淺析石化行業智能工廠建設

謝輝+劉青

摘要：國內石化行業面臨產能過剩、市場競爭加劇等巨大壓力，但是隨著信息技術與傳統工業的交叉融合為行業帶來新的發展機遇，以“三桶油”為代表的國內石化企業紛紛試點智能工廠建設，在降本增效、管理效率提升等方面取得了較為顯著成果，為石化行業開展智能工廠建設提供了借鑒。

關鍵詞：石化行業、信息化、智能工廠

當今世界主要工業國家都在尋找新的經濟增長點和回歸制造業，信息化浪潮席卷全球，互聯網為代表的新技術進步和應用促進了信息通信技術與制造技術、新能源技術等交叉融合，對生產力發展產生了持續而巨大的推動作用。信息通信技術改造提升傳統產業，建設智能工廠已成為制造業重要發展趨勢，對產業發展和分工格局帶來深刻影響，推動形成新的生產方式、產業業態、商業模式。為了在新的一輪全球化工業革命中占領先機，2011年美國推出先進制造伙伴計劃（AMP），2013年德國推出“工業4.0”概念（以智能制造為主導的第四次工業革命），2015年5月19日，國務院發布《中國制造2025》（國發〔2015〕28號），提出“以促進制造業創新發展為主題，以提質增效為中心，以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向”。

1智能化的必要性

現階段，世界范圍67%的工業制造企業以及62%的航空、軍工企業已經或計劃推廣智能工廠，而醫藥業僅為37%；按地域區分來看，美國和西歐優勢明顯，德國76%的企業已經或計劃建設智能工廠，而國內制造企業水平參差不齊，石化行業整體表現出“工業3.0普及、工業4.0示范”的形態（見下表）。

咨詢公司Capgemini調查顯示，絕大多數企業認為，智能制造將大幅提高企業效率、降低經營成本，帶動企業利潤率上升三分之一；未來5年智能工廠將使生產效率提高27%，產生5000億美元的經濟效益。近年來，石化行業面臨著產能過剩、市場競爭加劇、安全環境嚴控、新能源替代等方面的沖擊，以“三桶油”為代表的石化企業紛紛搶灘智能化業務，以此作為企業創新發展的突破口，并且取得了顯著的成效，試點企業在勞動效率、利潤均提高10%以上，企業成本下降25%以上。

工信部于2015年至2017年三年間共公示208家智能制造試點示范項目，涵蓋了國內所有制造行業，其中，石化行業6家企業入選，均為于“三桶油”企業。中石化于2015年實現智能工廠核心功能在燕山石化、茂名石化、鎮海煉化、九江石化等4家試點企業整體上線（智能工廠1.0/集中集成），形成了“一個平臺、兩個支撐體系、三條主線、四項能力、五化特征、六大業務域”的總體框架，提出構建新型生產模式，打造智能石化，實現卓越運營的目標；同時，計劃于2020年完成10家智能工廠建設（智能工廠2.0/平臺服務+局部智能），2030年完成規模以上煉化企業的智能工廠推廣建設（智能工廠3.0/泛在智能），實現煉化板塊為核心的全產業鏈智能化水平整體提升。

智能制造工程是國家發展戰略的主攻方向，也是傳統石化行業新一輪產業升級的突破口。

2智能工廠的建設

個性化定制是智能制造重要特性之一，而石化企業要根據自身的業務發展特點和需求推進智能制造工程。國內“三桶油”均是上游油田、中游煉化、下游營銷的全產業鏈運營模式，各自智能化發展重點有所不同，中石化發展“智能工廠”，中石油打造“智能物聯”，中海油推進“智能油田”，并以此為重點再進行全產業鏈擴展、升級。國內油田主要是“三桶油”壟斷，互聯網營銷已發展較為成熟，而煉化板塊的智能化工廠建設對于國內石化企業更具有普遍的借鑒意義。

2.1 自動化是智能化的基礎

自動化是設備按照設定的程序自動完成工作，屬于流程性很強的單一重復性工作；智能化是通過各種傳感器感知環境狀態，將環境狀態變化情況數據化、變量化，可根據預設的行為規則參照環境變量對目標設備進行控制，使其自動調節狀態完成工作，智能化也可以稱為“具有智慧的自動化”。智能化的特性以及工業發展規律決定了自動化必然是實現智能化的基礎，智能工廠的建設順序應是自動化、信息化、數字化、智能化。

2.2 互聯集成是核心，大數據是價值體現

目前，國內外制造業面臨的主要問題是機器的性能不能完全發揮，系統過于復雜程度讓操作人員無法識別而效率相對低下。近年來，石化行業在信息化方面有了長足的進步，包括DCS、MES、PIMS、ERP等在內的提升運營水平的系統均得到了應用，也取得了很好的效果，但是，在此基礎上企業再進一步提高勞動效率就顯得很乏力，不斷地挖潛增效，均沒有很明顯的改善。中石化智能化工廠通過信息系統的互聯集成，從感知、執行、控制、管理等四個層面進行整合、優化，實現信息共享，搭建了智能制造平臺-ProMACE，通過對工業大數據的分析監控和診斷企業運營情況，實現了實時監控、預測、預警、動態分析、優化分析等功能，為管理者、決策者實時掌握全局、發現問題、分析及決策提供全方位支持，提高了管理效率、降低了運營成本，從而提高企業效益和核心競爭力。

智能工廠建設短期內主要是系統的互聯集成，長期主要在于工業大數據，這也是智能制造工程最主要的價值體現。

2.3根據企業自身需求實施智能化升級

國內試點示范項目建設經驗表明，雖然部分企業還不具備搞智能化的條件，但這些企業并非不能行動，而是可以先由一個點、一條線開始，再到面、到體，先實現數字化，再實現智能化。作為石化行業智能制造先行者的中國石化在智能工廠建設中也不是一蹴而就，而是根據所屬企業業務特點和需求分步實施。在中石化智能工廠1.0階段，茂名石化主要是安全環保系統智能化，鎮海石化主要是生產管控系統智能化，九江石化主要是結合800萬噸/年油品質量升級改造工程實現智能化升級，這3家企業均入選工信部智能制造試點示范項目；而且，通過智能化建設，促進了管理體系的改進、提升了信息通訊系統，同時，部分裝置或系統也進行了智能化改造，取得了很好的效果，例如，鎮海煉化乙烯裝置將實時在線優化系統與APC集成后年創效3000萬元，而且建成國內石化行業首個超大型全封閉、全自動、無人操作聚丙烯立體倉庫。

總體來講，智能工廠的建設不局限于一家或幾家企業，也可以是企業本身的一套裝置或者系統，可根據自身需求和實力分步實施，智能工廠建設所具有的靈活性提升了其可操作的空間。

由于智能化建設能夠給企業帶來效益，提升了企業管理水平，而且具有良好的可操作性，未來發展空間巨大，這也是國內制造業紛紛涉足智能制造的關鍵原因所在。

3 需要注意的問題

智能工廠的建設不是一蹴而就的，在建設過程中，應以提升企業效益和管理效率為導向，立足于解決生產經營、安全環保、發展建設和企業管理實際問題，注重重點項目的實施，有針對性的構建系統架構和功能，避免出現形象工程。在智能工廠的建設過程中建議重點注意以下幾個方面：

3.1 做好智能工廠建設規劃

結合國家及當地產業政策和發展戰略，借鑒行業內已開展智能工廠建設的經驗，根據企業自身特點和需求研究智能化發展路徑，以此為基礎制訂企業智能工廠建設戰略規劃。

3.2統一思想，做好頂層設計

從智能工廠建設過程來看，很多企業由于頂層設計不充分，存在不斷調整建設內容、業務模塊未達到預期效果的情況，因此，做好頂層設計是智能化目標實現的關鍵。在借鑒其他企業經驗的基礎上，由企業“一把手”主要負責，統一思想，有針對性地進行管理體系的調整、優化，做好企業智能化建設的頂層設計，結合企業自身不同階段的發展需求，以點帶面（根據需要先在一套裝置或系統實施，后續根據情況進行擴展），分步實施（根據近期發展需求，不同模塊系統分步建設）。

3.3 做好新技術的應用、總結和推廣

在智能工廠建設中，應用了很多包括先進控制、機器人、三維數字模型、信息通訊、系統集成在內的新技術，這些新技術獨立應用也具有很好的成效。建議在智能工廠建設過程中對新技術應用情況進行及時總結，根據實際情況在企業內部進行推廣。