传统石化企业的智能工厂建设探索

作者: admin 分类: 科技 发布时间: 2019-07-11 10:53

  当前,传统石化行业面临全球地缘政治巨大变动、能源生产与消费格局深刻变化以及新一轮全球信息化革命带来的全方位挑战。主要表现为:受地缘政治和资源等因素影响,国际原油价格剧烈波动;受全球气候及环境因素制约,节能减排、绿色低碳成为能源消费主流,2015年巴黎气候大会对减排提出了明确目标;石油替代产业快速发展,推动了替代能源发展;信息技术发展、工业化和信息化深度融合以及新的商业业态等,对能源生产方式、供应方式、消费方式产生深刻影响。

  面对诸多挑战,国内外传统石化行业总的发展趋势是:原料多元化进程加快,推动能源结构发生变化;高端化、差异化发展,推动产业向价值链高端延伸;安全、环保约束推动绿色低碳成为行业发展方向。

  信息技术发展趋势与石化行业信息化启示

  信息技术伴随着半导体、大规模集成电路、光通信以至量子通信等新型技术的突破而飞速发展。近年来,新一代信息技术不仅仅是各分支技术以及平台的纵向升级,而且形成了信息技术向制造、金融等行业渗透融合的趋势。中国政府发布《中国制造2025》纲要,提出以信息化和工业化深度融合为主要目标的智能制造、互联网+战略,是新一代信息技术发展的具体体现。

  当前,以移动互联网、云计算、大数据等为特征的第三代信息技术快速发展,网络互联趋向移动化和泛在化,信息处理趋向集中化和大数据化,信息服务趋向智能化和个性化。

  网络互联的移动化和泛在化主要表现在:移动上网用户超过台式机用户,信息网络从计算机与计算机、人与人、人与计算机的交互向物与物、物与人、物与计算机的交互发展,通过泛在网络形成人、机、物的互联。

  信息处理的集中化和大数据化主要表现在:利用云计算、虚拟存储等技术统一调配计算和存储资源,高效率地以最短的时间满足尽可能多的用户请求;通过应用新型传感器、网络、存储技术等,极大地降低数据采集和存储成本,使可供分析的数据成为重要的战略资源。

  信息服务的智能化和个性化主要表现在:程序能自动执行,有感知功能,对相关数据及产品实时监测、实时调整,具有自学习和自适应能力。

  随着技术发展,国内外传统石化行业的信息化应用经历了从分散到集中、从单个到集成的应用过程,目前朝着共享、协同、智能应用的方向发展。

  当前,跨国石化企业纷纷把信息技术作为核心技术和核心竞争力,全力提升应用水平。一些先进企业的信息化应用已经进入(或正在进入)智能化应用阶段。经营管理向集中集成、深化应用以及决策分析方向发展,生产运营向感知、预测、优化以及协同智能方向发展,体现为商业智能广泛应用,数据挖掘、分析能力不断提高,实时掌握营运动态,企业核心竞争能力不断加强。

  国内外成功经验表明,在中国经济新常态下,坚持创新驱动、两化深度融合,积极推进数字化、网络化、智能化制造,是我国传统石化行业提质增效、转型发展的重要抓手。基于这一思考,自2012年2月起,九江石化作为中国石化集团公司首批试点建设智能工厂的4家石化企业之一,开启了试点建设智能工厂的进程。

  九江石化智能工厂实践

  基于企业自身需求和中国石化整体部署和要求,在十二五初,九江石化确立了建设千万吨级一流炼化企业的愿景目标,启动塑造以卓越文化为引领,以信息化为支撑,以一体化、科学化、精细化为主要内容的九江石化特色管理模式,提出了倾力培育绿色低碳、智能工厂两大核心竞争优势的发展战略。公司围绕核心业务,确立了提高发展质量、提升经济效益、支撑安全环保、固化卓越基因的智能工厂建设目标,在计划调度、安全环保、能源管理、装置操作、IT管控等五个领域,开展具有自动化、数字化、可视化、模型化、集成化等五化特征的智能化应用。经过三年多不懈努力,九江石化智能工厂试点建设取得较好成效。2015年7月,九江石化智能工厂建设入选工业和信息化部首批智能制造试点示范项目名单(为我国石化行业唯一一家入选企业)。2015年11月13日,工业和信息化部在九江石化召开现场会,重点推介九江石化智能工厂试点建设经验。

  智能工厂试点建设初步成果

  智能工厂神经中枢建成投用。九江石化智能工厂神经中枢生产管控中心于2014年7月建成投用。生产管控中心集经营优化、生产指挥、工艺操作、运行管理、专业支持、应急保障六位一体功能,生产运行实现由单装置操作向系统化操作、管控分离向管控一体的转变。

  智能工厂体制机制逐步形成。面向集中集成和生产运营智能化,十二五以来,九江石化完成了一系列组织机构的重组与职能调整。构建了矩阵式集中管控新模式;建立了全流程优化、三维数字化建模等一系列专业团队;充实信息化管理、开发及运维力量,建立关键用户激励机制。

  集中集成平台和标准化取得进展。为有效消除信息孤岛、业务孤岛等现象,在国内同行首次上线运行企业级中央数据库,现已集成22个业务系统标准数据,为15个业务系统提供有效数据超过9000万条。通过采标、扩标、建标方式,完成了与中国石化集团公司总部标准化平台的对接。

  建成投用了基于工程设计和业务需求的全三维数字化炼厂。现已集成九江石化全部70余套生产装置及辅助系统,在国内同行首家实现了企业级全场景覆盖、海量数据实时交互、三维动态实时渲染的石化流程型企业的信息物理空间。平台实现了实时泛在感知、机理模型/大数据分析优化、工艺设备运行及HSE管理等一系列深化应用。

  自主开发的炼油全流程一体化优化平台应用取得实效。平台提升了炼油企业计划排产(PIMS)、装置流程模拟(RSIM)、调度(ORION)、生产执行(SMES)等软件的一体化联动优化功效,实现了炼油企业的全流程一体化优化闭环管理。平台采用中心交换式集成模式,与原油评价、LIMS、SMES、ERP等系统共享数据,提升了生产经营的敏捷性和准确性。

  HSE管理和应急指挥实现实时化、可视化。HSE管理系统通过实现全员、全过程管理,提升企业安全管理绩效;现场施工作业备案系统对当天每项作业实行五位一体有效监管,确保作业受控;各类报警仪、视频监控与119接处警系统实现集中管理、实时联动。环保地图实时在线监测各类环境信息,异常情况及时处置和闭环管理。在国内首家建立并成功应用面向工业企业的移动宽带网络及有线无线音视频通信融合平台,应用于日常生产运营管理和应急指挥。

  智能工厂应用成效

  智能工厂框架初步形成。在石化企业传统信息化三层平台(经营管理平台、生产运营平台、IT基础设施平台)的基础上,构筑了集中集成平台、应急指挥平台和三维数字化平台等公共服务平台,初步实现了装置数字化、网络高速化、数据标准化、应用集成化、感知实时化,形成了石化企业面向数字化、网络化、智能化制造的基本框架。体现感知、预测、优化、协同能力的信息系统以及优化模型等开始建设。通过积极培育IT文明等一系列工作,与智能工厂相匹配的管理体制和运行机制初步建立。

  实现敏捷生产、提升经济效益。九江石化生产经营优化团队利用炼油全流程一体化优化平台,持续开展资源配置优化、加工路线比选、单装置优化等工作,改善产品结构,增产高价值产品。2014年九江石化经营优化团队滚动测算127个案例,增效2.2亿元,助推公司加工吨原油边际效益在中国石化炼油板块所属沿江5家炼化企业排名逐年提升,2014年位列首位,2015年1~11月继续位列首位。

  提升本质安全、践行绿色低碳。九江石化智能工厂实践将安全环保、绿色低碳理念置于优先位置。在各类信息系统支撑下,九江石化连续5年获评中国石化集团公司安全生产先进单位。环境在线监测平台实时在线监测环境数据,异常数据及时报警,外排达标污水COD、氨氮等指标处于行业内领先水平。

  管理效率大幅提升。近年来,九江石化智能工厂体制机制不断完善,信息系统助推公司扁平化矩阵式管理及业务流程进一步优化,管理效率大幅提升。在生产能力、加工装置不断增加的情况下,公司员工总数减少12%、班组数量减少13%、外操室数量减少35%。

  智能工厂建设体会

  首先,智能制造是《中国制造2025》的主攻方向,也是我国传统石化行业提质增效、创新发展的重要抓手之一。经过近三十年的高速发展,我国石化行业在全球占据重要地位,炼油、乙烯能力均位居世界第二位,但是石化行业大而不强、快而不优的问题仍然突出,特别是,在经济新常态下,我国石化行业面临市场增速下降、行业产能过剩以及安全、环保刚性约束加剧等诸多严峻挑战。基于此,传统石化行业推行智能制造、绿色制造势在必行。

  其次,传统石化企业建设智能工厂,必须要明确建设目标、坚定必胜信心、规划实施路线、制定有效策略、落实保障措施,顶层设计、全员参与、积极培育IT文明。要消除若干认识误区,一是认为智能工厂没什么用,锦上添花而已;二是认为建设智能工厂仅仅是信息部门的事,与业务无关;三是认为建设智能工厂很简单,就是搞几个新的应用系统而已;四是认为建设智能工厂很难,信心不足等等。

  第三,在推进传统石化企业数字化、网络化、智能化制造的进程中,必须下大力气推进装备国产化和软件国产化,逐步摆脱对国外软硬件的依赖,形成自主知识产权。九江石化建设智能工厂的软、硬件系统,绝大部分依靠国产化或自主开发解决,包括但不限于:全三维数字化炼厂、炼油全流程一体化优化平台、工业企业移动宽带网络及音视频融合通信等。

  最后,传统石化企业打造智能工厂,国家层面必须给予强有力支持,由企业牵头,以业务需求为导向,充分整合国内智力和研发资源,瞄准世界领先水平,努力实现弯道超车。九江石化目前正在积极打造面向数字化、网络化、智能化制造的产、学、研、用联盟框架。随着石化智能工厂建设日益向纵深推进,其多学科交叉、复杂系统工程的特性愈加明显,国家层面的政策与资金支持、科研院所(校)和专业厂商的参与、生产企业的应用场景等,都对智能工厂建设能否取得实效产生重大而直接的影响。

  九江石化作为传统石化企业,将认真贯彻落实工业和信息化部各项工作部署,以智能制造试点示范为契机,持续推动智能工厂建设。通过建立院士工作站、国家级创新实验室、打造流程型行业智能制造产、学、研、用联盟等形式,持续深入开展石化流程型行业智能制造的理论研究与实践。借助全三维数字化炼厂、集中集成平台、各类机理模型和大数据分析技术等,分析、改造、优化传统石化企业的业务流程,不断提高各环节实时感知能力、机理分析能力、模型预测能力、优化协同能力,持续提升企业核心竞争优势,实现科学有效可持续发展,走出一条我国传统石化企业的智能制造新路。

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