淺析石化行業(yè)智能工廠建設(shè)

謝輝+劉青

摘要：國內(nèi)石化行業(yè)面臨產(chǎn)能過剩、市場競爭加劇等巨大壓力，但是隨著信息技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)的交叉融合為行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇，以“三桶油”為代表的國內(nèi)石化企業(yè)紛紛試點(diǎn)智能工廠建設(shè)，在降本增效、管理效率提升等方面取得了較為顯著成果，為石化行業(yè)開展智能工廠建設(shè)提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：石化行業(yè)、信息化、智能工廠

當(dāng)今世界主要工業(yè)國家都在尋找新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和回歸制造業(yè)，信息化浪潮席卷全球，互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用促進(jìn)了信息通信技術(shù)與制造技術(shù)、新能源技術(shù)等交叉融合，對(duì)生產(chǎn)力發(fā)展產(chǎn)生了持續(xù)而巨大的推動(dòng)作用。信息通信技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，建設(shè)智能工廠已成為制造業(yè)重要發(fā)展趨勢，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和分工格局帶來深刻影響，推動(dòng)形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)、商業(yè)模式。為了在新的一輪全球化工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)，2011年美國推出先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃（AMP），2013年德國推出“工業(yè)4.0”概念（以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命），2015年5月19日，國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》（國發(fā)〔2015〕28號(hào)），提出“以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向”。

1智能化的必要性

現(xiàn)階段，世界范圍67%的工業(yè)制造企業(yè)以及62%的航空、軍工企業(yè)已經(jīng)或計(jì)劃推廣智能工廠，而醫(yī)藥業(yè)僅為37%；按地域區(qū)分來看，美國和西歐優(yōu)勢明顯，德國76%的企業(yè)已經(jīng)或計(jì)劃建設(shè)智能工廠，而國內(nèi)制造企業(yè)水平參差不齊，石化行業(yè)整體表現(xiàn)出“工業(yè)3.0普及、工業(yè)4.0示范”的形態(tài)（見下表）。

咨詢公司Capgemini調(diào)查顯示，絕大多數(shù)企業(yè)認(rèn)為，智能制造將大幅提高企業(yè)效率、降低經(jīng)營成本，帶動(dòng)企業(yè)利潤率上升三分之一；未來5年智能工廠將使生產(chǎn)效率提高27%，產(chǎn)生5000億美元的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，石化行業(yè)面臨著產(chǎn)能過剩、市場競爭加劇、安全環(huán)境嚴(yán)控、新能源替代等方面的沖擊，以“三桶油”為代表的石化企業(yè)紛紛搶灘智能化業(yè)務(wù)，以此作為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的突破口，并且取得了顯著的成效，試點(diǎn)企業(yè)在勞動(dòng)效率、利潤均提高10%以上，企業(yè)成本下降25%以上。

工信部于2015年至2017年三年間共公示208家智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，涵蓋了國內(nèi)所有制造行業(yè)，其中，石化行業(yè)6家企業(yè)入選，均為于“三桶油”企業(yè)。中石化于2015年實(shí)現(xiàn)智能工廠核心功能在燕山石化、茂名石化、鎮(zhèn)海煉化、九江石化等4家試點(diǎn)企業(yè)整體上線（智能工廠1.0/集中集成），形成了“一個(gè)平臺(tái)、兩個(gè)支撐體系、三條主線、四項(xiàng)能力、五化特征、六大業(yè)務(wù)域”的總體框架，提出構(gòu)建新型生產(chǎn)模式，打造智能石化，實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營的目標(biāo)；同時(shí)，計(jì)劃于2020年完成10家智能工廠建設(shè)（智能工廠2.0/平臺(tái)服務(wù)+局部智能），2030年完成規(guī)模以上煉化企業(yè)的智能工廠推廣建設(shè)（智能工廠3.0/泛在智能），實(shí)現(xiàn)煉化板塊為核心的全產(chǎn)業(yè)鏈智能化水平整體提升。

智能制造工程是國家發(fā)展戰(zhàn)略的主攻方向，也是傳統(tǒng)石化行業(yè)新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)的突破口。

2智能工廠的建設(shè)

個(gè)性化定制是智能制造重要特性之一，而石化企業(yè)要根據(jù)自身的業(yè)務(wù)發(fā)展特點(diǎn)和需求推進(jìn)智能制造工程。國內(nèi)“三桶油”均是上游油田、中游煉化、下游營銷的全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)營模式，各自智能化發(fā)展重點(diǎn)有所不同，中石化發(fā)展“智能工廠”，中石油打造“智能物聯(lián)”，中海油推進(jìn)“智能油田”，并以此為重點(diǎn)再進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)展、升級(jí)。國內(nèi)油田主要是“三桶油”壟斷，互聯(lián)網(wǎng)營銷已發(fā)展較為成熟，而煉化板塊的智能化工廠建設(shè)對(duì)于國內(nèi)石化企業(yè)更具有普遍的借鑒意義。

2.1 自動(dòng)化是智能化的基礎(chǔ)

自動(dòng)化是設(shè)備按照設(shè)定的程序自動(dòng)完成工作，屬于流程性很強(qiáng)的單一重復(fù)性工作；智能化是通過各種傳感器感知環(huán)境狀態(tài)，將環(huán)境狀態(tài)變化情況數(shù)據(jù)化、變量化，可根據(jù)預(yù)設(shè)的行為規(guī)則參照環(huán)境變量對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行控制，使其自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)完成工作，智能化也可以稱為“具有智慧的自動(dòng)化”。智能化的特性以及工業(yè)發(fā)展規(guī)律決定了自動(dòng)化必然是實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)，智能工廠的建設(shè)順序應(yīng)是自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、智能化。

2.2 互聯(lián)集成是核心，大數(shù)據(jù)是價(jià)值體現(xiàn)

目前，國內(nèi)外制造業(yè)面臨的主要問題是機(jī)器的性能不能完全發(fā)揮，系統(tǒng)過于復(fù)雜程度讓操作人員無法識(shí)別而效率相對(duì)低下。近年來，石化行業(yè)在信息化方面有了長足的進(jìn)步，包括DCS、MES、PIMS、ERP等在內(nèi)的提升運(yùn)營水平的系統(tǒng)均得到了應(yīng)用，也取得了很好的效果，但是，在此基礎(chǔ)上企業(yè)再進(jìn)一步提高勞動(dòng)效率就顯得很乏力，不斷地挖潛增效，均沒有很明顯的改善。中石化智能化工廠通過信息系統(tǒng)的互聯(lián)集成，從感知、執(zhí)行、控制、管理等四個(gè)層面進(jìn)行整合、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)信息共享，搭建了智能制造平臺(tái)-ProMACE，通過對(duì)工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析監(jiān)控和診斷企業(yè)運(yùn)營情況，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測、預(yù)警、動(dòng)態(tài)分析、優(yōu)化分析等功能，為管理者、決策者實(shí)時(shí)掌握全局、發(fā)現(xiàn)問題、分析及決策提供全方位支持，提高了管理效率、降低了運(yùn)營成本，從而提高企業(yè)效益和核心競爭力。

智能工廠建設(shè)短期內(nèi)主要是系統(tǒng)的互聯(lián)集成，長期主要在于工業(yè)大數(shù)據(jù)，這也是智能制造工程最主要的價(jià)值體現(xiàn)。

2.3根據(jù)企業(yè)自身需求實(shí)施智能化升級(jí)

國內(nèi)試點(diǎn)示范項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，雖然部分企業(yè)還不具備搞智能化的條件，但這些企業(yè)并非不能行動(dòng)，而是可以先由一個(gè)點(diǎn)、一條線開始，再到面、到體，先實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，再實(shí)現(xiàn)智能化。作為石化行業(yè)智能制造先行者的中國石化在智能工廠建設(shè)中也不是一蹴而就，而是根據(jù)所屬企業(yè)業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求分步實(shí)施。在中石化智能工廠1.0階段，茂名石化主要是安全環(huán)保系統(tǒng)智能化，鎮(zhèn)海石化主要是生產(chǎn)管控系統(tǒng)智能化，九江石化主要是結(jié)合800萬噸/年油品質(zhì)量升級(jí)改造工程實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)，這3家企業(yè)均入選工信部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目；而且，通過智能化建設(shè)，促進(jìn)了管理體系的改進(jìn)、提升了信息通訊系統(tǒng)，同時(shí)，部分裝置或系統(tǒng)也進(jìn)行了智能化改造，取得了很好的效果，例如，鎮(zhèn)海煉化乙烯裝置將實(shí)時(shí)在線優(yōu)化系統(tǒng)與APC集成后年創(chuàng)效3000萬元，而且建成國內(nèi)石化行業(yè)首個(gè)超大型全封閉、全自動(dòng)、無人操作聚丙烯立體倉庫。

總體來講，智能工廠的建設(shè)不局限于一家或幾家企業(yè)，也可以是企業(yè)本身的一套裝置或者系統(tǒng)，可根據(jù)自身需求和實(shí)力分步實(shí)施，智能工廠建設(shè)所具有的靈活性提升了其可操作的空間。

由于智能化建設(shè)能夠給企業(yè)帶來效益，提升了企業(yè)管理水平，而且具有良好的可操作性，未來發(fā)展空間巨大，這也是國內(nèi)制造業(yè)紛紛涉足智能制造的關(guān)鍵原因所在。

3 需要注意的問題

智能工廠的建設(shè)不是一蹴而就的，在建設(shè)過程中，應(yīng)以提升企業(yè)效益和管理效率為導(dǎo)向，立足于解決生產(chǎn)經(jīng)營、安全環(huán)保、發(fā)展建設(shè)和企業(yè)管理實(shí)際問題，注重重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，有針對(duì)性的構(gòu)建系統(tǒng)架構(gòu)和功能，避免出現(xiàn)形象工程。在智能工廠的建設(shè)過程中建議重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面：

3.1 做好智能工廠建設(shè)規(guī)劃

結(jié)合國家及當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展戰(zhàn)略，借鑒行業(yè)內(nèi)已開展智能工廠建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)和需求研究智能化發(fā)展路徑，以此為基礎(chǔ)制訂企業(yè)智能工廠建設(shè)戰(zhàn)略規(guī)劃。

3.2統(tǒng)一思想，做好頂層設(shè)計(jì)

從智能工廠建設(shè)過程來看，很多企業(yè)由于頂層設(shè)計(jì)不充分，存在不斷調(diào)整建設(shè)內(nèi)容、業(yè)務(wù)模塊未達(dá)到預(yù)期效果的情況，因此，做好頂層設(shè)計(jì)是智能化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。在借鑒其他企業(yè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由企業(yè)“一把手”主要負(fù)責(zé)，統(tǒng)一思想，有針對(duì)性地進(jìn)行管理體系的調(diào)整、優(yōu)化，做好企業(yè)智能化建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)，結(jié)合企業(yè)自身不同階段的發(fā)展需求，以點(diǎn)帶面（根據(jù)需要先在一套裝置或系統(tǒng)實(shí)施，后續(xù)根據(jù)情況進(jìn)行擴(kuò)展），分步實(shí)施（根據(jù)近期發(fā)展需求，不同模塊系統(tǒng)分步建設(shè)）。

3.3 做好新技術(shù)的應(yīng)用、總結(jié)和推廣

在智能工廠建設(shè)中，應(yīng)用了很多包括先進(jìn)控制、機(jī)器人、三維數(shù)字模型、信息通訊、系統(tǒng)集成在內(nèi)的新技術(shù)，這些新技術(shù)獨(dú)立應(yīng)用也具有很好的成效。建議在智能工廠建設(shè)過程中對(duì)新技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行及時(shí)總結(jié)，根據(jù)實(shí)際情況在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行推廣。