智能化建設助力煉化企業生產管理技術的提升

李農 李海峰 李金華 李國旗(山東勝星倉儲有限公司，山東 東營 257335)

0 引言

隨著計算機信息技術的發展，智能制造技術在煉化企業生產經營中得到了廣泛應用，比如通過虛擬現實技術、信息化技術、視景仿真技術等手段構建了煉化企業的三維視景仿真系統，生產流程可以即時監控。另外，所構建的可視化環境可以滿足煉化企業多用途、多層次需求，比如重點部位監控、工程輔助分析及員工培訓。目前煉化企業的智能化制造水平還有較大的提升空間，進一步推動煉化企業的智能化建設，實現煉化企業智能制造尤為重要。

1 煉化企業信息化智能化發展現狀

取得的成效主要體現在以下4方面：

(1)目前借助虛擬現實技術、信息化技術及三維GIS技術所建立的三維視景仿真系統可以真實反映設計方案，構建一個生動逼真的可視化平臺，并在后續開發了智能化數字管理平臺。值得一提的是，通過構建數字模型與圖形模型、裝置設備及數據庫，企業生產過程中的諸多信息可以實時獲悉，工藝數據、視頻監控信息及設備臺賬等信息均可以被聯系起來，形成了協同合作的智能化體系，大大提升了煉化企業生產管理效率；

(2)所構建的智能化信息化評估模型包括6大能力指標，即數字化水平、自動化水平、一體化水平、基礎支撐水平、系統優化水平及人員管理水平，且每一個能力指標又作了細化，可以對煉化企業信息化水平作定量分析；

(3)隨著信息化技術的發展，云計算、移動應用、物聯網、大數據等相關的人工智能技術得到了較大程度的發展，這對煉化企業信息化智能化建設起到了助推的作用，某種程度上還可以起到主導作用，為煉化企業實現信息化智能化奠定了堅實的基礎，成為智能化轉型升級的原動力；

(4)虛擬現實數字化工廠已經成為煉化企業的發展主流，企業通過瀏覽模式、管理模式與培訓模式，可以滿足不同的業務需求，在諸多場景中得到應用。以管理模式為例，工作人員通過瀏覽權限和編輯修改等可以對不同的用戶進行分類管理，借由超級管理權限可以對電子圖紙、設備設計、設備實景影像、工藝操作流程等加以修改完善，可以做到針對性管理，提升煉化企業管理效率與決策能力。

存在的問題主要體現在以下3方面：

(1)目前我國煉化企業的信息化智能化建設受到“三層次構架”模式的較大影響，無論是底層的控制系統，還是中間層的制造執行系統和頂層的經營決策系統，幾乎處于相對獨立的狀態，集成性不強，無法實現真正意義上的智能化；

(2)雖然已經對智能化升級系統作了全面的評估，但因為煉化企業自身產業具有特殊性和復雜性，導致智能化升級系統日常應用質量不佳，目前的信息化評估模型的職能是解決企業如何干的問題，技術經濟評估的職能是解決企業積極性、經濟性和可持續性，即要解決如何干好的問題；

(3)煉化企業在評價智能化煉化效益的過程中，往往會選用一些容易定量的指標，缺乏定性指標的應用，比如缺乏提升員工工作積極性、忠誠度及減少人工作業的定性指標。

2 煉化企業信息化智能化建設原則與要點

逐步推動煉化企業由數字煉化轉向智能煉化，把握“數字化是基礎，智能化是核心與目標”的原則[1]。

煉化企業開展的智能煉化建設要牢牢依靠物聯網、大數據及人工智能等相關技術，構建自上而下的生產管理體系，確保對煉化企業的計劃與調度等管理事務做到全局優化，實現資源的優化，推動智能供應鏈建設。

煉化企業所開展的智能煉化建設要把握“三步曲”：

(1)要進一步深化數字煉化建設，推動操作運營數字化、管理信息數字化及流動自動化，提升生產管理效率；

(2)要強化智能煉化建設力度，將其作為核心工作開展，構建企業模型體系，比如：生產操作模型、生產系統計劃模型、調度優化模型及倉儲物流模型，這對于煉化企業均是十分重要的，是煉化企業開展日常生產經營的重點，必須予以充分重視；

(3)落實智能煉化成果，待完成智能煉化建設任務后，要想實現管理和價值鏈效應的最大化，煉化企業必須將具體的智能化措施應用到日常管理工作中，比如在煉油廠生產與銷售環節的成本優化過程中，煉化企業要重點著手生產可變成本管理、庫存優化、銷售價值最大化等相關性管理工作，對各個環節開展可視、協同與優化。

3 智能化建設助力煉化企業生產管理技術的提升策略

3.1 虛擬現實數字化工廠和DCS仿真培訓特點

目前來看，煉化企業通過應用虛擬現實數字化工廠和DCS仿真培訓技術，已然基本完成了智能煉化建設目標，尤其是其中的虛擬現實數字化工廠可以為企業提供一個數據集成應用平臺，應用優勢更加顯著。總的來說，虛擬現實數字化工廠和DCS仿真培訓主要有以下特點：

(1)直觀性：三維虛擬現實工作環境可以真實描述設備的各項屬性與關系，實現全景化和實體化；

(2)同步性：生產過程中的生產環境、運行數據、技術參數等信息均可以通過虛擬工廠加以反映，實現真正意義上的同步運行；

(3)精確性：通過以設計基礎數據與現實實景為基礎，可以構建完善且準確的全景圖形模型；

(4)協同性：企業各項培訓和演練均可以借助虛擬現實手段，也可以通過遠程訪問的手段開展協同工作，有助于增強煉化生產經營活動的協同性；

(5)DCS仿真培訓系統可以以管道和儀表流程圖為基礎，通過能量平衡、機械設備及物料平衡對相應的裝置進行仿真模擬控制，同時可根據裝置的生產特點，預先設定具體的事故案例，有針對性地制定培訓計劃和應急預案。

3.2 虛擬現實數字化工廠助力煉化企業生產管理技術

目前虛擬現實數字化工廠主要有瀏覽模式、培訓模式及管理模式，3種模式均有各自適用的范圍，極富針對性。

(1)瀏覽模式：瀏覽模式可以幫助煉化企業實現三維瀏覽，包括廠區環境、生產裝置、道路、隱蔽工程、管網等對象，可以全部實現全景真三維模擬展示。比如工作人員可以通過“點擊查詢”和“關鍵字搜索”快速查找各類設備的電子屬性卡、設備檢修信息，并配備實景照片和影像。再比如工作人員可以通過樹狀層次結構快速定位生產設備與管線，繼而通過地圖窗口360°查看視點位置，對整個生產工作進行動態監管[2]。

(2)培訓模式：所使用的培訓模式可以實現裝置工藝過程的仿真性模擬，一些重要裝置可以通過三維動畫的形式展示出來。比如煉化生產過程中的尿素與合成氨工藝流程可以由三維動畫的形式加以展示，做到仿真性模擬，從三維縱剖、透視與橫剖的視角展示生產裝置的各類信息，尤其可將設備的內部結構與部件信息全面展示。

(3)管理模式：所創建的管理模式對煉化企業生產管理尤為關鍵，可以大大提升煉化企業生產效率與質量。目前煉化企業所使用的管理模式以分級管理為核心，用戶可以按照瀏覽權限和編輯修改權限對裝置信息進行修改定義，同時借助管理權限對一大批對象進行管理[3]。比如設備工藝運行狀態信息、設備檢修運維信息、電子圖紙布置、設備實景影像監管及操作規范的三維電子手冊制作等。但需要充分認識到點，目前煉化企業所開展的智能煉化依然有較大的完善空間，針對煉化工藝復雜、流程繁瑣的特點，后續要對管理模式做進一步地完善，以高效率和高質量為原則，突出和強化虛擬現實數字化工廠的優勢。

3.3 虛擬現實數字化工廠和DCS仿真培訓聯合應用

虛擬現實數字化工廠與DCS仿真培訓雖然設計理念有較大的不同，但均是以高質量、高效率為設計目標，兩者之間有一定的相似性，聯合應用至智能煉化中可以取得較好成效。

(1)虛擬現實數字化工廠可以與DCS仿真培訓共同構建三維立體模型，工藝流程圖紙中的任何一個部件可以即時點擊和瀏覽，工作人員可以在三維模擬環境中快速找到該部件，執行效率更高。

(2)DCS位號信息、監測值均可以通過虛擬現實數字化工廠顯示，當工作人員點擊DCS位號時可以獲取到儀表設備的實時數據，相關的動態信息可以展示在三維立體畫面中，技術人員能夠對生產情況做到動態、即時掌握。

(3)虛擬現實數字化工廠好比一個大的數據庫，比如會包括裝置操作流程、設備型號、設備技術參數、管線材質、管線圖冊。當含有這些信息后工作人員不需要再去自行查閱、整理信息，所獲得的實時圖像信息可以幫助工作人員全面掌控生產情況[4]。

(4)虛擬現實數字化工廠為DCS仿真培訓提供了操作景象，用戶在DCS界面上所開展的諸多操作均可以由虛擬現實數字化工廠展示出來，完成裝置操作過程中和結束后的模擬操作。用戶對生產數據、生產流程及裝置操作等均有直觀且深刻的認識，起到培訓作用。

(5)目前DCS仿真培訓技術的應用已經可以很好解決工作人員操作緩慢、裝置運行長而影響運行效率等問題，一些以往亟需解決的問題得到了有效解決，工作人員操作熟練度有較大提升。后續所開展的考核對實現煉化企業信息化智能化、提升管理質量具有十分積極的意義[5]。

(6)在一個虛擬化的操作場景中，工作人員通過鼠標可以任意漫游、瀏覽，猶如行走在真實的廠區一樣，管道模型、工藝信息、參數信息、操作信息等均可以一目了然，內容更加豐富。

4 結語

信息化智能化建設已經成為煉化企業實現高效管理的手段，其功能拓展性和推廣應用效果均十分顯著。以虛擬現實數字化工廠和DCS仿真培訓為主的煉化智能體系可以大大提升生產管理質量，不過鑒于煉化企業智能體系建設仍存在諸多問題，后續要進一步加強理論研究，積累更多的實踐經驗。