煉化企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)研究核心要點構(gòu)架

煉化企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)研究核心要點構(gòu)架摘要：企業(yè)信息化的發(fā)展，加快了我國工業(yè)化、現(xiàn)代化建設(shè)。信息化對煉化生產(chǎn)模式的變革與創(chuàng)新也起到了推波助瀾的作用，煉化產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、管控和經(jīng)營等各方面業(yè)務(wù)均面臨重大變革，本文主要介紹了數(shù)字煉化的關(guān)鍵技術(shù)與主要應(yīng)用，即從數(shù)字煉化經(jīng)智能煉化到智慧煉化，有助于推進流程工業(yè)煉油化工行業(yè)的智慧煉化建設(shè)。關(guān)鍵詞：數(shù)字煉化；數(shù)字化工廠；數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級信息化是中國加快實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的必然選擇。目前，深化的“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用與“兩化融合”，特別是云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用、社交媒體、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實、量子計算、人工智能等信息化新技術(shù)蓬勃發(fā)展，一方面正改變石化產(chǎn)品市場格局和用戶消費行為，使市場競爭日趨激烈；另外一方面，信息化對煉化生產(chǎn)模式的變革與創(chuàng)新也起到了推波助瀾，甚至主導(dǎo)作用，煉化產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、管控和經(jīng)營等各方面業(yè)務(wù)均面臨重大變革和新的發(fā)展態(tài)勢。1、數(shù)字煉化的概念與主要功能特征數(shù)字煉化概念的定義：數(shù)字煉化是指將實物形態(tài)的煉油化工工廠進行計算機化的過程與結(jié)果，即數(shù)字煉化是與物理意義上實物工廠一一對應(yīng)的計算機“虛擬工廠”或“虛擬煉化”。為實現(xiàn)與實物工廠的一一對應(yīng)，需要依托數(shù)據(jù)收集、整合集成和數(shù)據(jù)庫建設(shè)等技術(shù)對生產(chǎn)管控、營銷等過程實施建模、仿真與優(yōu)化，進而實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實與可視化。數(shù)字煉化功能至少包括：工程管理階段(前期規(guī)劃、工程“四大控制”的相關(guān)管理、工程交流與匯報、數(shù)字化交付、無缺陷開車)；投產(chǎn)后的轉(zhuǎn)資及可視化資產(chǎn)管理與設(shè)備全生命周期管理；生產(chǎn)運營管理(生產(chǎn)計劃與調(diào)度、生產(chǎn)運行監(jiān)視、生產(chǎn)工藝優(yōu)化)；生產(chǎn)質(zhì)量管理(達標(biāo)與質(zhì)量控制系統(tǒng)以及化驗分析與實驗室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))；安全環(huán)保(三維應(yīng)急管理、環(huán)保系統(tǒng)、三維可視化培訓(xùn)等)；與市場營銷相關(guān)的功能(物流系統(tǒng)、產(chǎn)品銷售管理等)。因此，數(shù)字煉化至少包括完整性(即全生命周期)、可視性、數(shù)據(jù)集成性等主要特征，其本質(zhì)是信息、信息流和工作流的數(shù)字化，既為煉化企業(yè)展示數(shù)字化信息(即可視化)，也為完成數(shù)字化交付和無缺陷開車后的設(shè)備預(yù)防性維修提供可能；供應(yīng)鏈數(shù)字化(原料、原油供應(yīng))；輸入能量(水、電、汽、風(fēng)等)的數(shù)字化；產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化(生產(chǎn)裝置、單元的管控、計劃調(diào)度與優(yōu)化等)并延伸到價值鏈(產(chǎn)供銷存一體化數(shù)字化)。數(shù)字煉化也為智能和智慧煉化奠定了基礎(chǔ)[1]。2、煉化企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)2.1完善集成化的一體化平臺一個能夠集成工程管理、生產(chǎn)銷售、維修、供應(yīng)管理等詳細工作在內(nèi)的一體化集成平臺，是我們進行全面數(shù)字煉化建設(shè)的基礎(chǔ)核心。在項目前期需要認真考慮如何將數(shù)字化建設(shè)平臺的有效集成。在相關(guān)子平臺的數(shù)字化交付前，需要能夠?qū)⒉杉?、整合、集成各類?shù)據(jù)，使其達到符合數(shù)字化交付的標(biāo)準(zhǔn)。并且，針對數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)的制定及其內(nèi)容需要做好頂層設(shè)計。將各類人員統(tǒng)一在數(shù)字化平臺上工作，并且利用企業(yè)生產(chǎn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行模型的建立，完成自身具體工作的同時，很好地集成到其他子平臺以及生產(chǎn)管控平臺和市場營銷平臺。在平臺上實現(xiàn)的數(shù)字化交付與無缺陷開展所有目標(biāo)文件、數(shù)據(jù)等，將被集成的設(shè)備管理與生產(chǎn)管控等相關(guān)信息化系統(tǒng)進行結(jié)合，從而滿足對各類歷史數(shù)據(jù)的調(diào)用優(yōu)化需要。2.2云計算、數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計技術(shù)云計算是一種信息服務(wù)，它采取共享基礎(chǔ)架構(gòu)的原理與方法，將巨大的系統(tǒng)池連在一起后使得信息系統(tǒng)加速運行。云計算通過提供集中的平臺與服務(wù)，大大提高了服務(wù)器利用率，如傳統(tǒng)的服務(wù)器利用率僅為10%～30%，而云服務(wù)器利用率高達70%。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，是指滿足企業(yè)各層次人員需要的、經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘后的各種數(shù)據(jù)的再處理，最終形成經(jīng)驗、知識等信息并入庫，形成各種報表、材料。2.3管理預(yù)測與決策技術(shù)通過對各類數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計、分析等，形成了適合不同層次需要的大量信息數(shù)據(jù)。并且在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用與預(yù)測、決策相關(guān)的一些技術(shù)或手段，如市場預(yù)測、統(tǒng)計預(yù)測、經(jīng)濟預(yù)測、經(jīng)驗判斷法、數(shù)學(xué)分析法和試驗法等，為不同層次的管理人員提供相關(guān)的管理決策服務(wù)，從而配合其順利的完成管理預(yù)測和決策。2.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)或萬物互聯(lián)是這樣的一種網(wǎng)絡(luò)：它按事先約定的技術(shù)協(xié)議，借助信息傳感設(shè)備[如射頻識別(RFID)、紅外(IR)感應(yīng)器等]，使設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相連并進行信息交換和通信，從而實現(xiàn)對設(shè)備的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用很廣泛。如某項目的產(chǎn)品研發(fā)過程，實驗信號可以通過物聯(lián)網(wǎng)進行傳遞、集中處理；又如在項目工程建設(shè)期間，可以利用RFID、紅外感應(yīng)等物聯(lián)網(wǎng)手段對進出現(xiàn)場的人員、車輛等進行管理；在生產(chǎn)運行期，則可以通過分散型控制系統(tǒng)(DCS)等自動化設(shè)備采集數(shù)據(jù)并建立虛擬現(xiàn)實[2]。2.5基于SOA和BPM的集成技術(shù)基于面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)和業(yè)務(wù)流程管理(BPM)的集成技術(shù)，主要是指采用虛擬現(xiàn)實展示工程建設(shè)期間的工程設(shè)計成果；基于該VR成果，進一步開展項目建設(shè)以及項目的全生命周期管理，如工程建設(shè)期間監(jiān)控各環(huán)節(jié)的進度、費用、質(zhì)量等；同時進行數(shù)字化開車與運行，監(jiān)控、優(yōu)化某裝置的運轉(zhuǎn)情況；實現(xiàn)從設(shè)計到運行的全程一致。因此，虛擬現(xiàn)實在不同階段(如工程建設(shè)初期與無缺陷開車階段、生產(chǎn)運行階段等)要與不同階段的實際環(huán)境相集成，做到“與時俱進”，才能保證虛擬現(xiàn)實的全程一致。由于工程建設(shè)和生產(chǎn)運行的實際環(huán)境跨越了“E”到“M”平臺，所以實際集成的難度很大。而SOA和BPM的集成技術(shù)分別實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)封裝，并提供了敏捷的基于服務(wù)的流程組裝手段，因此是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實從“E”到“M”全程一致的關(guān)鍵技術(shù)[3]。2.6可視化、三維空間與地理信息方面的相關(guān)技術(shù)與三維空間、地理以及可視化方面相關(guān)的技術(shù)，主要包括：1)網(wǎng)格計算技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用，主要涉及空間信息共享、協(xié)同服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)問題，重點研究網(wǎng)格GIS框架體系及其關(guān)鍵技術(shù)、空間信息協(xié)同服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、分布式空間對象技術(shù)等；2)與煉化企業(yè)時空數(shù)據(jù)組織、管理相關(guān)的一些技術(shù)、模型等，如煉廠信息多維動態(tài)顯示技術(shù)、可視化模型及其顯示技術(shù)等；3)與煉廠空間決策支持系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)、體系，如以GIS為中心的決策支持體系的結(jié)構(gòu)等；4)關(guān)于地圖及其服務(wù)相關(guān)技術(shù)，主要指海量地圖服務(wù)器技術(shù)及其應(yīng)用，包括TB字節(jié)級別的影像數(shù)據(jù)管理、矢柵數(shù)據(jù)聯(lián)合操作，以及在Web上實現(xiàn)基于海量矢量、柵格數(shù)據(jù)的實時無縫快速自動漫游等功能，并實現(xiàn)影像、地圖和設(shè)計圖的無縫連接。3、數(shù)字煉化的轉(zhuǎn)型升級信息化及其新技術(shù)(如云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用、社交媒體等)為各行各業(yè)在生產(chǎn)模式、經(jīng)營模式以及管理模式方面帶來了變化與變革，煉化行業(yè)自然也不例外。實際上，從生產(chǎn)、經(jīng)營和管控等領(lǐng)域?qū)捇髽I(yè)進行優(yōu)化，提高煉廠生產(chǎn)經(jīng)營效益，和工作效率，本身就是石化行業(yè)的重點與目標(biāo)。信息化改變煉化業(yè)務(wù)管控模式的同時，也推動著煉化企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型——從數(shù)字煉化經(jīng)智能煉化邁向智慧煉化。數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程就是應(yīng)用包括物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，實現(xiàn)從原油生產(chǎn)、運輸、倉儲到煉化生產(chǎn)、油品倉儲、物流、銷售的整個供應(yīng)鏈橫向上的協(xié)同優(yōu)化，使生產(chǎn)和供應(yīng)及時響應(yīng)市場變化，實現(xiàn)智慧供應(yīng)鏈；縱向上基于分子煉油技術(shù)，實現(xiàn)煉廠的計劃優(yōu)化、調(diào)度優(yōu)化、全局在線優(yōu)化。最終實現(xiàn)資源的敏捷優(yōu)化，全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同優(yōu)化以及QHSE的溯源與監(jiān)控。參考文獻：[