淺談智慧煉化的發(fā)展與應(yīng)用

石國偉

（新疆油田公司數(shù)據(jù)公司，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

石油資源的效益開發(fā)離不開煉化企業(yè)的支持，在新能源、新技術(shù)不斷發(fā)展的同時，以石油資源為基礎(chǔ)的煉化企業(yè)面臨資源不斷減少、競爭愈加激烈的市場環(huán)境，煉化企業(yè)的發(fā)展在“互聯(lián)網(wǎng)+”影響下呈現(xiàn)出新的格局。在新環(huán)境下，煉化企業(yè)急需改變現(xiàn)有的發(fā)展模式，在推進資源、能源開發(fā)應(yīng)用業(yè)務(wù)多元化發(fā)展的同時，也需要重視對生產(chǎn)營銷和煉化業(yè)務(wù)水平的改善與提升。相關(guān)企業(yè)急需推進企業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，將大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到智慧煉化的發(fā)展工作中，實現(xiàn)企業(yè)效益、效率、服務(wù)水平的全方面提升。

1 煉化企業(yè)智能化、數(shù)字化發(fā)展動力

1.1 發(fā)展環(huán)境發(fā)生變化

煉化企業(yè)在數(shù)十年的發(fā)展過程中對低碳、可持續(xù)發(fā)展理念有了更加深刻的認知，企業(yè)在自身發(fā)展需求和外界市場形勢變化的情況下開始朝著智能化、大型化、差異化、高價值等方向發(fā)展。然而，在發(fā)展過程中，煉化企業(yè)不得不面臨原料、市場不斷變化的發(fā)展環(huán)境，在提升效益的同時也面臨著生產(chǎn)經(jīng)營風險的增加，供應(yīng)鏈發(fā)展更加快速，能源消費日益降低，進一步壓縮了煉化企業(yè)的發(fā)展空間，低碳、綠色理念的盛行也給煉化企業(yè)帶來了更多壓力。在發(fā)生眾多變化的新環(huán)境中，煉化企業(yè)急需推進數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，朝著智慧煉化的方向發(fā)展。

1.2 生產(chǎn)服務(wù)模式改變

國內(nèi)外石油企業(yè)大多不再單獨開發(fā)石油能源，開始朝著新能源方向發(fā)展，推進企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸拓展。部分企業(yè)依靠能源互聯(lián)網(wǎng)的形式實現(xiàn)對分布式能源的集中利用，依托新技術(shù)推進智能網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，實現(xiàn)對能源的高效整合。還有企業(yè)利用能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對能源分配應(yīng)用模式的優(yōu)化改進，以物聯(lián)網(wǎng)的形式完成對綠色能源的低成本、高效率分配。在煉化業(yè)務(wù)方面，煉化企業(yè)持續(xù)推進技術(shù)水平的提升，積極開發(fā)高價值、高性能的煉化產(chǎn)品，基于用戶消費理念生產(chǎn)具有更高附加價值、更強專用性及更高效益的產(chǎn)品，以云制造的方式推動生產(chǎn)服務(wù)模式的轉(zhuǎn)型升級。

1.3 生產(chǎn)經(jīng)營過程中存在較多不可控因素

原料的不可控使得煉化企業(yè)在供應(yīng)環(huán)節(jié)面臨更多生產(chǎn)經(jīng)營風險，石油品質(zhì)量要求、原料的質(zhì)量水平、生產(chǎn)方式以及產(chǎn)品附加要求的不確定性也增加了煉化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管控難度。此外，用戶的多樣化需求給企業(yè)的銷售工作帶來更多困難。針對眾多生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的不可控因素，煉化企業(yè)需要推進生產(chǎn)經(jīng)營工作的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，通過智慧應(yīng)用實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的采集與分析，同時實現(xiàn)對不可控因素的有效管理，滿足企業(yè)降本增效的發(fā)展需求。

2 智慧煉化發(fā)展思路

煉化企業(yè)可以創(chuàng)新思路推進智慧煉化建設(shè)發(fā)展工作，在實現(xiàn)智慧煉化目標之前，需要積極推進企業(yè)的數(shù)字化與智能化發(fā)展。其中，數(shù)字化是智慧煉化企業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，其關(guān)鍵在于通過數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的可視化，借助自動化的生產(chǎn)流程和信息化的管理模式提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

智慧煉化的關(guān)鍵是利用智能化技術(shù)手段實現(xiàn)煉化生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的最優(yōu)化控制，構(gòu)建涵蓋物流、運維、生產(chǎn)調(diào)度、客戶需求、設(shè)備狀態(tài)預(yù)測等各方面在內(nèi)的智能化模型，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的有效應(yīng)用，依托智能模型實現(xiàn)對煉化生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的全生命周期智能化管理，在提高生產(chǎn)效率的同時降低生產(chǎn)能耗。在數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，煉化企業(yè)最終將構(gòu)建生產(chǎn)經(jīng)營過程的一體化發(fā)展模式，實現(xiàn)對價值鏈和供應(yīng)鏈的優(yōu)化管理，基于經(jīng)營銷售效益提升的目標實現(xiàn)對各環(huán)節(jié)的優(yōu)化控制，推動智慧企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3 智慧煉化的具體發(fā)展與應(yīng)用

3.1 原油數(shù)據(jù)庫

石油的煉化生產(chǎn)通常需要從分子角度入手，在掌握石油反應(yīng)特性、結(jié)構(gòu)特點、性能組成的情況下實現(xiàn)煉化生產(chǎn)過程的優(yōu)化。通過建立石油分子數(shù)據(jù)庫的方式，煉化企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對石油分子的有效控制，進一步提升煉化生產(chǎn)管理水平。原油分子相關(guān)數(shù)據(jù)采集的過程中，企業(yè)需要合理應(yīng)用色譜法、X 射線、核磁共振、光譜技術(shù)等技術(shù)對原油組分、烴族結(jié)構(gòu)等進行測定分析，結(jié)合分析結(jié)果對各種分子結(jié)構(gòu)進行編碼，構(gòu)建涵蓋石油各種數(shù)據(jù)參數(shù)的原油分子數(shù)據(jù)庫。在實際應(yīng)用時，煉化企業(yè)在分析油藏原油化學性質(zhì)的過程中，可以借助數(shù)據(jù)庫中的分子信息對油藏中的原油性質(zhì)進行對比分析，從而掌握油藏的具體信息。在生產(chǎn)研究過程中，煉化企業(yè)可以借助數(shù)據(jù)庫對原油分子反應(yīng)規(guī)則進行深入探索，借助海量的分子數(shù)據(jù)實現(xiàn)全新石油煉化產(chǎn)品模型的創(chuàng)建，從而為高質(zhì)量油品的產(chǎn)出提供技術(shù)支持。在后續(xù)發(fā)展中，煉化企業(yè)還可以結(jié)合自身資源配置情況和分子數(shù)據(jù)庫信息對現(xiàn)有的煉化生產(chǎn)過程進行優(yōu)化，實現(xiàn)自身煉化生產(chǎn)能力的提高。

3.2 生產(chǎn)運營協(xié)同管理

生產(chǎn)運營協(xié)同管理是智慧煉化的重要應(yīng)用方向，其工作任務(wù)在于實現(xiàn)對生產(chǎn)管理相關(guān)資源的集成管理，通過專用工具對生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)進行分析并作出決策指引，為生產(chǎn)環(huán)節(jié)各專業(yè)的協(xié)調(diào)配合提供幫助，滿足煉化生產(chǎn)效率與經(jīng)營成本的優(yōu)化管控需求。在應(yīng)用過程中，生產(chǎn)運營協(xié)同管理系統(tǒng)要能夠面向不同人員提供針對性的服務(wù)，如針對煉化設(shè)備維護人員提供狀態(tài)修改、故障報警、生產(chǎn)支持相關(guān)服務(wù)；針對生產(chǎn)調(diào)度人員提供設(shè)備監(jiān)控、人員管理等服務(wù)；針對生產(chǎn)優(yōu)化控制人員提供相關(guān)指標分析等服務(wù)；針對企業(yè)主管領(lǐng)導提供供需、應(yīng)急、績效相關(guān)服務(wù)。該系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在4 個方面：首先，系統(tǒng)具備可視化信息服務(wù)功能，能夠為各相關(guān)人員提供設(shè)備運行、產(chǎn)品庫存、生產(chǎn)能耗、市場現(xiàn)狀、原油運輸、產(chǎn)品產(chǎn)量等生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)，為企業(yè)平穩(wěn)有序發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持；其次，系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)分析功能，可以從各生產(chǎn)經(jīng)營指標入手，實現(xiàn)對上述可視化信息數(shù)據(jù)的分析，將企業(yè)運營情況直觀地展示出來；再次，系統(tǒng)能夠預(yù)估生產(chǎn)運營風險，根據(jù)設(shè)備維護情況、設(shè)備運行情況、物資庫存情況等進行動態(tài)管理，為突發(fā)應(yīng)急指揮提供專家支持；最后，針對運營環(huán)節(jié)，系統(tǒng)具有優(yōu)化功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對供應(yīng)鏈的可視化管理，為生產(chǎn)、銷售、采購、運輸、存儲等各環(huán)節(jié)提供整體優(yōu)化策略。

3.3 供應(yīng)鏈一體化經(jīng)營管理

供應(yīng)鏈管理是智慧煉化的重要內(nèi)容，也是改善煉化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營效益的重要手段。供應(yīng)鏈涉及的環(huán)節(jié)包括從原油購買到油品煉化生產(chǎn)，再到銷售的各個環(huán)節(jié)。供應(yīng)鏈的管理需要從計劃與調(diào)度兩方面入手，需要原油供應(yīng)商、煉化廠、銷售部門等各相關(guān)部門協(xié)同配合。智慧煉化企業(yè)需要將石油產(chǎn)品生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售等各環(huán)節(jié)形成一個閉合整體，推進一體化建設(shè)和發(fā)展。例如，巴西石油針對供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)管理建立了專用的管理系統(tǒng)，通過供需分析、需求預(yù)測等為供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)提供發(fā)展建議。然而，在實際應(yīng)用時，大多數(shù)煉化企業(yè)未能實現(xiàn)對供應(yīng)鏈全過程的統(tǒng)籌管理，在業(yè)務(wù)流程未形成閉環(huán)的情況下，企業(yè)的資源難以實現(xiàn)高效調(diào)度，導致供應(yīng)鏈經(jīng)營管理效率低下。

在智慧供應(yīng)鏈建設(shè)過程中，煉化企業(yè)需要建設(shè)大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)對存儲、銷售、生產(chǎn)、供應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯總與分析，建立上述環(huán)節(jié)各相關(guān)指標的可視化界面，通過關(guān)聯(lián)分析推行一體化優(yōu)化策略，完成協(xié)同調(diào)度與績效管理相關(guān)工作，為供應(yīng)鏈各項業(yè)務(wù)的開展提供支持。在大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)完成后，企業(yè)可以完成環(huán)節(jié)信息的采集處理工作，結(jié)合市場批發(fā)銷售、煉化廠生產(chǎn)等各生產(chǎn)經(jīng)營工作建立數(shù)據(jù)分析模型，為各環(huán)節(jié)優(yōu)化策略的提出提供數(shù)據(jù)支持。在協(xié)調(diào)調(diào)度管理模式下，智慧煉化企業(yè)能夠動態(tài)管理生產(chǎn)、銷售各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)工作，通過高效的協(xié)同配合減少不必要的資源損耗。在大數(shù)據(jù)平臺的支持下，煉化企業(yè)能夠?qū)τ脩粜枨筮M行深入分析，結(jié)合銷售動態(tài)對經(jīng)營環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，同步完成煉化生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)品類型、產(chǎn)品數(shù)量的優(yōu)化控制，實現(xiàn)原油資源的高效配置，同時也可以完成原油倉儲運輸工作的優(yōu)化管理，建立運輸、接貨、生產(chǎn)各環(huán)節(jié)協(xié)同配合體系。

在可視化的供應(yīng)鏈關(guān)鍵指標作用下，煉化企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品銷售情況確定產(chǎn)品需求，根據(jù)需求控制煉廠供應(yīng)量，再根據(jù)供應(yīng)量確定原油運輸、采購計劃。可視化的供應(yīng)鏈指標能夠為企業(yè)的發(fā)展進行風險預(yù)警，企業(yè)也可以通過對指標信息的深入挖掘為后續(xù)的發(fā)展制訂更準確的計劃。在智慧供應(yīng)鏈實施過程中，企業(yè)能夠提升對自身內(nèi)部資源的利用水平，能夠更精準地預(yù)估“產(chǎn)供銷存”各環(huán)節(jié)的發(fā)展趨勢，為精細化管理模式的推行提供技術(shù)支持。為了實現(xiàn)智慧供應(yīng)鏈的設(shè)計應(yīng)用，企業(yè)也需要積極研究數(shù)據(jù)整合的具體方法，建立一種能夠統(tǒng)一管理不同標準數(shù)據(jù)的管理體系，為智慧供應(yīng)鏈的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

3.4 設(shè)備運維優(yōu)化管理系統(tǒng)

設(shè)備運維管理系統(tǒng)是智慧煉化的重要應(yīng)用之一，企業(yè)需要針對關(guān)鍵設(shè)備做好狀態(tài)預(yù)測評估工作，通過狀態(tài)修改等方式將設(shè)備停機等風險隱患管控到位；通過數(shù)據(jù)分析的方式為運維管理提供建議，增強設(shè)備運行的穩(wěn)定性。系統(tǒng)在運行過程中，能夠依靠就地級的狀態(tài)采集裝置、點巡檢裝置實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的綜合監(jiān)控；能夠根據(jù)設(shè)備性能等基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)為設(shè)備維護、故障處理等工作提供最基礎(chǔ)的工作建議；能夠根據(jù)設(shè)備運行情況建立故障分析數(shù)據(jù)庫，依靠大數(shù)據(jù)分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段完成設(shè)備可靠性、壽命、故障的分析、定位，為備件優(yōu)化、成本維護等提供優(yōu)化策略；能夠制定設(shè)備維護策略，實現(xiàn)對設(shè)備成本、性能、可靠性指標的平衡管控，依靠歷史維修相關(guān)數(shù)據(jù)分析結(jié)果為管理人員提供維護建議。在該應(yīng)用發(fā)展的過程中，企業(yè)需要重點推進專家知識庫、大數(shù)據(jù)分析相關(guān)技術(shù)的研究應(yīng)用，結(jié)合企業(yè)設(shè)備運維管理實際情況實現(xiàn)對相關(guān)技術(shù)的合理應(yīng)用，滿足煉化設(shè)備運維優(yōu)化工作需求。

3.5 能耗管理系統(tǒng)

煉化企業(yè)在當前發(fā)展過程中面臨著嚴峻的能源形勢，在競爭日益激烈的情況下，企業(yè)成本不斷增加，急需采取合理的手段對現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)營能源消耗情況進行有效管理，即通過能耗管理系統(tǒng)實現(xiàn)智慧煉化的建設(shè)發(fā)展。例如，Valero 在煉油廠建設(shè)了內(nèi)部設(shè)備實時優(yōu)化管理系統(tǒng)，有效提高了鍋爐效率，滿足了企業(yè)發(fā)展的成本控制需求。在能耗管理系統(tǒng)建設(shè)過程中，煉化企業(yè)需要確保系統(tǒng)具備能源計劃制訂、執(zhí)行、評估等能源管理下的全過程管理能力，為能源優(yōu)化提供管理建議；在運行過程中，要對蒸汽、動力相關(guān)耗能系統(tǒng)及煉化生產(chǎn)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進行采集，通過對能耗成本、效率等數(shù)據(jù)的分析建立優(yōu)化管理模型，實現(xiàn)對石油煉化供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的能耗控制。

3.6 智慧加油站

加油站是煉化企業(yè)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的一部分，主要面向客戶提供加油服務(wù)，充分考慮用戶需求，借助技術(shù)手段對加油站運營期間的數(shù)據(jù)信息、用戶需求信息等進行監(jiān)測或收集，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)篩選和整理有效數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果為響應(yīng)流程、人員組織、應(yīng)急指揮工作等提供參考指引。智慧加油站通過各種技術(shù)、管理措施給客戶帶來優(yōu)質(zhì)的加油站服務(wù)體驗。加油站應(yīng)配備智能銷售終端、液位儀、加油機等智能化設(shè)備，也可通過社交網(wǎng)絡(luò)等多種渠道建立與用戶的互動聯(lián)系，實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和服務(wù)手段的優(yōu)化改善，還應(yīng)建立與電商平臺的合作關(guān)系，滿足加油站產(chǎn)品的線上、線下供應(yīng)服務(wù)需求。

4 結(jié)語

煉化企業(yè)需要針對現(xiàn)階段的能源市場環(huán)境積極推進自身數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，在數(shù)字化、智能化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智慧煉化，在持續(xù)變化的發(fā)展環(huán)境中轉(zhuǎn)變生產(chǎn)經(jīng)營服務(wù)模式，合理應(yīng)對各種不可控因素。在智慧煉化發(fā)展與應(yīng)用過程中，企業(yè)也需要從原油分子數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、供應(yīng)鏈一體化管理、能耗優(yōu)化管理、設(shè)備運維管理、加油站管理等方面入手，推動企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。