開放式集成與協作：石油石化智能化發展新趨勢

□ 本刊記者 何世念

□ 最近在北京國際展覽中心舉辦的羅克韋爾自動化論壇現場。 何適 供圖

推進生產運營的自動化、智能化是石油石化企業提高效率和運營管理水平的根本途徑。全球最大的工業自動化與信息公司羅克韋爾最近推出了新的自動化信息全程控制系統——PlantPAx，展示了石油石化行業生產運營智能化、信息化技術和管理發展的新方向。該系統集信息、自動控制、動力與安全于一體，是一個集自動控制技術和信息技術、軟硬件為一體的開放式集成架構，企業借助于該系統解決方案，可以通過一個平臺對全廠的生產運營進行有效控制、優化和管理。這是該公司推出的智能化工廠管理模式。

軟硬“三結合”

硬件與軟件、自動化與信息化、產品與服務的“三結合”，是目前工業自動化發展的一個主要趨勢。從當今智能信息化領域的一些公司業務的交叉演變就可以明顯看出這一點。著名的IBM公司過去主要是做計算機硬件的，如今已經演變為主要提供信息化軟件及應用服務的公司；微軟如今也開始生產平板電腦；而蘋果則是一個典型的將硬件與軟件融為一體的企業。羅克韋爾的發展過程也表明了這一點。該公司過去主要是提供自動化設備技術的公司，本世紀以來不斷收購軟件及信息服務公司，現在發展成為集硬件和軟件為一體的綜合性自動化信息化服務商，憑借集成架構的優勢，其自動化服務在全球中高端市場占據主導地位。

羅克韋爾開發的主要應用于石油石化企業的智能信息化系統PlantPAx也體現了這種開放式集成的特點。該公司亞太區油氣行業總監Lee Wooi Kiat說：“PlantPAx解決方案集油氣生產中的信息化、常規控制、動力控制和安全管理為一體，涵蓋油氣生產各個環節。通過對不同系統進行整合，實時傳遞過程信息，能夠提高操作員的效率，減少設備維護和更換時間，提高資產管理效率和預測性。”

據介紹，該系統通過經濟高效的解決方案和內嵌式工具簡化啟動和調試環節，降低維護和運營成本，從而降低項目整個生命周期的成本，可以加快油田投用時間和延長運營時間。最近，我國南海一座新建的海上石油平臺通過應用PlantPAx系統，成功實現了“零”調試開車，使原本需要1至2個月的水上水下系統調試時間減少至2個小時，大大節省了項目的時間成本和運營成本。

基于歷史的原因，目前石油石化企業中的自控系統和電氣設備往往來自不同廠商，由于設備協議不同，致使系統之間信息交互形成瓶頸，必須進行復雜的數據轉換。運營這些復雜的設備需要投入大量的資金對技術人員進行專業培訓，設備的日常維護和升級、擴展也比較復雜，并且成本不斷增加。

PlantPAx是一個集硬件與軟件為一體的全過程開放式集成系統，通過對生產過程不同硬件和軟件系統的解析整合，實現了不同系統之間的信息傳遞和共享，能提高操作員的效率，最大限度地減少人工錯誤，減少設備維護和更換時間，提高資產管理效率，大大提高工廠生產營運的自動化、信息化、智能化水平。

該系統是一個以開放式通信標準為基礎的可擴展性的系統架構，具有DCS的核心功能，可以將煉化企業原有的DCS、其他設備和控制系統移植整合到新的系統平臺中，提升各系統的功能，避免投資浪費，消除信息孤島。此外，系統還集成了馬達控制中心以及壓縮機、泵、透平和風扇等重要旋轉設備，可以將智能電機設備整合到系統的統一控制架構中，有效把握資產可用性、運營效率和能源管理，具有成本和資產管理功能。一個加拿大油砂公司依靠該系統解決方案提高了效率，延長了正常運行時間，降低了原油提煉成本。

與現在的智能信息化公司一樣，羅克韋爾提供不只是一套技術產品，而且包括在應用方面的服務。

開放式協作

最近，美國智能制造領袖聯盟（SMLC）斥資1000萬美元，著手開發美國首個開放的智能制造技術平臺，協作推進信息化在工業領域的應用。SMLC是一個由GE、美國化學工程師學會、羅克韋爾、霍尼韋爾等制造商、供應商、技術公司、大學、聯邦機關和政府實驗室組成的開放式協作組織，其目標是構建一個稱為“智能制造平臺”（SM平臺）的可伸縮式共享基礎設施，來掃除智能制造系統（SM系統）在開發和部署上面臨的障礙。

“我們將團結一心，為制造商們提供實時的、全廠的工作流信息，使其競爭力實現顛覆性的飛躍，極大地提升工業生產效率，從而推動工業制造邁入新紀元。”SMLC主席兼美國通用動力公司高級副總裁Dean Bartles表示，“借助智能制造的基礎架構和方法，經營者能夠從先進工廠中獲得‘海量數據流’，從而提高安全水平、降低環境影響并減少對能源、水和原材料的消耗。”

SMLC項目在初期旨在設計和展示這種可以運用數據建模和仿真技術的通用平臺，通過高仿真建模和新型傳感器，能夠對過程設備執行實時控制和優化，從而大幅削減能耗。計劃每年減少二氧化碳排放量6900萬噸和約等于美國總能耗1.3%的廢熱。

美國節能經濟委員會研究室主任R. Neal Elliott說：“在過去的20年中，大部分美國制造商都是在被動地管理其工廠的能源效率，而不是將其看成生產系統的一部分進行主動管理。隨著智能技術的不斷整合，我們可以主動地管理整個生產系統、工廠乃至供應鏈的能源使用情況。這意味著在未來的20 年內，我們可以使美國制造業的能源消耗強度降低一半以上。”

該項目由SMLC全體成員共同管理，并將在羅克韋爾自動化、艾默生過程管理、霍尼韋爾自動化與控制和英維思之間展開大量合作。因此，該智能制造平臺能與多種過程控制軟件系統和能源應用程序相兼容。美國化學工程師學會和美國國家制造技術中心將制定能源生產率應用程序的標準指標，促進大中小型制造商使用該平臺。這種以行業為導向的開放式平臺架構、緊密配合的工作流程和運營設計，將由加利福尼亞大學洛杉磯分校與美國制造領域B2B云主機服務公司Nimbis Services聯合開發。

SMLC首席執行官Denise Swink表示：“21世紀的智能制造是一種能夠隨時隨地有效獲取所需信息的制造方式。SMLC 帶來了必要的合作機制，使當今的數字信息技術能在美國工廠中發揮出巨大潛能。海量數據的處理，高仿真度的模擬、建模和預測，以及對過去無法想象的信息和市場的訪問，所有這些功能都得到了前所未有的融合。正如信息技術為日常生活帶來了翻天覆地的變革一樣，我們相信，智能制造平臺也將迸發出美國的創造力與工程實力，使工業生產實現質的飛躍。”