工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支撐石化行業(yè) 數(shù)字化轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展

導(dǎo)語(yǔ)

石油化工是國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，在新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換及疫情因素影響下，面臨提質(zhì)增效與轉(zhuǎn)型升級(jí)的新要求。依托工業(yè)物聯(lián)、工業(yè)數(shù)字化、工業(yè)大數(shù)據(jù)和AI、工業(yè)實(shí)時(shí)優(yōu)化四個(gè)核心引擎，圍繞石化行業(yè)“生產(chǎn)管控一體化、供應(yīng)鏈協(xié)同一體化、資產(chǎn)全生命周期管理”三條業(yè)務(wù)主線，聚焦安全環(huán)保、生產(chǎn)管控、資產(chǎn)管理、運(yùn)營(yíng)優(yōu)化等重點(diǎn)場(chǎng)景，石油和化工工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)ProMACE形成了一系列行業(yè)應(yīng)用，支撐石化行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化發(fā)展。

01

行業(yè)背景

自工業(yè)革命以來(lái)，石化工業(yè)一直在世界經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，滿足全球人類的衣、食、住、行、醫(yī)需要。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)石化工業(yè)已覆蓋石油產(chǎn)品、合成樹(shù)脂、合成纖維、合成橡膠、化肥等領(lǐng)域，石化產(chǎn)業(yè)的規(guī)模、產(chǎn)量和能力都有了大幅度提升，產(chǎn)業(yè)規(guī)模已躋身世界石化大國(guó)前列。2021年，我國(guó)煉油總能力達(dá)到9.1億噸，乙烯總產(chǎn)能4168萬(wàn)噸，PX總產(chǎn)能達(dá)到3127萬(wàn)噸，我國(guó)已連續(xù)12年位居世界第二石化大國(guó)和世界第一化工大國(guó)；我們擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的千萬(wàn)噸級(jí)煉油和百萬(wàn)噸級(jí)乙烯煉化一體化、清潔油品生產(chǎn)、重油輕質(zhì)化、芳烴生產(chǎn)、煉油環(huán)境保護(hù)等成套技術(shù)，國(guó)際影響力顯著提高。然而，石化工業(yè)與綠色發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展的要求相比，還有一定差距。

當(dāng)前，新一輪工業(yè)革命正在全球范圍內(nèi)孕育興起，制造業(yè)正邁向動(dòng)力變革、體系重構(gòu)、范式遷移的新階段。以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一代信息技術(shù)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)、制造技術(shù)深度融合，建設(shè)面向行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，推進(jìn)傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型正加速推進(jìn)。利用石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，推動(dòng)新一代信息技術(shù)與石化工藝技術(shù)深度融合，應(yīng)對(duì)本質(zhì)安全、本質(zhì)環(huán)保、提質(zhì)增效的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化發(fā)展，是我國(guó)石化工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。

02

重點(diǎn)突破

石油化工行業(yè)是流程工業(yè)的代表，物質(zhì)流、能量流、信息流的協(xié)同統(tǒng)一是其重要特征。但是，也因此產(chǎn)生了工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)過(guò)程建模難度高、生產(chǎn)工況波動(dòng)大、能耗物耗高、安全環(huán)保壓力大等突出問(wèn)題。同時(shí)，因產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)且布局分散，實(shí)現(xiàn)資源整體優(yōu)化面臨著巨大挑戰(zhàn)。企業(yè)需要利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行工業(yè)知識(shí)的沉淀、復(fù)用和重構(gòu)，加快“數(shù)實(shí)融合”，推進(jìn)行業(yè)的數(shù)字化、高效化、綠色化發(fā)展和一體化協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效與轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)我國(guó)石油和化工行業(yè)綜合實(shí)力邁向高端。

石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在PaaS層主要包括工業(yè)物聯(lián)、工業(yè)數(shù)字化、工業(yè)大數(shù)據(jù)和AI、工業(yè)實(shí)時(shí)優(yōu)化四大核心引擎。工業(yè)物聯(lián)引擎具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)接入、工業(yè)協(xié)議適配解析、邊緣計(jì)算、邊云協(xié)同及自組態(tài)物聯(lián)應(yīng)用等功能，對(duì)終端設(shè)備實(shí)施全生命周期管控，并為終端到云端提供安全保障；工業(yè)數(shù)字化引擎基于資產(chǎn)數(shù)字化模型和工廠本體數(shù)據(jù)治理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型構(gòu)建、多維可視化交互等工具，為企業(yè)建立與物理工廠同步的數(shù)字化工廠；工業(yè)大數(shù)據(jù)與AI引擎提供大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)計(jì)算、高速并行計(jì)算等功能，并具有生產(chǎn)運(yùn)行、工藝分析、設(shè)備健康等領(lǐng)域豐富的專業(yè)算法和業(yè)務(wù)組件；工業(yè)實(shí)時(shí)優(yōu)化引擎具備覆蓋企業(yè)級(jí)、工廠級(jí)、裝置級(jí)的優(yōu)化模型與測(cè)算工具，可基于企業(yè)實(shí)時(shí)總線和實(shí)時(shí)計(jì)算框架及時(shí)捕獲生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的事件信息。

石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在SaaS層主要包括石化工廠三條業(yè)務(wù)主線：

一是面向石化工廠的生產(chǎn)管控一體化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理到自動(dòng)化控制的縱向一體化。通過(guò)客戶服務(wù)、經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)執(zhí)行和過(guò)程控制各層級(jí)的信息集成與共享，在保證安全、環(huán)保、質(zhì)量及能源、設(shè)備、工藝穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)全廠的縱向一體化管控。由分段式、專業(yè)化管理轉(zhuǎn)變?yōu)榧s式、一體化管理，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)需求、生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)操作和自動(dòng)控制的雙向信息聯(lián)動(dòng)和實(shí)時(shí)績(jī)效反饋，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程數(shù)字化管控。

二是面向石化價(jià)值鏈的供應(yīng)鏈協(xié)同一體化，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)、生產(chǎn)、銷售到配送的橫向一體化。通過(guò)跨組織、跨專業(yè)協(xié)同和全局優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化。由于石化行業(yè)自身的特點(diǎn)，供應(yīng)鏈優(yōu)化的邊界條件多而復(fù)雜，智能工廠建設(shè)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性。在空間維度上，針對(duì)單元、裝置、工廠、企業(yè)各層次，需要基于生產(chǎn)計(jì)劃管理、調(diào)度管理、裝置操作情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化和閉環(huán)管理。在時(shí)間維度上，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件進(jìn)行日、旬、月度的計(jì)劃優(yōu)化與協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在月度生產(chǎn)計(jì)劃、庫(kù)存及原油進(jìn)廠計(jì)劃的基礎(chǔ)上，應(yīng)用煉油、化工的調(diào)度優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)日調(diào)度優(yōu)化。根據(jù)裝置模型進(jìn)行影響因素分析，實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)、分鐘級(jí)實(shí)時(shí)優(yōu)化，并對(duì)單元控制回路實(shí)施秒級(jí)先進(jìn)過(guò)程控制。

三是面向石化工廠全生命周期的設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)一體化，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目籌建、工程設(shè)計(jì)、建造交付、工廠運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)到資產(chǎn)報(bào)廢退出的資產(chǎn)全生命周期端到端一體化。從總體設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、施工到中交、試車的工廠設(shè)計(jì)建設(shè)全過(guò)程，建立與實(shí)物裝置信息高度一致的數(shù)字工廠，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和數(shù)字化交付。從運(yùn)行生產(chǎn)、檢維修、改擴(kuò)建到報(bào)廢的工廠運(yùn)營(yíng)期，建立資產(chǎn)模型，集成和融合工藝、質(zhì)量、環(huán)保等各專業(yè)的工廠運(yùn)營(yíng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，利用設(shè)備特征及故障診斷分析知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息自動(dòng)采集、狀態(tài)監(jiān)控、異常預(yù)警報(bào)警、故障診斷、檢維修和實(shí)績(jī)分析，進(jìn)一步提高設(shè)備資產(chǎn)的可靠性，從傳統(tǒng)的事后故障處理轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)知性維修，實(shí)現(xiàn)數(shù)字工廠與實(shí)體工廠的虛實(shí)共變、管控聯(lián)動(dòng)，提高資產(chǎn)利用率，提升工廠“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行水平。

03

行業(yè)應(yīng)用

在安全管理方面，通過(guò)裝置報(bào)警管理、安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警、面向作業(yè)過(guò)程安全管理的施工作業(yè)管控、圖像識(shí)別人員行為分析、協(xié)同應(yīng)急指揮、危化品儲(chǔ)運(yùn)等重點(diǎn)應(yīng)用，強(qiáng)化過(guò)程安全及風(fēng)險(xiǎn)防控，打造安全生產(chǎn)一體化防控新能力。

在環(huán)保管理方面，通過(guò)環(huán)保監(jiān)控地圖、廢氣網(wǎng)格化及溯源等應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)重點(diǎn)污染源排放點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、超標(biāo)報(bào)警和趨勢(shì)分析，實(shí)現(xiàn)源頭削減、過(guò)程管控、末端治理的一體化管理。

在生產(chǎn)管控方面，利用人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)字員工、報(bào)警管理等應(yīng)用，構(gòu)建企業(yè)全要素、全鏈條信息匯聚的智能運(yùn)營(yíng)中心——“石化智腦”，實(shí)現(xiàn)裝置工藝平穩(wěn)操作、效益動(dòng)態(tài)測(cè)算優(yōu)化、全業(yè)務(wù)鏈異常監(jiān)測(cè)預(yù)警、生產(chǎn)調(diào)度與應(yīng)急指揮一體化協(xié)同。

在資產(chǎn)管理方面，整合內(nèi)外部專家資源，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和機(jī)理模型、設(shè)備知識(shí)庫(kù)，建立以維修策略、備品備件、檢修優(yōu)化為核心的設(shè)備可靠性管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康管理和核心設(shè)備、大型機(jī)組的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)故障的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和快速診斷，減少非計(jì)劃停工，保障設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行。

在運(yùn)營(yíng)優(yōu)化方面，實(shí)現(xiàn)裝置操作參數(shù)和目標(biāo)產(chǎn)品的在線實(shí)時(shí)優(yōu)化和計(jì)劃、調(diào)度、裝置、控制的一體化優(yōu)化，通過(guò)降低原料采購(gòu)成本，統(tǒng)籌優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈全過(guò)程的效益最大化。

04

未來(lái)展望

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為新的網(wǎng)絡(luò)體系、新的平臺(tái)載體和新的分析工具，是推進(jìn)石化工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵使能技術(shù)和新型基礎(chǔ)設(shè)施。作為石化工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈解決方案和產(chǎn)品提供商，石化盈科按照“研究一代、研發(fā)一代、推廣一代”的策略構(gòu)建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)ProMACE，以數(shù)據(jù)和模型為驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)云邊端應(yīng)用協(xié)同、服務(wù)協(xié)同和資源協(xié)同。平臺(tái)獲得專利授權(quán)80余項(xiàng)，支持油氣勘探開(kāi)發(fā)、煉油化工、煤化工、鹽化工、精細(xì)化工、生物化工、管道運(yùn)輸、城市燃?xì)?、現(xiàn)代物流等多個(gè)行業(yè)，榮獲10余項(xiàng)國(guó)家試點(diǎn)示范。展望未來(lái)，石化盈科將加快構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、平臺(tái)為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障、產(chǎn)業(yè)為支撐、應(yīng)用為牽引的石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，不斷釋放工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在降本、增效、提質(zhì)、綠色、安全方面的賦能作用，為建設(shè)石化強(qiáng)國(guó)作出更大的貢獻(xiàn)。

審核編輯 ：李倩