8月2日，工業(yè)和信息化部在京召開2023年上半年石化化工行業(yè)經(jīng)濟運行分析座談會，指出石化行業(yè)要注重數(shù)字化轉型，推動標準先行，強化智能工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等示范引領，推進工業(yè)操作系統(tǒng)等攻關應用。

　　本期內(nèi)容中，我們以霍尼韋爾―盛虹石化智能工廠實踐項目，分析石化行業(yè)推進智能工廠建設的過程和挑戰(zhàn)。

　　石化行業(yè)智能化挑戰(zhàn)

　　隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，在過去幾十年里，我國石化產(chǎn)品的市場需求和產(chǎn)能一直保持快速的增長勢頭。2022年，我國煉油總產(chǎn)能達9.2億噸/年，已成為世界第一煉油大國；乙烯產(chǎn)能在全球占比增至21.3%，繼續(xù)保持世界最大乙烯生產(chǎn)國地位；合成樹脂、合成橡膠、合成纖維產(chǎn)量均連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一。

　　然而，石化行業(yè)作為一個傳統(tǒng)行業(yè)，具有周期性特點，即每隔一段時間便會出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的矛盾。加上最近十年來，整個人類社會數(shù)字化及可持續(xù)發(fā)展進程的加快，這個周期的出現(xiàn)越來越短。據(jù)石化聯(lián)合會發(fā)布的《2023年度重點石化產(chǎn)品產(chǎn)能預警報告》，包括乙烯、丙烯、乙二醇、對二甲苯等在內(nèi)的眾多化學品正處于產(chǎn)能投放高峰期，多數(shù)產(chǎn)品產(chǎn)能將出現(xiàn)相對過剩。除此之外，石化企業(yè)還面臨著更為嚴峻的市場不確定性、運營安全性、綠色雙碳以及人力資源等多重挑戰(zhàn)。

　　霍尼韋爾認為，流程工業(yè)智能工廠實現(xiàn)路徑可以從兩個維度來看：縱向不同的應用層級（包括感知控制層、生產(chǎn)運營層和企業(yè)管理層）及橫向的實施過程，即充分利用設計階段數(shù)字化交付成果，實現(xiàn)從可研/前期設計、詳細設計、采購建設到開車/生產(chǎn)的全生命周期的數(shù)字化建設和轉型。

　　同時，在實際的應用中，智能工廠并不是一個靜態(tài)的存在，而是一個根據(jù)工廠實際情況出發(fā)，并以結果為導向的動態(tài)的智能化提升過程，實現(xiàn)從開始的自動化控制、優(yōu)化層級向互聯(lián)工廠、自主運營的方向提升。

　　盛虹石化產(chǎn)業(yè)集團旗下江蘇斯爾邦石化有限公司作為國家高新技術企業(yè)，專注于生產(chǎn)高附加值烯烴衍生物，已形成丙烯、乙烯及衍生精細化學品協(xié)同發(fā)展的多元化產(chǎn)品結構，丙烯腈、MMA、EVA、EO及衍生物等裝置產(chǎn)能在行業(yè)內(nèi)名列前茅，并同時具備EVA和POE兩種主流光伏膜材料全套自主生產(chǎn)技術。

　　智能化項目的實施

　　圍繞確保過程安全、優(yōu)化裝置效益、提高生產(chǎn)管理水平、降低運行成本的建設目標，斯爾邦石化丙烷脫氫生產(chǎn)運營的智能化升級，選擇了霍尼韋爾行業(yè)領先的智能工廠解決方案，從集成操作窗口、先進控制和優(yōu)化、智能運行管理以及數(shù)字孿生和互聯(lián)應用的層面，共實施了七套子系統(tǒng)，帶來了可觀的數(shù)字化效益。

　　1.控制系統(tǒng)性能監(jiān)視與運維CP

　　過程PID回路及先進控制是影響裝置運行質(zhì)量的關鍵因素，傳統(tǒng)的人工維護難以保障回路及先進控制高質(zhì)量的有效投運率。霍尼韋爾Profit®CPM系統(tǒng)可以實時提供一個周期內(nèi)的回路、先進控制有效投用率報告，并對已投用自控的回路及先進控制給出性能評級，以及控制回路深層次剖析數(shù)據(jù)，便于確?；A回路和先控的運行性能。

　　建設成果：優(yōu)化和監(jiān)測控制性能

　　現(xiàn)場的儀表工程師、工藝人員，能輕松通過CPM系統(tǒng)中的Web熱區(qū)圖，實時查看投用率低的PID回路和APC控制性能，包括自動發(fā)現(xiàn)閥門靜摩擦、粘滯、振蕩等情況，更有針對性地進行參數(shù)優(yōu)化。借由這一強大的在線監(jiān)視手段，能夠大幅降低設備、工廠維護的人工工作強度，有效提高維護效率，PDH裝置自控率提高到95％以上。

　　2.先進控制系統(tǒng)APC

　　霍尼韋爾APC系統(tǒng)基于新一代控制算法、漏斗控制創(chuàng)新技術，擁有更好的魯棒性、穩(wěn)定性，支持多模型在線無擾動切換，幫助客戶提高裝置平穩(wěn)性、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高目標收率，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

　　建設成果：提升自控和生產(chǎn)水平

　　霍尼韋爾APC系統(tǒng)通過對丙烷脫氫裝置脫氫反應器單元、脫丙烷塔、脫乙烷塔和丙烯精餾塔4個控制器的全流程控制，并和霍尼韋爾UOP工藝知識結合，設定轉化率等優(yōu)化目標，實現(xiàn)裝置優(yōu)化生產(chǎn)、平穩(wěn)運行。系統(tǒng)投用后，實現(xiàn)人工操作頻次降幅達50%以上，大大降低了人員勞動強度；提高裝置自控率至95%以上，丙烯收率提高0.1%以上。

　　3.丙烷脫氫工藝霍尼韋爾UOP生命周期服務

　　霍尼韋爾UOP數(shù)字孿生互聯(lián)和生命周期專家服務，能夠通過對裝置性能指標、操作參數(shù)、反應器及催化劑狀態(tài)等關鍵參數(shù)的工藝監(jiān)控，定期發(fā)送裝置運行狀態(tài)趨勢、裝置主要指標以及預測較佳效益趨勢，指導裝置可靠、優(yōu)化生產(chǎn)，最終提高PDH裝置的產(chǎn)能、產(chǎn)率，避免非計劃停車，更好地降低原料、催化劑消耗和烷烴單耗等關鍵指標。

　　建設成果：長周期運行，降本增效

　　霍尼韋爾UOP生命周期服務可每周發(fā)送裝置運行狀態(tài)和趨勢預測，幫助斯爾邦PDH項目實現(xiàn)長周期運行、優(yōu)化原料消耗，讓裝置實現(xiàn)增加產(chǎn)量，降低整體生產(chǎn)成本。

　　4.現(xiàn)代化中控室

　　霍尼韋爾Experion®PKS Orion Console操作站的數(shù)字化技術的應用，PKS正在改變中控室操作人員的工作方式和職責范圍，系統(tǒng)的大屏可以展示從裝置主要實時績效指標KPI，到多窗口線上分層的流程圖畫面、趨勢、報警畫面和現(xiàn)場視頻監(jiān)控，復雜回路控制、先進控制、程序控制的投入，大大減少操作人員的操作頻次，從而將操作人員從傳統(tǒng)的設備、控制操作高負荷工作中解放出來，更多精力關注整個裝置的運行性能和優(yōu)化，操作人員的操作對象從單元、設備轉變?yōu)檎麄€裝置的運行。

　　建設成果：分屏展示操作，提升決策效率

　　在斯爾邦工廠的現(xiàn)代化中控室中，采用了55寸大屏Experion®PKS Orion Console操作站，通過和斯爾邦丙烷脫氫裝置經(jīng)理及霍尼韋爾UOP工藝專家的討論，確定了大屏展示的裝置KPI區(qū)域的參數(shù)列表及流程圖分層設計結構，內(nèi)操人員可在一個大屏上進行多組運行數(shù)據(jù)的趨勢監(jiān)測，關注點也從原來的單體過程控制操作轉變?yōu)檎麄€裝置的運行性能，操作效率大幅提升，亦能提高員工技能和決策效率。

　　5.智能報警管理系統(tǒng)

　　過程安全是石化生產(chǎn)降本增收的前提，斯爾邦丙烷脫氫裝置通過霍尼韋爾報警管理系統(tǒng)采集與存儲來自PKS系統(tǒng)的報警與事件數(shù)據(jù)，評估、分析報警性能，通過可自定義并基于角色的KPI展板，允許操作員、工程師、經(jīng)理、主管等負責人快速查看各班組的報警數(shù)量、優(yōu)先級分布、報警洪災等性能及診斷報告，并和行業(yè)同類裝置對標；通過系統(tǒng)記錄的同一時間段內(nèi)報警和事件信息關聯(lián)分析，查找報警產(chǎn)生原因或操作事故調(diào)查；通過合理化分析減少擾動報警，優(yōu)化減少有效報警；同時，在PKS操作站設有報警幫助窗口，當關鍵報警出現(xiàn)時，自動彈出報警幫助窗口，顯示報警起因、后果、應該采取什么行動等報警幫助信息。

　　建設成果：報警管理系統(tǒng)優(yōu)化

　　1）報警合理化分析，消除無效報警，優(yōu)化有效報警自智能報警系統(tǒng)投運以來，PDH裝置平均每天報警量減少90%以上，擾動報警減少80%，短暫報警減少90%以上，每十分鐘崗位報警<1次，峰值報警率不超過10次，已處于國際行業(yè)標準的領先水平；報警幫助功能為經(jīng)驗不足的操作人員帶來關鍵報警在線提示，傳承安全操作經(jīng)驗和知識。

　　2）打破工控邊界，生產(chǎn)安全互聯(lián)互通通過智能報警系統(tǒng)，打通了工控專有應用邊界。裝置管理人員可在辦公室實時在線快速了解全廠裝置報警運行狀態(tài)，識別發(fā)生頻繁的報警和事件，進行及時調(diào)整優(yōu)化；可通過分析操作員活動，對操作頻繁的單元或者系統(tǒng)進行分析，優(yōu)化工藝控制，降低操作頻率；可通過事件序列，了解操作人員操作習慣，由崗位工程師規(guī)范操作思路，達到全員精細化操作。

　　3）系統(tǒng)深度集成，實現(xiàn)閉環(huán)管理PDH裝置報警系統(tǒng)與智能生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（Honeywell MES）系統(tǒng)集成，報警信息主動推送至MES報警管理模塊，實現(xiàn)報警處置記錄錄入功能，崗位操作員對每個報警填寫原因分析、處置措施及結果，便于實現(xiàn)針對報警信息的閉環(huán)操作。同時在PDH裝置當班的交接班日志中直接展示，便于班組人員檢查及報警跟蹤。

　　6.PDH裝置碳排放監(jiān)控

　　霍尼韋爾根據(jù)PDH裝置工藝原理、工程設計和現(xiàn)場設備參數(shù)，參照《中國石油化工企業(yè)溫室氣體排放核算方法和報告指南》，開發(fā)了丙烷脫氫碳排放在線計算公式，由生產(chǎn)過程排放計量核算、凈購入電力和熱力總碳排放，扣除CO2回收利用部分等環(huán)節(jié)組成排放在線計算，從而能夠?qū)崟r在線監(jiān)測、統(tǒng)計PDH裝置的CO2排放。

　　建設成果：精準監(jiān)控碳排放

　　斯爾邦PDH裝置是霍尼韋爾全球首個使用專有計算公式實現(xiàn)碳排放在線監(jiān)測試點，未來會繼續(xù)探索其在裝置級碳排放對標和優(yōu)化、企業(yè)級可持續(xù)低碳實時管理、碳交易核算等方面的價值。

　　7.智能生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（Honeywell MES）

　　智能生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（Honeywell MES）通過制定生產(chǎn)計劃、進行生產(chǎn)排產(chǎn)、形成操作指令，指導生產(chǎn)操作、監(jiān)視生產(chǎn)狀況，進行生產(chǎn)統(tǒng)計、實現(xiàn)物料平衡、將實際生產(chǎn)結果與計劃目標比較，將生產(chǎn)結果反饋到ERP層，從而再改進生產(chǎn)計劃，改進生產(chǎn)流程，形成生產(chǎn)過程的閉環(huán)，對業(yè)務流程進行不斷改善。績效管理模塊可以對工廠各個層次各個專業(yè)的人員設定績效指標，并進行實時監(jiān)視，保證所有人員的行為與公司的整體目標保持一致。Honeywell MES為企業(yè)的操作管理、生產(chǎn)運行提供統(tǒng)一的實時數(shù)據(jù)和協(xié)同工作平臺，保證生產(chǎn)信息在更大范圍內(nèi)共享，保證決策層能根據(jù)實時生產(chǎn)情況及時作出生產(chǎn)調(diào)整。

　　建設成果：進軍生產(chǎn)精益管理

　　霍尼韋爾幫助斯爾邦搭建了全廠級MES系統(tǒng)，完成了全廠13個管理模塊的開發(fā)與測試工作，包括計劃管理、調(diào)度管理、統(tǒng)計管理、操作管理、工藝管理、計量管理、物料管理、能源管理、三劑管理、績效管理、生產(chǎn)統(tǒng)計、工藝技術文檔管理、綜合展示以及移動應用，目前已全部上線并陸續(xù)投用。

　　斯爾邦所定制的班組成本核算、效益測算、在線盤點、裝置異常管理等模塊，通過結合智能報警系統(tǒng)，可實時完成報警信息的推動與閉環(huán)管理；人員可以通過系統(tǒng)或企業(yè)微信，實時掌握裝置關鍵運行信息，深度挖掘生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，訂制符合各管理崗位的個性化KPI指標。

　　結語

　　作為石化產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，烯烴行業(yè)為下游各行業(yè)提供原材料，扮演著舉足輕重的角色。我們可以從霍尼韋爾?盛虹石化PDH智能工廠項目的成功實踐中，窺見未來流程行業(yè)數(shù)字化轉型的有效途徑和耀眼曙光。

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