煉化企業智能化建設方向研究

高楊 張成 張敏

[摘 要]本文分析了煉化企業當前在智能化建設方面存在的問題，闡述了煉化企業智能化建設的典型特征及自動化、信息化建設基礎，希望可以幫助煉化企業找準智能化的建設方向，更好地助力企業安全可靠高效運行，降低風險，提高生產服務效率。

[關鍵詞]煉化企業;智能工廠;智能化技術

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.029

[中圖分類號]F426.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2020）20-00-02

0? ? ?引 言

煉油與化工工業作為流程工業中最重要的組成部分，是我國經濟社會發展的支柱產業和實體經濟的重要基石。我國提出“中國制造2025”規劃，以實現由制造業大國向制造業強國的轉變。中國共產黨第十九次全國代表大會提出了建設網絡強國、數字中國、智慧社會等戰略目標，強調要加快傳統產業數字化、智能化，做大做強數字經濟，引導數字經濟和實體經濟深度融合，推動經濟高質量發展。石油化工行業要認真落實黨的戰略部署，積極推進“兩化”深度融合，以智能制造為重要抓手，綜合各方面實際情況，立足長遠，以效益增長代替規模增長，注重效益優先和績效管理，以智能制造技術推進管理與效益提升，使企業提質增效、可持續發展等措施落地實施。在企業開展智能工廠建設過程中，如何快速找準智能化轉型升級方向，采取科學的實施方法，促進智能煉廠發展，是煉化企業在智能化建設過程中的關鍵。針對這些問題，本研究在深刻解讀煉化企業智能工廠的內涵及目標定位的基礎上，提出針對煉化企業智能制造的關鍵要素及體系架構，幫助企業快速找到智能化建設的實現路徑，以提升企業的科學決策能力、安全運行能力、應急響應與風險防范能力，提高全員勞動生產效率、能源利用率，持續改進產品質量，改善運行環境，為煉化企業提質增效轉型升級提供參考。

1? ? ?煉化企業智能化建設概述

1.1? ?典型特征

石油煉化流程制造行業在智能化發展趨勢下，將面向產品全產業鏈環節，綜合應用現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、智能化技術和管理技術等先進技術，與現有生產過程的工藝和設備運行技術高度集成新型工廠，以實現復雜環境下生產運營的高效、節能和可持續目標。煉化企業智能化建設具有5個典型特征：泛在感知、高度集成、模型驅動、自治能力、人機協同。技術方面普遍采用傳感器網絡、數據互操作性、大規模動態建模與仿真、智能化自動控制等方面的新技術，同時構建可伸縮、多層次的信息安全體系，嵌入服務信息系統的數字化控制系統，優化生產操作，提高安全性;利用預防性維護、統計評價和度量進行資產管理，提高工廠的可靠性;利用智能傳感器檢測異常，避免非正常和災難性事件;智能系統、能耗管理系統、外部智能電網集成，進行實時能源優化。

1.2? ?智能化建設基礎

開展智能化建設的煉化企業，自動化控制水平較高，基本具備良好的智能工廠建設基礎要素條件。在過程控制層，以DCS、APC、RTO系統為核心，主體裝置大部分實施了APC系統，在部分裝置實施RTO系統。在生產執行層面，普遍建設了覆蓋生產、能耗、計量、質量、安環、設備等業務領域有效的技術支持平臺。經營管理層以ERP為核心，實現成本管控和物資需求的集中管控。

2? ? ?煉化企業智能化建設主要方向

煉化企業智能化建設重點聚焦在ISA 95標準體系架構中的L2-L4層，即控制系統層、先進應用層、生產執行層，不斷夯實L1層泛在感知，這是智能工廠的基礎。重點關注供應鏈優化、操作優化、設備可靠性管理、安全環保以及決策分析域的業務和能力提升，設計對象也主要落在供應鏈、生產操作、設備可靠性、安全環保以及決策分析的預測、優化、綜合分析與業務協同等智能化能力上。

2.1? ?供應鏈優化

供應鏈業務場景主要聚焦在供應鏈優化、計劃優化、生產調度、操作優化等各個方面，如計劃與調度協同，調度與生產聯動，生產對計劃的反饋，構建閉環優化鏈，環環相扣，協調一致，促使工廠生產經營更加高效、協同，實現效益最大化。

2.2? ?生產操作優化

生產操作優化業務場景主要聚焦在生產執行層面的計劃管理、調度執行等方面，也包括過程控制層面先進控制、實時優化、能量優化、油品調和優化、罐區自動化、操作管控。在生產運行層面要實現從生產計劃管理到運行調度管理、指令管理，生產過程管控涉及的物料管理、能源管理、質量管理、操作管理、異常管理以及決策分析所需的數據結果分析工藝分析、質量分析、生產分析和績效分析，從而實現一體化管控。在生產操作層面，要實時監控工藝操作狀態，實現智能移動巡檢，通過操作導航提升關鍵操作工序的操作效率和可靠性，應用智能報警管理系統，提升事件響應的有效性和響應速度，確保生產安全。

2.3? ?能源管控

能源管控業務場景主要聚集點是能源的管控和優化，管理和優化蒸汽、電力、循環水、氫氣燃料和其他的公用工程，并建立全廠級、裝置級、設備級的能源績效指標，定期衡量評估能量水平，挖掘企業節能潛力，持續降低能耗。能源優化方面，要建立企業級公用系統的蒸汽、燃料氣、氫氣、化學水等公用工程系統流程模型，以最小化的能源成本為目標，在滿足各裝置生產需求的前提下優化系統流程，實現節能降耗的目標，同時建立關鍵設備機理模型，減少能源消耗。從管理、技術兩方面入手，采用節能績效衡量方法，監控能源系統產供耗和高耗能設備運行狀態，統計評價關鍵裝置與設備的耗能指標，可以最大限度地降低能耗;優化產能與用能管網流程，通過裝置過程優化、主要設備優化、公用工程系統優化，降低成本，減少排放，提高能效。

2.4? ?設備管控

設備管控業務場景主要聚焦在通過設備可靠性管理、健康管理、維修管理的協同，提高設備可用性，降低運行風險，減少運維成本，對設備管理業務提供全面支持，通過對設備可靠性策略開發、管理、執行、評估提升設備的性能管理水平，實現設備資產日常狀態監控、設備運行數據智能管理、故障自動診斷、狀態預測、維護執行的智能化閉環管理，提升企業設備資產管理的感知監控能力、數據管理能力、預測分析能力、優化控制能力、執行協同能力。

2.5? ?安全管理

安全管理業務場景主要聚焦在安全作業管理、排放管理及應急管理上。其通過HSE管控和風險管控，加強關鍵裝置風險控制，監控職業衛生風險、現場施工人員作業過程，建立HSE規范管理體系;通過安全管控保證裝置、工藝、操作、現場作業等各個環節安全平穩，排放監測及分析功能從本質上控制“三廢”排放，通過安全管控與環保監測實現綠色發展。

2.6? ?決策支持

決策支持業務場景聚焦在協同工作環境下，集成所有的為實現生產管理與優化操作的必要資源，提供數據分析和決策支持工具，實現各專業的有效合作，提高生產系統管理效率，降低生產管理成本，實現卓越運行。決策支持提供面向不同角色的差異化服務，面向企業主管生產領導，提供生產運營績效分析、供需平衡分析、突發事件應急指揮服務;面向車間主管領導，提供計劃、調度一體化優化、生產過程監控、設備運行監控服務;面向生產調度，提供實時調度、現場人員管理、操作動態監控服務;面向設備維護人員，提供設備報警匯總、設備預測性維護、專家支持及工作協同服務;面向成本分析人員，提供生產成本分析、對標分析以及績效管理與優化功能。決策支持將實現生產過程的全程可視化，能夠支持快速響應的信息通訊、現場監控與應急指揮;提供全面應急預案和故障分析服務，實現生產供應鏈協同、生產應急指揮中各專業的協同。

要依托移動應用平臺、工業大數據平臺、三維數字化、云服務平臺等新一代信息技術，為煉化企業智能工化建設的各項應用服務提供高性能、高可用性、高擴展性和高安全性的技術支持。要通過建立工業大數據驅動的智能決策基礎支撐平臺，實現數據獲取、存儲、處理、分析及智能決策，為企業生產、設備、安全、經營等各應用領域提供智能化的決策支持;各國建立移動應用服務平臺，集成推送生產優化、設備管控、安全環保、能源管理等經營數據以及審核審批等業務數據，提供通信服務、信息和內容服務及個性化服務;通過建立全廠三維數字化模型，集成工廠全生命周期動靜態數據，形成數字虛擬工廠，實現真實世界與虛擬世界的連接，有效支撐生產運營、設備監控、預測、安全等管理，為智能工廠建設打下數字化基礎。

4? ? ?結 語

信息化及新技術正快速推進企業生產模式、銷售模式和管理模式變革，煉化企業的智能化建設是企業轉型升級的必然選擇。要通過生產自動化系統與生產管理系統全面集成，及時掌握準確的物流信息以及每套裝置和產品的每日生產成本動態信息，實現智能化生產和精細化管理。要有效集成、共享、應用煉化生產過程和經營業務流程的相關信息，統一管理規范和標準，以推動煉化企業實現生產經營管理智能化。

主要參考文獻

[1]吳青.智能煉化建設塑造煉化產業新未來[J].煉油技術與工程，2018（11）：1-4.

[2]覃偉中.積極推進智能制造是傳統石化企業提質增效轉型升級的有效途徑[J].當代石油石化，2016（6）：1-4.

[3]吳青.流程工業卓越智能煉化建設的研究與實踐[J].無機鹽工業，2018（8）：1-5，33.

[4]吳青.煉化企業智能化發展全局性信息化評估模型的研究與應用[J].煉油技術與工程，2018（10）：53-58.

[收稿日期]2020-09-03