石化行业智能工厂标准有望立项!附行业典型案例

文章来源:PROCESS《流程工业》公众号 点击数:100 发布时间:2016-11-17
工信部原材料工业司司长周长益10月25日表示,工信部已提出了智能制造标准体系总体框架,目前正在加紧制定各个行业的智能制造标准,首批12个通用标准已开展了立项工作,石化行业的智能工厂标准有望成为首批立项。
石化行业智能工厂标准有望立项!附行业典型案例

工信部原材料工业司司长周长益在化工行业智能制造及智慧化工园区建设现场交流会上作出了上述表述。他还透露,目前,工信部正组织企业在工业以太网、工厂无线应用、工业云计算、工业大数据等领域开展创新应用示范,并结合智能制造试点示范专项行动遴选了10个工业互联网试点示范项目,支持工业互联网试验验证平台、工业互联网关键资源管理平台和工业互联网商用流转数据管理平台的建设。在今年的智能制造试点示范项目中,明确了镇海炼化和双星集团两家化工企业作为工业互联网试点。

“总体来看,石化化工行业的信息化智能化走在前列,智能制造已在各个领域全面推进。”周长益介绍说,石化化工行业超过90%的规模以上生产企业应用了过程控制系统,生产优化系统、生产制造执行、企业资源计划管理系统也已在企业中大范围应用。

工信部已连续两年实施了智能制造试点示范专项行动,确定了两批共109个试点示范项目,石化化工行业共有11个项目。从行业来看,去年石化、轮胎和化肥行业的企业入选,今年又增加了油气开采、煤化工、氯碱、氟化工和磷化工等行业的企业。

与其他行业相比,石化化工行业流程复杂,主要大宗原料和产品80%以上属于危险化学品,安全环保风险高,迫切需要推进智能制造。智能化改造不仅对石化化工行业安全生产、节能减排具有重要作用,也是提高生产效率,提升综合竞争力的有效途径。鲁西集团通过智能化改造,安全及环保事故率下降60%以上,综合能耗降低5%,给企业带来的直接经济效益上亿元。九江石化通过智能工厂建设,生产经营管理水平快速提升,经济效益、安全环保等主要经济技术指标从中国石化排名靠后跃升为沿江企业首位。

去年天津港8•12爆炸发生以后,工信部推动了城镇人口密集区危化品企业搬迁改造专项的设立,并先后向国家开发银行、农业发展银行推荐了4批269个危化品生产企业搬迁改造专项建设基金项目,拟安排的专项建设基金总额达251亿元。截至8月底,已通过106个项目,实际安排资金130亿元,分别占比39.4%和54.7%。

“我们对申请危险化学品搬迁改造项目明确提出智能化改造要求,危化品企业的搬迁工作不能是简单异地重建,而是通过搬迁实施升级改造,特别是要以提高企业本质安全水平的信息化自动化智能化改造。”周长益说。

►►据介绍,目前,鲁西集团已经在搬迁改造中淘汰了合成氨及尿素等落后产能,同时建设了聚碳酸酯、尼龙等高附加值项目,完成了产业的升级换代,并且同步建设了智能工厂,提高了整体智能化水平。天津渤海化工搬迁方案中也已经同步开展了智能制造系统设计。

在交流会上,工信部还为聊城新材料产业园和嘉兴港区进行了智慧化工园区试点示范单位的授牌,作为智慧化工园区的试点示范。周长益指出,只有进入安全和环保有保障的化工园区,危化品企业搬迁才有意义,而信息化技术正是解决园区安全环保问题的最好手段。

中国石油和化学工业联合会副会长傅向升表示,我国现有的502家化工园区中,园区的信息化、智能化大部分由入驻企业自行完成,园区管理平台和入驻企业平台之间不能互动,缺乏远程、集中控制方式,各个业务系统大多封闭运行,“孤岛”现象比较严重。智慧化工园区的建设,将有效提升园区内部的政务管理能力,实现信息共享,并为城市、园区、企业运营做好统计分析、监测预警、循环经济、战略发展等决策服务。

化工智能工厂行业范例

01九江石化 智能工厂的典范

2015年11月13日,工业和信息化部在中国石化九江石化召开石化行业智能制造现场经验交流会。会上,九江石化宣布于2015年底在行业内率先建成投用智能工厂,并出台企业级智能工厂标准规范体系。

作为中国石化4家试点建设智能工厂的炼化企业之一,该公司围绕核心业务,全力推进智能工厂试点建设,持续提升已上线信息系统的应用效果,智能工厂框架初步建成。截至目前,已有22个子项目上线或试运行。企业4G无线网络应用、基于物联网的智能立体仓库、全流程一体化优化平台等一系列先进技术,均实现在炼化企业的首次使用。

在建设智能工厂过程中,九江石化将先进的信息技术与石化生产工艺最本质环节高度融合,持续推动管理创新,工业化与信息化深度融合效果逐步显现。2014年7月,智能工厂神经中枢——生产管控中心投用,实现了生产状态可视化、装置操作系统化、管理控制一体化、应急指挥实时化、基础设施集成化,集经营优化、生产指挥、装置操作、运行管理、专业支持、应急保障于一体,推动了生产运行管理的变革性提升。

在智能工厂各类信息系统支撑下,九江石化本质安全水平持续提升,连续5年被评为集团公司安全生产先进单位;环保管理取得较好成效,主要污染物排放指标处于行业领先水平;加工吨原油边际效益在沿江5家炼化企业排名逐年上升,2014年位列沿江企业首位。与此同时,管理效率大幅提升,在生产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%。

作为长江沿线的中等规模炼化企业,九江石化历经三年多建设,从信息化基础相对薄弱的传统企业迈入全国智能制造试点示范企业,成为我国石化流程型行业的样本,取得了显著成效。

初步形成智能工厂的基本框架。在传统石化企业信息化三层平台(过程控制层、生产执行层、经营管理层)的基础上,建设了集中集成平台、应急指挥平台、三维数字化平台等公共服务平台。信息系统及优化模型建设体现了“感知、预测、优化、协同”能力。“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”的智能工厂框架已初步形成。

实现敏捷生产、提升经济效益。九江石化利用自主开发的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,滚动测算127个案例,2014年累计增加经济效益2.2亿元,助推公司加工吨原油边际效益在沿江5家企业排名逐年提升,2014年跃居首位。

提高本质安全、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。850台可燃气报警、1000余处火灾报警、585套视频监控可实现集中管理和一体化联动,支撑安全、环保、健康(HSE)管理由事后管理向事前预测和事中控制转变。公司连续5年获评中国石化安全生产先进单位,外排达标污水化学需氧量、氨氮等指标均处于行业内先进水平。

管理效率大幅提升。近年来,九江石化各类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,管理效率持续提升。在生产能力不断提升、加工装置不断增加的情况下,管理效率大幅提升,实现了生产运行由单装置操作向系统化操作的转变,由管控分离向矩阵式管控一体的转变,有效提升了企业安全环保水平、经济效益以及核心竞争力。

一系列国产化技术创新成果首次应用。炼油全流程一体化优化平台、基于企业级中央数据库的集中集成和生产运营主数据标准化、企业级全场景三维数字化平台及深化应用、工业企业移动宽带网络及音视频通讯融合、大数据分析及优化等一系列先进技术在国内石化企业首次使用。

02茂名石化 构筑智能工厂梦

茂名石化智能工厂建设起步于2012年,2013年1月被确定为中国石化智能工厂试点企业。很快,成立了智能工厂建设领导小组,按照总体规划、分步实施的建设策略,加快推进生产管控、供应链管理、HSE管理、设备管理、能源管理、辅助决策等6个业务域的智能化建设。今年,茂名石化出台了智能工厂试点项目建设方案,进一步明确了项目建设目标、责任分工、工作计划和措施,以加强项目过程管控,加快智能工厂建设的步伐。

目前,经过3年建设,以生产管控智能化、HSE管理智能化及设备管理智能化为主的智能工厂应用框架,已初步搭建形成。

1、生产管控智能化

“智能化在生产管理方面作用显得尤为突出。作为一家特大型炼化企业,生产管理控制要实现生产业务的闭环管理,从而提升生产操控的优化水平,支撑优化协同的生产管控。”张德黎深有感受地说。

为了实现生产管控智能化,茂名石化首先夯实生产数据采集自动化、生产现场可视化和生产操作智能化等基础工作,结合调度指挥、计划生产协同优化、应急指挥等功能建设和集成应用,最终实现公司生产管控一体化,全面提升了企业生产过程的优化能力。

茂名石化作为一家老企业,基础仪表设施较为薄弱,以致数据自动采集率偏低。为此,该公司把改善基础仪表设施作为前期的重点工作,在2013年油品质量升级改扩建工程完成后,新增17套DCS装置共13000多个生产过程数据采集点,使生产数据采集率达到98.26%。同时,针对现有实时数据库系统点数不足、平台太多、接口复杂存在应用局限等问题,采用国产软件系统搭建了10万点的实时数据库系统,有效满足了生产实时数据采集和应用需求,提高了生产数据采集自动化水平。

“生产过程视频监控是生产过程可视化管理的重要手段,也是智能工厂建设的基础。”张德黎这样认为。为此,茂名石化对视频监控系统进行了统一规划,将原有的分散式控制改造为集中管理、集中控制、集中存储的统一模式。目前,该公司已有工业视频监控点860多路,覆盖公司各生产装置、罐区、厂区道路、门岗、港口码头、铁路等区域的重点部位和关键点,满足生产、安全、综合安防、应急处置等多专业需要,并配备了移动终端视频监控功能,大大提高了生产现场管理可视化水平。

“先进控制技术(APC)能够大幅提高生产装置运行平稳性和安全性,达到增产增效的作用,是业内广泛应用的自动控制技术。”张德黎如是说。

目前茂名石化已有14套装置投用APC系统,取得很好效果。2014年投用APC的1号常减压、2号催化裂化、2号丁二烯和芳烃抽提等4套装置,年创效益达到1865万元。今年,该公司启动11套生产装置的APC建设,投用后公司主要生产装置APC覆盖率将达到89%,有力地推进生产操作的智能化。

2、HSE管理智能化

智能工厂建设对安全环保管理水平的提升起到越来大的作用,一方面进一步提升HSE过程风险的防范能力;另一方面大力提升应急联动、事故模拟等功能,实现企业事故状态下全过程的应急指挥,从而有效提高企业应急能力。”茂名石化安全环保部安全监督科科长梁兵在实际工作得出这样的结论。

通过一年多的建设和完善,茂名石化构建了总部、茂名应急指挥中心、现场指挥部(应急指挥车)三级一体化应急平台,实现企业、总部和现场的“信息互通、数据同步、快速接警、综合研判、科学决策、联动指挥”的目标,大大提高了公司应急处置协同作战的能力。现在,该公司的应急指挥中心实现了调度电话、应急电话、对讲机、单兵和应急指挥车的融合通讯,构建了移动视频接入系统,实现了现场随时随地与指挥中心的音视频双向互通,达到信息交互的完整和准确,从而实现了应急指挥中心的智能化。

为了加强生产现场的污染排放风险监测监控、职业危害场所的过程管控以及关键装置的风险管控,茂名石化进一步提升了HSE施工作业过程风险管控功能,实现与企业检维修平台在作业项目、承包商人员和承包商考核管理的业务协同,拓宽企业移动作业应用范围,支撑现场直接作业环节的移动检查;提升了HSE污染排放风险监控功能,对企业污染排放点、厂际排放点、装置排放点实现定位监控与报警提示,从而增强了HSE管理的智能化水平。

3、设备管理智能化

“现在,通过智能化建设,设备管理正在逐步实现设备的全生命周期规范管理、实现预知维修模式的设备可靠性管理。”茂名石化首席设备专家吴尚兵深深地感受着智能化带来的深刻变化。

目前,茂名石化正从三个方面进行设备管理智能化的突破:

以设备可靠性(绩效)改进为目标,引入策略分析、可靠性分析,实现策略闭环管理;

以设备健康监控为核心,应用大数据技术设备监测数据进行分析,实现企业关键设备的故障智能诊断与预测;

以设备三维数字化应用为提升点,建立三维场景下的检维修管理、专业管理、设备运行管理、运维培训管理等三维应用,实现可视化的设备管理。

与此同时,茂名石化选择了苯乙烯装置作为试点装置,对其进行了工程级数据模型搭建,开展了三维检维修管理、设备专业管理、设备运行管理、设备运维培训管理等多项智能化应用的试点。目前,建模工作已基本完成,正进行模型校核工作。

03燕山石化 推进智能工厂建设

燕山石化企业实现智能化生产已有56套生产装置245台操作站。 而这种简称为“黑屏操作”的背后,是燕山石化生产装置运行高度自动化和生产过程管理精细化的结果。

作为中国石化智能工厂建设试点单位之一,燕山石化在“六统一”原则指导下,遵循总部应用框架,结合企业实际,以全自动数据为基础,从解决生产经营管理现实问题入手,围绕重点领域和关键业务,自主开发了智能调度、智能供应链和设备预知维修等多个系统,形成了一批具有自主知识产权的信息化项目,大幅提升了企业智能化水平,使公司经营管理发生了巨大的变化。燕山石化顺利通过总部组织的智能工厂建设项目中期评估。

1、智能调度系统建设,提升生产自动化水平

进入燕山石化安全生产指挥中心,生产调度员们安静的注视着各自的显示器,完全看不到印象中总调度室内一排排电话、阵阵铃响的喧哗场面。据燕山石化信息部高级主管李冰介绍:“是智能调度系统的上线改变了调度员的传统工作方式”。据了解,燕山石化自主开发的智能调度系统是面向全公司所有生产调度人员的统一的工作平台,2015年6月30日正式上线运行。

这套系统能将所有的生产过程信息快速集成,自动推送调度指令,还能在线跟踪调度指令的执行进度、反馈完成情况,真正实现了闭环管理。在系统开发过程中,燕山石化更侧重于生产异常报警和异常情况处置。他们通过建立异常识别模型和处置知识库,对每一种异常的影响范围与相关人员进行定义,自动生成异常信息处置预案。生产运行中,不论是上下游之间、各装置之间,还是生产工艺之间,只要有一处发生异常,系统自动报警后第一时间将异常信息处置预案自动推送给相关人员,辅助指导生产调度人员进行规范操作,保证了异常情况下厂际、上下游装置间能够快速协同处理问题、跟踪处理进度和处理结果。智能调度系统还具有一个优势,就是当岗位人员发生变动的情况下,系统知识库能够指导没有经验的新上岗调度员按照规范步骤进行操作,从而大大提高了操作的可靠性。

2、预知维修系统应用,提高设备运行可靠度

在燕山石化设备管理系统统计台帐上看到,自公司设备预知维修系统正式上线运行以来,通过该系统预警发现的问题932台次,占预知维修总发现问题的45%,其中关键机组及重点设备问题60台次,避免了多起设备事故发生。据燕山石化机械动力部部长安永明介绍:“燕山石化设备预知维修系统是通过监测、采集、分析设备实时状态参数,进行故障诊断和劣化趋势的预测,得到设备目前可能存在的故障风险。设备管理人员可以根据系统诊断出的故障类型,前往现场进行确认。如果诊断结果符合实际情况,则根据预测的时间,提前做好维修计划。系统故障诊断结果和预测信息还可以提供给SAP系统或备件库存管理系统。工作人员可以据此提前做好维修所需备件的准备”。

目前,燕山石化预知维修系统包括通用功能、动静设备、仪表、电气等模块,基本上涵盖了炼油化工所有设备从采购、安装到修理、报废的全周期的管理。由于ERP中的主数据以及设备状态监测实时数据接入到系统中,专家系统判断方法、维修策略也集成在系统中,大大提高了系统的智能性。及时消除设备隐患,最大限度减少设备突发事故造成的生产损失,降低维修和备件储备费用,提高企业经济效益。

3、智能供应链系统投用,降低物资管理总成本

燕山石化智能供应链系统上线以来,原来是依据需求计划进行采购,如今依据物资定额补库采购;原来是物资到货后,由物装中心和需用单位电话沟通后进行配送,如今由需用单位根据现场实际需要,在系统中提出用料申请,物装中心按需配送;原来采购策略是线下编制,对采购业务无法进行实时监控,如今将采购策略嵌入系统,可对采购过程进行事前事中监督控制。据燕山石化物资装备中心副经理杨林海介绍:“燕山石化智能供应链系统是一个以库存为核心,用库存链接上下游,通过需求订购拉动,定额自动补库的流程循环系统。物资信息由系统平台自动推送到相关业务人员,实现了从需求的提出,到物资出库、送到现场全过程的跟踪,可实时盘点库存物资,根据实际需用量进行配送,最大限度的避免了账外物资的产生。目前进行定额设置的物料有近4万个,只要是定额范围内的物料,都可以根据库存情况,适时进行补库,满足需求”。

燕山石化智能供应链系统自正式上线运行以来,截至目前已经提交处理用料申请1.4万余条、ERP入库过帐数量2万余条、ERP出库过帐数量1.7万余条、发货单1.6万条。目前系统整体运行状态日渐稳定,有效提升了物资供应服务水平,还降低了物流总成本。

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