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(jì)運(yùn)行分析座談會，指出石化行業(yè)要注重數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動標(biāo)準(zhǔn)先行，強(qiáng)化智能工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等示范引領(lǐng)，推進(jìn)工業(yè)操作系統(tǒng)等攻關(guān)應(yīng)用。

　　本期內(nèi)容中，我們以霍尼韋爾―盛虹石化智能工廠實(shí)踐項(xiàng)目，分析石化行業(yè)推進(jìn)智能工廠建設(shè)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(jì)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(dá)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(diǎn)，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(jìn)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(diǎn)石化產(chǎn)品產(chǎn)能預(yù)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(xué)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(yán)峻的市場不確定性、運(yùn)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(rèn)為，流程工業(yè)智能工廠實(shí)現(xiàn)路徑可以從兩個維度來看：縱向不同的應(yīng)用層級（包括感知控制層、生產(chǎn)運(yùn)營層和企業(yè)管理層）及橫向的實(shí)施過程，即充分利用設(shè)計階段數(shù)字化交付成果，實(shí)現(xiàn)從可研/前期設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、采購建設(shè)到開車/生產(chǎn)的全生命周期的數(shù)字化建設(shè)和轉(zhuǎn)型。

　　同時，在實(shí)際的應(yīng)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(shí)際情況出發(fā)，并以結(jié)果為導(dǎo)向的動態(tài)的智能化提升過程，實(shí)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(yùn)營的方向提升。

　　盛虹石化產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下江蘇斯?fàn)柊钍邢薰咀鳛閲腋咝录夹g(shù)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(xì)化學(xué)品協(xié)同發(fā)展的多元化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，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(shù)。

　　智能化項(xiàng)目的實(shí)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(yùn)行成本的建設(shè)目標(biāo)，斯?fàn)柊钍槊摎渖a(chǎn)運(yùn)營的智能化升級，選擇了霍尼韋爾行業(yè)領(lǐng)先的智能工廠解決方案，從集成操作窗口、先進(jìn)控制和優(yōu)化、智能運(yùn)行管理以及數(shù)字孿生和互聯(lián)應(yīng)用的層面，共實(shí)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(yùn)維CP

　　過程PID回路及先進(jìn)控制是影響裝置運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵因素，傳統(tǒng)的人工維護(hù)難以保障回路及先進(jìn)控制高質(zhì)量的有效投運(yùn)率?；裟犴f爾Profit®CPM系統(tǒng)可以實(shí)時提供一個周期內(nèi)的回路、先進(jìn)控制有效投用率報告，并對已投用自控的回路及先進(jìn)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(chǔ)回路和先控的運(yùn)行性能。

　　建設(shè)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(shí)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(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。借由這一強(qiáng)大的在線監(jiān)視手段，能夠大幅降低設(shè)備、工廠維護(hù)的人工工作強(qiáng)度，有效提高維護(hù)效率，PDH裝置自控率提高到95％以上。

　　2.先進(jìn)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(shù)，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(biāo)收率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

　　建設(shè)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(yīng)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(jié)合，設(shè)定轉(zhuǎn)化率等優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)裝置優(yōu)化生產(chǎn)、平穩(wěn)運(yùn)行。系統(tǒng)投用后，實(shí)現(xiàn)人工操作頻次降幅達(dá)50%以上，大大降低了人員勞動強(qiáng)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(wù)

　　霍尼韋爾UOP數(shù)字孿生互聯(lián)和生命周期專家服務(wù)，能夠通過對裝置性能指標(biāo)、操作參數(shù)、反應(yīng)器及催化劑狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)的工藝監(jiān)控，定期發(fā)送裝置運(yùn)行狀態(tài)趨勢、裝置主要指標(biāo)以及預(yù)測較佳效益趨勢，指導(dǎo)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(guān)鍵指標(biāo)。

　　建設(shè)成果：長周期運(yùn)行，降本增效

　　霍尼韋爾UOP生命周期服務(wù)可每周發(fā)送裝置運(yùn)行狀態(tài)和趨勢預(yù)測，幫助斯?fàn)柊頟DH項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)行、優(yōu)化原料消耗，讓裝置實(shí)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(shù)的應(yīng)用，PKS正在改變中控室操作人員的工作方式和職責(zé)范圍，系統(tǒng)的大屏可以展示從裝置主要實(shí)時績效指標(biāo)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(fù)雜回路控制、先進(jìn)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(shè)備、控制操作高負(fù)荷工作中解放出來，更多精力關(guān)注整個裝置的運(yùn)行性能和優(yōu)化，操作人員的操作對象從單元、設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€裝置的運(yùn)行。

　　建設(shè)成果：分屏展示操作，提升決策效率

　　在斯?fàn)柊罟S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?fàn)柊畋槊摎溲b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(shè)計結(jié)構(gòu)，內(nèi)操人員可在一個大屏上進(jìn)行多組運(yùn)行數(shù)據(jù)的趨勢監(jiān)測，關(guān)注點(diǎn)也從原來的單體過程控制操作轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€裝置的運(yùn)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?fàn)柊畋槊摎溲b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(fù)責(zé)人快速查看各班組的報警數(shù)量、優(yōu)先級分布、報警洪災(zāi)等性能及診斷報告，并和行業(yè)同類裝置對標(biāo)；通過系統(tǒng)記錄的同一時間段內(nèi)報警和事件信息關(guān)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(shè)有報警幫助窗口，當(dāng)關(guān)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(yīng)該采取什么行動等報警幫助信息。

　　建設(shè)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)先水平；報警幫助功能為經(jīng)驗(yàn)不足的操作人員帶來關(guān)鍵報警在線提示，傳承安全操作經(jīng)驗(yàn)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(yīng)用邊界。裝置管理人員可在辦公室實(shí)時在線快速了解全廠裝置報警運(yùn)行狀態(tài)，識別發(fā)生頻繁的報警和事件，進(jìn)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(jìn)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(xí)慣，由崗位工程師規(guī)范操作思路，達(dá)到全員精細(xì)化操作。

　　3）系統(tǒng)深度集成，實(shí)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(shí)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(jié)果，便于實(shí)現(xiàn)針對報警信息的閉環(huán)操作。同時在PDH裝置當(dāng)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(shè)計和現(xiàn)場設(shè)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(shè)成果：精準(zhǔn)監(jiān)控碳排放

　　斯?fàn)柊頟DH裝置是霍尼韋爾全球首個使用專有計算公式實(shí)現(xiàn)碳排放在線監(jiān)測試點(diǎn)，未來會繼續(xù)探索其在裝置級碳排放對標(biāo)和優(yōu)化、企業(yè)級可持續(xù)低碳實(shí)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(jìn)行生產(chǎn)排產(chǎn)、形成操作指令，指導(dǎo)生產(chǎn)操作、監(jiān)視生產(chǎn)狀況，進(jìn)行生產(chǎn)統(tǒng)計、實(shí)現(xiàn)物料平衡、將實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果與計劃目標(biāo)比較，將生產(chǎn)結(jié)果反饋到ERP層，從而再改進(jìn)生產(chǎn)計劃，改進(jìn)生產(chǎn)流程，形成生產(chǎn)過程的閉環(huán)，對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行不斷改善?？冃Ч芾砟K可以對工廠各個層次各個專業(yè)的人員設(shè)定績效指標(biāo)，并進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視，保證所有人員的行為與公司的整體目標(biāo)保持一致。Honeywell MES為企業(yè)的操作管理、生產(chǎn)運(yùn)行提供統(tǒng)一的實(shí)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(shí)時生產(chǎn)情況及時作出生產(chǎn)調(diào)整。

　　建設(shè)成果：進(jìn)軍生產(chǎn)精益管理

　　霍尼韋爾幫助斯?fàn)柊畲罱巳珡S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(shù)文檔管理、綜合展示以及移動應(yīng)用，目前已全部上線并陸續(xù)投用。

　　斯?fàn)柊钏ㄖ频陌嘟M成本核算、效益測算、在線盤點(diǎn)、裝置異常管理等模塊，通過結(jié)合智能報警系統(tǒng)，可實(shí)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(shí)時掌握裝置關(guān)鍵運(yùn)行信息，深度挖掘生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，訂制符合各管理崗位的個性化KPI指標(biāo)。

　　結(jié)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(xiàng)目的成功實(shí)踐中，窺見未來流程行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的有效途徑和耀眼曙光。

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