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

石油化工是國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，在新舊動能轉(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)實時優(yōu)化四個核心引擎，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、運營優(yōu)化等重點場景，石油和化工工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺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。

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行業(yè)背景

自工業(yè)革命以來，石化工業(yè)一直在世界經(jīng)濟轉(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)過數(shù)十年的發(fā)展，我國石化工業(yè)已覆蓋石油產(chǎn)品、合成樹脂、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前列。2021年，我國煉油總能力達到9.1億噸，乙烯總產(chǎn)能4168萬噸，PX總產(chǎn)能達到3127萬噸，我國已連續(xù)12年位居世界第二石化大國和世界第一化工大國；我們擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的千萬噸級煉油和百萬噸級乙烯煉化一體化、清潔油品生產(chǎn)、重油輕質(zhì)化、芳烴生產(chǎn)、煉油環(huán)境保護等成套技術(shù)，國際影響力顯著提高。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)與運營技術(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，推進傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型正加速推進。利用石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，推動新一代信息技術(shù)與石化工藝技術(shù)深度融合，應(yīng)對本質(zhì)安全、本質(zhì)環(huán)保、提質(zhì)增效的發(fā)展需求，實現(xiàn)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化發(fā)展，是我國石化工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。

02

重點突破

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)過程建模難度高、生產(chǎn)工況波動大、能耗物耗高、安全環(huán)保壓力大等突出問題。同時，因產(chǎn)業(yè)鏈長且布局分散，實現(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)，進行工業(yè)知識的沉淀、復(fù)用和重構(gòu)，加快“數(shù)實融合”，推進行業(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，實現(xiàn)提質(zhì)增效與轉(zhuǎn)型升級，推動我國石油和化工行業(yè)綜合實力邁向高端。

石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在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)實時優(yōu)化四大核心引擎。工業(yè)物聯(lián)引擎具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)接入、工業(yè)協(xié)議適配解析、邊緣計算、邊云協(xié)同及自組態(tài)物聯(lián)應(yīng)用等功能，對終端設(shè)備實施全生命周期管控，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、實時計算、高速并行計算等功能，并具有生產(chǎn)運行、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)實時優(yōu)化引擎具備覆蓋企業(yè)級、工廠級、裝置級的優(yōu)化模型與測算工具，可基于企業(yè)實時總線和實時計算框架及時捕獲生產(chǎn)現(xiàn)場的事件信息。

石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在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，實現(xiàn)生產(chǎn)管理到自動化控制的縱向一體化。通過客戶服務(wù)、經(jīng)營管理、生產(chǎn)執(zhí)行和過程控制各層級的信息集成與共享，在保證安全、環(huán)保、質(zhì)量及能源、設(shè)備、工藝穩(wěn)定運行的前提下，實現(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，實現(xiàn)市場需求、生產(chǎn)計劃、調(diào)度作業(yè)、現(xiàn)場操作和自動控制的雙向信息聯(lián)動和實時績效反饋，實現(xiàn)全過程數(shù)字化管控。

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

三是面向石化工廠全生命周期的設(shè)計運營一體化，實現(xiàn)項目籌建、工程設(shè)計、建造交付、工廠運行、設(shè)備維護到資產(chǎn)報廢退出的資產(chǎn)全生命周期端到端一體化。從總體設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計、詳細設(shè)計、施工到中交、試車的工廠設(shè)計建設(shè)全過程，建立與實物裝置信息高度一致的數(shù)字工廠，實現(xiàn)數(shù)字化管理和數(shù)字化交付。從運行生產(chǎn)、檢維修、改擴建到報廢的工廠運營期，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)的工廠運營監(jiān)控數(shù)據(jù)，利用設(shè)備特征及故障診斷分析知識庫，實現(xiàn)設(shè)備信息自動采集、狀態(tài)監(jiān)控、異常預(yù)警報警、故障診斷、檢維修和實績分析，進一步提高設(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，實現(xiàn)數(shù)字工廠與實體工廠的虛實共變、管控聯(lián)動，提高資產(chǎn)利用率，提升工廠“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運行水平。

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行業(yè)應(yīng)用

在安全管理方面，通過裝置報警管理、安全生產(chǎn)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警、面向作業(yè)過程安全管理的施工作業(yè)管控、圖像識別人員行為分析、協(xié)同應(yīng)急指揮、?；穬\等重點應(yīng)用，強化過程安全及風(fēng)險防控，打造安全生產(chǎn)一體化防控新能力。

在環(huán)保管理方面，通過環(huán)保監(jiān)控地圖、廢氣網(wǎng)格化及溯源等應(yīng)用，對生產(chǎn)企業(yè)重點污染源排放點進行實時監(jiān)控、超標(biāo)報警和趨勢分析，實現(xiàn)源頭削減、過程管控、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營中心——“石化智腦”，實現(xiàn)裝置工藝平穩(wěn)操作、效益動態(tài)測算優(yōu)化、全業(yè)務(wù)鏈異常監(jiān)測預(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)和機理模型、設(shè)備知識庫，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，實現(xiàn)設(shè)備健康管理和核心設(shè)備、大型機組的實時監(jiān)控。通過故障的風(fēng)險預(yù)測和快速診斷，減少非計劃停工，保障設(shè)備長周期運行。

在運營優(yōu)化方面，實現(xiàn)裝置操作參數(shù)和目標(biāo)產(chǎn)品的在線實時優(yōu)化和計劃、調(diào)度、裝置、控制的一體化優(yōu)化，通過降低原料采購成本，統(tǒng)籌優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)供應(yīng)鏈全過程的效益最大化。

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未來展望

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺作為新的網(wǎng)絡(luò)體系、新的平臺載體和新的分析工具，是推進石化工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、實現(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ProMACE，以數(shù)據(jù)和模型為驅(qū)動，實現(xiàn)云邊端應(yīng)用協(xié)同、服務(wù)協(xié)同和資源協(xié)同。平臺獲得專利授權(quán)80余項，支持油氣勘探開發(fā)、煉油化工、煤化工、鹽化工、精細化工、生物化工、管道運輸、城市燃氣、現(xiàn)代物流等多個行業(yè)，榮獲10余項國家試點示范。展望未來，石化盈科將加快構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、平臺為中樞、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)石化強國作出更大的貢獻。

審核編輯 ：李倩