中国工业碳达峰优秀企业系列报道七十一：上海华谊新材料有限公司——数字化转型助力制造业绿色低碳转型发展

为深入贯彻落实党中央、国务院关于“做好碳达峰、碳中和工作”的决策部署，经报国家碳达峰碳中和工作领导小组办公室有关领导同志后，中国工业经济联合会自2022年起，从征集范例、调查研究和宣传培育三个维度开展中国工业碳达峰“领跑者”企业遴选和研究工作。截至目前，全国范围内共有170家工业行业领军企业（2022年42家，2023年63家，2024年65家）成为中国工业碳达峰“领跑者”企业。

根据工作计划，在有关部委、地方政府和行业组织的支持下，中国工业经济联合会将于2025年持续做好本项工作，并将于年底召开的第四届中国工业碳达峰论坛上发布当年的中国工业碳达峰“领跑者”企业研究成果（含企业名单）。

现将研究过程中了解到的一些优秀企业成果和案例进行系列报道，构建中国工业碳达峰长效宣传机制，传递绿色低碳理念，为各地方、行业、企业做好工业碳达峰工作，实现工业绿色低碳转型和工业高质量发展提供范例参考和路径借鉴。

上海华谊新材料有限公司（以下简称“华谊新材料”或“公司”）是上海华谊集团股份有限公司的全资子公司，成立于2013年5月，前身为1991年创建的上海高桥石化丙烯酸厂，公司以丙烯酸及酯项目为产业基础、以催化剂项目和高吸水性树脂项目为竞争核心、以丙烯酸及酯新技术升级为主要抓手，着力于打造行业领先的C3+全产业链企业。目前，公司拥有年产72万吨丙烯酸及酯生产线，位列中国丙烯酸及酯产能排名前三。2024年，华谊新材料成为中国工业碳达峰“领跑者”企业。

图1 上海华谊新材料有限公司

图2 2024中国工业碳达峰“领跑者”企业

“双碳”政策是我国推动全球脱碳进程、促进能源资源转型、加快经济发展方式绿色转型的重要战略部署。华谊新材料是一家典型的流程性化工企业，主要原料和产品均为危险化学品。生产流程复杂，拥有近万个操作点位，数据量庞大，协同操作难度高。操作指标与能耗、物耗之间的关联性复杂，使得传统的人工分析难以提供及时有效的生产指导，也因此造成了物料与能源的浪费，给节能降碳工作带来了挑战。面对以上痛点，华谊新材料采用大数据、人工智能等数字化技术，建立高阶分析模型，并形成以数据赋能生产的PDCA（Plan，Do，Check，Act，即计划、执行、检查、处理）闭环精益管理模式，最终实现能耗、物耗指标的显著节降，推动公司实现“碳达峰”和“碳中和”。

近3年来，华谊新材料积极探索绿色低碳新技术、新方法，先后布局实施了多项工艺改进、原辅料替代、能源优化节降、分布式光伏、绿电采购等节能减碳工作，公司减碳效果显著。

在实物总产量逐步上升的情况下，通过技术优化，实现了2023年碳排放总量较2021年下降10.5%，综合能耗逐年下降。

一、场景透视

在国家“双碳”政策的推动下，华谊新材料在“十四五”规划中，将双碳工作作为一项重点工作。为此，公司组织各专业人员，对公司生产全流程开展减碳诊断评估，并发现以下痛点：

（1）丙烯氧化反应作为公司生产的核心工序，是影响公司主要产品物耗指标的重点工序。该工序因涉及高温高压、易燃易爆等风险，存在质检采样分析频率低、分析依赖人工经验、过程控制操作复杂等问题，最终导致工艺调整滞后性较高，造成物耗损失；

（2）蒸汽能源是华谊新材料的主要应用能源，占公司总能耗的70%以上。公司现有蒸汽用户众多，蒸汽用量统计系统繁琐，特别是在生产期间，蒸汽能源主要由反应过程中的氧化反应放热产生，在满足自身使用需求后，富余蒸汽通过回供上海化工区管网进行循环利用，这也导致公司蒸汽调度十分复杂，最终造成能源浪费；

（3）公司现有生产指令的下达主要靠人工调度，存在滞后性，且部分小指令难以进行追踪或追溯。在工况变动情况下，部分指令执行不及时、不准确，最终导致能源损失，间接导致碳排放量的提高。

综上所述，华谊新材料亟需建立快速、精准的分析手段与及时、闭环的管理体系，结合数字化、智能化技术，实现能耗与物耗的进一步节降，推动双碳工作更好、更快完成。

二、实施方案与技术应用

为解决以上痛点，达成节能降碳目的，华谊新材料从物耗管理、能耗管理、精益生产管理三个维度出发，应用大数据分析、机器学习等数字化技术手段，建立大数据分析模型，通过智能分析对生产进行全方位、精准化管控。

（一）物耗管理优化：AI驱动的丙烯酸反应过程优化

华谊新材料通过建立丙烯反应工段的AI算法模型，结合自研在线分析设备，优化和升级了丙烯酸装置反应工段的过程控制参数及调节逻辑。用例逐步落地实施，原料消耗逐步下降，2022年项目投用后，年均实现3500吨二氧化碳的减排量。

（1）反应工段多回路自动化控制：华谊新材料部署了智能控制APC系统（Advanced Process Control，先进过程控制），采用先进的控制理论和控制方法，以工艺过程分析和数学模型计算为核心，以工厂控制网络和管理网络为信息载体，将控制目标由原有DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）系统的单一参数，拓展到整个被控对象的全部相关控制参数，且被控变量也在传统的温度、压力、流量和液位四大参数的基础上进行了拓展，增加了诸如产品质量指标和设备负荷、模型预测结果等工艺生产所需要的变量，从整体上提高装置的稳定性，实现了产品质量的卡边操作，为挖潜增效创造了条件。

图3 APC系统投用后操作平稳率显著降低

（2）在线分析频率提高：华谊新材料通过自主创新研发丙烯酸HGSS（Hot Gas Sampling System，热气体采样系统）在线分析仪，通过文丘里负压抽吸技术，解决在常温尾气总管丙烯酸降温冷凝聚合堵塞管道的问题，实现对高温热气体的自动采样，再结合色谱仪进行在线分析。色谱分析结果将实时自动同步至Lims（Laboratory Information Management System，实验室信息管理系统）质检系统，供模型分析使用。

（3）数据分析与反应控制优化：通过模型自动运算与迭代功能，对装置实时运行状态进行分析，并给出参数优化调整意见，最终实现反应转化率与收率提高。

（二）能耗管理优化：高阶分析赋能蒸汽网络优化

华谊新材料通过应用大数据模型，结合工艺运行原理，探究公司蒸汽消耗装置及设备的最优消耗区间，并建立全厂级的蒸汽单点优化模型与管网平衡模型，优化能源调度。2022年项目投用后，公司平均小时蒸汽外供量提升130%，单位产品消耗蒸汽下降38%。较投用前年均降低二氧化碳排放量超2万吨。

（1）蒸汽单点优化模型

华谊新材料应用大数据工具，对全厂110个单点用户进行多因子关联分析，结合蒸汽负载曲线，找到单个蒸汽消耗单位在不同开工负荷下的最优参数组合，并通过优化回流量，降低蒸汽用量；同时通过机器学习算法，实现模型自动学习更优参数并推荐的能力。

（2）蒸汽管网平衡模型

华谊新材料通过大数据历史工况寻优，利用历史数据预测能效变化，并结合Simplex算法（单纯形算法）寻优经济性最大的蒸汽网络平衡举措方案，指导一线人员在不同工况下，配合减温减压阀、省煤器、循环水透平、乏汽回收设备的使用，从64个可能的操作组合中选择最优操作组合，提高管网平衡能力，减少无效蒸汽放空，优化蒸汽管网调度能力。

图4 蒸汽管网模型主界面

（三）精益生产管理优化：数字化业绩管理助力生产调度优化

华谊新材料通过建立DPM（Digital Project Management，数字化项目管理）数字化业绩管理体系，提升生产管理透明度，实现指标的自动报警及任务管理闭环，推动公司生产调度管理水平持续提升。

（1）数字化精益看板

华谊新材料针对日度交接班会、周度生产调度会、月度经营会等业务场景，建立针对性的数字化精益看板，实现不同业务层级重点关注指标的自动更新与可视化展示，并结合各岗位的数据分析需求和工艺原理，建立OEE看板、物耗桥、负载曲线等精益生产工具，提高管理人员对数据的感知与分析能力。

（2）PDCA闭环管理

华谊新材料结合敏捷工作思维与工作机制，建立生产PDCA闭环管理体系，针对精益看板的关键数据，实现报警自动生成、任务自动分配、指标自动追踪、反馈自动归档。最终实现生产调度的全流程自动化闭环管理。

图5 华谊新材料PDCA闭环管理机制

三、实施效果

（一）过程碳排放节降

在指标优化方面，华谊新材料通过应用AI反应过程模型，实现主要原料损耗降低20%，带来可观的经济效益。同时，因华谊新材料损耗原料主要为碳氢化合物，在处理过程中会产生一定碳排放，因此物料损耗的降低实际等于过程碳排放的降低。

此外，该项目通过机器密闭采样代替了原有热气体人工采样等现场作业，并采用了在线分析等技术手段，提高分析效率的同时降低了过程中的安全环保风险，推动企业实现绿色发展。

（二）能源碳排放节降

通过应用蒸汽能源相关优化模型，华谊新材料在能源管理与节降方面均取得可观效果。

在管理方面，对能源管理的分析频率由1月/次提高到1小时/次，在颗粒度上也由仅关注进、出厂2个计量节点，细化至110个蒸汽单点用户独立监管，同时在调度管理方面，由人工主观把控向模型自动化建议及优化改变，生产调整更具科学性和精准性。

在节能方面，通过应用相关模型，华谊新材料全厂单位产品消耗蒸汽量下降38%，平均蒸汽回供量提升130%，不仅实现了自身碳排放的降低，也大大加强了蒸汽能源的循环利用，进一步推动企业低碳发展。

（三）管理优化与提升

华谊新材料通过可视化看板的形式，实现了生产业务的可视化、透明化管理，结合Jira等敏捷管理工具，实现了各业务条线的线上协同办公，减少人工沟通成本，提高工作效率。

此外，通过对精益看板各个指标的实时监控与报警分析，华谊新材料在原有保障指标安全的基础上，实现了对辅料单耗、焦油比等生产过程指标的最优区间分析与调度管理优化，进一步提高企业精益生产管理水平。

四、经验总结与未来展望

“双碳”政策是我国推动全球脱碳进程、促进能源资源转型、加快经济发展方式绿色转型的重要战略部署，也是制造业企业数字化转型建设的重要课题。华谊新材料以节能降碳为目标，坚持应用先进智能技术，探索数字化技术赋能企业绿色发展的关键路径，并形成一系列实践成果，主要经验有以下几点：

（一）坚持业务为核原则

碳排指标是企业实现绿色发展的重要指标，但作为化工企业，碳排数据往往并不直观。华谊新材料公司与碳排放相关的主要指标便是过程排放与能源消耗，过程排放又与物耗息息相关，正是基于上述分析，才最终决定将降低能耗和物耗作为实现绿色低碳发展的重要抓手。因此，数字化项目一定是结合实际业务场景，以解决行业痛点难点为出发点，将最终指标与业务日常指标紧密关联，最终实现业务精益管理。

（二）坚持效益为先原则

企业的每一次转型，目的都是为了提升企业竞争力，实现效益提升，数字化转型的目的和本质也不外如此。因此，对于数字化节能项目的规划和实施，必定是要把其所能带来的效益作为优先考量要素。华谊新材料正是基于这样的原则，在模型规划设计阶段，就为其制定了对应KPI，即文中提及的主要原料损耗、单位产品蒸汽消耗等，以提升KPI为目标导向，最终实现指标优化提升。

（三）坚持能力为本原则

项目建设过程中，体会最深的是业务人员与IT人员很难深度融合，“业务+数字化”复合型人才极度短缺，打造一支可以支撑企业数字化节能项目建设的人才队伍对企业通过智能技术持续为节能降碳工作赋能至关重要。在这一点上，需要企业成立专门的工作组，在项目过程中不断实践、培养，逐步成熟，最终推动相关数字化成果持续迭代升级，才能实现企业绿色可持续发展。

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