本期内容由PHASE & PHONIXTECH联合代表处冠名行业透视：9月中旬，昆仑数智公司承担的炼化生产运行智能算法与系统研发通过开题评审。据昆仑数智公司炼化生产运行部经理徐定宇介绍，该课题围绕炼化主营业务提质增效的目标，基于云计算、知识图谱、人工智能等技术，以化工品市场需求预测、产业链协同一体化、碳排放管控、炼化生产过程优化分析、炼化装置质量预测预警、氢气系统在线优化为主要攻关方向，支撑生产经营、碳排放管控和工艺技术等炼化业务数字化转型智能化发展。此外，炼化装置智能操作优化软件研发和智能物体系统研发两个课题也通过开题评审。三个课题的接连落地向我们释放出一个清晰的信号：炼化领域的数字化转型步伐加快。近年来，国内炼油能力加速上升、油品需求增长疲软、安全环保压力增大等诸多挑战，对炼化企业提高企业竞争力和经济效益的需求更加迫切。利用信息化手段进行数字化转型，有助于企业提高生产效率和运行可靠性，是炼油行业转型升级和高质量发展的重要途径。
——信息系统基本覆盖，数字化应用加速布局
国内炼化企业正在加速布局数字化应用，推进智能工厂建设，长庆石化、镇海炼化等智能制造示范试点为行业内树立了良好的典范。以长庆石化为例，2017年正式启动智能工厂建设以来，目前已搭建了国内首套全厂级、高精度的三维数字化工厂模型，建立了覆盖生产管理、设备管理、安全管理、能源管理等六大领域的可视化管控系统和平台，初步实现了管理精益化、运行自动化、设备智能化、安全可靠化。在已建立的三维数字化平台上，操作及技术管理人员可随时随地调取现场高清实景，查询异常参数的相关历史数据及报警信息，有效提高了生产运行的受控管理水平。除长庆石化外，中国石油在独山子石化、四川石化、广西石化、云南石化、大连石化也基本建成了智能工厂1.0企业。与此同时，中国石油正在建设的广东石化2000万吨/年炼化一体化项目以及长庆和塔里木两套乙烷制乙烯项目在建设之初即固化智能基因，以数字孪生、智能物联、大数据等技术赋能建设“绿色、智能、效益型世界级炼化基地”。——降低能耗物耗、提高产品效益，全面支撑炼化生产经营数字化转型到底能给企业带来怎样的效益和价值提升？2021中国国际服务贸易交易会的一组数据给出了答案：在过去的五年，中国石油通过对智能炼厂的建设，全面支撑了炼化生产经营业务，在成本管控、降低能耗物耗、提高产品效益、减少人工成本等方面产生了可观的经济效益，累计创效达到76亿元。数字化技术为企业改进管理模式提供了足够的动力与支撑，促进了企业向一体化、智能化方向的管理转变。昆仑数智炼化生产运行部经理徐定宇告诉记者：“随着数字化技术的应用，数据采集更加全面，对数据的处理则采用更多模型化智能化的方式，同时跨专业整体优化的能力也不断提高，信息的共享范围实现了进一步的扩展。”据长庆石化公司科技信息部主任陈洪介绍，长庆石化在MEC（移动边缘计算）平台上部署的5G+动设备智能预警系统，可自动跟踪厂区内数百台动设备的运行状态，进行24小时不间断实时计算和精准感知，以预知性维修替代传统的定期维修模式，故障预警准确率达95%以上，检维修成本下降10%左右，装置非计划停车次数降为零。“装置运行平稳，空冷不需要调整。”9月14日，在云南石化生产管控中心，只见正调整原油负荷的生产一部常减压四班操作工于明军一边精心操作，一边对外操员工发出清晰指令。他介绍，经过为期两个月的大检修，装置复工开车一次成功，现已平稳运行7个多月，没有出现任何波动，这得益于应用IPC数字化控制系统。于明军在一旁演示说，常压炉是常减压装置的主要设备和能耗大户，采用IPC控制系统后，设置了加热炉负荷控制、故障诊断与防护等功能，降低了能耗，节约了燃料气和蒸汽用量，提质增效效果明显。常压炉负荷控制主要通过一键控制，在炉子提降量时设定负荷目标值和目标负荷操作时间，对常压炉八路进料量和出料温度进行均衡调整，确保了装置平稳运行，降低了劳动强度，以前炉子进料时需八路进料量同时调节出料温差大等问题随之消除。入职一年多的女工张艳楠边娴熟操作边精心示范说：“数字化应用带来的改变是巨大的，就拿常压炉辐射室炉顶压力来说吧，过高或过低时会自动联锁，影响生产。采用IPC控制系统对常压炉辐射室炉顶压力和氧含量可进行故障控制，减少炉子调整波动，避免炉子辐射室炉顶压力联压装置氧含量联锁导致的停炉事故。”广西石化利用大数据挖掘，大幅度改善现有装置的运行现状，为企业增加切实可行的自动化决策方案，实现了智能PDA终端、仪表等无线采集数据的实时传输；智能巡检覆盖全厂128条工艺和专业巡检路，巡检完成率达到99.99%；197套无线振动轴温一体化传感器部署在关键机泵，实时采集运行数据，基于大数据分析的故障自动诊断技术，降低设备检维修成本……基于数字孪生技术在部分装置和罐区建设了与物理工厂同步的三维数字化工厂，实现生产运行数据实时展示、设备可视化管理等。
3、深耕数字化转型，炼化企业路在何方？
——突出业务主导和技术引领，聚焦数据共享和集成应用，构建工业云平台
“尽管数字化转型的前景令人振奋，但炼化企业在数字化转型中仍旧面临众多挑战，比如：企业内部存在信息孤岛；现有的系统集成度低，各业务部门间缺乏合作协同机制，缺乏数字化愿景和策略等。”徐定宇告诉记者。
迎接数字化转型，企业要做哪些准备？
徐定宇认为，在总部层面，要搭建覆盖炼化企业产、炼、运、销、储、贸全业务流程的生产经营信息化综合工作平台，实现生产优化、生产经营、生产运行、工艺技术、设备监控、化工销售、安全环保、应急指挥等领域信息集成，全方位监控原油采购、炼化生产、产品出厂多条业务线，实现炼化数据集成，为炼化板块生产决策分析提供有力支撑。在企业层面，围绕“炼油生产、化工生产、化工销售”三条业务主线，构建炼化工业云平台、各系统统一标准接入炼化数据湖，实现不同业务之间的集成与共享。积极推行智能制造，创新生产方式、运营模式，实现底层数据从分散到集中、生产过程从局部优化到整体优化的转变，推进实体业务系统与数字化世界的双向连接运行。
从具体实践来看，四川石化的做法值得肯定。9月14日上午，在四川石化生产三部芳烃联合装置中控室，内操徐虎接到指令后，立即用APC先进控制系统，将加热炉参数逐步调整到指定范围。“加热炉氧含量影响因素很多，以往只能靠手动调节，为了维持稳定还需要用很大的送风量，白白消耗一大部分热量。现在用APC先进控制，设定好控制目标后，通过系统测算就能自动实现精准调节。”徐虎说。
随着企业对装置精细化控制和经济效益的要求逐步提高，常规控制模式已无法满足生产优化的要求。四川石化在乙烯装置、聚丙烯装置、线性低密度装置、芳烃联合装置等采用APC先进控制系统，提高高价值产品收率，降低装置能耗。同时，通过RTO实时优化，在线模拟计算装置全流程参数，拟合结果可直接作为APC系统输入信号，最大化提高经济效益。
“系统投用后，控制点的精准度普遍提高4倍以上，各项工艺参数最大限度地优化，极大提高了芳烃产品质量。”生产三部工艺工程师张启敏介绍，“装置能耗水平也大幅降低，单是异构化装置加热炉，提高的热效率就相当于每年节省10万标立燃料气。”
“谈到数字化转型，无论采取怎样的技术路线，核心都是降本提质增效。”杨文军给出了同样观点。他表示：“数字化转型应该立足企业的战略目标，坚持业务主导和技术引领相结合的方式，寻找适合企业情况的技术途径，最终的目标就是通过业务模式重构、管理模式变革、商业模式创新与核心能力提升等方式，实现企业业务的转型、创新和价值增长。”
值得关注的是，新建炼厂拥有相对先进的工艺流程及装置，为数字化转型创造了良好的环境。与风华正茂的新炼厂相比，那些设备老旧、工艺流程落后的老炼厂的数字化转型之路则任重道远。
杨文军认为，老旧设备的更替与改造是老炼厂数字化转型的关键之一。例如，配置带有传感器的设备。设备有了传感器，可以“开口说话”，提供温度、速度、流量等数据，便于我们分析它的疲劳度，从而去做预防性的检维修与维护，避免非计划停机。
——李汝新 兰州石化公司执行董事、党委书记
数字化转型是应用信息技术重塑企业经营管理模式，推进企业发展理念、组织方式、业务模式、经营手段等方面全面转变的过程，既是战略转型，又是系统工程，需要体系化推进。面临的困难和挑战主要来自两方面：一是干部员工思维方式的转变。数字化转型按照“业务发展、管理变革、技术赋能”3条主线开展，需要对公司的管理模式和流程进行调整，牵扯到岗位、人员和利益调整。需要公司上下转变观念，将几十年的传统工作转变为“数据说话、数据决策、数据管理、数据创新”思维，需要各级人员主动打破固有模式和业务壁垒，将原来自成一体的工作变为全链条一体化，这方面有一定的难度和阻力。二是公司整体推进数字化转型的基础条件差距较大。兰州石化建厂时间早、装置服役时间长，在“全面感知、敏捷响应”方面硬件差距大。针对以上困难，兰州石化多次组织外部调研，开拓管理人员的视野和思维，贯彻数字化转型思维，利用10多个技术领衔工作室，着力提升专业技术能力；把长庆乙烷制乙烯项目作为数字化转型试点，使其成为中国石油第一家智能工厂；在乙烯厂和炼油运行三部开展老装置数字化转型试点，以点带面，快速推进公司整体数字化转型工作。
——杨文军 昆仑数智公司常务副总经理
面临的主要困难和挑战，首先是职工思维思想的转变能否适应数字化转型的要求。企业的多数职工习惯于现有的模式。数字化转型需要做好组织机构、业务流程、信息技术以及工艺层面的统筹调整，企业职工们面临着思想上的转型与接受的过程。其次是职工操作技能的改变。数字化、自动化、信息化等新事物对职工的操作技能的要求更高，仪器、仪表、传感器等新设备，都迫切需要职工不断增强再学习、再提升能力，带动自身成长为既拥有原有技术技能、又理解数字化转型的复合型人才。再次，炼化企业的数字化转型投入较大，无法一蹴而就。由于炼化企业工艺装置较多，整体升级换代时间较长，因此投入也会相对较大，需要循序渐进，有序推进。
——兰州石化长庆乙烷制乙烯 智能化工厂建设成效显现
9月19日，兰州石化长庆乙烷制乙烯项目全密度聚乙烯装置发出报警信息，榆林化工有限公司电仪组主任苏凤琴应用报警管理系统对相关信号进行干预，较短时间内解决了报警干扰的问题，保障了装置安稳运行。报警管理系统是兰州石化长庆乙烷制乙烯项目智能化工厂建设的一部分。该系统投运以来，每日产生报警分析日报，分析各装置报警数量、报警原因，推荐报警处理方式，对降低生产风险、助力提质增效发挥了重要作用。长庆乙烷制乙烯智能化工厂项目，通过自动化控制、新型传感器、边缘计算和信息系统提供的支持，将自动化生产、一体化应用、精细化管理、可视化监控、合理化调度有机整合，工厂整体智能化成熟度基本达到4级水平。运用人工智能、工业大数据对设备健康运行状况实时计算分析、智能诊断、预警故障，是长庆乙烷制乙烯项目智能设备系统的一大亮点。尤其是通过设备数字孪生实时仿真，预警准确率达到95%以上。与炼化企业传统生产模式相比，智能设备系统以预知性维修替代了设定期维修和故障维修，故障定位效率由小时级提升至分秒级，动设备渐变性故障识别率达100%，提高设备可靠性20%以上，设备检维修成本下降10%。长庆乙烷制乙烯项目智能仪表系统实现了在线实时故障预警、自动诊断、无人值守、远程调校，可使维修人员将更多的精力从日常巡检、维护、保养转变到利用智能系统实现仪表监测、故障诊断和远程操控、模型优化及专业管控方面。智能仪表系统投用后，仪表可用性达到99%以上，准确的报警管理及原因分析数据帮助技术人员提高了仪表维护效率，员工日巡检效率提高90%以上。生产中应用大数据、云计算（paas平台），依托三维数字孪生，集成设备状态监测、智能仪表、智能电网等OT类系统和ERP、EAM、作业管理等IT类系统，实现设备可视化综合监控、计划检维修调度协同、综合统计和KPI分析的智能化闭环管理。项目搭建了企业智能运营平台，实现OT、IT与ET数据集成与融合，形成企业数据资产，促进项目与兰州石化公司、集团公司炼化工业云平台数据自动流动。同时，为探索新建炼化企业数字移交、数字孪生路径积累了经验。
