石化企業(yè)建設智能工廠的探索研究

彭啟

摘 要：石化工業(yè)屬于典型的過程工業(yè)，也是維持國民經濟非常重要的支柱性產業(yè)。文章重點介紹了目前智能工廠的基本特征與發(fā)展前提條件，同時對智能工廠建設重點戰(zhàn)略決策予以進一步研究。通過具有代表性的石化智能工廠案例，深入闡釋推動智能工廠創(chuàng)建的前沿技術與管理經驗。

關鍵詞：智能工廠;石化企業(yè);智能化

中圖分類號：F426.72 文獻標識碼：A

石化產業(yè)作為一種典型的過程工業(yè)，也是國民經濟的支柱產業(yè)，具有產品涵蓋面廣泛、資金與技術密集以及產業(yè)高關聯度的顯著特征。盡管近幾年我國的石化產業(yè)發(fā)展有了質的提升，但較之于西方發(fā)達國家，差距依舊顯著。主要原因如下：

首先，產能存在結構性過剩的情況;現階段整個行業(yè)，如無機化工、橡膠制品、合成材料、農用化學品等問題非常突出。其次，能耗較高;石化工業(yè)本身就是一種高能源消耗產業(yè)，其能源消耗貫穿整個生產過程。當資源環(huán)境承載力達到或者接近上限時，必須想方設法往低碳綠色環(huán)保循環(huán)可利用方向走，最大化減少能源消耗。再次，安全環(huán)保壓力明顯;其廢氣、廢水、廢渣的排放數始終位列工業(yè)之首，在重大安全環(huán)保方面時有差錯。鑒于我國環(huán)境保護治理步伐的加快，行業(yè)發(fā)展受到一定程度的環(huán)境束縛，使得其盈利能力不斷削減，最終制約企業(yè)發(fā)展。最后，企業(yè)生產成本增加;不論是原材料，還是人力資源等成本均有所增加，造成企業(yè)盈利不斷減少，嚴重制約其向前深入發(fā)展[1]。

智能制造是《中國制造2025》的發(fā)展方向，與此同時，也是我國傳統石化產業(yè)實現增值增效與創(chuàng)新發(fā)展的一種重要方法。歷時約三十年的發(fā)展，我國石化工業(yè)已然在全球有著不容小覷的地位，國家在煉油與乙烯方面實力突出，乙烯產量居世界第二，但仍然存在一些問題。特別是基于經濟新常態(tài)這一環(huán)境與時代背景，其仍然存在產能過剩、增速下滑的現實問題。隨著行業(yè)發(fā)展智能化需求的日漸強烈，各石化工廠均將目光轉向智能工廠上，不斷摸索研究，以圖有所突破。

1 智能工廠的體系結構

創(chuàng)建智能工廠的一大前提，即現代化工業(yè)技術，將具有生產自動化、規(guī)模集成化與流程感知化等特征的數據鏈看作促進對象。除此之外，公司智能化發(fā)展水平的高低與數據鏈感知、協同與預測等能力息息相關。現階段，全球擁有一定知名度的石化公司也開始不斷創(chuàng)建、健全和改良其智能化工廠。以Shell公司為例，其利用先進在線技術的識別功能，及時對自有智能工廠的生產狀況予以檢測，同時依托這一技術對整個生產過程予以優(yōu)化[2]。

1.1 智能連接層

智能連接層作為基礎層，利用智能傳感器創(chuàng)建一個互相連接與無紙化的數據管理環(huán)境，以及時獲取工廠在整個生產運營中的各類數據，如物料情況，包括原料進廠至產品輸出全過程的跟蹤管理;工藝參數中溫度、壓力、主要設備操作參數與物料構成配比等有關數據;設備使用情況，包含其已用年限、健康與否與維修記載等;同時，通過在線質量檢測體系適時、有效與連續(xù)地對產品質量及成分情況予以剖析，通過視頻監(jiān)控對工廠生產情況予以及時監(jiān)測。

1.2 數據到信息轉化層

信息轉化層可以將所獲數據及時轉化成有效信息。以設備故障管理為例，在大量數據中選出故障征兆相關數據，通過預測和有關管理算法予以計算，得到此設備即將或已然出現問題的有關訊息，促使泵、精餾塔等設備原件具有自我感知力，可以對本身狀態(tài)予以有效檢測并得出結果;促使系統可以對工廠健康狀況予以剖析、記載，就像人體健康管理一般，對整個工廠的運轉情況予以管理[3]。

1.3 網絡層

網絡層作為交互層，主要對大數據平臺信息予以集成處理。工廠中的壓縮機、管道、換熱器等設備與相關物料通過網絡層得以歸總、比較與共享。在CPS強大運算力的基礎上，通過及時處理大量數據確保信息價值。信息通信突破以往僅在單一設備和服務器間的局限，不同設備間也可予以協同通信。如泵這一設備單元，工廠內所有泵間可以予以性能比較，無論是類似的，還是有關聯的，進而更好地預測可能產生的各種問題。除此之外，大數據平臺利用工廠以前存儲的有關數據，與工廠中現有的泵的運行狀態(tài)予以相似度對比計算，進而得出此泵將會產生的故障問題。

1.4 認識層

認識層即實現層，生成整個工廠的“知識庫”，依照用戶的各種需求，采取推理的方式將各類設備信息予以關聯組織，然后將其呈于專家用戶手中。憑借其力量，合理有效地協助用戶做好決策。與此同時，實現層也可通過搜集信息圖像軟件應用，將工廠的運轉信息同易操作的移動設備終端有效整合在一起，如智能手機等。如此，專家用戶能輕松便捷地知曉工廠的實時運行情況，進而為其提供建設性意見。

1.5 配置層

配置層為控制調節(jié)層。智能化工廠管理人員將做出的預防與矯正決議及時反饋至實際工廠中，利用彈性控制體系予以落實，使得化工廠在整體自我匹配中完成有關設備的自行調節(jié)與維護。

2 石化智能工廠建設的主要內容

2.1 設備管理智能化

傳統石化公司也需健全設備管理體系。一方面，必須創(chuàng)建信息化物理體系，同時綜合三維技術，對整個施工過程予以優(yōu)化，完成可視化管理虛擬性平臺創(chuàng)建;另一方面，公司也需創(chuàng)建有關流程檢測與修補體系，利用傳感器對有關數據進行實時共享，同時采取監(jiān)督觀察與分析設備運行情況的方式，實時健康地維修與管理設備，增強設備總體利用效率。如此，能夠有效減少設備維修時間與成本，穩(wěn)定公司的運轉機制，最終完成工廠生產目標。創(chuàng)建智能化設備管理體系，能行之有效地增強石化公司的生產效率[4]。

2.2 生產運轉智能化

石化公司在創(chuàng)建智能化生產運轉時，其創(chuàng)建內容主要從以下若干方面進行。

首先，石化工廠必須推廣實用的先進生產技術，結合基于國產原油與成品油的自動調和技術，通過在線分析儀表與自動化生產，深入優(yōu)化健全生產工藝過程，進而完成由原料配方、裝備生產加工、產品調合至生產實效性的智能全檢測過程。其次，石化公司需重點創(chuàng)建有著高融合性且體現裝置特性的總體管理體系。通過將裝置機理與生產計劃予以關聯，健全分子尺度模型。同時，基于機理模型這一載體，對生產時出現的某些非確定性因子予以優(yōu)化，從而產生圍繞需求這一主要驅動力的高效生產過程。此外，石化企業(yè)也需構建相關數據源分析模型，利用健全數據平臺調節(jié)參數的建設，行之有效地提升公司生產效率。現階段，我國石化公司已然成功組建了整個流程性的生產優(yōu)化模型，且應用了可以優(yōu)化工廠計劃的APS生產計劃，也有效編制了突顯最優(yōu)生產渠道的資源配置戰(zhàn)略。通過桌面煉廠與乙烯裂解模型等APP，深入優(yōu)化全廠加工過程，且通過指導裝置予以全程操作。不同物料在各種操作環(huán)境作用下所反應的流程，可以有效提升乙烯生產效率。

2.3 環(huán)保管理智能化

傳統石化公司不僅需要創(chuàng)建智能生產運行體系與設備管理機制，也需創(chuàng)建智能環(huán)保監(jiān)管機制。如此，既可以完成內部經濟有效循環(huán)，也可展現清潔綠色生產技術的優(yōu)勢，進一步優(yōu)化公司生產模式。除此之外，還可以最大化提升資源利用效率，有效保護自然生態(tài)環(huán)境;與此同時，公司也需健全各種類別的能源供應體系，主要優(yōu)化生產過程中的裝置與單元，最大化提升能源與介質的利用效率。以我國石化鎮(zhèn)海煉化分公司為例，其通過有效應用智能化與蒸汽管網式檢測模塊，及時檢測公司蒸汽管網實操情況，進而做到行之有效地優(yōu)化操作參數與流程，確保蒸汽體系安全、平穩(wěn)運轉。

2.4 經營決策管理智能化

石化公司在構建智能與科學運營決策管理機制時，應注重追求公司生產效率最大化，聯系云技術與大數據等積極要素，創(chuàng)建輔助性運營監(jiān)管模型。同市場信息予以實時關聯、整合，合理控制資金流動。此外，公司也需對其生產成本予以精確計算，給出最佳計算方法，完成全局性合理決策。將以往經驗性決策管理方式慢慢過渡至現階段的創(chuàng)新決策管理方式上來，進而達到減少決策風險的效果[5]。

除此之外，石化公司還需有意識地健全可以展現縱向集成與專業(yè)融合的管理平臺，利用執(zhí)行層與管理層的創(chuàng)建，進一步深化閉環(huán)管理體系。同時，于管理與作業(yè)層突顯公司生產需求，進一步優(yōu)化與分解效益指標。

2.5 產業(yè)鏈協同自動化

創(chuàng)建智能化工廠過程中，石化公司也需注重產業(yè)鏈的協同與自動化。其既要通過智能化技術破除公司間阻礙和隔閡，積極推動產業(yè)鏈升級優(yōu)化，促使公司經濟得以快速發(fā)展，還需有意識地創(chuàng)建公司生產資源協同平臺，采取上下聯動與規(guī)模融合等形式健全產業(yè)鏈。除此之外，傳統石化公司也需構建公司生產運轉管理協同平臺，行之有效地提升智能化生產協同效率。此外，石化公司也需創(chuàng)建公司間能一同使用的服務管理平臺，通過共享物流、公用工程與安全等系列服務，行之有效地推動公司間的協同交流。深入優(yōu)化健全與提高公司價值鏈，為公司的長遠發(fā)展提供無限可能。

3 結語

石化業(yè)不僅是我國國民經濟支柱性產業(yè)，也是我國國家綜合實力發(fā)展的體現與重要基石。石化公司必須清醒認識到，現階段經濟形勢下創(chuàng)建智能工廠迫在眉睫。石化公司在組建智能工廠進程中，也需樹立明晰的構建目標，擬訂行之有效的構建戰(zhàn)略，踐行好相關保障舉措，深入推動智能化工廠建設，進而保證公司具有可持續(xù)向前發(fā)展的競爭力與絕對優(yōu)勢。

參考文獻

[1] 周瑞君，王毓順，馮平，等.制造執(zhí)行系統MES的應用與發(fā)展趨勢[J].工業(yè)控制計算機，2015（11）：153-154.

[2] 徐海，徐慶波.智能工廠集成方法研究[J].電子測試，2016（04）：154-157.

[3] 熊曉洋.大型流程型企業(yè)智能工廠建設探索[J].當代石油石化，2016，24（7）：9-12.

[4] 覃偉中.傳統石化企業(yè)的智能工廠建設探索[J].石油化工管理干部學院學報，2016，18（5）：4.

[5] 張益，馮毅萍，榮岡.智慧工廠的參考模型與關鍵技術[J].計算機集成制造系統，2016（01）：1-12.