傳統(tǒng)石化企業(yè)的智能工廠建設探索

覃偉中

（中國石化九江分公司，江西 九江 332004）

深度探析

傳統(tǒng)石化企業(yè)的智能工廠建設探索

覃偉中

（中國石化九江分公司，江西 九江 332004）

石化工業(yè)是典型的過程工業(yè)，是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)。本文闡述了傳統(tǒng)石化企業(yè)在經(jīng)濟新常態(tài)下面臨的挑戰(zhàn)以及開展數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化制造的必要性，結(jié)合九江石化智能工廠實踐案例，提出了傳統(tǒng)石化企業(yè)推進智能制造應該關(guān)注的重點內(nèi)容及對策，以期對傳統(tǒng)石化企業(yè)實施智能制造起到一定的借鑒作用。

石化工業(yè)；數(shù)字化；網(wǎng)絡化；智能制造

當前，傳統(tǒng)石化行業(yè)面臨全球地緣政治巨大變動、能源生產(chǎn)與消費格局深刻變化以及新一輪全球信息化革命帶來的全方位挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)為：受地緣政治和資源等因素影響，國際原油價格劇烈波動；受全球氣候及環(huán)境因素制約，節(jié)能減排、綠色低碳成為能源消費主流，2015年巴黎氣候大會對減排提出了明確目標；石油替代產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，推動了替代能源發(fā)展；信息技術(shù)發(fā)展、工業(yè)化和信息化深度融合以及新的商業(yè)業(yè)態(tài)等，對能源生產(chǎn)方式、供應方式、消費方式產(chǎn)生深刻影響。

面對諸多挑戰(zhàn)，國內(nèi)外傳統(tǒng)石化行業(yè)總的發(fā)展趨勢是：原料多元化進程加快，推動能源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；高端化、差異化發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)向價值鏈高端延伸；安全、環(huán)保約束推動綠色低碳成為行業(yè)發(fā)展方向。

1 信息技術(shù)發(fā)展趨勢與石化行業(yè)信息化啟示

信息技術(shù)伴隨著半導體、大規(guī)模集成電路、光通信以至量子通信等新型技術(shù)的突破而飛速發(fā)展。近年來，新一代信息技術(shù)不僅僅是各分支技術(shù)以及平臺的縱向升級，而且形成了信息技術(shù)向制造、金融等行業(yè)滲透融合的趨勢。中國政府發(fā)布《中國制造2025》綱要，提出以信息化和工業(yè)化深度融合為主要目標的“智能制造”、“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，是新一代信息技術(shù)發(fā)展的具體體現(xiàn)。

當前，以移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等為特征的第三代信息技術(shù)快速發(fā)展，網(wǎng)絡互聯(lián)趨向移動化和泛在化，信息處理趨向集中化和大數(shù)據(jù)化，信息服務趨向智能化和個性化。網(wǎng)絡互聯(lián)的移動化和泛在化主要表現(xiàn)在：移動上網(wǎng)用戶超過臺式機用戶，信息網(wǎng)絡從計算機與計算機、人與人、人與計算機的交互向物與物、物與人、物與計算機的交互發(fā)展，通過泛在網(wǎng)絡形成人、機、物的互聯(lián)。

信息處理的集中化和大數(shù)據(jù)化主要表現(xiàn)在：

利用云計算、虛擬存儲等技術(shù)統(tǒng)一調(diào)配計算和存儲資源，高效率地以最短的時間滿足盡可能多的用戶請求；通過應用新型傳感器、網(wǎng)絡、存儲技術(shù)等，極大地降低數(shù)據(jù)采集和存儲成本，使可供分析的數(shù)據(jù)成為重要的戰(zhàn)略資源。

信息服務的智能化和個性化主要表現(xiàn)在：程序能自動執(zhí)行，有感知功能，對相關(guān)數(shù)據(jù)及產(chǎn)品實時監(jiān)測、實時調(diào)整，具有自學習和自適應能力。

隨著技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)外傳統(tǒng)石化行業(yè)的信息化應用經(jīng)歷了從分散到集中、從單個到集成的應用過程，目前朝著共享、協(xié)同、智能應用的方向發(fā)展。

當前，跨國石化企業(yè)紛紛把信息技術(shù)作為核心技術(shù)和核心競爭力，全力提升應用水平。一些先進企業(yè)的信息化應用已經(jīng)進入（或正在進入）智能化應用階段。經(jīng)營管理向集中集成、深化應用以及決策分析方向發(fā)展，生產(chǎn)運營向感知、預測、優(yōu)化以及協(xié)同智能方向發(fā)展，體現(xiàn)為商業(yè)智能廣泛應用，數(shù)據(jù)挖掘、分析能力不斷提高，實時掌握營運動態(tài)，企業(yè)核心競爭能力不斷加強。

國內(nèi)外成功經(jīng)驗表明，在中國經(jīng)濟新常態(tài)下，堅持創(chuàng)新驅(qū)動、“兩化”深度融合，積極推進數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化制造，是我國傳統(tǒng)石化行業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要抓手?；谶@一思考，自2012年2月起，九江石化作為中國石化集團公司首批試點建設智能工廠的4家石化企業(yè)之一，開啟了試點建設智能工廠的進程。

2 九江石化智能工廠實踐

基于企業(yè)自身需求和中國石化整體部署和要求，在“十二五”初，九江石化確立了建設千萬噸級一流煉化企業(yè)的愿景目標，啟動塑造“以卓越文化為引領(lǐng)，以信息化為支撐，以一體化、科學化、精細化為主要內(nèi)容”的九江石化特色管理模式，提出了傾力培育“綠色低碳、智能工廠”兩大核心競爭優(yōu)勢的發(fā)展戰(zhàn)略。公司圍繞核心業(yè)務，確立了“提高發(fā)展質(zhì)量、提升經(jīng)濟效益、支撐安全環(huán)保、固化卓越基因”的智能工廠建設目標，在“計劃調(diào)度、安全環(huán)保、能源管理、裝置操作、IT管控”等五個領(lǐng)域，開展具有“自動化、數(shù)字化、可視化、模型化、集成化”等“五化”特征的智能化應用。經(jīng)過三年多不懈努力，九江石化“智能工廠”試點建設取得較好成效。2015年7月，九江石化智能工廠建設入選工業(yè)和信息化部首批智能制造試點示范項目名單（為我國石化行業(yè)唯一一家入選企業(yè)）。2015年11月13日，工業(yè)和信息化部在九江石化召開現(xiàn)場會，重點推介九江石化“智能工廠”試點建設經(jīng)驗。

3 智能工廠試點建設初步成果

智能工廠神經(jīng)中樞建成投用。九江石化智能工廠神經(jīng)中樞——生產(chǎn)管控中心于2014年7月建成投用。生產(chǎn)管控中心集經(jīng)營優(yōu)化、生產(chǎn)指揮、工藝操作、運行管理、專業(yè)支持、應急保障“六位一體”功能，生產(chǎn)運行實現(xiàn)由單裝置操作向系統(tǒng)化操作、管控分離向管控一體的轉(zhuǎn)變。

智能工廠體制機制逐步形成。面向集中集成和生產(chǎn)運營智能化，“十二五”以來，九江石化完成了一系列組織機構(gòu)的重組與職能調(diào)整。構(gòu)建了矩陣式集中管控新模式；建立了全流程優(yōu)化、三維數(shù)字化建模等一系列專業(yè)團隊；充實信息化管理、開發(fā)及運維力量，建立關(guān)鍵用戶激勵機制。

集中集成平臺和標準化取得進展。為有效消除“信息孤島”、“業(yè)務孤島”等現(xiàn)象，在國內(nèi)同行首次上線運行企業(yè)級中央數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)已集成22個業(yè)務系統(tǒng)標準數(shù)據(jù)，為15個業(yè)務系統(tǒng)提供有效數(shù)據(jù)超過9000萬條。通過“采標、擴標、建標”方式，完成了與中國石化集團公司總部標準化平臺的對接。

建成投用了基于工程設計和業(yè)務需求的全三維數(shù)字化煉廠?，F(xiàn)已集成九江石化全部70余套生產(chǎn)裝置及輔助系統(tǒng)，在國內(nèi)同行首家實現(xiàn)了企業(yè)級全場景覆蓋、海量數(shù)據(jù)實時交互、三維動態(tài)實時渲染的石化流程型企業(yè)的信息物理空間。平臺實現(xiàn)了實時泛在感知、機理模型/大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化、工藝設備運行及HSE管理等一系列深化應用。

自主開發(fā)的煉油全流程一體化優(yōu)化平臺應用取得實效。平臺提升了煉油企業(yè)計劃排產(chǎn)（PIMS）、裝置流程模擬（RSIM）、調(diào)度（ORION）、生產(chǎn)執(zhí)行（SMES）等軟件的一體化聯(lián)動優(yōu)化功效，

實現(xiàn)了煉油企業(yè)的全流程一體化優(yōu)化閉環(huán)管理。平臺采用“中心交換式”集成模式，與原油評價、LIMS、SMES、ERP等系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，提升了生產(chǎn)經(jīng)營的敏捷性和準確性。

HSE管理和應急指揮實現(xiàn)實時化、可視化。HSE管理系統(tǒng)通過實現(xiàn)全員、全過程管理，提升企業(yè)安全管理績效；現(xiàn)場施工作業(yè)備案系統(tǒng)對當天每項作業(yè)實行“五位一體”有效監(jiān)管，確保作業(yè)受控；各類報警儀、視頻監(jiān)控與119接處警系統(tǒng)實現(xiàn)集中管理、實時聯(lián)動。環(huán)保地圖實時在線監(jiān)測各類環(huán)境信息，異常情況及時處置和閉環(huán)管理。在國內(nèi)首家建立并成功應用面向工業(yè)企業(yè)的移動寬帶網(wǎng)絡及有線無線音視頻通信融合平臺，應用于日常生產(chǎn)運營管理和應急指揮。

圖1 HSE管理和應急指揮實現(xiàn)實時化、可視化

4 智能工廠應用成效

智能工廠框架初步形成。在石化企業(yè)傳統(tǒng)信息化三層平臺（經(jīng)營管理平臺、生產(chǎn)運營平臺、IT基礎設施平臺）的基礎上，構(gòu)筑了集中集成平臺、應急指揮平臺和三維數(shù)字化平臺等公共服務平臺，初步實現(xiàn)了“裝置數(shù)字化、網(wǎng)絡高速化、數(shù)據(jù)標準化、應用集成化、感知實時化”，形成了石化企業(yè)面向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化制造的基本框架。體現(xiàn)“感知、預測、優(yōu)化、協(xié)同”能力的信息系統(tǒng)以及優(yōu)化模型等開始建設。通過積極培育IT文明等一系列工作，與智能工廠相匹配的管理體制和運行機制初步建立。

實現(xiàn)敏捷生產(chǎn)、提升經(jīng)濟效益。九江石化生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化團隊利用煉油全流程一體化優(yōu)化平臺，持續(xù)開展資源配置優(yōu)化、加工路線比選、單裝置優(yōu)化等工作，改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增產(chǎn)高價值產(chǎn)品。2014年九江石化經(jīng)營優(yōu)化團隊滾動測算127個案例，增效2.2億元，助推公司加工噸原油邊際效益在中國石化煉油板塊所屬沿江5家煉化企業(yè)排名逐年提升，2014年位列首位，2015年1~11月繼續(xù)位列首位。提升本質(zhì)安全、踐行綠色低碳。九江石化智能工廠實踐將“安全環(huán)保、綠色低碳”理念置于優(yōu)先位置。在各類信息系統(tǒng)支撐下，九江石化連續(xù)5年獲評中國石化集團公司安全生產(chǎn)先進單位。環(huán)境在線監(jiān)測平臺實時在線監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，異常數(shù)據(jù)及時報警，外排達標污水COD、氨氮等指標處于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。

圖2 外排達標污水COD、氨氮等指標處于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平

管理效率大幅提升。近年來，九江石化智能工廠體制機制不斷完善，信息系統(tǒng)助推公司扁平化矩陣式管理及業(yè)務流程進一步優(yōu)化，管理效率大幅提升。在生產(chǎn)能力、加工裝置不斷增加的情況下，公司員工總數(shù)減少12%、班組數(shù)量減少13%、外操室數(shù)量減少35%。

5 智能工廠建設體會

首先，智能制造是《中國制造2025》的主攻方向，也是我國傳統(tǒng)石化行業(yè)提質(zhì)增效、創(chuàng)新發(fā)展的重要抓手之一。經(jīng)過近三十年的高速發(fā)展，我國石化行業(yè)在全球占據(jù)重要地位，煉油、乙烯能力均位居世界第二位，但是石化行業(yè)“大而不強、快而不優(yōu)”的問題仍然突出，特別是，在經(jīng)濟新常態(tài)下，我國石化行業(yè)面臨市場增速下降、

行業(yè)產(chǎn)能過剩以及安全、環(huán)保剛性約束加劇等諸多嚴峻挑戰(zhàn)?；诖?，傳統(tǒng)石化行業(yè)推行智能制造、綠色制造勢在必行。

其次，傳統(tǒng)石化企業(yè)建設智能工廠，必須要明確建設目標、堅定必勝信心、規(guī)劃實施路線、制定有效策略、落實保障措施，頂層設計、全員參與、積極培育IT文明。要消除若干“認識”誤區(qū)，一是認為“智能工廠”沒什么用，錦上添花而已；二是認為建設“智能工廠”僅僅是信息部門的事，與業(yè)務無關(guān)；三是認為建設“智能工廠”很簡單，就是搞幾個新的應用系統(tǒng)而已；四是認為建設“智能工廠”很難，信心不足等等。

第三，在推進傳統(tǒng)石化企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化制造的進程中，必須下大力氣推進裝備國產(chǎn)化和軟件國產(chǎn)化，逐步擺脫對國外軟硬件的依賴，形成自主知識產(chǎn)權(quán)。九江石化建設智能工廠的軟、硬件系統(tǒng)，絕大部分依靠國產(chǎn)化或自主開發(fā)解決，包括但不限于：全三維數(shù)字化煉廠、煉油全流程一體化優(yōu)化平臺、工業(yè)企業(yè)移動寬帶網(wǎng)絡及音視頻融合通信等。

最后，傳統(tǒng)石化企業(yè)打造智能工廠，國家層面必須給予強有力支持，由企業(yè)牽頭，以業(yè)務需求為導向，充分整合國內(nèi)智力和研發(fā)資源，瞄準世界領(lǐng)先水平，努力實現(xiàn)“彎道超車”。九江石化目前正在積極打造面向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化制造的“產(chǎn)、學、研、用”聯(lián)盟框架。隨著石化智能工廠建設日益向縱深推進，其多學科交叉、復雜系統(tǒng)工程的特性愈加明顯，國家層面的政策與資金支持、科研院所（校）和專業(yè)廠商的參與、生產(chǎn)企業(yè)的應用場景等，都對智能工廠建設能否取得實效產(chǎn)生重大而直接的影響。

九江石化作為傳統(tǒng)石化企業(yè)，將認真貫徹落實工業(yè)和信息化部各項工作部署，以智能制造試點示范為契機，持續(xù)推動智能工廠建設。通過建立院士工作站、國家級創(chuàng)新實驗室、打造流程型行業(yè)智能制造“產(chǎn)、學、研、用”聯(lián)盟等形式，持續(xù)深入開展石化流程型行業(yè)智能制造的理論研究與實踐。借助全三維數(shù)字化煉廠、集中集成平臺、各類機理模型和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，分析、改造、優(yōu)化傳統(tǒng)石化企業(yè)的業(yè)務流程，不斷提高各環(huán)節(jié)實時感知能力、機理分析能力、模型預測能力、優(yōu)化協(xié)同能力，持續(xù)提升企業(yè)核心競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)科學有效可持續(xù)發(fā)展，走出一條我國傳統(tǒng)石化企業(yè)的智能制造新路。

（經(jīng)作者許可，全文轉(zhuǎn)載自《中國工業(yè)評論》2016年第1期）

The Ways and Methods for Promoting Smart Manufacturing in Traditional Petrochemical Enterprises

Qin Weizhong
(SINOPEC Jiujiang Company, Jiujiang 332004, Jiangxi Province, China)

The petrochemical industry is a typical process industry and an important pillar of the national economy. The paper illustrates the challenges faced by traditional petrochemical enterprises amid the “new normal” of economic development, and the need to embark on digitalized, networked and smart manufacturing. Using the practices of the smart factory of Jiujiang Company as the example, the paper discusses the key areas of work that should be addressed by traditional petrochemical enterprises in promoting smart manufacturing, with some countermeasures proposed, in a bid to provide some insights for such enterprises in the implementation of smart manufacturing.

petrochemical enterprises, digitalized, networked, smart manufacturing

2016-7-25。

覃偉中(1971—)，男，廣西省玉林市人。畢業(yè)于清華大學化學工程專業(yè)，博士研究生。高級工程師，現(xiàn)任中國石化九江分公司總經(jīng)理，九江石油化工總廠廠長、黨委副書記。電子郵箱：qinwz.jjsh@sinopec.com。