公司内部控制优化研究论文
关键词：企业；内部控制；风险管理
在我国经济社会快速发展的背景下，企业经营管理面临的挑战越来越多，尽快完善企业的内部控制管理制度，加强企业内部风险控制管理，已经成为企业当前经营管理的首要问题。然而，由于目前很多企业内部控制管理体系不够健全完善，特别是内部控制流于形式，风险控制管理不到位，造成了内部控制的效用没有得到充分发挥，影响了企业经营管理水平的提高。因此，这就要求企业应该高度重视内部控制管理，特别是基于风险管理加强企业的内部控制，促进企业内部经营管理的规范高效。
一、风险管理与内部控制的概念与关系分析
内部控制主要是为了确保企业资产安全可靠，企业财务会计信息真实准确，企业经济活动合法合规，企业经营管理高效有序，而在企业内部开展的一系列控制管理活动，最终以确保企业经营管理目标的实现。内部控制主要包括了内部控制环境、内部控制活动、风险评估管理、内部信息沟通、内部监督管理等几大要素。风险管理主要是企业在经营管理过程中，运用各种风险管理策略以及方法，在企业经营活动中通过风险的识别分析、控制管理等管理活动确保经营管理的稳定。内部控制与风险管理作为企业经营管理的重要内容，都涵盖着企业经营管理目标、企业财务会计报告目标和合法合规目标要求，在整体框架上分析，企业的风险管理涵盖着内部控制。企业的风险管理需要以有效的内部控制管理作为基础，有效的内部控制体系才能支撑企业风险管理的开展。而内部控制由于需要具有一定的前瞻性，因此需要以企业的全面风险管理理念作为指导来完善企业内部控制管理体系的建设。
二、基于风险管理完善企业的内部控制面临的问题分析
（一）企业内部控制管理流于形式
虽然很多企业都按照现代企业制度建立了内部控制管理体系，但是内部控制管理环境有待优化，内部控制管理制度不够健全，造成了内部控制管理在企业经营管理中的作用难以有效发挥，对于企业内部的管控能力非常弱。
（二）企业内部控制中的风险导向性不强
提高企业内部控制管理的有效性，关键还应该以风险管理作为导向，但是很多企业的内部控制管理开展实施过程中没有充分体现这一点，风险管理方面还存在较多的薄弱环节，造成了企业经营管理过程中容易出现风险隐患问题。
（三）内部监督管理不到位
确保内部控制管理的有效性，需要加强对企业内部控制的监督管理，这就需要通过内部审计来实现。但很多企业的内部审计工作相对较为薄弱，尤其是内部审计部门的独立性较差，内部审计结果可信度不高，内部审计整改落实不到位，造成了内部控制管理中的各种问题得不到及时有效的纠正。
三、基于风险优化企业内部控制管理体系的措施
（一）按照相应的原则开展企业内部控制管理体系建设
基于风险控制优化企业内部控制管理体系，应该明确内部控制管理体系建设的基本原则，主要包括以下几项内容：全面性的原则，内部控制管理应该涵盖到企业经营管理的各个环节，并应该组织企业内部员工共同参与。重要性原则，内部控制管理应该突出重点，围绕企业经营管理过程中的高风险环节有侧重的加强内部控制管理，以确保内部控制的有效性。约束性的原则，内部控制管理方案的设计过程中，应该合理的设置岗位，明确岗位职责，确保达到责权利的平衡。适应性的原则，内部控制管理体系应该根据外部环境的变化不断地改进完善，确保与企业的经营规模、业务范围以及风险管理需要不断改进完善。
（二）优化企业的内部控制管理环境
内部控制环境是内部控制管理基础，基于风险控制完善企业的内部控制，前提就是应该完善内部控制管理环境。一方面，企业应该进一步改进内部的公司治理结构，特别是要对企业董事会、经营层以及股东会的权限进行明确，并充分明确企业监事会的具体职能，通过对各自职能的明确，避免出现内部人控制的问题。另一方面，企业应该注重以完善内部控制管理的组织机构，可以根据企业的实际规模以及内部组织框架等情况，成立单独的内部控制管理部门开展内部控制管理，提高企业内部控制管理的专业化水平。
（三）建立完善的风险评估管理体系
基于风险导向完善内部控制管理体系，最重要的环节就是完善风险评估管理环节。首先，应该明确企业风险评估的主要目标，主要是对企业经营管理过程中的战略发展风险、财务管理风险、资金运作风险、投资运营风险、法律风险等一系列风险问题的控制应对。在具体的风险评估应对阶段，首要工作是全面的识别分析企业经营面临的主要风险问题，并深入的分析企业经营活动开展过程中的各项财务会计信息，根据有关信息的收集整理研究，对风险影响以及风险发生概率进行评估，进而依据评估结果对风险进行有效的控制应对，以有效规避企业风险问题对企业运营的冲击。此外，需要注意的是，由于企业不同发展阶段面临的风险也有所不同，因此在风险评估管理方面应该有所侧重，根据风险发生概率的不同及时的调整风险应对策略。
（四）加强内部控制活动执行管理
确保内部控制管理体系真正发挥作用，有效防范企业经营管理过程中各种风险问题，应该加强内部控制活动执行，尤其是确保各种内部控制管理制度得到有力的执行。关键的内部控制管理制度主要有以下几方面：严格执行不相容职务分离制度，对于企业内部不相容职务全面梳理，确保形成有效的制约机制，防范重要岗位出现风险问题。完善内部授权审批管理制度，对于审批的主要程序、权限范围、资金额度标准等按照权责统一的原则进行明确。实施利益冲突回避制度，对于内部可能存在影响履职或者是其他违规行为的，应该落实利益冲突回避。加强绩效考评管理，将风险管理、内部控制等与企业员工的工作绩效挂钩，定期开展绩效考核。落实经营活动分析制度，定期对企业生产经营活动中的生产经营、投资以及市场情况进行分析，及时发现经营管理中可能出现的风险问题，加强防范管理。强化重大风险预警管理，对于潜在隐患较大的风险问题，制定风险应急预案，加强风险预警管理，防范风险问题发生。
（五）加强对内部控制的监督管理
对于企业内部监督，应该将工作的主要精力和重点放在加强内部审计监督力度上。首先，应该完善企业内部审计机构的设置，特别是强化内部审计机构的独立性，确保内部审计工作的开展过程中不会受到各个方面的干扰，并健全内部审计规章制度和操作规范，对内部审计工作质量进行明确。其次，应该将内部审计工作的重点集中在内部控制制度完善、提高企业风险防范能力、加强企业内部监督等方面发挥作用等方面，不断改进完善企业的内部审计工作。第三，在企业内部审计工作的具体开展过程中，应该注意全面准确的掌握企业的经营和内部管理状况，为企业经营决策提供及时有效的参考依据。同时还应该积极探索把审计内容从财务审计向业务经营活动扩展，使内部审计在企业管理中发挥更大的作用。
四、结束语
基于风险控制改进完善企业的内部控制管理体系，应该结合企业的实际情况，完善风险管理的控制环境建设，加强风险管理评估以及内部控制活动实施，并不断完善风险管理监督，以防范企业内部风险问题，并促进企业内部控制管理水平的不断提高，实现企业经营管理水平的不断提高。
参考文献：
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[3]李维安,戴文涛.公司治理、内部控制、风险管理的关系框架—基于战略管理视角[J].审计与经济研究,2013
受托责任关系的建立可以看作是一种契约的缔结,受托责任的存在是内部审计存在的基本前提,当委托人(股东)发现受托人(管理者)的经营行为严重损害到自身利益时,会赋予内部审计监督的权限,对管理者行为进行检查。在这种情况下,内部审计在确保公司受托责任履行的同时,其在公司中发挥的作用也由管理层面提升到治理的高度。由于内部审计对企业经营情况的充分了解,把公司治理作为审计对象能够将公司治理与公司管理统筹考虑,促进外部受托责任和内部受托责任的协调一致。因此,受托责任的存在为内部审计实现治理效应提供了施展的空间,也是内部审计治理的基础。
二、内部审计治理的现实需求
(一)公司内部治理的需要
内部审计是股东、董事会、高管层的重要支持者,有效的内部审计有助于在公司治理结构中权力制衡机制的有效运行,是公司治理中的重要组成部分。
1. 股东及利益相关者需要维护自身的利益。
股东是公司的所有权人,随着经营规模的不断扩大、融资渠道的多元化和职业经理人的出现,股东对公司经营情况的了解越来越少。由于经理人和股东之间的利益不一致,经理人可能违背股东利益最大化的目标,使股东权益受到侵害。在这种情况下,确保财务报告数据的真实性和可靠性、有效约束经理人以保护股东利益成为股东需要内部审计的主要动力来源。
2. 董事会及审计委员会需要真实、准确、客观的信息。
董事会负责公司战略的制定、并监督战略方案的实施,这就要求董事的知识和经验必须能满足公司的发展需要,而且需要有广泛的信息来源。如果董事完全依赖高管层提供的信息,这些对于管理者已经熟知并且愿意传递的具有选择性的信息可能没有多大价值,不能帮助董事了解公司的真实情况。而内部审计则能够满足这种要求。董事可能没有意识到董事会政策和高管层的日常执行活动之间存在的严重脱节以及经营中存在的漏洞,这是因为他们缺乏一个准确、及时、系统的途径来获得关于这方面的信息,内部审计可以弥补这个监管真空,提供董事会所需要的信息。
3. 高管层需要改善经营效率和效果。
高管层需要内部审计的一个原因是组织扩张让他们无法亲力亲为,必须依靠他人提供有关经营运行状况的信息。高管层也希望借助内部审计的专业力量,帮助其提高经营效率和经济效益;同时通过内部审计显示高管层有愿望改善经营的薄弱环节,向委托人传递受托经济责任有效履行的信号,建立自己的良好声誉。高管层希望通过内部审计减少由于管理失控带来的损失,监督和完善风险管理和内部控制过程,提高管理效率和效果。
(二)外部监管机构加强对公司管制的需要
1.公司治理结构的完善与否决定了公司能否有效运转、持续发展能力能否不断提高,进而关系到整个资本市场能否规范有效运行。因此公司治理机制的发展受到政府监管部门和社会各界的广泛关注。而内部审计对审计问题的揭示和向公司审计委员会的及时报告,会让公众和监管部门对内部审计在公司治理中的作用予以充分肯定,因此,完善的公司治理应该保持强有力的内部审计。
2.会计信息质量的高低不仅影响公司投资者的经济利益,而且影响整个国家的经济秩序和社会秩序。公司的经营失败大多与内部控制制度失效、无法提供真实、可靠的财务信息有关。内部审计的职责之一就是检查和评价组织内部控制系统的适当性和有效性,改善公司的内部控制水平。因此,外部监管机构需要借助内部审计的力量,提高会计信息质量,确保其监管目标的实现。内部审计的优势在于了解公司的生产经营的全过程,熟悉公司的管理制度和业务流程,便于进行事前和事中审计,能够提供及时、可靠的审计信息。
三、中国上市公司内部审计治理的现状及缺陷
(一)内部审计可利用资源不足
内部审计职能虽然已经在上市公司建立起来,但是从上市公司已经披露的内部审计信息来看,内部审计还处于发展初级阶段,可利用资源不足,整体规模偏小,内部审计人数偏少,最少的为2人,最多的为20人,平均人数为5人,有的上市公司可能是为了满足外部监管要求而配备人员,不能保证内部审计的效率和效果。
(二)内部审计的组织地位还有待进一步提高
一般来说,内部审计的主管部门可以是总经理、财务总监、监事会、董事会或审计委员会。而约50%的中国上市公司内部审计的主管部门是财务总监或总经理。近年来国内外许多成功的实践表明:由董事会或者审计委员会负责内部审计是比较理想的选择,内部审计的主管部门越高,内部审计的独立性就越强,从而越有助于其治理作用的发挥。
(三)内部审计的职责范围有限
内部审计的职责范围取决于它在何等程度上为组织的价值增值做出贡献。因此,内部审计关注的重点不仅仅是查错纠弊,而是行使职责帮助企业完善内部控制、提高风险管理水平。而中国上市公司内部审计的职责主要是以财务审计和专项审计为主,对内部控制审计和风险管理等业务涉及很少,这极大的限制了内部审计作用的发挥。
四、完善上市公司内部审计治理效应的优化措施
(一)优化内部审计执业环境,增强内部审计与其他公司治理主体的良性互动
1. 完善审计委员会履职情况报告的内容。
现行《上市公司治理准则》中关于审计委员会履职情况报告中没有提及审计委员会对内部审计工作的指导和监督,忽略了审计委员会在内部审计工作中可以发挥的重要作用。审计委员会应该披露其对内部审计工作的指导情况,包括是否定期和内部审计部门主管进行沟通,对内部审计执行主管任命的提名、对内部审计工作的指导。通过增强对审计委员会职责披露的详细程度,加强审计委员会和内部审计之间的沟通和合作。
2. 提升高管层对内部审计的认可度。
审计委员会并非常设机构,让其完全领导和监督内部审计部门,指导内部审计的具体工作,可能是鞭长莫及。而公司高管层和内部审计部门的日常联系更为频繁,因此,他们对内部审计的态度对内部审计顺利开展工作和发挥治理效应方面的影响更为直接。
3. 加强外部审计与内部审计的合作。
在公司年报审计时,内部审计主管应主动和外部审计师就企业内部控制和生产经营情况、内部审计已经完成与财务审计有关的工作进行沟通和交流。外部审计师应充分考虑是否利用内部审计的工作,并且应在审计工作底稿中对内部审计工作情况进行记录,包括对内部审计的了解和评估、对内部审计工作的评价和审核过程、双方沟通协调的内容记录等,从而督促外部审计了解内部审计。
(二)提升内部审计职能的整体实力
1. 借鉴国际内部审计师协会提出的区分内部审计的“职能报告关系”和“行政报告关系”。
职能报告关系是报告日常审计活动的情况,包括内部审计风险评估、审计计划和内部审计报告等,是内部审计工作独立性和权力的根本保证;行政报告关系是指行政管理关系,主要包括预算制定与管理、机构内部政策与程序的管理等,保证内部审计日常活动的顺利进行,有助于协调内部审计的日常工作。因此,内部审计在职能上应该向审计委员会报告、在行政上应该向总经理报告。
2. 在扩展内部审计职责范围的同时加强其防错纠弊的基本职能。
现代内部审计的职责应从查错防弊向评价与咨询方面拓展,为企业的管理、决策及效益服务,不局限于财务领域;内部审计人员的定位应从以监督为主的角色向以评价与监督并重的角色转变。同时,对于监管机构赋予内部审计对内部控制制度进行确认的职责,上市公司内部审计应关注制度的执行情况以及针对执行过程中出现的问题提出相应的改进措施和建议,变事后检查为事前预防、事中跟踪,才能真正发挥内部审计的治理作用。
3. 要提升内部审计队伍的执业素质。
从目前情况来看,我国上市公司内部审计规模普遍偏小,而且,内部审计师的专业背景也以财务、审计为主,这从一个侧面反映了公司对内部审计能力的局限性。因此应引入具有经济、法律、金融、信息技术等专业背景的人员参与。
参考文献
[1]王光远,瞿曲.公司治理中的内部审计——受托责任视角的内部治理机制观(J).审计研究,2006(2).
[2]叶晓玲.公司治理的内部审计研究(J).会计之友,2007(7).
关键词：供电公司；薪酬管理；薪酬结构
中图分类号：F406 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0024-02
1 薪酬的概念
薪酬指的是职工出卖自身的劳务或者服务而从所在公司或单位获得的一种报酬，本质上说是平等交换，是劳动的价格外在表现。
1.1 薪酬体系
薪酬体系是人力资源管理系统中的一个子系统。通常来讲主要包括以下四个方面：第一，工资。工资是薪酬体系中最基本的部分，它是企业定期为员工所发放的，一般来讲是固定的劳动所得。第二，津贴。津贴是公司为补偿员工的劳动条件、工作环境等而给予的货币报酬。第三，奖金。奖金是企业为提高员工工作效率与工作质量而给员工发放的货币，是对员工超额工作的奖赏。一般来讲，奖金的发放形式与发放时间都比较灵活。第四，福利。福利是企业支付给员工的除以上所提形式以外的一种劳动报酬。有国家或者地方法规规定的社会保险和企业自主为员工提供的一些福利等，例如带薪休假、社会保险、住房公积金等等。
1.2 薪酬管理
薪酬管理是企业的一种工具，是在公司的长远发展规划下，对员工薪酬水平、薪酬结构、发放原则及构成进行动态调整的过程。其主要内容：一是，薪酬的水平管理。薪酬标准的设定既要满足外部竞争性，又要满足内部一致性，并时时规划。二是，薪酬的体系管理。既包括体系设计，又包括怎样为员工提供良好的发展空间。三是，薪酬的目标管理。薪酬该怎样与公司战略相匹配，该如何满足员工需要。四是，薪酬的结构管理。薪酬等级及工资宽带的科学划分。
2 电力行业薪酬现状分析
2.1 行业差异
通常来讲，电力行业员工的薪酬在行业发展好与坏时相差比较大。自20世纪90年代以来，我国“电荒”现象十分严重。在此背景下，供电公司员工的收入得到改善，行业整体薪酬水平也向增长的形势发展。但是行业整体薪酬曲线较平滑，现在增幅趋缓。中层以下的员工总体来讲薪酬较其他行业更高，但随着职位的提升，与其他行业相比水平趋近，到了高层则是较低。
2.2 产业链差异
受到产业链结构的影响，供电企业的资源分配不均匀，不同等级的电网、电建公司所处的市场环境和产业政策也有所不同，存在着较大的收入差距。
2.3 地域性差异
从电力体制改革开始，我国已经建立起了两个大型电网公司和五个大型发电集团，如果把电力行业的平均收入和三级以下城市地区的最低工资进行比较，一定会有较为明显的差距。
3 当前我国供电企业薪酬管理现状和问题
3.1 薪酬体系没有发挥很好的激励作用
当前，我国大多数供电公司对人员奖励多数采用奖金、物品等物质奖励的方式，却缺乏员工在精神需求方面的奖励，当前社会背景下，员工在追求物质生活的前提下，精神需求也在日益提升，供电企业的薪酬体系已经不能完全满足员工的需求，体现出相对落后的现状，因此，领导者一定要高度重视，优化和改善薪酬体系，从而使员工的精神需求得到满足。
3.2 薪酬设计不科学
经过这几年的研究和调整，供电企业在薪酬结构设计方面已经有了很大的改进，可是整体来看，薪酬结构仍然缺乏科学性和针对性，企业中的服务、管理人员和操作人员使用的薪酬结构都是统一的，这明显存在着不科学与不合理。这些年来，企业虽然对操作人员的薪酬所包括的内容进行了改进，但由于精细化管理在企业中的作用越来越重要，对于管理人员的要求也有了进一步提升，可企业管理人员的薪酬还是保持不变，这使得管理类人才的工作积极性受到了挫伤，也影响到了公司的发展。
3.3 缺乏健全的绩效管理体系
当前，多数供电企业在绩效考核体系里只对设备可靠、经济效益、生产安全等进行明确，导致了考核体系不完整，也缺乏科学性，在进行分配时，岗位和职位等级成为了分配的根据所在，在工作质量的评价过程中缺乏有效的手段，员工在岗位上工作的优和劣，没有被充分体现在员工的薪资水平上。
4 供电公司薪酬管理优化措施
4.1 建立科学岗位评价体系
对岗位大致划分后，再根据报酬要素进行综合比较分析，通过评价要素与权重进一步对各个具体岗位进行报酬确定。操作中需要注意三点：第一，影响薪酬等级的因素。工作的质量与数量是最根本的确定标准，要坚持民主、客观、公正的原则，真实体现有多少付出就有多少回报。第二，按现代人力资源管理要求，实行分层、分类管理。对企业经营发展起关键作用的、不可替代的经营管理和生产技术部门的一些核心岗位区别对待，对效益突出、责任重、技术含量高、工序复杂、劳动强度大的岗位适度倾斜，区别激励。第三，管理岗位薪酬定级要根据事实，权责相符。严格依据公司相关制度标准与措施，避免人为设定高值，杜绝部分领导管理岗位清闲现象，消除待遇优厚且无所事事的空位。
4.2 设计合理的薪酬结构体系
单一的薪酬结构无法满足不同类别岗位的需要，也不利于员工工作积极性的提升，难以有效地实现薪酬激励的目标。因此，有针对性地对各类人员的薪酬结构进行设计，有其科学性与合理性。第一，供电公司管理人员薪酬。不同的管理者在同一岗位上产生的绩效大不一样，且管理绩效相对生产更难衡量，难以区分胜任与不胜任。所以管理者的固定工资部分应采用“宽带薪酬”激励原则，岗级区间可设置得更为宽泛，在实践中依据管理能力绩效逐步调整岗位等级。第二，技术人员薪酬。技术喜欢创新，对公司的创新发展有重要的作用，因此，该类人员的薪酬应该加大除基本工资以外的薪酬。第三，生产人员薪酬。由于工作环境较差，劳动强度大，但技能水平尚有欠缺，对于这些人员，应在提高待遇基础上，再利用出勤率以及工作效率的不同，以获得薪资的等级划分，实现激励的作用。
4.3 强化薪酬管理和绩效管理的同步进行
在企业薪酬设计方面应该根据各岗位的工作内容具体实施，在最大限度地体现公平、公正的基础之上，杜绝平均主义，以更好地激励员工工作的积极性。薪酬设计与绩效考核是分不开的，必须在强化薪酬管理的同时，加强绩效考核，同时推进与开展，相辅相成。各有关部门领导还应该严格把关，最大限度发挥薪酬杠杆作用。
4.4 以“活薪”体现创新
应将岗位差别纳入分配体系，遵循“以岗定薪，岗变薪变”的原则，一要坚持“优胜劣汰”的选人标准，各工作岗位都必须凭能力竞争，而不是完全靠领导安排；二要加强考核，将考核与薪酬融为一体，“静态岗位，动态考核”，各薪酬单元与动态考核挂钩，明显克服了干多干少、干好干坏一个样的平均主义弊端，体现竞争上岗的激励机制。
参考文献
[1] 刘述.电力企业加强薪酬管理的研究[J].科技与企业，2012，（19）：12-14.
[2] 王少东，吴能全，余鑫.薪酬管理[M].北京：清华大学出版社，2009：125-126.
[摘要]我国上市公司股权结构不够合理已是不争的事实，配股和增发新股是我国上市公司在资本市场进行再融资的主要方式。配股和增发新股能够直接导致上市公司股权结构的变动，使上市公司股权结构进一步优化。
在我国目前的资本市场中，配股和增发新股是上市公司再融资的主要方式。近日，中国证监会发布的《上市公司新股发行管理办法》和《关于做好上市公司新股发行工作的通知》，对配股和增发新股政策进行了重新规范，进一步降低了配股和增发新股的财务指标要求，提高了配股和增发新股的市场化程度。随着上市公司配股和增发条件的宽松、市场化程度的提高，市场中出现了上市公司积极申请再融资的状况。206月14日国务院发布了《减持国有股筹集社会保障基金管理暂行办法》，其中规定：“减持国有股主要采取存量发行方式，凡国家拥有股份的股份有限公司(包括境外上市公司)向公众投资者首次公开发行新股和增发股票时，均应按融资额的10％出售国有股。”这样，增发新股又与国有股减持直接联系起来。在当前国有股股东普遍放弃上市公司配股权的条件下，配股和增发新股本身都能够改善上市公司的股权结构，即流通股比例的相对上升和非流通股比例的相对下降。但是，这一比例的变化程度如何，在改善上市公司股权结构方面有无显著意义，上市公司能否利用再融资方式优化股权结构并实现对经理层的激励，在国有股减持补充社保基金方案出台后，符合条件的上市公司应如何借再融资这一契机来改善其股权结构，对这些问题? 幕卮鸺染哂兄匾?睦砺垡庖澹?簿哂泻芮康南质狄庖濉?/P>
一、我国上市公司的股权结构现状及其再融资特征
1．我国上市公司的股权结构现状
我国的国有企业改革，是在国有企业公司化框架下进行的，按照这一改革框架，大批国有企业进行了股份制改造。在当时特定的历史条件下，国家对股份公司的所有权按照所有者的性质进行了划分，分为国有股、法人股和社会公众股，国家股和国有法人股都属于国有股权。国家对国有股和法人股有明确的规定，即要保证国家股和国有法人股的控股地位。为保持上市公司的国家控制权，作出了国有股暂不上市流通的初始制度安排。这种制度安排在保证国有股控股地位的同时，也造成了中国股市的二元结构，即纯粹市场化的流通股市场和非市场化的国有股市场。截至月31日，沪深股市发行的总股本已达3709亿股，市价总值已达48473亿元。但是，沪深股市的流通股仅为1329亿股，占股本总额的35．8％，有2380亿的国家股、法人股和其他少量内部职工股、转配股处于沉淀状态，占股本总额的64．2％；流通股市值仅为16219亿元，占市价总值的33．46％，非流通股票市值高达32254亿元，占市价总值的66．17％。在非流通股份中，国有股所占比例超过80％。
我国向国有股倾斜的制度安排，导致了上市公司的股权结构呈畸形状态。上市公司股份过度集中于国有股，使得其难以建立起合理的法人治理结构。上市公司的大股东仍然是国有企业原来的上级主管部门或企业，对大股东负责实际上是对国有企业原来的上级行政主管部门或企业负责；又由于这种持股主体是一种虚拟主体，它对上市公司经营者的监督和约束缺乏内在动力，上市公司的经营体制出现向国有企业复归的现象。另外，由于上市公司股权的流动性不同和持股集中度不同，导致了“同股不同价”和“同股不同权”的情况。为了使上市公司建立起合理的法人治理结构，提高管理绩效，股权结构的调整有其必要性。
2．特殊股权结构下的上市公司再融资
资本结构理论认为，融资方式的选择受资本成本影响。对债务融资而言，债务资本成本与债权人所要求的收益率相关；对股权融资而言，股权融资成本与股东所期望的收益率相关。在资本市场发达国家，公司的管理层受到股东的硬约束，经常面临分红派息的压力，股权融资成本并不低，而且由于债务的避税作用，债务成本往往低于股权筹资成本。它们的实证研究表明，上市公司一般先使用内部股权融资(即留存收益)，其次是债务融资，最后才是外部股权融资。我国上市公司虽然也表现出优先使用内部股权融资的倾向，但是，国有股“一股独大”的.特殊股权结构和国有的控股股东普遍不到位的现象，已经严重削弱了股东对经理层的约束，导致经理层过分追求对资本的控制权，其结果必然是上市公司对股权再融资有明显的偏好；再加上上市公司没有分红派息压力，外部股权融资成本即成为了公司管理层可以控制的成本，所以我国上市公司一般将国内债务融资的顺序排列在外部股权融资之后。前几年，由于新股增发比配股审批困难，配股自然也就成为了上市公司再融资的首选方式。―年深沪市场A股筹资规模的统计数据，清楚地显示了近几年配股融资和增发新股在我国资本市场筹资中所占的地位。见表1。
表1 1998-2000年A股筹资规模统计 年份 市场筹资总额（亿元） 配股筹资总额（亿元） 配股占市场筹资额的比重（%） 增发筹资总额（亿元） 增发占市场筹资额的比重（%）
1998 736.12 286.81 38.96 48.29 6.56
809.25 290.56 35.90 56.31 6.96
2000 1535.63 500.19 32.57 297.20 19.34
资料来源：深交所巨潮资讯网。
虽然我国上市公司热衷于配股、增发与其特殊的股权结构有关，但是反过来，配股和增发也会影响上市公司的股权结构。配股和增发导致的股权结构变动程度如何呢?我们通过下面的实证分析对这个问题进行深入讨论。
二、上市公司再融资与股权结构变动的实证分析
1．上市公司配股融资与股权结构变动的实证检验
从理论上讲，配股是向公司的原有股东按照其持股比例发行股票，如果全部股东都全额认购，上市公司的股权比例不会发生变动。但是在我国证券市场中，上市公司的国有股股东往往会放弃配股权。因为在国有股股东配售的股份仍是非流通股份的情况下，国有股股东若与流通股股东按照相同的价格配股，容易造成股东资金的沉淀，其结果自然是国有股股东不愿意参与配股；再就是有的国有控股股东在发起成立股份公司时，已经将资产全部投入，配股时根本无力参配。而在非流通股股份普遍放弃配股权的同时，流通股的配股往往由券商进行“余额包销”，所以一般都能够全额参配。在这样的条件下，势必造成上市公司流通股股份的相对上升和非流通股股份的相对下降。
2000年沪市上市公司中实施配股的有82家，在此其中只有13家公司国有股股东实现了全额参配，其余69家公司的国有股股东均部分或全额放弃了配股权。我们对这69家公司配股前后流通股占总股本比
例的变动情况进行了考察，以分析国有股放弃配股权对股权结构变动的影响情况，并进行了公司配股前后股权结构变动的配对T统计检验，以查明这些公司在配股前后股权结构变动是否显著。见表2。
表2配股前后流通股所占比例变动的检验 项目 样本个数 最小值 最大值 均值 标准差
配股前流通股占总股本的比例 69 0.19 0.69 0.354 0.112
配股前流通股占总股本的比例 69 0.22 0.7 0.405 0.114
T值（双尾检验） 19.043
显著性水平 0.001
资料来源：上市公司年度报表。
结果表明，由于持有非流通股份的股东放弃配股权，使得这些上市公司流通股占总股本的比例相对上升，平均上升了5．1％(即0．405―0．354)；与此相对应，非流通股份所占比例平均下降了5．1％；进一步，配对样本检验结果也显示配股前后股本结构变动显著(显著性水平为0．001，双尾检验)。
2．上市公司转配股与股权结构变动的实证检验
转配股是上市公司在配股时，国有股或法人股股东将配股权转让给社会公众股股东，由社会公众股股东认购的股份。而放弃配股则是指国有股、法人股股东既不参与配股，又不将配股权转让与他人的情况。原国家国有资产管理局于1994年4月5日发出的《关于在上市公司送配股时维护国家股权益的紧急通知》规定：（1）有能力配股时不能放弃，以防持股比例降低；(2)在不影响控股地位时，可以转让配股权；(3)配股权转让的限制及通过购买配股权认购的股份的转让办法，均按照证券监管机构的规定执行。中国证监会于1994年10月27日颁发的《上市公司办理配股申请和信息披露的具体规定》指出：“配股权出让后，受让者由此增加的股份暂不上市流通。”
转配股这种做法在1995―间最为集中，停止。由于国有股、法人股股东转让配股权后，转让的部分不得上市流通，因此，随着上市公司送股、转股和配股的实施，待处理转配股的总数逐渐增大。我们对96家转配股的沪市上市公司由于转配而导致的股本结构变动进行了统计分析，从中能够看出转配股份对股权结构的影响程度。见表3。
表3 转配股前后股本结构变动的检验
项目 公司数 级差 最小值 最大值 均值 标准差
转配这前非流通股份所占比例 96 0.52 0.45 0.97 0.68 0.13
转配上市后非流通股份所占比例 96 0.61 0.32 0.93 0.59 0.13
T值（双尾检验） 10.99
显著性水平 0.00
资料来源：根据《中国证券报》公布相关数据整理。
结果显示，转配股使非流通股份(国有股和法人股)占总股本的比例平均降低了9％(即0．59―0．68)，配对样本的T检验表明转配前后股本结构变动显著(显著性水平为0．00，双尾检验)。从股权结构角度分析，我们认为上市公司的配股权还是允许转配为好。这是因为，在允许转配的情况下，股权结构的变动程度要明显强于仅仅是放弃配股的情况；进一步分析，如果允许将配股权转让给其他机构投资者，将对上市公司股权结构的优化极为有利。
3．上市公司增发新股与股权结构变动的实证检验
增发新股是上市公司除配股之外的另一种再融资方式，近两年来越来越多的沪深上市公司增发了A股。195月，太极实业、申达股份、上海三毛、龙头股份和深惠中5家纺织业上市公司开创了增发A股的先河，之后，新钢钒、上海医药相继增发。，上菱电器、深康佳、真空电子、东大阿派几家电子类上市公司也完成了增发，并且在发行方式上进行了创新。2000年，吉林化工、深招港、江苏悦达、风华高科、托普软件、南通机床等公司进行了增发。到2000年底，实施增发的上市公司已经达到了35家。增发新股与配股的区别在于前者面向所有投资者，后者只面向公司现有股东。增发新股的对象主要是社会公众，既面向公司现有股东也面向所有新的投资者，在19的增发中，还引进了战略投资者的概念。
三、上市公司再融资与股权结构优化的理论分析
1．上市公司通过再融资优化资本结构能够实现国有资本的退出
有数据表明，目前上市公司处于绝对控股地位的大股东有56％是国有股股东。由此看来，国有股比例过高与国有经济战略调整的“有所为有所不为”的政策导向确有相悖之处。在国际资本市场上，作为上市公司主要发起人的企业通常可以用20％～30％的资本调动、支配70％～80％的其他资本，而我国资本市场中国家用62％的国有资本仅调动38％的社会资本，这是很大的资源浪费。目前上市公司国有股主动放弃配股或将配股权转让，以及上市公司增发新股，既是相对降低国有股比例的有效途径，也为上市公司进行国有股回购创造了良好的条件，还能够引进新的战略投资者。实证分析表明，放弃配股、转配、增发新股公司的股权结构都会发生变化，变化的幅度为5％～10％不等，按照我国公司现有的股权结构，国有股占较大比例的公司应能经得起两次以上这样的“冲击”。另外，对于国有资本拟进行战略性退出的上市公司来讲，上市公司利用配股和增发的资金进行国有股的回购或配合增发新股直接出售部分国有股，将国有股的比例降至30％左右甚至以下，保持相对控股地位，应该是一种较为理想的退出方式。
2．上市公司通过再融资优化资本结构能够使公司治理机制更加有效
不同的股权结构对公司治理机制作用的影响是不同的。首先，就代理权的竞争而言，股权集中程度有限或大股东仅处于相对控股地位，其他股东就有能力影响公司的重大决策，致使经营能力低下、经营业绩不佳的经理得以更换。其次，就监督机制而言，对于有相对控股股东的公司来说，股东具有对经理进行有效监督的优势，在经理是相对控股股东的代理人的情况下，其他大股东也会因其具有一定的股权数量而具有监督的动力。从当前的情况来看，部分上市公司通过再融资来引入其他战略投资者，或利用募集到的资金进行股权结构的进一步调整，实现国有股持股比例相对降低，由绝对控股股东变为相对控股股东(笔者认为控股比例在30％左右较为理想)，对于我国上市公司治理结构的完善和治理效率的提高是有利的。
3．上市公司通过再融资优化资本结构能够实现股权激励
上市公司公布的年报资料显示，上市公司董事中有近40％零持股，总经理中有20％左右零持股；即使有的董事、经理持股，平均持股量也很低。不可否认，我国上市公司的经营者(为数不少是董事长兼总经理)对公司负有重大的责任，这样，如何克服经营者与众多股东利益不一致的现象，如何避免决策行为的短期化，就是需要我们认真研究的重大问题。学术界普遍认为，股权激励的办法能使经营者处于类似股东的地位，可以促使他们着眼于股东利益最大化。但是由于一些基本的制度问题还没有解决好，使得对管理层的股权激励制度在推行中遇到一些障碍，而其中最难解决的问题就是没有符合法规规定的股票来源。如果上市公司利用企业资金从二级市场购买本公司股票，会与《公司法》中“公司不得收购本公司股票”的规定相抵触；如果不能从二级市场购入实施经营者持股所需要的股票，公司只能将发起人持有的股权转让给经营者，这又会与《公司法》中“发起人持有的本公司股份，自公司成立之日起3年内不得转让”的规定相矛盾；如果在激励制度中使用非流通股份，则又会由于股票不能在市场上变现、经营者不能得到实际利益而大大降低激励效果。但是，上市公司若在再融资过程中定向将部分股票配售给管理层成员，管理层持股问题便可? ?卸?狻K?裕?鲜泄?就ü?偃谧视呕?时窘峁故保?芄槐冉先菀椎厥迪止扇?だ??/P>
四、结论与建议
1．对我国上市公司来说，通过再融资实现国有股的相对减持能够达到预期目的。在上市公司再融资过程中实现资本结构优化的设想，对于国有股股东持股比例较高的我国上市公司是适宜的。我国上市公司在配股过程中，可以通过国有股股东放弃配股权、转让配股权等方式使国有持股比例进一步降低，通过增发新股也可以达到同样的目的。这样，上市公司在再融资目标实现的同时，也使股权结构得以优化，可谓一举两得。进一步，我们还认为，再融资过程中的机构投资者参与、投资者素质的提高等因素，有利于上市公司股权结构变动后管理绩效的提高。
2．国有股、法人股股东放弃的配股权，仍应允许转配，以有利于上市公司股权结构优化。伴随转配股上市日程的排定与实施，通过转配股的上市流通而改善上市公司股权结构的想法将变为现实。因此我们认为，国有股、法人股股东放弃的配股权，仍应允许转配，甚至可以考虑将配股权定向转让给其他法人机构。我们提出定向转让配股权的理由是：这样做不仅可以更快地降低国有股比例，也可以使上市公司引进新的机构投资者，使上市公司的股权结构趋于合理；另外，其他法人机构参配，使上市公司在股权结构和治理机制优化的同时，可获得更多的优质资产，这对于上市公司改善资产结构、扩大经营规模、提高盈利水平都极为有利。
3．利用再融资的契机进行国有股的回购和出售部分国有股是股权结构优化最为有效的方式。允许部分上市公司利用配股和增发的资金进行国有股份回购，或在上市公司再融资时限定其出售部分国有股，是实现国有资本战略性退出的较佳途径，对于上市公司的股权结构优化也极为有利。从目前来看，申能股份和云天化的股份回购试点虽取得了成功，即通过国有股回购方式减持国有股，不仅提高了上市公司的每股收益水平、有利于国有资产的变现和保值增值，而且也可以保持二级市场的稳定，但这种方式的实施依赖于公司是否有比较充裕的现金，因此在配售价格过高和数量过大的情况下，其结果并不很理想。比如“中国嘉陵”和“黔轮胎”两家公司都有一定数量的股份未配售出去，由承销商自留。我们还应看到的是，配股和增发新股是资本市场中常见的上市公司再融资行为，我国市场对再融资行为的反应已经较为理性，利用再融资的资金回购国有股份，既解决了回购国有股的资金来源问题，又避免了上市公司直接向社会公众配售国有股的尴尬，这一思路只要运作得当，不失为国有资本战略性退出的有效选择；另外，在增发或配股时限定少量的国有股同时售出，只要价格制定适当，也应该能够比较顺利地实现股权结构优化。
电动汽车的动力由电动机提供，电机驱动系统（简称驱动系统）的性能直接影响了电动汽车的性能。电动汽车系统需要能够满足频繁停车启动、加速、大负载爬坡以及紧急制动等要求，也需要考虑到汽车行驶路况复杂多变，存在雨天、酷热、下雪等恶劣天气，以及颠簸、泥泞等复杂路况。另外，在满足行驶条件的情况下还应最大限度地保证驾驶人员和乘坐人员的舒适安全。作为电动汽车的核心部分，驱动系统应满足宽调速范围、宽转矩输出范围、良好的加减速（起动、制动）性能、运行效率高（提高续航里程）以及高可靠性等要求。
针对永磁同步电机驱动系统的效率优化，总体来说可分为以下三个方向： 1）从电机本体的电磁设计、制造工艺以及电机的材料着手，开发高效电机。2）改进脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)技术，降低功率开关器件上的损耗从而提高逆变器的整体效率；降低变频器输出电压的谐波含量，如采取空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)技术和软开关技术，减小谐波含量从而提高驱动系统的整体效率。
3）研究合适的控制策略，在保证电机满足运行条件的情况下减小直流侧的功率输入，提高驱动系统的效率。
目前，针对永磁同步电机驱动系统效率优化所提出的控制策略很多，总体来说可以分为两大类：第一类是基于损耗模型的效率优化控制(Loss Model Control，LMC)策略；第二类是基于搜索法的效率优化控制(Search Control，SC)策略。下面分别进行概述。
1.2.1 基于损耗模型的效率优化控制策略
该控制策略作为一种基于前馈式的控制方法，基本原理是：在充分考虑电机各部分损耗的基础上，建立较为精确的损耗模型，根据电机运行状况（负载转矩和实际转速）计算出该运行状况下最优的控制变量（一般为磁场、电压或者电流）以减小驱动系统的损耗。若控制变量为电枢电流，对永磁电机驱动系统来讲一般选择最优的直轴电流id和交轴电流iq，对混合励磁电机驱动系统来讲包括id、iq以及励磁电流If。这种控制策略目前已被广泛应用到了闭环传动系统中，可以保障电机驱动系统在全局运行范围内都能实现效优化。基于损耗模型的同步电机效率优化控制基本框图如图1.1所示。
基于损耗模型的驱动系统效率优化策略最早由T.M.Rowan和T.A.Lipo，以及H.G.Kim[2]
[3][4]等人提出并进行研究；1987年Bose等人将该策略运用到永磁同步电机驱动系统中。美
[1]
国学者X.Wei和R.D.Lorenz已将基于损耗模型控制策略结合直接转矩控制(Direct Torque Control，DTC)中，以提高永磁同步电机在瞬态过程中的效率[5]。针对同步电机而言，基于损耗模型的效率优化策略总共可以分为五种类型：考虑铁损的损耗模型控制策略铜损的损耗模型控制策略耗模型损耗模型控制策略
[8][9]
[6][7]、考虑、考虑铁损和铜损的损耗模型控制策略和约束条件下的损耗模型控制策略
[10][11]、基于电机精确损
[12][13][14][15]。
n*矢量控制器控制变量逆变器TL损耗模型控制器同步电机
图1.1基于损耗模型的效率优化控制策略
基于损耗模型效率优化控制策略的技术特点在于，它根据电机运行状况，通过解析法计算出使电机损耗最小的控制变量，在满足电机运行的同时降低驱动系统损耗。该方法控制变量由算法直接给出，电机效率的优化能够直接实现，数学概念清楚，物理意义明确，而且变量直接给定导致响应速度快，根据电机实际运行条件计算变量，从而能保证电机在全局运行范围内高效运行。但这种策略的缺点也不容忽视：①该策略需要对电机参数有很详细的了解，电机在运行过程中，电机参数包括电感参数、电枢绕组电阻、励磁绕组电阻、各部分的损耗系数等都会随电机运行条件的变化而改变，电机参数的变化必然会导致损耗模型不准确，从而导致控制变量的计算值不能实时追踪实际的最优值；②损耗模型建立的越准确，计算结果越接近于真实值，但也会导致计算过程越繁琐；③实际过程中为了简化计算，又不得不对损耗模型进行简化，这必然会导致计算值和实际值的差距变大，所以最终寻优结果也仅仅是一种简化后的次寻优。
1.2.2 基于搜索法的效率优化控制策略
基于搜索法效率优化策略的基本原理是：在恒定的运行条件（恒定的转速和负载转矩）下，通过控制器不断实时调整控制变量（一般为磁场或电流），寻找该运行状态下的系统损耗最高点。
P(k)idid(k)方向判断P(k1)
图1.2输入功率最小效率优化控制策略
控制策略的基本框图如图1.2所示，其中P(k-1)、P(k)和Δid(k)分别为第k-1和第k次直流侧功率检测值以及第k次的控制变量。搜索法一般包括梯度法[16]、定步长（细分）法[17]、最优转差频率法[18]、基于斐波那契数列法[19]、神经网络法[20]、黄金分割法[21]以及模糊搜索法[22]。
清华大学的学者[23]分析了感应电机搜索控制的三种算法，即Ramp法[24]、Rosenbrock法[25]以及黄金分割法，对比了各种算法的复杂性、收敛速度以及效率优化效果，在此基础上提出了改进后的基于在线搜索的效率最优算法。改进后的黄金分割法收敛速度明显加快，硬件中加入低通滤波器，对输出转矩的脉动进行了有效抑制，并将该技术用于电动汽车驱动用感应电机。
国外学者S.K.Sul和M.H.Park选用电机的转差频率作为控制变量，提出了一种基于输入功率最小的搜索方法[26]。该方法将电机不同运行状况下的最小输入功率对应的最优转差频率，以表格的形式预先保存在控制器的内存中，电机运行时根据运行状况获得表格内的最优控制变量，对实际变量进行实时跟踪。
南京航空航天大学的学者对采用直接转矩控制的电动汽车PMSM驱动系统效率优化进行了研究[27]，由于公式计算需要滤波时间，电机变量调节也需要一定的收敛以及稳定时间，因此搜索法一般需要较长的运行周期，不适合应用到需要频繁加减速的电动汽车领域。为解决该问题，提出了一种分区式是在线效率优化方法，与传统在线搜索法不同，该方法将寻优搜索过程“多线程”化，将搜索区间“离线”化。减小了搜索时间，只需保证在区间内完成一次寻优循环即可，但该策略的技术难点在于搜索区间的量化。
关键词：财务控制；COSO理论；控制体系
金融危机爆发到现在各国经济都有所好转，但许多问题还没有得到根本解决，如企业的筹资和投资的控制，资产保值和增值控制等。国美事件也引起学界和社会对公司治理机制的深入讨论，帮助公司达到财务控制制度的建设目标具有十分重要的意义。
一、财务控制的研究目的
P.T.Menzies在1986年提出了财务控制的概念，他认为，财务控制的作用就是协助管理者在任何时候都能做正确的事，它的目标首先在于通过财务控制可以得到可靠的信息，使管理更有效；其次财务控制的目的还在于可以了解实际情况与计划的偏差，然后采取正确的行动来纠正偏差，必要的时候需要修改计划来达到目标。而且他还提出了财务控制的两种手段:预算控制和成本控制。
在中国企业要协调好不同产权主体财务目标取向的差异性，整合好企业产权多元化基础上内部多重财务控制主体等问题，需要尽快构建一种适合产权多元化的财务控制机制。
二、中国公司财务控制现状
随着中国市场经济体制不断成熟，国内对财务控制问题的研究不断深入。中国企业目前普遍存在以下问题：
1.财务控制环境欠佳。（1）财务人员的岗位设置不合理。财务核算环节的资金实收、实付等事项只是业务收付类业务事项在财务数据中的一种体现，这些业务起不到实际控制风险的作用，影响了财务风险的控制和财务管理职能的发挥。（2）部分基层单位的财务机构设置不合理。在现有的管理模式下，许多公司的各基层单位没有设置专门的财务部门，其对财务风险控制措施的缺失情况比较严重。由于人员管理权限、监控手段等原因，只能实现间接的、事后的监控，无法达到有效防范风险的控制效果。
2.财务风险评估体系不完善。有的企业由于产品生产周期长，成本高等特点，造成了资产负债比率高，财务风险大。另外，大部分子公司都有独立的法人资格，借入资金往往不向总部报批，使财务风险控制存在很大难度，公司的风险评估体系不完善。其原因有：（1）风险管理制度不健全，目前大多数公司所制定的相关风险管理制度主要是以财务风险管理为主，缺乏对产品开发、市场营销等制度的完善。（2）缺少风险责任追究制度，当公司在经历了风险冲击之后，由于缺少风险责任追究制度，不能通过各种形式的责任约束、限制和规范内部人员的行为，弱化和模糊责任恶化了企业管理；企业员工应对风险的能力滞后于企业风险管理的标准。
3.财务活动控制力较弱。（1）资产管理制度不完善。存在资金控制分散的情况，责任中心对现金管理不够严格。对现有的资金缺乏投资方向或战略储备，造成资金闲置和浪费；而在资金支付结算程序中，对其审批不能完全按照制度和计划执行。虽然建立了会计集中核算体系，但部分责任中心仍然存在账外资金循环现象。（2）预算管理制度不完善。而现行的预算管理模式导致预算执行的灵活性相对较差。由于部分单位的具体预算指标是由单位负责人制定，使得财务预算缺乏科学性，给公司的经营和财务管理带来了更多不可预测的风险。（3）财务控制实施过程存在漏洞。已有的财务控制措施主要是财务工作中的岗位分设、职责牵制以及财务授权审批制度等基本的财务控制制度。在执行过程中，既不利于控制的细化执行，也没有形成制度之间的协调综合控制作用，存在着控制分散、标准不规范的问题。
4.财务信息沟通不畅。信息和沟通存在于所有企业的活动之中，许多公司只有会计部门，没有财务管理部门，有的负责人也错误的认为会计就是财务，应由会计部门负责投资、筹资和收益分配事项等业务由会计部门承担。而这些业务所经历的时间跨度大，所采用的方法也特殊，其结果就是既影响财务信息质量又导致财务管理乏力度，同时也为主管财务的负责人，基于财务收支需要和业绩的需要而虚构会计信息提供可乘之机，无法从系统的角度对整个公司进行财务控制。
内部审计在治理机制优化中处于极其重要而又特殊的地位。它是内部控制系统的重要组成部分, 也是监督与评价内部控制其他部分的主要力量, 因而其在强化内部控制方面应当发挥不可替代的积极作用, 而强化内部控制又是促进治理机制优化的重要途径。在现代公司经营管理中, 随着外部环境变化、各种风险增多、公司治理加强及内部组织重整, 内部审计工作还应在改进风险管理和完善治理结构等方面发挥审查、评价及促进作用, 由此也赋予了内部审计人员更重、更多的职责和使命。
事实上, 内部审计的作用不仅在于促进公司治理机制的优化, 还在于帮助组织进行“软控制”治理环境的营造, 成为内部控制过程设计的顾问, 建议并督促管理当局建立健康积极的组织文化, 使其成员能自觉地把办事准则和职业道德放在首位, 共同致力于组织目标的实现, 其目的就在于增加价值和改进组织的经营。
二、上市公司内部审计风险产生的多
(一) 机构设置模式的因素
1、内部审计机构设置在董事会。
这样虽然有利于保持内部审计的独立性、权威性和较高层次的地位。但是, 董事会是由股东代表和其他方面代表组成的集体组织, 它实行集体决策, 凡事都要通过董事会集体讨论决定, 正常的审计工作就难以进行。
2、内部审计机构设置在监事会。
按照《公司法》的规定, 监事会并无直接的管理权, 而内部审计的主要任务是从企业经营管理活动的实践需要出发, 渗透到整个经营管理领域, 在改善企业经营管理方面充分发挥效能, 提高经济效益。显然, 这种设置方式的最大不足是内部审计不能直接服务于经营决策。
3、内部审计机构隶属于总经理。
这样做可以使内部审计接近经营管理层, 不仅有利于为经营决策、提高经营管理水平和经济利益服务, 而且有利于实现审计目的, 保持了审计的独立性和较高层次的地位。但不足之处是对本级公司的财务和总经理的经济责任难以进行独立的监督与评价。
4、内部审计机构隶属于纪委或将监察室和审计室合并。
纪委是党的办事机构, 内部审计部门是行政机构, 将内部审计机构隶属于纪委是不妥当的。监察室的职能是行政监察, 主要是监察政纪方面的, 这与审计的职能———经济监督是两回事。这种党政不分的做法, 不仅降低了审计的独立地位, 也不能直接为经营决策者服务, 不能很好地实现审计的根本目的。
(二) 内部审计制度的因素
1、工作程序缺乏规范性。
在实际工作中, 很少有人严格依据规范化审计程序开展业务。具体表现:指令性计划太多, 积极参与方案太少, 可审可不审的不安排审计, 必须审计的, 有的对审计工作中的问题视而不见, 有的不深入进行审计, 审计取证随意性大, 所取证据证明力不足。
2、选用内部审计方法的影响。
绝大多数审计人员偏好用经验判断法和详查法, 而较少用到统计抽样法。通过和被调查单位的审计人员的交谈我们也发现, 当前审计人员对于审计抽样存在着一些片面的认识, 一是认为审计抽样没有详细审计抽样来的可靠, 不管审计的业务量多大, 都一味地采取详细审计, 排斥审计抽样。二是将审计抽样等同于审计抽查, 用审计抽查的结果判断审计总体。三是过多地采用经验抽样法进行审计抽样, 结果由于审计人员经验不足等原因造成审计误差较大。
3、内审人员结构不合理。
内部审计应为企业的精英部门, 它的人员应是兼容科技与管理知识的, 具有多元知识结构和创造思维的高智能复合型人才。而目前我国内部审计人员的现状是:内审人员结构不尽合理, 整体水平不高, 大多数内审人员是从原财务部门分离出来的, 独立性差, 且缺乏与生产、经营、管理相关的知识和经验, 缺乏必要的审计专业知识和技巧。
4、内部管理制度不健全。
内部审计管理制度建设以及执行情况是内部审计工作的基础和前提。健全有效的内部管理制度能使内审人员及时发现和控制企业经营活动中发生的各种差错和舞弊, 反之, 就会增加发生差错和舞弊的可能性, 使内审人员难以发现经营活动中存在的差错和舞弊而形成审计风险。
(三) 公司治理结构的因素
1、股权结构不合理, 导致状态失灵。
我国大多数上市公司是由国有企业改制或由国家和国家授权投资的机构投资新建而来, 因而其所形成的股权结构中表现为国有股一股独大现象严重。而国家关于国有股和法人股不允许上市流通的规定, 更从制度上确保了国有股的绝对优势地位, 国有股和法人股占据绝对优势, 但不能流通, 公司在证券市场上的可流通股比例较小, 而流通股的股东多为中小股东, 他们很少有机会参加股东会, 即使参加也没有什么发言权, 由此就造成了大股东“缺位”和中小股东“虚位”现象。
2、董事会结构不合理, 导致权力失衡。
我国多数上市公司中国家股占控股地位, 自然代表国家的董事在董事会中占优势, 因此控股股东通过推举代表其利益的董事参加董事会的方式掌控着董事会, 这就使得董事会的投票决策机制形同虚设, 出现了公司治理上的“无效区”, 董事会通过聘任符合自己利益的公司经理阶层, 达到层层控制公司的目的。目前我国多数国有企业的董事、经理还是由控股股东委派而来, 其代表股东行使的权利过大, 甚至出现了不少董事长兼任总经理的情况, 意味着自己监督自己, 这样就使董事会对经理的监督制衡成为空谈, 成为名副其实的“内部控制人”, 使得公司治理中的约束机制和激励机制完全丧失效力, 结果造成董事会不能真正履行职责, 或者履行职责时忽视公司和股东的利益。
3、监事会监督不力, 形同虚设。
监事会作为我国上市公司的内部监督机制, 由于立法过于简略, 缺乏可操作性, 且在制度上存在漏洞, 致使监事会监督不力。而且由于监事会人员来自企业内部的代表比例相对过高, 部分监事因缺乏应有的法律、财务等专业知识无法全面准确行使职权, 这样的人员结构一方面导致缺少监督者应有的独立性;另一方面也缺乏有效的监督技能, 监事会的监督职能难以有效发挥。
三、提升路径研究
(一) 设立审计委员会
整合内审资源, 改变原有内审的隶属关系, 在董事会下设审计委员会。审计委员会由执行董事和内部审计机构负责人组成, 内部审计机构在审计委员会领导下开展审计工作。审计委员会的职能是制定审计方针和审计项目, 审定审计报告, 协调与外部的关系, 向董事会报告审计工作等。审计委员会及审计部 (科、处、室) 的工作经费单列公司预算, 保障供给, 以此强化经费上的独立。可以说, 经费上的独立是内部审计实施客观、公正监督的前提条件之一。建立内审人员资格认定制度和后续培训制度, 提升内审人员素质。内部审计队伍需要大批的高素质的专业人才。审计委员会主任 (席) 和审计部 (科、处、室) 主管必须是注册审计师、注册师或CPA.有不少人考取了国际审计师证书, 这些人不是没有资格, 也不是没有实务经验, 缺少的是机遇, 应当吸引这些审计人才加入内部审计队伍。
(二) 优化内部审计方式
内部审计应该突破单纯的事后审计的传统方式, 转移到事前、事中审计上来。利用计算机进行内部审计, 就是要在公司内部建立一个完善、高效的审计信息化系统和审计操作平台, 对内部财务信息系统及会计工作实施有效监控与评价, 对公司资金、各种资产进行密切跟踪;改变目前以手工作业为主的审计方式, 提高内部审计部门在信息化条件下实施审计监督与评价的能力;逐步实现审计过程的三个转变, 即从单一的事后审计转变为事后审计与事中审计、事前审计相结合, 从单一的静态审计转变为静态审计与动态审计相结合, 从单一的现场审计转变为现场审计与远程审计、非现场审计相结合。内部审计的实施应从单纯依靠内部审计人员的力量向内部审计与外部审计相结合的方向发展。
(三) 完善公司治理结构
1、优化上市公司股权结构。
优化股权结构, 使股权主体多元化。针对上市公司国有股权过分集中的问题, 一方面应适当分散股权, 将政府持有国有股为主的股权结构转变为以法人和公众持股为主的股权结构模式, 缩小国有股、扩大公众股比例, 这样就可以大大降低国有股过分集中而带来的政企不分问题, 又可以解决国有股股权主体不清的问题;另一方面通过逐步实现国有股、法人股的全流通, 形成完善的公司控制权市场。
2、完善董事会的决策程序。
改善现行独立董事制度, 完善上市公司内部监控机制。完善相关制度特别是董事会的决策程序, 董事会作为股东的资产经营受托人, 在公司经营管理决策机构的法律地位必须明确。董事的产生一定要通过股东会的合法程序进行, 董事的变更也必须由股东大会决定, 而不是由政府部门决定。明确界定董事会、董事长、精力的职责权限;再次, 应当赋予副董事长及其他董事召集董事会的权利。
3、完善监事会制度。
提高监事会工作的独立性。一方面应明确股东选举代表股东的监事采取累积投票制, 这样少数股东可将其股份按选举监事名额所享有的总票数累积起来, 并集中投入其所中意的人选;另一方面应适当延长监事的任期, 使其长于懂事的任期, 避免监事产生后顾之忧。扩大监事会的职权。应在监事会现在职权的基础上, 增加一些新的职权。
4、建立有效的激励机制。
一是实行高额年薪制。拉开档次, 建立具有激励功效的高额年薪制, 是鼓励代理经营者为公司尽职尽责的重要动力。二是实行代理经营者与委托人共享剩余制即代理经营者持股, 这种制度既能给代理经营者一种拥有可靠收入来源的稳定感, 又能使其经营业绩与自身股权收益相挂钩, 激励其兢兢业业经营。三是实行代理经营者购买股票期权制。由于所有者收益来自股份分红和股票增值, 而分红又直接影响股票市价。四是注重对代理经营者的事业型激励。物质激励方式随着代理经营者收入水平的不断提高而效果呈递减趋势, 而非物质激励方式如职务晋升、终生雇佣、名誉称号等的激励作用则越来越明显。
摘要：文章分析了内部审计对治理机制优化的重要意义, 并从内部审计风险的产生的公司治理因素角度, 提炼了包括设立审计委员会、优化治理结构、完善治理机制等提升路径。
【关键词】员工培训；优化设计；AN公司
一、研究背景与理论依据
1.研究背景
要提高企业的核心竞争力，企业员工素质的高低就是不容忽视的一个重要方面。企业实施有效的员工培训的基础是要建立规范完善的现代企业培训管理体系。随着我国经济的不断发展变化以及市场竞争趋势的激烈程度不断加剧，AN公司在严峻的市场竞争中面临着行业发展的机遇和挑战。面对日益激烈的市场竞争和巨大的人才危机，AN公司目前的培训工作乃至于企业的人才战略给公司带来了阻滞，如何通过完善的培训，提升员工素质，提高企业竞争力，已经成为AN公司亟待解决的现实问题。
2.理论依据
培训是指组织为了实现战略目标和帮助员工成长而采取的各种对员工进行有目的、有计划地培养和训练活动。培训的目的是帮助员工不断地更新知识，掌握技能，改变或加强工作动机、态度和行为，提高工作绩效，使其适应组织发展和自身发展的需要。培训的过程就是培训是将个人隐形的知识转化为现行的知识，然后传播给受训者，再由受训者经过接收、分析、理解、提炼、感悟，形成自己的新的隐性知识的过程
二、AN公司员工培训体系现状分析
1.AN公司员工培训计划制定
根据公司规定，每年1月20日前，公司人力资源部根据公司的整体经营战略，并结合各职能部门的年度工作计划，拟定公司的年度培训计划，计划中包括了全年拟计划实施的培训项目、培训形式、预计开展时间、培训经费等相关细则。公司人力资源部拟定的年度培训计划须报公司年度经营计划会议通过，总经理签字确认后执行。期间如实际情况发生变化对计划内容进行调整，则会在季度培训计划实施方案中予以体现。季度培训计划实施方案，须报上级主管领导和总经理批准后予以实施。
2.AN公司员工培训实施
公司培训的实施分为3个部分：第一，公司人力资源部负责的培训的实施。对于按季度培训计划开展、以人力资源部为实施主体的各类培训，由人力资源部主任报总经理审批后实施。第二，其他部门负责的培训的实施。对于公司各部门自行组织的业务学习或相关培训活动，由各部门自行安排，如若涉及到其他部门的人员（含兼职讲师），则需报公司人力资源部审核备案。第三，对于各部门因工作需要，外派本部门人员外出参加相关商业培训，或邀请外部专家到公司开展相关商业培训，则须到人力资源部领取《培训项目审批表》，按表格要求填写后提交至人力资源部，报总经理审核批准。
三、AN公司员工培训体系中存在的问题
1.培训实施各环节不完善
（1）培训内容针对性不强
AN公司的员工培训项目过多集中于基础知识和基础技能的培训，却忽视了员工能力的开发和应用。AN公司的员工培训主要围绕的是专业技能和基本知识，缺少对员工个人素养、企业文化等方面的培训。
（2）未能建立员工培训档案
AN公司的员工培训在结束之后并未能建立员工培训的档案，关于每次培训的培训目标、培训时间和地点、培训内容和课程、培训负责人与培训师、培训形式与培训方法、培训预算等没有形成档案记载或者知识零星地记载。
2.培训效果评估无跟踪和考核
培训课程的结束就意味着培训整个流程的结束，并未能对参训学员的培训效果、培训讲师的教学质量、培训组织者的组织有效性进行跟踪和考核。这会使得培训学员在参加培训时的积极性不高，学多学少一个样，学好学坏一个样；培训讲师的工作热情得不到释放，教好教差一个样；培训组织者也不会过多关注培训组织工作的是否有序，组织好与坏都一个样。
四、AN公司员工培训体系优化方案
1.确保培训实施效果
针对AN公司员工培训内容的针对性不强的问题，需要进行充分的培训内容调查分析，针对公司不同级别的员工采取有针对性的培训内容。
高层管理者培训：目的是培养经营理念、服务意识、公司发展战略、战略规划能力、统帅全局的能力、控制能力等高级工商管理方面的培训和英语培训。
中层管理者培训：侧重于经营管理基本理论与实际运用的培训，包括在服务意识、部门目标管理、绩效考核、成本控制等方面实施有针对性的培训和英语培训。
一般员工培训：侧重于专业技术技能、工作效率、工作方法与艺术、时间管理、规范化流程等技能。
2.落实培训效果评估
（1）受训者培训效果评估
受训者接受培训后进行效果评估的目的并不只是为了检验培训项目的好坏，而是为了改进培训项目提供依据，最终实现培训价值的提升。AN公司的员工培训包括了培训前的评估、培训中的评估和培训后的评估。
（2）培训讲师教学质量评估
课程满意度评估。培训结束后，对培训师的现场发挥水平、培训气氛、培训技能等是否达到预先设计的实施方案要求，采用问卷调查和现场调查的方式进行评估。
培训师能力评估。培训教师教学水平及能力素质的测评标准，是根据深入调查研究，在不断对多名成功的培训师教学实践活动进行总结之后而最终形成的。
参考文献：
[1]章景萍.企业员工培训的理论与实践研究[D].安徽大学，2007.[2]黄锦钢.国有企业员工培训问题研究[D].广西大学，2007.
[3]周晓玲.B公司员工培训问题分析及对策研究[D].中国地质大学（北京），2010.
[4]李海艳.D公司的员工培训体系设计[D].山东大学，2010.
文章研究与分析了我国烟草公司科研经费管理现状及科研经费管理面临的问题,用科学发展观指导科研经费管理理念,提出了构建完整系统的科研经费管理体系的有效措施.
作 者：邝玲亚 林国平谭宇 李海乐 黄家明 作者单位：邝玲亚,林国平,谭宇(中国烟草白肋烟试验站湖北省烟草科研所)
李海乐(武汉科技大学中南分校)
黄家明(亚洲会计师事务所,湖北,武汉,430000)
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—— 现状与发展
华东理工大学
钱 锋
二零零七年八月
主要内容
一、过程控制与优化的作用
二、过程控制与优化的现状 APC与RTO广泛应用 与 广泛应用
三、工程应用中过程控制的新方向
过程监控：DCS/PCS/APC/RTO/MES全系统集成监控 过程监控： 全系统集成监控 自适应控制器： 自适应控制器：克服传统概念对模型精确性要求
四、过程控制与优化的案例分析
一、过程控制与优化的作用
国家发展战略需求
国家中长期科学和技术发展规划纲要》 流程工业的绿色化、《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将“流程工业的绿色化、自 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“ 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“基于生态工业概念 的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、智能化检测控制 技术、装备和调控系统。技术、装备和调控系统。” 中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》 《中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》装备制造业振兴 的重点： 推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、成套设备和对二甲苯 的重点：“推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、对苯二甲酸 成套设备国产化。成套设备国产化。”（自动化技术非常重要）国产化 自动化技术非常重要）国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出，《 国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》 指出，在“ 发展重大 工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，满足重点建设工程及其他 实现重点突破。重大（成套）重大（成套）技术装备高度自动化和智能化的需要 ”实现重点突破。
用自动化技术提高流程工业自主创新能力
石油和化学工业发展需求
国民经济的支柱产业 2005年石油和化学工业总产值达到 年石油和化学工业总产值达到33762亿元，占 亿元，年石油和化学工业总产值达到 亿元 国民生产总值（亿元）国民生产总值（182321亿元）的18.5% 亿元 石油和化学工业既是产能大户又是耗能大户 2005年我国石油化工行业总能耗3.048亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤 占全国总能耗的15% 占全国总能耗的 万元GDP能耗是0.903吨标准煤，比国外同行业平均 能耗是 吨标准煤，万元 能耗 吨标准煤 水平高 水平高15%～20% ～ 污水排放，全行业达32.3亿吨，废气 亿吨，污水排放，全行业达 亿吨 废气1.4274万亿立 万亿立 方米，固体废弃物8406万吨 方米，固体废弃物 万吨
应用过程控制与优化技术实现节能减排
过程控制与优化如何实现节能降耗 1.运行过程优化操作
过程控制
目的：克服扰动，目的：克服扰动，保证操作安全性和平稳性 手段：先进控制器（控制方法、算法）手段：先进控制器（控制方法、算法）设计
过程优化
目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、减排 手段：生产装置、过程、手段：生产装置、过程、流程的模拟和优化运行
用能过程监控
优化生产操作条件，优化生产操作条件，确保过程用能始终保持在高效工况 下运行
过程控制与优化如何实现节能降耗 2.过程用能组合优化
夹点技术提升和设计换热网络
对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费 对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费20 ％～50％，投资回收期一年左右； ％，投资回收期一年左右 ％～ ％，投资回收期一年左右； 对新建工厂换热设备进行优化设计，比传统方法可节省 对新建工厂换热设备进行优化设计，投资10％～ ％，操作费节省 ％～50％。％～20％，操作费节省30％～ 投资 ％～ ％，操作费节省 ％～ ％。Exergy分析方法 分析方法
注重能量的质量高低或有效能的大小 工艺装置能量优化、工艺装置能量优化、工艺装置及与其它单元之间的热联 合、全厂低温热优化利用以及蒸汽动力系统综合优化 应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，可取得 极大的经济效益与社会效益。极大的经济效益与社会效益。
先进控制和优化应用的效益
Aspen公司 数据表明： 公司 数据表明：
实施APC取得的效益中，降低能耗占10％，产品质 取得的效益中，降低能耗占 ％，％，产品质 实施 取得的效益中 量提高占10%，提高装置生产平稳与安全性占 ％，量提高占，提高装置生产平稳与安全性占15％，提高回收率占15％，提高加工能力占30％。％，提高加工能力占 提高回收率占 ％，提高加工能力占 ％。Chemshare公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 改造常规仪表获得10％的效益，用DCS改造常规仪表获得 ％的效益，在DCS上实 改造常规仪表获得 上实 上实现RTO获得 获得40 获得40％的效益，上实现 获得 现APC获得 ％的效益，在APC上实现 获得 的效益。％的效益。Foxboro公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 效益比：DCS为 1 : ARC为 3 : APC为 5 : RTO 为 9。效益比： 为 为 为。
过程控制与优化技术面临的挑战
市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、先 进控制和过程优化技术提出了新的要求和挑战 严格的环保指标和成本控制要求，多目标、严格的环保指标和成本控制要求，多目标、变约束 的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、先进 控制和过程优化技术尚不能完全胜任，控制和过程优化技术尚不能完全胜任，需要进一步 加强创新研究 过程模型化技术和水平还远不能满足我国石化行业发 展的需要 关键石化技术国际供应商在模型上对我国实行技术 封锁，需要自主地进行流程的设计、封锁，需要自主地进行流程的设计、优化和提升
先进控制与优化技术面临的挑战
过程模型和优化技术的创新与进步
模型的准确性和效率、在线模型参数调整、模型的准确性和效率、在线模型参数调整、测量 仪表故障补偿、系统扰动克服、仪表故障补偿、系统扰动克服、系统框架优化设 计、系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、先进 等关键技术的创新对流程模拟 控制和过程优化至关重要； 控制和过程优化至关重要；
二、过程控制与优化的现状
过程控制发展的回顾
阶段 控制理论 控制工具 控制要求 控制水平一 年代70以前 以前）（年代 以前）
经典控制理论 二 年代）（70～80年代）～ 年代 现代控制理论 三 年代）（90年代）年代 控制论、信息论、控制论、信息论、系 统论、统论、人工智能等学 科交叉 计算机网络、计算机网络、现场总 线系统与智能仪表
常规仪表 分布式控制计算机（DCS））气动、液动、电动）（气动、液动、电动）安全、安全、平稳 简单控制系统
市场预测、快速响应、优质、高产、优质、高产、低消耗 市场预测、快速响应、柔性生产、柔性生产、创新管理 先进控制系统 综合自动化（综合自动化（CIPS））
先进的控制工具，先进的控制工具，DCS、现场总线控制系统的出现与完善；、现场总线控制系统的出现与完善； 现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、非线 性控制、性控制、鲁棒控制以及智能控制等控制策略与方法仍然为目前国内 外学术界与工程界的热点研究课题。外学术界与工程界的热点研究课题。APC、RTO、PMC 的作用、、先进控制 – 确保操作运行在局部约束条件边界上 随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，系 优化 /在线优化 –，表现为控制目标多元化，统的复杂性不断增加，表现为控制目标多元化，变量 统的复杂性不断增加追求效益最大化目标 数目增多且相关性增强以及存在多种约束。数目增多且相关性增强以及存在多种约束。改进、过程监控 – 改进、提高运行效率
先进控制
优化/在线优化 优化 在线优化
过程监控 Operators 工程界形成共识： 工程界形成共识： Control + Optimization + Monitoring = Profits Planning、RTO、APC 的作用、、原材料信息获取/生产计划优化
计划优化系统（PIMS））
每月/周
Raw Material Acquisition / Run Plan Optimization 采用简化模型，采用简化模型，仅考虑主要约束条件 简化模型 优化全厂 全厂装置 优化全厂装置 优化预期进料 预期进料、优化预期进料、操作条件和价格 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 生产计划－每月/每周 每周平均计划 生产计划－每月 每周平均计划
调度约束、调度约束、价格等
计划、计划、调度 的过程变量
操作条件实时优化
在线优化
（RTO））CurrentOperations Optimization 小时
详细的工程模型，详细的工程模型，准确预测所有约束 进行各个装置的单元优化 单元优化，进行各个装置的单元优化，非全厂规模 基于当前生产 当前生产操作条件与价格进行优化 基于当前生产操作条件与价格进行优化 优化目标值能够自动执行 优化目标值能够自动执行
优化目标
过程约束
先进控制应用
Advanced Control Applications 通过装置测试获取线性动态模型 通过装置测试获取线性动态模型 应用范围小于RTO（单一指标、控制回路等）应用范围小于（单一指标、控制回路等）进行动态约束控制 进行动态约束控制 各约束条件预先定义的 预先定义的、各约束条件预先定义的、区分优先级别
先进控制
（APC））
分钟
APC/RTO 实现过程
RTO 模型 及其在线应用
目标函数、定价、目标函数、定价、逻辑 PA1 进料/产品分析 进料 产品分析
实验室
OVEREAHD LIGHT ENDS SS1 LVN TO PWF PA2 SS2 HF ATF 计划调度 人员 PA3 T101 GOA CRUDE PA4 SS3 HF HCN LCCO GOC CRUDE F-101 F-170 Stm SS4 HF HCCO LCCO FO CRUDE BLENDING OVERFLASH CRUDE T-151 HCN T2101 LVGO LCCO F-2 1 0 1 F-2 1 5 0 分析工程师
价格 驱动力 限制约束 CRUDE FCCU 离线学习 ASSAY BLEND F 2 10 1 F 2 15 0 HVGO SLURRY ASPHALT 优化 工程师 APC应用
终端用户
系统工程师 RTO 系统平台
先控 工程师 DCS界面 界面 FC 101 操作工程师
过程控制与优化的位置
月/周 周 周/天 天
计划 调度 实时优化(RTO)小时 分钟 秒
先进控制（APC））常规控制回路 DCS – 仪表
先进控制技术（APC））
目标： 目标：
处理多变量的约束控制 提供单元的局部约束优化与动态控制
主要特点： 主要特点：
基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）应包括装置单元的所有主要约束条件 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简），单的经济指标 实现DCS层面上控制回路设定值的自动改变 层面上控制回路设定值的自动改变 实现
技术创新： 技术创新：
多变量测试与辨识技术 应用举例
PTA溶剂脱水塔的 溶剂脱水塔的APC应用： 应用： 溶剂脱水塔的 应用
溶剂脱水塔先进控制系统
基于关键组分的多变量预测控制系统方案设计
扰动（反应器抽出水）扰动（反应器抽出水）或 进料量+回流温度（PX进料量 回流温度）进料量 回流温度）L（回流量设定值）（XD（塔底 2O含量）塔底H 含量 XB（塔顶 塔顶HAC含量）含量 DP（全塔压差）（全塔压差）FV1（蒸汽流量阀位）蒸汽流量阀位）FV2（回流量阀位）回流量阀位）
先 进 控 制 器 GC V（蒸汽流量设定值）（T（塔底温度回路设定值）（目标： 目标： 稳定塔釜组成DI1702（釜水）（釜水）稳定塔釜组成 降低塔顶酸耗和能耗
应用举例
MV测试（多变量）： 测试（多变量）： 测试
应用举例
阶跃响应模型： 阶跃响应模型：
应用举例
MPC投运后的 曲线： 投运后的CV曲线 投运后的 曲线： APC应用现状 应用现状
1、建立了标准化的APC工程实施方案与步骤；、建立了标准化的 工程实施方案与步骤； 工程实施方案与步骤
2、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，逐步完善现有、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，APC技术（如闭环辨识技术）； 技术（如闭环辨识技术）； 技术
3、对数据分析、过程机理的综合应用逐步加强、对数据分析、实时数据分析（模式识别方法）实时数据分析（模式识别方法）如，常减压装置原料频繁切换问题； 常减压装置原料频繁切换问题； 与基于严格机理的模型相结合 如，关键指标预估
在线优化技术（在线优化技术（RTO））
目标： 目标：
自动、自动、实时完成最优目标值 最大化经济效益（一个或多个装置）最大化经济效益（一个或多个装置）
主要特点： 主要特点：
非线性模型－ 非线性模型－基于工艺机理模型 根据装置运行数据自动实现模型的在线修正 基于经济定价的优化 基于装置运行信息反馈的优化 最优目标的自动、最优目标的自动、闭环实现 针对当前约束条件下效益最高的装置单元 RTO 优化目标
RTO的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小/最大约束 的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小 最大约束 的目标 的前提下最大化当前的操作利润 最大化利润 = ∑产品价值∑公用工程费用
炼油为例）产品要求（炼油为例）
塔顶轻组分质量指标 侧线采出组分质量指标 塔底重组分质量指标
最小/最大约束条件 最小 最大约束条件 先进控制器（MPC）先进控制器（MPC）的主要约束条件 RTO 如何提升操作性能－精馏塔控制示例
冷凝器约束
再沸器约束 塔压设计约束
进料
溢流液泛线
漏液线 塔压
实时优化过程
稳态模型实现在线运行，稳态模型实现在线运行，从总体效益上进行优化 利用 APC技术实现目标 技术实现目标 当过程处于稳态时RTO运行 运行 当过程处于稳态时 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 正常情况下，每天运行 ～ 次 正常情况下，每天运行3～5次 稳态检测时，一般要检查至少 个以上变量情况 稳态检测时，一般要检查至少30个以上变量情况 尽可能地实现最大化利润 基于经济信息 利用RTO 改进操作实现最大化利润 利用
实时优化过程
等待装置调整平稳 稳态检测
优化值下装到DCS 控制器设定值改变 RTO 循环
从DCS中获取数据
计算最优化操作条件
数据有效性验证
约束、控制器状态、约束、控制器状态、价格因素等
模型计算/参数调整(基本工况)RTO每个班次将自动实现 ～4次循环计算 每个班次将自动实现3～ 次循环计算 每个班次将自动实现
APC 与 RTO 技术比较 APC应用 应用
过程中包含多个控制器 ? 动态经验模型(假定过程响应是线 假定过程响应是线 性的)性的 ? 更新偏差 预测误差 更新偏差/预测误差 ? 进料信息特性描述简单 ? 简单线性规划优化 ? 线性规划只是几个操作变量的代 价函数 RTO 应用
包含全部过程 ? 严格的、基于工艺机理的、稳态、严格的、基于工艺机理的、稳态、非线性模型 ? 更新工程参数 ? 详尽的进料信息，如组分、比例 详尽的进料信息，如组分、? 非线性优化 ? 详细的经济参数，有关原料供应、详细的经济参数，有关原料供应、产品、产品、公用工程的价格等
RTO 系统对 系统对APC的要求 的要求
APC能够保证系统达到稳态 能够保证系统达到稳态 实现过程中，的约束。在RTO实现过程中，优先考虑控制器中 实现过程中 优先考虑控制器中MV和CV的约束。和 的约束 因此，因此，应确保不能有不合理的箝位限制 APC 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标，同时 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标 的优化目标并保持这一目标，满足所有 MV/CV的约束 的约束
值得注意的是: 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，值得注意的是 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，控制稳定性更为重要。控制稳定性更为重要。
三、工程应用中过程 控制的新方向 过程监控 自适应控制器
过程监控
过程监控问题： 过程监控问题：
过程参数的变化：催化剂中毒、过程参数的变化：催化剂中毒、热交换器结垢等 干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、环境温度变化等 执行器问题：卡住、空气泄露、执行器问题：卡住、空气泄露、气源故障等 传感器问题：堵塞、结垢、标定误差等造成仪表损坏或偏差 传感器问题：堵塞、结垢、控制器问题： 控制器问题：控制性能等
工业生产过程应用现状： 工业生产过程应用现状：
限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、常用 偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，依赖于模型准确性
目前基于仪表检测信息的单变量监控应用普遍
满足工业装置运行需求
工业过程故障分析
产品不合格,不安全的操作条件 设备损坏等 产品不合格 不安全的操作条件,设备损坏等 不安全的操作条件 不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，仅美 国石化行业，国石化行业，每年估计因缺乏对异常事件的有效监控而损失 200亿美元 亿美元
事实上
石化行业的自动化程度很高 从信息系统中获取的数据量是非常惊人的因此
可利用丰富的数据信息进行过程监测，可利用丰富的数据信息进行过程监测，有效实现控制与优化 事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，而这在以 前是不可能的
寻找有效的实时故障检测和识别方法是 目前工业应用中主要发展目标之一。目前工业应用中主要发展目标之一。
过程监控的传统方法
单变量统计监控
经典方法：基于施瓦特图（经典方法：基于施瓦特图（Shewhart）的应用）
给定一定的阈值，给定一定的阈值，可以在训 练集中数据的统计特性基础 上，应用统计假设理论来预 测系统变化是否失控。测系统变化是否失控。
故障识别
给定一个观测变量X，每个变量的标准误差： 给定一个观测变量，每个变量的标准误差：
e j =(x j ? μ j)/ s j μ j 是均值，s j 是第 个变量的标准差 是均值，是第j个变量的标准差
将标准差绘制在同一表中，将标准差绘制在同一表中，并且用基于显著性水平的阈值 检测失控变量。检测失控变量。
目前过程监控的主要方法
基于多变量统计技术的监控方法： 基于多变量统计技术的监控方法：
数据驱动方法
主元分析法（主元分析法（PCA））费舍尔判别分析法（基于模式分类学的故障诊断）基于模式分类学的故障诊断）部分最小二乘法 类似于PCA的子空间辨识方法）的子空间辨识方法）规范变量分析法（类似于 的子空间辨识方法
特点： 特点：高维数据变换为 低维，低维，通过单图显示 数据可视化），），有助（数据可视化），有助 于为操作员解释过程数 据的显著变化趋势。据的显著变化趋势。
解析法
基于参数估计、基于参数估计、基于观测器设计和等价关系
特点：应用在输入、特点：应用在输入、输出和状态数目相对 较小的系统
基于知识的方法
采用定性模型——基于因果分析、专家系统和模式识别 基于因果分析、采用定性模型 基于因果分析
克服单变量统计技术忽略的过程变量空间相关以及序列相关性的影响
过程监控的金字塔结构
广义 PCA 模型
特 定 事 件 的 PCA监控模型 监控模型 基于简单模型的监测，基于简单模型的监测，PID 监控器，阀流量模型 监控器，异常事件检测（异常事件检测（AED））(复杂工况检测 复杂工况检测)复杂工况检测
实时指导系统
多变量)智能报警(多变量 多变量
(诊断 & 建议 诊断 建议)报警信息管理（ACM/AEA））DCS 报警系统
过程监控系统的目标(I)报警与事件管理（报警与事件管理（Alarm and Event Management））通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能;通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能
适当合理化和过滤报警信号 通过相关操作适时激活报警系统
确保报警信息 明确、明确、有效
为控制台和现场操作工提供报警和事件信息的整合 异常事件检测（异常事件检测（Abnormal Event Detection））检测操作条件 的偏离，的偏离，使操 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的AED技术 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的 技术 作员在报警前 仪表动作失效； 仪表动作失效；操作区域出现问题等 处理。处理。开发AED的有效工具，如PCA方法等 的有效工具，开发 的有效工具 方法等 为控制台操作人员提供实时的基于知识的工况检测和诊断指导信息 搭建操作员实时指导系统的结构框架
操作员实时指导系统（操作员实时指导系统（Real Time Advisories））
过程监控系统的目标(II)操作约束管理（操作约束管理（Operations Constraint Management）
帮助明确当前与操作（包括 帮助明确当前与操作（包括APC、RTO）相关的约束条件、）帮助理解当前各主要约束条件 帮助推向卡边操作以获取利润最大化 正确地预测(评估 正确地预测 评估)当前工况和下一可能约束之间的距离 评估
程序化操作（程序化操作（Procedural Operations））
检测、分析、指导、恢复等）发展在线程序以实现过程的无缝操作（检测、分析、指导、恢复等）
发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，确保实现当前仅一个程序管理系统在运行
异常事件的检测过程
当前的观测值 正常过程行为描述 比较
统计模型、如：统计模型、工程关 系、启发式知识等
差异性解释
警告： 如果与正常预期变化不符 警告： 显示：解释差异在哪里 显示： 目标: 为操作员提供 早期预警 优点: 减少低负荷和停车工况
模糊布尔逻辑
异常事件的检测特征
AED 将在报警系 统前做出响应 DCS 报警系统
报警区域
AED 将让操作人员有 更多时间进行操作 操作员动作 对报警进行响应 采取预防措施
非正常工况检测区域
过程监控 正常操作
过程监控系统举例
95% 正常操作都在椭圆里 外部离群值警告将会有问 题出现 很容易识别有问题的变量 通过故障树分析，通过故障树分析，可以识 别问题起源 已验证此项技术的可靠性
过程监控发展的建模技术
预期的改进操作
控制器逐渐把离群值拉回到边界 控制器逐渐把离群值拉回到边界25%的范围内 的范围内
过程监控系统设计的主要特征
基于多变量控制技术，基于多变量控制技术，并确保控制器性能 采用基于线性规划的多变量控制技术 有DMC控制器的所有特性 控制器的所有特性 非正常工况的检测和处理确保多变量控制器性能 控制器会逐步实现产量最大化 监控系统确保安全性 当过程将出现问题时，当过程将出现问题时，会提醒操作人员 当有突发的严重的扰动时，当有突发的严重的扰动时，会切换到安全模式 控制器性能实现自动监控
自适应先进控制策略
控制系统的重要性
控制系统是装置运行的基础: 控制系统是装置运行的基础
财务 收入减少，收入减少，支出增加 质量，产量，质量，产量，原料 及公用工程消耗 产量、转化率、产量、转化率、分离效果等 设备性能变差
装置
过程单元 生产设备
反应器,压缩机, 反应器,压缩机,热交换器等
过程控制系统
传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，阀,传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，软测量
控制器性能差
控制器性能差
生产装置的操作性能变差 生产装置的操作性能变差
财务状况下降
自适应控制系统基础 － 实现控制器性能监测
控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，开发控制器性 能监控技术有利于： 能监控技术有利于： 标准控制特性与装置效益的关联； 标准控制特性与装置效益的关联； 改进控制器性能； 改进控制器性能； 减少70%MPC的开发周期； 的开发周期； 减少 的开发周期 建立基于条件变化（建立基于条件变化（Condition-Based）的连续改进模型）
结果: 结果
更好的控制性能使工厂可以增加 的利润 更好的控制性能使工厂可以增加5%的利润 ? 基于条件的控制可以减少 基于条件的控制可以减少30%的维护费用 的维护费用
何为先进控制与优化系统的坚实基础？ 何为先进控制与优化系统的坚实基础？
在线优化/调度 在线优化 调度
在线优化/计划的实施基础： 在线优化 计划的实施基础： 计划的实施基础
先进控制„ 先进控制 DMC 准确的模型 有效调节、有效调节、控制 较宽的操作范围 APC的实施基础： 的实施基础： 的实施基础
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
提供可靠的关键仪表与分析仪器 基础控制回路性能良好
目前问题 — 如何实现自适应控制
存在问题（存在问题（MPC）:）
模型测试与辨识成本高； 模型测试与辨识成本高； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 控制算法适用对象面窄； 控制算法适用对象面窄； 持续投运率低 不易维护 实施周期长成本高
先进控制„ 先进控制 DMC 先进控制层 先进控制器性能监测 控制器模型的自动更新 约束条件的自动分析 基础控制回路层
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
基础控制回路的性能监测 确认问题后的工作流程
自适应控制的目标
建立、发展一套工程应用工具与实施流程，建立、发展一套工程应用工具与实施流程，使得在低成本条 件下实现/维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。件下实现 维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。维护先进控制系统运行在峰值性能范围中
实现控制系统的自动、实现控制系统的自动、自适应维护是关键
利用、发展有效工具和方法，如： DMC Solution Analysis Tool 利用、发展有效工具和方法，采用和改进经济性度量标准，采用和改进经济性度量标准，保持控制器性能
先进控制器性能评价标准（除投运率外）先进控制器性能评价标准（除投运率外）
关联控制器性能评价与经济效益的关系
明确基础控制回路与控制系统整体结构的关系
确定机会损失
控制器性能
引起控制器性能衰减的因素 原 因
基于计划调度或RTO的经济目标的改变 的经济目标的改变 基于计划调度或 操作条件或者过程变化 基础控制回路与仪表出现问题
影 响
控制器将操作条件推向错误的目标值 模型失配、控制器失效 模型失配、控制器失效, 调节范围受限 无法克服扰动并维持控制目标
投运率本身也无法充分度量控制器性能和机会损失 2 3 效 益 机会损失
良好维护 在线监控
维护较差 无监控
控制器性能改善的要求
先进控制器性能的改善
适用范围、准确性等）高质量的控制器模型（适用范围、准确性等）
控制器模型随过程与操作条件而变化
基础回路控制器性能改善
更为频繁地监控基础控制回路层的性能 及时解决基础回路、及时解决基础回路、仪表和分析仪器的问题
其它有效方法－利用现有技术实现主要的、附加功能 其它有效方法－利用现有技术实现主要的、过程监控 事件检测与分析 事件的报告与解决方法
先控模型的自动更新
分为四个步骤： 分为四个步骤：
目前现状： 目前现状：
仅在出现问题时检查控制器 主要采用投运率ON / OFF作为监 主要采用投运率 作为监 测手段 XOM MV metric being rolled out – no baseline 提交工程师进行问题诊断
目前现状： 目前现状：
已经具有多种自动测试软件(Taiji, Smartstep)各自独立，各自独立，与辨识或控制过程不连接 要求专业人员使用 辨识过程没有自动实现，辨识过程没有自动实现，依靠手动专家经验
自动测试
目标： 目标： 自动辨识
自动测试软件与自动辨识软件相连 辨识结果修正、辨识结果修正、或者加强测试 对于非专业人员也能够简单操作，对于非专业人员也能够简单操作，仍需要过程知识
控制器性能监控
目标： 目标：
实现控制器性能的连续监控 在线性能监测指标 实时溯源问题诊断 确认先控系统调整带来性能改进(与模型 与模型 质量问题相区分）质量问题相区分）
目前现状： 目前现状： 矩阵训练工具（病态矩阵良化）病态矩阵良化）目标： 目标：
面向非专业人员使用－ 面向非专业人员使用－但仍需要过程知识 快速、快速、有效实现 一旦结构形式确认，一旦结构形式确认，可反复用于模型更新 非常复杂的过程，非常复杂的过程，需要专业人员 计算过程耗时长 每个控制器更新过程都需要
基础控制系统
对底层基础控制回路的性能进行监测 检测异 常信息 Detect 诊断/修复 诊断 修复 Diagnose / Quantify 基础控制系 统监测 Base Monitoring 检测基础回路控制层问题，检测基础回路控制层问题，确认执行器故 障对生产单元性能的影响 仪表与分析仪出现故障 控制阀滞涩 PID回路的参数整定问题 回路的参数整定问题 计算由于执行机构故障造成效益的机会损 失成本 导致先进控制系统回路中的变量无效 限制先进控制器操作范围 无法实现产量最大化 放弃其它附加的产品质量控制 为生产运营商（企业）为生产运营商（企业）处理异常信息提供 工作方案 为企业提供处理过程的优先级信息 对上述事件的处理进行跟踪
报告 Report 确定处理过程方案
企业运营部门
修复
集成的工作过程与工具
异常信息检测
自动测试
诊断/修复 诊断 修复
基础回 路控制
报告
控制器性 能监测 MPC/NLC 先进控制
自动辨识
形成工作流程
矩阵训练工具
企业运营部门
自适应控制 – 关键技术与软件
基础控制回路性能监测 代表软件： 代表软件：Matrikon ProcessDoctor PID 先进控制器性能监测 代表软件： 代表软件：AspenWatch 测试/辨识 建立、强化模型功能）测试 辨识（建立、强化模型功能）代表软件： 代表软件：Tai-Ji ID & SmartStep & Subspace ID 增强模型鲁棒性)矩阵条件数改进(增强模型鲁棒性 增强模型鲁棒性
代表软件： 代表软件： SmartAudit(AspenTech)收益分析
提高生产过程的操作性能： 提高生产过程的操作性能：
减少 减少30%的产品质量波动 的产品质量波动 ? 减少 ～10%的能耗 减少5～ 的能耗 ? 增加产量 ～5% 增加产量2～ ? 通过控制器监控的统一解决方案，减少总费用 通过控制器监控的统一解决方案，节省维护费用
基于条件的维护策略可以节约最多 基于条件的维护策略可以节约最多30%的维护费用 的维护费用 ? 可以节约 可以节约70%的MPC开发和重复测试的费用 的 开发和重复测试的费用
四、过程控制与优化的案例分析
典型案例
1、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化、2、PTA加氢反应过程的优化、加氢反应过程的优化
3、聚酯装置反应过程的优化、4、乙烯装置中裂解炉的节能控制与优化、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
研究对象： 研究对象： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 800#（老装置）、（老装置）、8500#（新建装置））、（新建装置）
存在问题： 存在问题：
确保新老二甲苯 分馏装置所处理 的C8A资源负荷 资源负荷 分配在相对优化 的运行状态
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理建模
B1，B2分别为装置的输入分配比，分别为装置的输入分配比 DA801、DA804、DA8501分别为二甲苯的三个分离装置、、分别为二甲苯的三个分离装置
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理模型的校正: 二甲苯精馏装置机理模型的校正
ASPEN流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 混池假设，混池假设，计算数据与工业实际值之间必然存在一些 偏差。偏差。
1、根据装置的结构数据、操作数据、各塔组分分析化验、根据装置的结构数据、操作数据、数据及能耗数据，采用数据调和技术 数据调和技术对数据进行有效 数据及能耗数据，采用数据调和技术对数据进行有效 性一致性分析，供建模分析。性一致性分析，供建模分析。模型参数调试、2、选择典型工况数据，进行模型参数调试、校正，使三、选择典型工况数据，进行模型参数调试 校正，塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
灵敏度分析： 灵敏度分析： 1）改变输入分配比对装置能耗的影响）
可以看出，随着输入分配比 由小增大, 可以看出，随着输入分配比B1,B2由小增大 三塔的 由小增大 冷负荷也随之增大，基本呈线性。冷负荷也随之增大，基本呈线性。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
2）改变输入分配比对装置）改变输入分配比对装置OX产出的影响 产出的影响
为了能保证OX尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，为了能保证 尽量多产出的情况下 需要研究输入分配比与装置OX产出的影响。产出的影响。需要研究输入分配比与装置 产出的影响 OX 产 出 KG /HR OX 产 出 KG /HR 可以看出，随着、的变化 的变化，产出接近二次曲线 产出接近二次曲线，可以看出，随着B1、B2的变化，OX产出接近二次曲线，B1=0.44，B2=0.65处各有一峰值。处各有一峰值。处各有一峰值
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
3）改变回流比对塔釜OX产出与冷负荷的影响）改变回流比对塔釜 产出与冷负荷的影响
回流比对操作工况的影响很大，塔为例，回流比对操作工况的影响很大，以DA804塔为例，改变回流 塔为例 对二甲苯装置的塔釜OX产出与冷负荷的影响，如图： 产出与冷负荷的影响，比，对二甲苯装置的塔釜 产出与冷负荷的影响 如图：
冷 负 荷 M M K C A L/ H R OX 产 出 KG /HR 从上图可看出，回流比增大，从上图可看出，回流比增大，塔釜采出与冷负荷也随之 增大，须折中考虑。增大，须折中考虑。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
4）改变进料塔板位置对冷负荷影响）
可调整的进料口位置： 可调整的进料口位置： DA801：FC8001－25块塔板、35块塔板，FC3034－50块塔板、60块塔板； ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 块塔板； － 块塔板 － 块塔板 DA8501：FC7518－28块塔板、48块塔板，FC8504－96块塔板、144块塔板 ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 － 块塔板 － 块塔板
冷 负 荷 M M KC AL /H R 冷 负 荷 M M KC AL /H R 进料位置改变前
进料位置改变后
根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，冷 负荷略有上升。负荷略有上升。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
5）改变进料塔板位置对OX产出影响）改变进料塔板位置对 产出影响
改变进料位置对OX产出的影响 产出的影响 改变进料位置对 O X 产 出 K G / H R O X 产 出 K G / H R 进料位置改变前
进料位置改变后
按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，OX产出下降。产出下降。产出下降
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化工艺操作条件优化： 工艺操作条件优化：
优化目标：三个塔塔釜OX产出最大化 & 三个塔总能耗最小 优化目标：三个塔塔釜 产出最大化 优化手段：三塔回流比、优化手段：三塔回流比、三塔的进料流量 约束条件：主要是三塔冷、热负荷，约束条件：主要是三塔冷、热负荷，同时确保： 同时确保：（1）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；（2）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
将运用所建立的模型，将运用所建立的模型，根据上述的数据采集与处理方 采集现场数据，法，从DCS采集现场数据，以处理后的现场数据作为 采集现场数据 模型的输入，通过先进的优化算法，模型的输入，通过先进的优化算法，进行操作条件优 化的实时计算。化的实时计算。
对不同组成的进料进行流向分配，对不同组成的进料进行流向分配，通过输入各股进料 组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，用于 指导操作人员的实际操作，指导操作人员的实际操作，进而在保证产品产量与质 量下，达到降低能耗的目的。量下，达到降低能耗的目的。PTA加氢反应过程优化 加氢反应过程优化 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
经换热网络预热至 281.5℃左右 形成 ℃左右,形成 26.5%wt左右的水溶液 左右的水溶液
固定床式反应器,内含 固定床式反应器 内含Pd/C催 内含 催 化剂床层,反应温度 反应温度281.5℃左 化剂床层 反应温度 ℃ 右,压力 压力7.2MPa左右 左右 压力
饱和蒸汽 TA进料 TA进料 H2 在高温高压下完全溶解于水，在反应器中流过Pd/C催化剂 将CTA在高温高压下完全溶解于水，与H2在反应器中流过 在高温高压下完全溶解于水 在反应器中流过 催化剂 床层,进行动态连续催化加氢还原 进行动态连续催化加氢还原,将 还原成为易溶于水的PT酸 床层 进行动态连续催化加氢还原 将4-CBA还原成为易溶于水的 酸, 还原成为易溶于水的 而有色杂质也同时分解,经过结晶过滤和干燥 得到纤维级PTA产品 其 经过结晶过滤和干燥,得到纤维级 产品,其 而有色杂质也同时分解 经过结晶过滤和干燥 得到纤维级 产品 含量可以≤15ppmw 中4-CBA含量可以 含量可以
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程优化目标之一：节能 加氢反应过程优化目标之一： 加氢反应过程优化目标之一
主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）
PTA加氢反应过程优化目标之二：节水 加氢反应过程优化目标之二： 加氢反应过程优化目标之二
减少溶解CTA用打浆水 用打浆水 减少溶解
PTA加氢反应过程优化目标之三：减排 加氢反应过程优化目标之三： 加氢反应过程优化目标之三
节约打浆水的同时，节约打浆水的同时，会减少污水排放
PTA加氢反应过程优化目标之四：增产 加氢反应过程优化目标之四： 加氢反应过程优化目标之四
提高反应器产能
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
解决方法： 解决方法：基于机理
节 能
节 水
建模的操作条件优化
最有效、最易可行 最有效、的手段 — 提浓 操作条件优化： 操作条件优化： 温度、温度、H2流量等 减 排 增 产
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 一 反应过程动力学模型
实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 串级加氢主反应和脱羰副反应并存 CHO COOH Rh/C + CO COOH 二 反应器模型
根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型： 根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型：平推流模型 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化 PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 三 流程模拟的建立
利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，选择 合适的物性方程等，建立PTA PTA加氢反应过程的流程模拟 合适的物性方程等，建立PTA加氢反应过程的流程模拟 四 工业加氢反应过程模型的校正
根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，主 要校正实验室反应动力学模型的参数 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
约束条件
接口程序
实际工况
优化算法
粒子群优化算法 等进化算法
流程模拟
反应机理
优化目标
优化结果
现场实施
评 价
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
扬子PTA装置加氢反应过程优化： 装置加氢反应过程优化： 扬子 装置加氢反应过程优化
第一阶段： 第一阶段： 配料浓度稳定在27%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主,调整下料转速使显示值控制在 左右(在线仪和 值为主 调整下料转速使显示值控制在24.3%左右 在线仪和 调整下料转速使显示值控制在 左右 人工分析值之间有2.7的偏差。人工分析值之间有 的偏差)。的偏差 第二阶段： 第二阶段： 配料浓度稳定在27.5%wt左右，生产控制上以在线浓度显 左右，配料浓度稳定在 左右 示值为主调整下料转速使显示值控制在24.8%左右。左右。示值为主调整下料转速使显示值控制在 左右 第三阶段： 第三阶段： 配料浓度稳定在28%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主调整下料转速使显示值控制在25.3%左右。左右。值为主调整下料转速使显示值控制在 左右
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
在线浓度分析 仪显示值
一阶段
14 12 10 8 6 4 2 0 1 3 4-CBA含 ppmw 量 PTA中4-CBA含量 4-CBA人工分 人工分
三阶段
二阶段
析值≤14ppmw 析值
系列1 5 7 天 9 11 13 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
一、节水 在调优第一阶段，打浆水平均为 在调优第一阶段，打浆水平均为118.05t/h，调优第二阶段，打浆，调优第二阶段，水平均为117.19t/h，调优第三阶段，打浆水平均为 水平均为，调优第三阶段，打浆水平均为116.05t/h。进。料浓度从27%提高到 提高到28%时，单线每小时平均可以节约打浆水 节约打浆水2 料浓度从 提高到 时 单线每小时平均可以节约打浆水 吨左右。吨左右。每吨打浆水价格为6元 则节水经济效益为： 万元 每吨打浆水价格为 元，则节水经济效益为：9.6万元
二、减排
节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，每节 吨打浆水，吨污水的排放。约1吨打浆水，大约可以减少 吨打浆水 大约可以减少0.73吨污水的排放。进料浓度从 吨污水的排放 进料浓度从27% 提高到28%时，单线每小时可以减少污水排放 减少污水排放1.46吨左右。吨左右。提高到 时 单线每小时可以减少污水排放 吨左右 每吨污水处理费用为22.5元，则减排经济效益为 26.28万元 元 每吨污水处理费用为 万元 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
三、节能
PTA精制单元的节能，主要针对供给换热网络的9.0MPa蒸汽。由 精制单元的节能，主要针对供给换热网络的 蒸汽。精制单元的节能 蒸汽 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此9.0MPa蒸汽日均 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此 蒸汽日均 消耗维持。当进料浓度从27%提高到 提高到28%时，每吨 消耗维持。当进料浓度从 提高到 时 每吨PTA可节约 可节约 0.023吨左右的 吨左右的9.0MPa蒸汽。蒸汽。吨左右的 蒸汽 每吨9.0MPa蒸汽折合成 每吨 蒸汽折合成92kg标油，每kg标油为 元，则节能经济效 标油，标油为3元 蒸汽折合成 标油 标油为 益为：235.2 万元 益为：
四、增产
PTA精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从27%提高 精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从 精制单元提浓最大的益处就是增产 提高 万吨。到28%时，可以增产大约 时 可以增产大约3.7%的PTA，增产 的，增产1.332万吨。万吨 每吨PTA纯利润为 元，则增产的经济效益为 1198.8 万元 纯利润为900元 每吨 纯利润为
聚酯装置反应过程优化
聚酯过程生产工艺
聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行： 聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行：
酯化：原料 按一定的摩尔配比加入打浆罐，酯化：原料PTA与EG按一定的摩尔配比加入打浆罐，在搅 与 按一定的摩尔配比加入打浆罐 拌下进行打浆均匀混合。拌下进行打浆均匀混合。浆料以齿轮泵定量连续送入酯化 釜，进行酯化反应。酯化过程生成的水随EG蒸出。蒸出。进行酯化反应。酯化过程生成的水随 蒸出 预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、高真 空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。
聚酯新老装置能耗对比
新老装置能耗对比 140 135 能耗，kg 标油 / T 聚酯 能耗，kg标油 标油/ 120 100 80 60 40 20 0 老聚酯 新装置 89.48 引进的聚酯生产老装置能耗是国产新装置的 1.5倍 原有装置存在较大节能空间。1.5倍，原有装置存在较大节能空间。1本文由百有任何贡献
ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。2007 PSE Asia 石油化工过程先进控制与优化
—— 现状与发展
华东理工大学
钱 锋
二零零七年八月
主要内容
一、过程控制与优化的作用
二、过程控制与优化的现状 APC与RTO广泛应用 与 广泛应用
三、工程应用中过程控制的新方向
过程监控：DCS/PCS/APC/RTO/MES全系统集成监控 过程监控： 全系统集成监控 自适应控制器： 自适应控制器：克服传统概念对模型精确性要求
四、过程控制与优化的案例分析
一、过程控制与优化的作用
国家发展战略需求
国家中长期科学和技术发展规划纲要》 流程工业的绿色化、《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将“流程工业的绿色化、自 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“ 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“基于生态工业概念 的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、智能化检测控制 技术、装备和调控系统。技术、装备和调控系统。” 中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》 《中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》装备制造业振兴 的重点： 推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、成套设备和对二甲苯 的重点：“推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、对苯二甲酸 成套设备国产化。成套设备国产化。”（自动化技术非常重要）国产化 自动化技术非常重要）国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出，《 国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》 指出，在“ 发展重大 工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，满足重点建设工程及其他 实现重点突破。重大（成套）重大（成套）技术装备高度自动化和智能化的需要 ”实现重点突破。
用自动化技术提高流程工业自主创新能力
石油和化学工业发展需求
国民经济的支柱产业 2005年石油和化学工业总产值达到 年石油和化学工业总产值达到33762亿元，占 亿元，年石油和化学工业总产值达到 亿元 国民生产总值（亿元）国民生产总值（182321亿元）的18.5% 亿元 石油和化学工业既是产能大户又是耗能大户 2005年我国石油化工行业总能耗3.048亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤 占全国总能耗的15% 占全国总能耗的 万元GDP能耗是0.903吨标准煤，比国外同行业平均 能耗是 吨标准煤，万元 能耗 吨标准煤 水平高 水平高15%～20% ～ 污水排放，全行业达32.3亿吨，废气 亿吨，污水排放，全行业达 亿吨 废气1.4274万亿立 万亿立 方米，固体废弃物8406万吨 方米，固体废弃物 万吨
应用过程控制与优化技术实现节能减排
过程控制与优化如何实现节能降耗 1.运行过程优化操作
过程控制
目的：克服扰动，目的：克服扰动，保证操作安全性和平稳性 手段：先进控制器（控制方法、算法）手段：先进控制器（控制方法、算法）设计
过程优化
目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、减排 手段：生产装置、过程、手段：生产装置、过程、流程的模拟和优化运行
用能过程监控
优化生产操作条件，优化生产操作条件，确保过程用能始终保持在高效工况 下运行
过程控制与优化如何实现节能降耗 2.过程用能组合优化
夹点技术提升和设计换热网络
对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费 对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费20 ％～50％，投资回收期一年左右； ％，投资回收期一年左右 ％～ ％，投资回收期一年左右； 对新建工厂换热设备进行优化设计，比传统方法可节省 对新建工厂换热设备进行优化设计，投资10％～ ％，操作费节省 ％～50％。％～20％，操作费节省30％～ 投资 ％～ ％，操作费节省 ％～ ％。Exergy分析方法 分析方法
注重能量的质量高低或有效能的大小 工艺装置能量优化、工艺装置能量优化、工艺装置及与其它单元之间的热联 合、全厂低温热优化利用以及蒸汽动力系统综合优化 应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，可取得 极大的经济效益与社会效益。极大的经济效益与社会效益。
先进控制和优化应用的效益
Aspen公司 数据表明： 公司 数据表明：
实施APC取得的效益中，降低能耗占10％，产品质 取得的效益中，降低能耗占 ％，％，产品质 实施 取得的效益中 量提高占10%，提高装置生产平稳与安全性占 ％，量提高占，提高装置生产平稳与安全性占15％，提高回收率占15％，提高加工能力占30％。％，提高加工能力占 提高回收率占 ％，提高加工能力占 ％。Chemshare公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 改造常规仪表获得10％的效益，用DCS改造常规仪表获得 ％的效益，在DCS上实 改造常规仪表获得 上实 上实现RTO获得 获得40 获得40％的效益，上实现 获得 现APC获得 ％的效益，在APC上实现 获得 的效益。％的效益。Foxboro公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 效益比：DCS为 1 : ARC为 3 : APC为 5 : RTO 为 9。效益比： 为 为 为。
过程控制与优化技术面临的挑战
市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、先 进控制和过程优化技术提出了新的要求和挑战 严格的环保指标和成本控制要求，多目标、严格的环保指标和成本控制要求，多目标、变约束 的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、先进 控制和过程优化技术尚不能完全胜任，控制和过程优化技术尚不能完全胜任，需要进一步 加强创新研究 过程模型化技术和水平还远不能满足我国石化行业发 展的需要 关键石化技术国际供应商在模型上对我国实行技术 封锁，需要自主地进行流程的设计、封锁，需要自主地进行流程的设计、优化和提升
先进控制与优化技术面临的挑战
过程模型和优化技术的创新与进步
模型的准确性和效率、在线模型参数调整、模型的准确性和效率、在线模型参数调整、测量 仪表故障补偿、系统扰动克服、仪表故障补偿、系统扰动克服、系统框架优化设 计、系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、先进 等关键技术的创新对流程模拟 控制和过程优化至关重要； 控制和过程优化至关重要；
二、过程控制与优化的现状
过程控制发展的回顾
阶段 控制理论 控制工具 控制要求 控制水平一 年代70以前 以前）（年代 以前）
经典控制理论 二 年代）（70～80年代）～ 年代 现代控制理论 三 年代）（90年代）年代 控制论、信息论、控制论、信息论、系 统论、统论、人工智能等学 科交叉 计算机网络、计算机网络、现场总 线系统与智能仪表
常规仪表 分布式控制计算机（DCS））气动、液动、电动）（气动、液动、电动）安全、安全、平稳 简单控制系统
市场预测、快速响应、优质、高产、优质、高产、低消耗 市场预测、快速响应、柔性生产、柔性生产、创新管理 先进控制系统 综合自动化（综合自动化（CIPS））
先进的控制工具，先进的控制工具，DCS、现场总线控制系统的出现与完善；、现场总线控制系统的出现与完善； 现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、非线 性控制、性控制、鲁棒控制以及智能控制等控制策略与方法仍然为目前国内 外学术界与工程界的热点研究课题。外学术界与工程界的热点研究课题。APC、RTO、PMC 的作用、、先进控制 – 确保操作运行在局部约束条件边界上 随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，系 优化 /在线优化 –，表现为控制目标多元化，统的复杂性不断增加，表现为控制目标多元化，变量 统的复杂性不断增加追求效益最大化目标 数目增多且相关性增强以及存在多种约束。数目增多且相关性增强以及存在多种约束。改进、过程监控 – 改进、提高运行效率
先进控制
优化/在线优化 优化 在线优化
过程监控 Operators 工程界形成共识： 工程界形成共识： Control + Optimization + Monitoring = Profits Planning、RTO、APC 的作用、、原材料信息获取/生产计划优化
计划优化系统（PIMS））
每月/周
Raw Material Acquisition / Run Plan Optimization 采用简化模型，采用简化模型，仅考虑主要约束条件 简化模型 优化全厂 全厂装置 优化全厂装置 优化预期进料 预期进料、优化预期进料、操作条件和价格 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 生产计划－每月/每周 每周平均计划 生产计划－每月 每周平均计划
调度约束、调度约束、价格等
计划、计划、调度 的过程变量
操作条件实时优化
在线优化
（RTO））CurrentOperations Optimization 小时
详细的工程模型，详细的工程模型，准确预测所有约束 进行各个装置的单元优化 单元优化，进行各个装置的单元优化，非全厂规模 基于当前生产 当前生产操作条件与价格进行优化 基于当前生产操作条件与价格进行优化 优化目标值能够自动执行 优化目标值能够自动执行
优化目标
过程约束
先进控制应用
Advanced Control Applications 通过装置测试获取线性动态模型 通过装置测试获取线性动态模型 应用范围小于RTO（单一指标、控制回路等）应用范围小于（单一指标、控制回路等）进行动态约束控制 进行动态约束控制 各约束条件预先定义的 预先定义的、各约束条件预先定义的、区分优先级别
先进控制
（APC））
分钟
APC/RTO 实现过程
RTO 模型 及其在线应用
目标函数、定价、目标函数、定价、逻辑 PA1 进料/产品分析 进料 产品分析
实验室
OVEREAHD LIGHT ENDS SS1 LVN TO PWF PA2 SS2 HF ATF 计划调度 人员 PA3 T101 GOA CRUDE PA4 SS3 HF HCN LCCO GOC CRUDE F-101 F-170 Stm SS4 HF HCCO LCCO FO CRUDE BLENDING OVERFLASH CRUDE T-151 HCN T2101 LVGO LCCO F-2 1 0 1 F-2 1 5 0 分析工程师
价格 驱动力 限制约束 CRUDE FCCU 离线学习 ASSAY BLEND F 2 10 1 F 2 15 0 HVGO SLURRY ASPHALT 优化 工程师 APC应用
终端用户
系统工程师 RTO 系统平台
先控 工程师 DCS界面 界面 FC 101 操作工程师
过程控制与优化的位置
月/周 周 周/天 天
计划 调度 实时优化(RTO)小时 分钟 秒
先进控制（APC））常规控制回路 DCS – 仪表
先进控制技术（APC））
目标： 目标：
处理多变量的约束控制 提供单元的局部约束优化与动态控制
主要特点： 主要特点：
基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）应包括装置单元的所有主要约束条件 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简），单的经济指标 实现DCS层面上控制回路设定值的自动改变 层面上控制回路设定值的自动改变 实现
技术创新： 技术创新：
多变量测试与辨识技术 应用举例
PTA溶剂脱水塔的 溶剂脱水塔的APC应用： 应用： 溶剂脱水塔的 应用
溶剂脱水塔先进控制系统
基于关键组分的多变量预测控制系统方案设计
扰动（反应器抽出水）扰动（反应器抽出水）或 进料量+回流温度（PX进料量 回流温度）进料量 回流温度）L（回流量设定值）（XD（塔底 2O含量）塔底H 含量 XB（塔顶 塔顶HAC含量）含量 DP（全塔压差）（全塔压差）FV1（蒸汽流量阀位）蒸汽流量阀位）FV2（回流量阀位）回流量阀位）
先 进 控 制 器 GC V（蒸汽流量设定值）（T（塔底温度回路设定值）（目标： 目标： 稳定塔釜组成DI1702（釜水）（釜水）稳定塔釜组成 降低塔顶酸耗和能耗
应用举例
MV测试（多变量）： 测试（多变量）： 测试
应用举例
阶跃响应模型： 阶跃响应模型：
应用举例
MPC投运后的 曲线： 投运后的CV曲线 投运后的 曲线： APC应用现状 应用现状
1、建立了标准化的APC工程实施方案与步骤；、建立了标准化的 工程实施方案与步骤； 工程实施方案与步骤
2、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，逐步完善现有、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，APC技术（如闭环辨识技术）； 技术（如闭环辨识技术）； 技术
3、对数据分析、过程机理的综合应用逐步加强、对数据分析、实时数据分析（模式识别方法）实时数据分析（模式识别方法）如，常减压装置原料频繁切换问题； 常减压装置原料频繁切换问题； 与基于严格机理的模型相结合 如，关键指标预估
在线优化技术（在线优化技术（RTO））
目标： 目标：
自动、自动、实时完成最优目标值 最大化经济效益（一个或多个装置）最大化经济效益（一个或多个装置）
主要特点： 主要特点：
非线性模型－ 非线性模型－基于工艺机理模型 根据装置运行数据自动实现模型的在线修正 基于经济定价的优化 基于装置运行信息反馈的优化 最优目标的自动、最优目标的自动、闭环实现 针对当前约束条件下效益最高的装置单元 RTO 优化目标
RTO的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小/最大约束 的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小 最大约束 的目标 的前提下最大化当前的操作利润 最大化利润 = ∑产品价值∑公用工程费用
炼油为例）产品要求（炼油为例）
塔顶轻组分质量指标 侧线采出组分质量指标 塔底重组分质量指标
最小/最大约束条件 最小 最大约束条件 先进控制器（MPC）先进控制器（MPC）的主要约束条件 RTO 如何提升操作性能－精馏塔控制示例
冷凝器约束
再沸器约束 塔压设计约束
进料
溢流液泛线
漏液线 塔压
实时优化过程
稳态模型实现在线运行，稳态模型实现在线运行，从总体效益上进行优化 利用 APC技术实现目标 技术实现目标 当过程处于稳态时RTO运行 运行 当过程处于稳态时 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 正常情况下，每天运行 ～ 次 正常情况下，每天运行3～5次 稳态检测时，一般要检查至少 个以上变量情况 稳态检测时，一般要检查至少30个以上变量情况 尽可能地实现最大化利润 基于经济信息 利用RTO 改进操作实现最大化利润 利用
实时优化过程
等待装置调整平稳 稳态检测
优化值下装到DCS 控制器设定值改变 RTO 循环
从DCS中获取数据
计算最优化操作条件
数据有效性验证
约束、控制器状态、约束、控制器状态、价格因素等
模型计算/参数调整(基本工况)RTO每个班次将自动实现 ～4次循环计算 每个班次将自动实现3～ 次循环计算 每个班次将自动实现
APC 与 RTO 技术比较 APC应用 应用
过程中包含多个控制器 ? 动态经验模型(假定过程响应是线 假定过程响应是线 性的)性的 ? 更新偏差 预测误差 更新偏差/预测误差 ? 进料信息特性描述简单 ? 简单线性规划优化 ? 线性规划只是几个操作变量的代 价函数 RTO 应用
包含全部过程 ? 严格的、基于工艺机理的、稳态、严格的、基于工艺机理的、稳态、非线性模型 ? 更新工程参数 ? 详尽的进料信息，如组分、比例 详尽的进料信息，如组分、? 非线性优化 ? 详细的经济参数，有关原料供应、详细的经济参数，有关原料供应、产品、产品、公用工程的价格等
RTO 系统对 系统对APC的要求 的要求
APC能够保证系统达到稳态 能够保证系统达到稳态 实现过程中，的约束。在RTO实现过程中，优先考虑控制器中 实现过程中 优先考虑控制器中MV和CV的约束。和 的约束 因此，因此，应确保不能有不合理的箝位限制 APC 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标，同时 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标 的优化目标并保持这一目标，满足所有 MV/CV的约束 的约束
值得注意的是: 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，值得注意的是 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，控制稳定性更为重要。控制稳定性更为重要。
三、工程应用中过程 控制的新方向 过程监控 自适应控制器
过程监控
过程监控问题： 过程监控问题：
过程参数的变化：催化剂中毒、过程参数的变化：催化剂中毒、热交换器结垢等 干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、环境温度变化等 执行器问题：卡住、空气泄露、执行器问题：卡住、空气泄露、气源故障等 传感器问题：堵塞、结垢、标定误差等造成仪表损坏或偏差 传感器问题：堵塞、结垢、控制器问题： 控制器问题：控制性能等
工业生产过程应用现状： 工业生产过程应用现状：
限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、常用 偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，依赖于模型准确性
目前基于仪表检测信息的单变量监控应用普遍
满足工业装置运行需求
工业过程故障分析
产品不合格,不安全的操作条件 设备损坏等 产品不合格 不安全的操作条件,设备损坏等 不安全的操作条件 不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，仅美 国石化行业，国石化行业，每年估计因缺乏对异常事件的有效监控而损失 200亿美元 亿美元
事实上
石化行业的自动化程度很高 从信息系统中获取的数据量是非常惊人的因此
可利用丰富的数据信息进行过程监测，可利用丰富的数据信息进行过程监测，有效实现控制与优化 事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，而这在以 前是不可能的
寻找有效的实时故障检测和识别方法是 目前工业应用中主要发展目标之一。目前工业应用中主要发展目标之一。
过程监控的传统方法
单变量统计监控
经典方法：基于施瓦特图（经典方法：基于施瓦特图（Shewhart）的应用）
给定一定的阈值，给定一定的阈值，可以在训 练集中数据的统计特性基础 上，应用统计假设理论来预 测系统变化是否失控。测系统变化是否失控。
故障识别
给定一个观测变量X，每个变量的标准误差： 给定一个观测变量，每个变量的标准误差：
e j =(x j ? μ j)/ s j μ j 是均值，s j 是第 个变量的标准差 是均值，是第j个变量的标准差
将标准差绘制在同一表中，将标准差绘制在同一表中，并且用基于显著性水平的阈值 检测失控变量。检测失控变量。
目前过程监控的主要方法
基于多变量统计技术的监控方法： 基于多变量统计技术的监控方法：
数据驱动方法
主元分析法（主元分析法（PCA））费舍尔判别分析法（基于模式分类学的故障诊断）基于模式分类学的故障诊断）部分最小二乘法 类似于PCA的子空间辨识方法）的子空间辨识方法）规范变量分析法（类似于 的子空间辨识方法
特点： 特点：高维数据变换为 低维，低维，通过单图显示 数据可视化），），有助（数据可视化），有助 于为操作员解释过程数 据的显著变化趋势。据的显著变化趋势。
解析法
基于参数估计、基于参数估计、基于观测器设计和等价关系
特点：应用在输入、特点：应用在输入、输出和状态数目相对 较小的系统
基于知识的方法
采用定性模型——基于因果分析、专家系统和模式识别 基于因果分析、采用定性模型 基于因果分析
克服单变量统计技术忽略的过程变量空间相关以及序列相关性的影响
过程监控的金字塔结构
广义 PCA 模型
特 定 事 件 的 PCA监控模型 监控模型 基于简单模型的监测，基于简单模型的监测，PID 监控器，阀流量模型 监控器，异常事件检测（异常事件检测（AED））(复杂工况检测 复杂工况检测)复杂工况检测
实时指导系统
多变量)智能报警(多变量 多变量
(诊断 & 建议 诊断 建议)报警信息管理（ACM/AEA））DCS 报警系统
过程监控系统的目标(I)报警与事件管理（报警与事件管理（Alarm and Event Management））通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能;通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能
适当合理化和过滤报警信号 通过相关操作适时激活报警系统
确保报警信息 明确、明确、有效
为控制台和现场操作工提供报警和事件信息的整合 异常事件检测（异常事件检测（Abnormal Event Detection））检测操作条件 的偏离，的偏离，使操 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的AED技术 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的 技术 作员在报警前 仪表动作失效； 仪表动作失效；操作区域出现问题等 处理。处理。开发AED的有效工具，如PCA方法等 的有效工具，开发 的有效工具 方法等 为控制台操作人员提供实时的基于知识的工况检测和诊断指导信息 搭建操作员实时指导系统的结构框架
操作员实时指导系统（操作员实时指导系统（Real Time Advisories））
过程监控系统的目标(II)操作约束管理（操作约束管理（Operations Constraint Management）
帮助明确当前与操作（包括 帮助明确当前与操作（包括APC、RTO）相关的约束条件、）帮助理解当前各主要约束条件 帮助推向卡边操作以获取利润最大化 正确地预测(评估 正确地预测 评估)当前工况和下一可能约束之间的距离 评估
程序化操作（程序化操作（Procedural Operations））
检测、分析、指导、恢复等）发展在线程序以实现过程的无缝操作（检测、分析、指导、恢复等）
发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，确保实现当前仅一个程序管理系统在运行
异常事件的检测过程
当前的观测值 正常过程行为描述 比较
统计模型、如：统计模型、工程关 系、启发式知识等
差异性解释
警告： 如果与正常预期变化不符 警告： 显示：解释差异在哪里 显示： 目标: 为操作员提供 早期预警 优点: 减少低负荷和停车工况
模糊布尔逻辑
异常事件的检测特征
AED 将在报警系 统前做出响应 DCS 报警系统
报警区域
AED 将让操作人员有 更多时间进行操作 操作员动作 对报警进行响应 采取预防措施
非正常工况检测区域
过程监控 正常操作
过程监控系统举例
95% 正常操作都在椭圆里 外部离群值警告将会有问 题出现 很容易识别有问题的变量 通过故障树分析，通过故障树分析，可以识 别问题起源 已验证此项技术的可靠性
过程监控发展的建模技术
预期的改进操作
控制器逐渐把离群值拉回到边界 控制器逐渐把离群值拉回到边界25%的范围内 的范围内
过程监控系统设计的主要特征
基于多变量控制技术，基于多变量控制技术，并确保控制器性能 采用基于线性规划的多变量控制技术 有DMC控制器的所有特性 控制器的所有特性 非正常工况的检测和处理确保多变量控制器性能 控制器会逐步实现产量最大化 监控系统确保安全性 当过程将出现问题时，当过程将出现问题时，会提醒操作人员 当有突发的严重的扰动时，当有突发的严重的扰动时，会切换到安全模式 控制器性能实现自动监控
自适应先进控制策略
控制系统的重要性
控制系统是装置运行的基础: 控制系统是装置运行的基础
财务 收入减少，收入减少，支出增加 质量，产量，质量，产量，原料 及公用工程消耗 产量、转化率、产量、转化率、分离效果等 设备性能变差
装置
过程单元 生产设备
反应器,压缩机, 反应器,压缩机,热交换器等
过程控制系统
传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，阀,传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，软测量
控制器性能差
控制器性能差
生产装置的操作性能变差 生产装置的操作性能变差
财务状况下降
自适应控制系统基础 － 实现控制器性能监测
控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，开发控制器性 能监控技术有利于： 能监控技术有利于： 标准控制特性与装置效益的关联； 标准控制特性与装置效益的关联； 改进控制器性能； 改进控制器性能； 减少70%MPC的开发周期； 的开发周期； 减少 的开发周期 建立基于条件变化（建立基于条件变化（Condition-Based）的连续改进模型）
结果: 结果
更好的控制性能使工厂可以增加 的利润 更好的控制性能使工厂可以增加5%的利润 ? 基于条件的控制可以减少 基于条件的控制可以减少30%的维护费用 的维护费用
何为先进控制与优化系统的坚实基础？ 何为先进控制与优化系统的坚实基础？
在线优化/调度 在线优化 调度
在线优化/计划的实施基础： 在线优化 计划的实施基础： 计划的实施基础
先进控制„ 先进控制 DMC 准确的模型 有效调节、有效调节、控制 较宽的操作范围 APC的实施基础： 的实施基础： 的实施基础
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
提供可靠的关键仪表与分析仪器 基础控制回路性能良好
目前问题 — 如何实现自适应控制
存在问题（存在问题（MPC）:）
模型测试与辨识成本高； 模型测试与辨识成本高； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 控制算法适用对象面窄； 控制算法适用对象面窄； 持续投运率低 不易维护 实施周期长成本高
先进控制„ 先进控制 DMC 先进控制层 先进控制器性能监测 控制器模型的自动更新 约束条件的自动分析 基础控制回路层
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
基础控制回路的性能监测 确认问题后的工作流程
自适应控制的目标
建立、发展一套工程应用工具与实施流程，建立、发展一套工程应用工具与实施流程，使得在低成本条 件下实现/维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。件下实现 维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。维护先进控制系统运行在峰值性能范围中
实现控制系统的自动、实现控制系统的自动、自适应维护是关键
利用、发展有效工具和方法，如： DMC Solution Analysis Tool 利用、发展有效工具和方法，采用和改进经济性度量标准，采用和改进经济性度量标准，保持控制器性能
先进控制器性能评价标准（除投运率外）先进控制器性能评价标准（除投运率外）
关联控制器性能评价与经济效益的关系
明确基础控制回路与控制系统整体结构的关系
确定机会损失
控制器性能
引起控制器性能衰减的因素 原 因
基于计划调度或RTO的经济目标的改变 的经济目标的改变 基于计划调度或 操作条件或者过程变化 基础控制回路与仪表出现问题
影 响
控制器将操作条件推向错误的目标值 模型失配、控制器失效 模型失配、控制器失效, 调节范围受限 无法克服扰动并维持控制目标
投运率本身也无法充分度量控制器性能和机会损失 2 3 效 益 机会损失
良好维护 在线监控
维护较差 无监控
控制器性能改善的要求
先进控制器性能的改善
适用范围、准确性等）高质量的控制器模型（适用范围、准确性等）
控制器模型随过程与操作条件而变化
基础回路控制器性能改善
更为频繁地监控基础控制回路层的性能 及时解决基础回路、及时解决基础回路、仪表和分析仪器的问题
其它有效方法－利用现有技术实现主要的、附加功能 其它有效方法－利用现有技术实现主要的、过程监控 事件检测与分析 事件的报告与解决方法
先控模型的自动更新
分为四个步骤： 分为四个步骤：
目前现状： 目前现状：
仅在出现问题时检查控制器 主要采用投运率ON / OFF作为监 主要采用投运率 作为监 测手段 XOM MV metric being rolled out – no baseline 提交工程师进行问题诊断
目前现状： 目前现状：
已经具有多种自动测试软件(Taiji, Smartstep)各自独立，各自独立，与辨识或控制过程不连接 要求专业人员使用 辨识过程没有自动实现，辨识过程没有自动实现，依靠手动专家经验
自动测试
目标： 目标： 自动辨识
自动测试软件与自动辨识软件相连 辨识结果修正、辨识结果修正、或者加强测试 对于非专业人员也能够简单操作，对于非专业人员也能够简单操作，仍需要过程知识
控制器性能监控
目标： 目标：
实现控制器性能的连续监控 在线性能监测指标 实时溯源问题诊断 确认先控系统调整带来性能改进(与模型 与模型 质量问题相区分）质量问题相区分）
目前现状： 目前现状： 矩阵训练工具（病态矩阵良化）病态矩阵良化）目标： 目标：
面向非专业人员使用－ 面向非专业人员使用－但仍需要过程知识 快速、快速、有效实现 一旦结构形式确认，一旦结构形式确认，可反复用于模型更新 非常复杂的过程，非常复杂的过程，需要专业人员 计算过程耗时长 每个控制器更新过程都需要
基础控制系统
对底层基础控制回路的性能进行监测 检测异 常信息 Detect 诊断/修复 诊断 修复 Diagnose / Quantify 基础控制系 统监测 Base Monitoring 检测基础回路控制层问题，检测基础回路控制层问题，确认执行器故 障对生产单元性能的影响 仪表与分析仪出现故障 控制阀滞涩 PID回路的参数整定问题 回路的参数整定问题 计算由于执行机构故障造成效益的机会损 失成本 导致先进控制系统回路中的变量无效 限制先进控制器操作范围 无法实现产量最大化 放弃其它附加的产品质量控制 为生产运营商（企业）为生产运营商（企业）处理异常信息提供 工作方案 为企业提供处理过程的优先级信息 对上述事件的处理进行跟踪
报告 Report 确定处理过程方案
企业运营部门
修复
集成的工作过程与工具
异常信息检测
自动测试
诊断/修复 诊断 修复
基础回 路控制
报告
控制器性 能监测 MPC/NLC 先进控制
自动辨识
形成工作流程
矩阵训练工具
企业运营部门
自适应控制 – 关键技术与软件
基础控制回路性能监测 代表软件： 代表软件：Matrikon ProcessDoctor PID 先进控制器性能监测 代表软件： 代表软件：AspenWatch 测试/辨识 建立、强化模型功能）测试 辨识（建立、强化模型功能）代表软件： 代表软件：Tai-Ji ID & SmartStep & Subspace ID 增强模型鲁棒性)矩阵条件数改进(增强模型鲁棒性 增强模型鲁棒性
代表软件： 代表软件： SmartAudit(AspenTech)收益分析
提高生产过程的操作性能： 提高生产过程的操作性能：
减少 减少30%的产品质量波动 的产品质量波动 ? 减少 ～10%的能耗 减少5～ 的能耗 ? 增加产量 ～5% 增加产量2～ ? 通过控制器监控的统一解决方案，减少总费用 通过控制器监控的统一解决方案，节省维护费用
基于条件的维护策略可以节约最多 基于条件的维护策略可以节约最多30%的维护费用 的维护费用 ? 可以节约 可以节约70%的MPC开发和重复测试的费用 的 开发和重复测试的费用
四、过程控制与优化的案例分析
典型案例
1、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化、2、PTA加氢反应过程的优化、加氢反应过程的优化
3、聚酯装置反应过程的优化、4、乙烯装置中裂解炉的节能控制与优化、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
研究对象： 研究对象： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 800#（老装置）、（老装置）、8500#（新建装置））、（新建装置）
存在问题： 存在问题：
确保新老二甲苯 分馏装置所处理 的C8A资源负荷 资源负荷 分配在相对优化 的运行状态
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理建模
B1，B2分别为装置的输入分配比，分别为装置的输入分配比 DA801、DA804、DA8501分别为二甲苯的三个分离装置、、分别为二甲苯的三个分离装置
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理模型的校正: 二甲苯精馏装置机理模型的校正
ASPEN流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 混池假设，混池假设，计算数据与工业实际值之间必然存在一些 偏差。偏差。
1、根据装置的结构数据、操作数据、各塔组分分析化验、根据装置的结构数据、操作数据、数据及能耗数据，采用数据调和技术 数据调和技术对数据进行有效 数据及能耗数据，采用数据调和技术对数据进行有效 性一致性分析，供建模分析。性一致性分析，供建模分析。模型参数调试、2、选择典型工况数据，进行模型参数调试、校正，使三、选择典型工况数据，进行模型参数调试 校正，塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
灵敏度分析： 灵敏度分析： 1）改变输入分配比对装置能耗的影响）
可以看出，随着输入分配比 由小增大, 可以看出，随着输入分配比B1,B2由小增大 三塔的 由小增大 冷负荷也随之增大，基本呈线性。冷负荷也随之增大，基本呈线性。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
2）改变输入分配比对装置）改变输入分配比对装置OX产出的影响 产出的影响
为了能保证OX尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，为了能保证 尽量多产出的情况下 需要研究输入分配比与装置OX产出的影响。产出的影响。需要研究输入分配比与装置 产出的影响 OX 产 出 KG /HR OX 产 出 KG /HR 可以看出，随着、的变化 的变化，产出接近二次曲线 产出接近二次曲线，可以看出，随着B1、B2的变化，OX产出接近二次曲线，B1=0.44，B2=0.65处各有一峰值。处各有一峰值。处各有一峰值
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
3）改变回流比对塔釜OX产出与冷负荷的影响）改变回流比对塔釜 产出与冷负荷的影响
回流比对操作工况的影响很大，塔为例，回流比对操作工况的影响很大，以DA804塔为例，改变回流 塔为例 对二甲苯装置的塔釜OX产出与冷负荷的影响，如图： 产出与冷负荷的影响，比，对二甲苯装置的塔釜 产出与冷负荷的影响 如图：
冷 负 荷 M M K C A L/ H R OX 产 出 KG /HR 从上图可看出，回流比增大，从上图可看出，回流比增大，塔釜采出与冷负荷也随之 增大，须折中考虑。增大，须折中考虑。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
4）改变进料塔板位置对冷负荷影响）
可调整的进料口位置： 可调整的进料口位置： DA801：FC8001－25块塔板、35块塔板，FC3034－50块塔板、60块塔板； ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 块塔板； － 块塔板 － 块塔板 DA8501：FC7518－28块塔板、48块塔板，FC8504－96块塔板、144块塔板 ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 － 块塔板 － 块塔板
冷 负 荷 M M KC AL /H R 冷 负 荷 M M KC AL /H R 进料位置改变前
进料位置改变后
根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，冷 负荷略有上升。负荷略有上升。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
5）改变进料塔板位置对OX产出影响）改变进料塔板位置对 产出影响
改变进料位置对OX产出的影响 产出的影响 改变进料位置对 O X 产 出 K G / H R O X 产 出 K G / H R 进料位置改变前
进料位置改变后
按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，OX产出下降。产出下降。产出下降
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化工艺操作条件优化： 工艺操作条件优化：
优化目标：三个塔塔釜OX产出最大化 & 三个塔总能耗最小 优化目标：三个塔塔釜 产出最大化 优化手段：三塔回流比、优化手段：三塔回流比、三塔的进料流量 约束条件：主要是三塔冷、热负荷，约束条件：主要是三塔冷、热负荷，同时确保： 同时确保：（1）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；（2）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
将运用所建立的模型，将运用所建立的模型，根据上述的数据采集与处理方 采集现场数据，法，从DCS采集现场数据，以处理后的现场数据作为 采集现场数据 模型的输入，通过先进的优化算法，模型的输入，通过先进的优化算法，进行操作条件优 化的实时计算。化的实时计算。
对不同组成的进料进行流向分配，对不同组成的进料进行流向分配，通过输入各股进料 组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，用于 指导操作人员的实际操作，指导操作人员的实际操作，进而在保证产品产量与质 量下，达到降低能耗的目的。量下，达到降低能耗的目的。PTA加氢反应过程优化 加氢反应过程优化 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
经换热网络预热至 281.5℃左右 形成 ℃左右,形成 26.5%wt左右的水溶液 左右的水溶液
固定床式反应器,内含 固定床式反应器 内含Pd/C催 内含 催 化剂床层,反应温度 反应温度281.5℃左 化剂床层 反应温度 ℃ 右,压力 压力7.2MPa左右 左右 压力
饱和蒸汽 TA进料 TA进料 H2 在高温高压下完全溶解于水，在反应器中流过Pd/C催化剂 将CTA在高温高压下完全溶解于水，与H2在反应器中流过 在高温高压下完全溶解于水 在反应器中流过 催化剂 床层,进行动态连续催化加氢还原 进行动态连续催化加氢还原,将 还原成为易溶于水的PT酸 床层 进行动态连续催化加氢还原 将4-CBA还原成为易溶于水的 酸, 还原成为易溶于水的 而有色杂质也同时分解,经过结晶过滤和干燥 得到纤维级PTA产品 其 经过结晶过滤和干燥,得到纤维级 产品,其 而有色杂质也同时分解 经过结晶过滤和干燥 得到纤维级 产品 含量可以≤15ppmw 中4-CBA含量可以 含量可以
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程优化目标之一：节能 加氢反应过程优化目标之一： 加氢反应过程优化目标之一
主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）
PTA加氢反应过程优化目标之二：节水 加氢反应过程优化目标之二： 加氢反应过程优化目标之二
减少溶解CTA用打浆水 用打浆水 减少溶解
PTA加氢反应过程优化目标之三：减排 加氢反应过程优化目标之三： 加氢反应过程优化目标之三
节约打浆水的同时，节约打浆水的同时，会减少污水排放
PTA加氢反应过程优化目标之四：增产 加氢反应过程优化目标之四： 加氢反应过程优化目标之四
提高反应器产能
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
解决方法： 解决方法：基于机理
节 能
节 水
建模的操作条件优化
最有效、最易可行 最有效、的手段 — 提浓 操作条件优化： 操作条件优化： 温度、温度、H2流量等 减 排 增 产
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 一 反应过程动力学模型
实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 串级加氢主反应和脱羰副反应并存 CHO COOH Rh/C + CO COOH 二 反应器模型
根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型： 根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型：平推流模型 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化 PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 三 流程模拟的建立
利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，选择 合适的物性方程等，建立PTA PTA加氢反应过程的流程模拟 合适的物性方程等，建立PTA加氢反应过程的流程模拟 四 工业加氢反应过程模型的校正
根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，主 要校正实验室反应动力学模型的参数 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
约束条件
接口程序
实际工况
优化算法
粒子群优化算法 等进化算法
流程模拟
反应机理
优化目标
优化结果
现场实施
评 价
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
扬子PTA装置加氢反应过程优化： 装置加氢反应过程优化： 扬子 装置加氢反应过程优化
第一阶段： 第一阶段： 配料浓度稳定在27%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主,调整下料转速使显示值控制在 左右(在线仪和 值为主 调整下料转速使显示值控制在24.3%左右 在线仪和 调整下料转速使显示值控制在 左右 人工分析值之间有2.7的偏差。人工分析值之间有 的偏差)。的偏差 第二阶段： 第二阶段： 配料浓度稳定在27.5%wt左右，生产控制上以在线浓度显 左右，配料浓度稳定在 左右 示值为主调整下料转速使显示值控制在24.8%左右。左右。示值为主调整下料转速使显示值控制在 左右 第三阶段： 第三阶段： 配料浓度稳定在28%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主调整下料转速使显示值控制在25.3%左右。左右。值为主调整下料转速使显示值控制在 左右
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
在线浓度分析 仪显示值
一阶段
14 12 10 8 6 4 2 0 1 3 4-CBA含 ppmw 量 PTA中4-CBA含量 4-CBA人工分 人工分
三阶段
二阶段
析值≤14ppmw 析值
系列1 5 7 天 9 11 13 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
一、节水 在调优第一阶段，打浆水平均为 在调优第一阶段，打浆水平均为118.05t/h，调优第二阶段，打浆，调优第二阶段，水平均为117.19t/h，调优第三阶段，打浆水平均为 水平均为，调优第三阶段，打浆水平均为116.05t/h。进。料浓度从27%提高到 提高到28%时，单线每小时平均可以节约打浆水 节约打浆水2 料浓度从 提高到 时 单线每小时平均可以节约打浆水 吨左右。吨左右。每吨打浆水价格为6元 则节水经济效益为： 万元 每吨打浆水价格为 元，则节水经济效益为：9.6万元
二、减排
节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，每节 吨打浆水，吨污水的排放。约1吨打浆水，大约可以减少 吨打浆水 大约可以减少0.73吨污水的排放。进料浓度从 吨污水的排放 进料浓度从27% 提高到28%时，单线每小时可以减少污水排放 减少污水排放1.46吨左右。吨左右。提高到 时 单线每小时可以减少污水排放 吨左右 每吨污水处理费用为22.5元，则减排经济效益为 26.28万元 元 每吨污水处理费用为 万元 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
三、节能
PTA精制单元的节能，主要针对供给换热网络的9.0MPa蒸汽。由 精制单元的节能，主要针对供给换热网络的 蒸汽。精制单元的节能 蒸汽 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此9.0MPa蒸汽日均 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此 蒸汽日均 消耗维持。当进料浓度从27%提高到 提高到28%时，每吨 消耗维持。当进料浓度从 提高到 时 每吨PTA可节约 可节约 0.023吨左右的 吨左右的9.0MPa蒸汽。蒸汽。吨左右的 蒸汽 每吨9.0MPa蒸汽折合成 每吨 蒸汽折合成92kg标油，每kg标油为 元，则节能经济效 标油，标油为3元 蒸汽折合成 标油 标油为 益为：235.2 万元 益为：
四、增产
PTA精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从27%提高 精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从 精制单元提浓最大的益处就是增产 提高 万吨。到28%时，可以增产大约 时 可以增产大约3.7%的PTA，增产 的，增产1.332万吨。万吨 每吨PTA纯利润为 元，则增产的经济效益为 1198.8 万元 纯利润为900元 每吨 纯利润为
聚酯装置反应过程优化
聚酯过程生产工艺
聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行： 聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行：
酯化：原料 按一定的摩尔配比加入打浆罐，酯化：原料PTA与EG按一定的摩尔配比加入打浆罐，在搅 与 按一定的摩尔配比加入打浆罐 拌下进行打浆均匀混合。拌下进行打浆均匀混合。浆料以齿轮泵定量连续送入酯化 釜，进行酯化反应。酯化过程生成的水随EG蒸出。蒸出。进行酯化反应。酯化过程生成的水随 蒸出 预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、高真 空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。
聚酯新老装置能耗对比
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