别是生产方面十分突出。

1.2变革意义

石油化工企业具有资源能源依赖性强、连续型大规模生产、成套专业化设备、大批量生产的特点。固然海化集团的生产采用了DCS程序控制，但生产的关键数据不能及时准确的流入管理层，会导致生产和供应链管理之间的数据是信息孤岛。或者也难免在生产期间，操作员在生产过程中向管理层面反映的数据失真，这就直接影响产品的数量和质量，间接挫伤工人的积极性。如果在这期间加入区块链技术，利用区块链的不可篡改、数据计量等特点，生产过程与原材料区块化控制，按照实际的生产力划拨原材料，实时监测原材料的去向，每项原材料都有据可循，提高原材料利用率；区块链的分布式访问以及可溯性，能够监控到操作人员对生产数据是否进行篡改，以及当系统发生故障或者操作设备出事故时进行事故分析，扩大生产安全系数。

1.3生产过程控制与区块链

该集团的生产线主要以DCS控制系统为主。DCS系统称为集散控制系统，也可称之为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。它是基于分散控制、操作和集中管理的思想，采用多层分级、各级独立的结构。区块链技术是分布式系统的系统服务，基于安全的理念，主要为了用简单的办法确保数据的完整性；我们通过分析该集团DCS系统网络结构的应用现状，运用区块链技术来为其提供技术解决方案。以该集团纯碱厂为例，2005年以前采用的是按车间工段分散控制的传统DCS控制系统，DCS系统的来源冗乱繁杂，其中有罗斯蒙特系统、霍尼威尔系统、西门子PLC等，在系统应用与连接以及工作人员对系统的管理都带来了诸多困难；同时运行过程中可靠性、稳定性存在不足，主操作人员操作过程繁琐，相互交流困难，给生产带来很多弊端。为提高生产效率，以及满足现有的生产工艺对控制系统的可靠性、快速性、人机交互性及监控水平等要求，自2005起它便慢慢地更换以往的控制系统，统一采用的是西门子PCS7控制系统(注：PCS7系统的实质是在DCS系统上的优化)。

（1）PCS7系统网络结构描述。①现场总线层：PROFIBUSDP与PA，是联络控制站(AS)与各操作现场站的桥梁。②控制总线层：工业以太网，是连接控制器(AS)与服务器或操作站的纽带。③厂级网络；标准以太网，是建立服务器与操作站或上层厂级网络通讯的关键。

（2）PCS7系统的优点。①系统结构紧凑、逻辑性强、功能强大。基于WinCC的操作员站是一个强大的全面开放的监控系统，不但能用于简单过程监控，还能用来进行复杂的过程监控。②数据的完整性。冗余度选件能使2个冗众的WinCC站同时运行，以保证连续的过程和操作员控制。若两站其一出现故障，另一个则会自动顶替，完成数据传输与过程值的归档任务。当故障消除后，在该站故障期间所采集的过程值档案和报文部复制到现在恢复运行的站上，从而保证了数据的完整性。③自我诊断的功能强大。不但可以提供系统的自我诊断，而且还能提供设备的硬件诊断。当发生故障时，所有的工程师都能在系统窗口上跟踪过程活动或者参与生产控制，同时得到报警和操作员的提示。

（3）PSC7系统存在的不足。该集团纯碱厂PCS7系统在投入运用近15年来，为企业的生产效益作出了不可磨灭的贡献。系统基本能满足生产要求及工艺要求，但是随着信息化与自动化的发展，也不断显露出一些问题，主要如下：①由于各种网络交换机的交叉使用，很可能导致PCS7的交流网络过于集中，负荷较大，从而影响通信及系统信息传递。②DCS模拟输人卡故障时，有可能造成其8个输入通道数据同时偏高各自量程的30％左右，从而导致生产波动。③控制层和系统操作层在同一层网络，会造成网络故障的扩大化。如当交换机上某个光口故障时，会造成通讯阻塞，进而导致相应机柜间的所有设备通讯不畅。④由于全厂DCS是一个以太网，系统一旦遭到病毒侵人，可能威胁整个网络的安全运行。

（4）区块链可发挥的作用。毋庸置疑，在现有技术下，PCS7系统不论是在系统控制、人机交互、智能操作等方面已经发展得相当成熟，但不可否认该系统在数据存储、网络安全上依然存在很大问题。而区块链技术的发展或能为其提供解决方案。在区块链技术方案的研究中，分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法可归结为区块链的4个主要特点。在PCS7操作系统中，数机柜间有两对控制层交换机，由于系统文件、生产操作历史数据均存于工程师站内，如果在工程师站中运用到区块链技术，其优点如下：①利用区块链的加密算法，可以防止黑客侵入以太网来篡改下级工作站网络送到中控室的数据，其意义在于无法删除或修改已存储的数据，让控制室获得的生产数据为最原始的资料。②利用区块链的分布式访问以及可溯性，能够完整的监控到操作人员是否对生产数据进行篡改，以及当系统发生故障或者操作设备出事故时，可以进行事故分析。

2结语

该集团的生产在从理论上来说，具有进行区块链建设的可能性，然而该集团是一个整体，区块链不能进行单一环节的建设。但区块链技术能够作为底层框架，很可能在生产价值点进行应用，可以突破限制，优化企业集团的信息化程度。不过现有的区块链技术建设仅限于概念上。该集团当前的信息化程度较高，新技术建设需要耗费大量的人力、物力、财力。基于集团中长期发展战略的目标要求，采用能源区块链形式改革当下的经营运作模式，并非是促进企业壮大的妙计良策。

参考文献：

[1]陈家美.山东海化集团信息化方案[J].海化集团,2010.

[2]许祖军.塔里木油田物资采购管理研究[D].西南石油大学,2005.

作者:王昊 杨卓 曾妍月 邹斌 单位:西南石油大学