工业互联网支撑石化行业 数字化转型与高质量发展

导语

石油化工是国民经济支柱产业，在新旧动能转换及疫情因素影响下，面临提质增效与转型升级的新要求。依托工业物联、工业数字化、工业大数据和AI、工业实时优化四个核心引擎，围绕石化行业“生产管控一体化、供应链协同一体化、资产全生命周期管理”三条业务主线，聚焦安全环保、生产管控、资产管理、运营优化等重点场景，石油和化工工业互联网平台ProMACE形成了一系列行业应用，支撑石化行业的数字化转型与智能化发展。

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行业背景

自工业革命以来，石化工业一直在世界经济转型中发挥着关键作用，满足全球人类的衣、食、住、行、医需要。经过数十年的发展，我国石化工业已覆盖石油产品、合成树脂、合成纤维、合成橡胶、化肥等领域，石化产业的规模、产量和能力都有了大幅度提升，产业规模已跻身世界石化大国前列。2021年，我国炼油总能力达到9.1亿吨，乙烯总产能4168万吨，PX总产能达到3127万吨，我国已连续12年位居世界第二石化大国和世界第一化工大国；我们拥有自主知识产权的千万吨级炼油和百万吨级乙烯炼化一体化、清洁油品生产、重油轻质化、芳烃生产、炼油环境保护等成套技术，国际影响力显著提高。然而，石化工业与绿色发展、高质量发展的要求相比，还有一定差距。

当前，新一轮工业革命正在全球范围内孕育兴起，制造业正迈向动力变革、体系重构、范式迁移的新阶段。以物联网、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术与运营技术、制造技术深度融合，建设面向行业的工业互联网平台，推进传统行业的数字化转型正加速推进。利用石化工业互联网平台，推动新一代信息技术与石化工艺技术深度融合，应对本质安全、本质环保、提质增效的发展需求，实现行业的数字化转型与智能化发展，是我国石化工业高质量发展的关键。

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重点突破

石油化工行业是流程工业的代表，物质流、能量流、信息流的协同统一是其重要特征。但是，也因此产生了工艺流程复杂、生产过程建模难度高、生产工况波动大、能耗物耗高、安全环保压力大等突出问题。同时，因产业链长且布局分散，实现资源整体优化面临着巨大挑战。企业需要利用工业互联网，进行工业知识的沉淀、复用和重构，加快“数实融合”，推进行业的数字化、高效化、绿色化发展和一体化协同发展，实现提质增效与转型升级，推动我国石油和化工行业综合实力迈向高端。

石化工业互联网平台在PaaS层主要包括工业物联、工业数字化、工业大数据和AI、工业实时优化四大核心引擎。工业物联引擎具有现场数据接入、工业协议适配解析、边缘计算、边云协同及自组态物联应用等功能，对终端设备实施全生命周期管控，并为终端到云端提供安全保障；工业数字化引擎基于资产数字化模型和工厂本体数据治理、统一数据模型构建、多维可视化交互等工具，为企业建立与物理工厂同步的数字化工厂；工业大数据与AI引擎提供大规模数据存储、实时计算、高速并行计算等功能，并具有生产运行、工艺分析、设备健康等领域丰富的专业算法和业务组件；工业实时优化引擎具备覆盖企业级、工厂级、装置级的优化模型与测算工具，可基于企业实时总线和实时计算框架及时捕获生产现场的事件信息。

石化工业互联网平台在SaaS层主要包括石化工厂三条业务主线：

一是面向石化工厂的生产管控一体化，实现生产管理到自动化控制的纵向一体化。通过客户服务、经营管理、生产执行和过程控制各层级的信息集成与共享，在保证安全、环保、质量及能源、设备、工艺稳定运行的前提下，实现全厂的纵向一体化管控。由分段式、专业化管理转变为集约式、一体化管理，实现市场需求、生产计划、调度作业、现场操作和自动控制的双向信息联动和实时绩效反馈，实现全过程数字化管控。

二是面向石化价值链的供应链协同一体化，实现采购、生产、销售到配送的横向一体化。通过跨组织、跨专业协同和全局优化，实现企业效益最大化。由于石化行业自身的特点，供应链优化的边界条件多而复杂，智能工厂建设具有较强的复杂性。在空间维度上，针对单元、装置、工厂、企业各层次，需要基于生产计划管理、调度管理、装置操作情况进行动态优化和闭环管理。在时间维度上，根据生产经营条件进行日、旬、月度的计划优化与协调统一。在月度生产计划、库存及原油进厂计划的基础上，应用炼油、化工的调度优化模型，实现日调度优化。根据装置模型进行影响因素分析，实现装置级、分钟级实时优化，并对单元控制回路实施秒级先进过程控制。

三是面向石化工厂全生命周期的设计运营一体化，实现项目筹建、工程设计、建造交付、工厂运行、设备维护到资产报废退出的资产全生命周期端到端一体化。从总体设计、基础设计、详细设计、施工到中交、试车的工厂设计建设全过程，建立与实物装置信息高度一致的数字工厂，实现数字化管理和数字化交付。从运行生产、检维修、改扩建到报废的工厂运营期，建立资产模型，集成和融合工艺、质量、环保等各专业的工厂运营监控数据，利用设备特征及故障诊断分析知识库，实现设备信息自动采集、状态监控、异常预警报警、故障诊断、检维修和实绩分析，进一步提高设备资产的可靠性，从传统的事后故障处理转变为预知性维修，实现数字工厂与实体工厂的虚实共变、管控联动，提高资产利用率，提升工厂“安、稳、长、满、优”运行水平。

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行业应用

在安全管理方面，通过装置报警管理、安全生产风险监测预警、面向作业过程安全管理的施工作业管控、图像识别人员行为分析、协同应急指挥、危化品储运等重点应用，强化过程安全及风险防控，打造安全生产一体化防控新能力。

在环保管理方面，通过环保监控地图、废气网格化及溯源等应用，对生产企业重点污染源排放点进行实时监控、超标报警和趋势分析，实现源头削减、过程管控、末端治理的一体化管理。

在生产管控方面，利用人工智能、大数据技术和数字员工、报警管理等应用，构建企业全要素、全链条信息汇聚的智能运营中心——“石化智脑”，实现装置工艺平稳操作、效益动态测算优化、全业务链异常监测预警、生产调度与应急指挥一体化协同。

在资产管理方面，整合内外部专家资源，利用大数据技术和机理模型、设备知识库，建立以维修策略、备品备件、检修优化为核心的设备可靠性管理，实现设备健康管理和核心设备、大型机组的实时监控。通过故障的风险预测和快速诊断，减少非计划停工，保障设备长周期运行。

在运营优化方面，实现装置操作参数和目标产品的在线实时优化和计划、调度、装置、控制的一体化优化，通过降低原料采购成本，统筹优化资源配置，实现供应链全过程的效益最大化。

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未来展望

工业互联网平台作为新的网络体系、新的平台载体和新的分析工具，是推进石化工业高质量发展、实现智能制造的关键使能技术和新型基础设施。作为石化工业全产业链解决方案和产品提供商，石化盈科按照“研究一代、研发一代、推广一代”的策略构建了工业互联网平台ProMACE，以数据和模型为驱动，实现云边端应用协同、服务协同和资源协同。平台获得专利授权80余项，支持油气勘探开发、炼油化工、煤化工、盐化工、精细化工、生物化工、管道运输、城市燃气、现代物流等多个行业，荣获10余项国家试点示范。展望未来，石化盈科将加快构建网络为基础、平台为中枢、数据为要素、安全为保障、产业为支撑、应用为牵引的石化工业互联网生态体系，不断释放工业互联网在降本、增效、提质、绿色、安全方面的赋能作用，为建设石化强国作出更大的贡献。

审核编辑 ：李倩