張繼

摘要：由于國(guó)際原油價(jià)格長(zhǎng)期低位震蕩，傳統(tǒng)石油石化行業(yè)面臨降本增效的壓力。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外石油石化公司紛紛進(jìn)行智能油田、智能工廠建設(shè)，有效降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，提升了管理水平。油氣集輸作為油田企業(yè)的一部分，其生產(chǎn)過(guò)程又與石化企業(yè)非常接近，朝著智能化方向發(fā)展，是必經(jīng)之路。本文對(duì)油氣集輸行業(yè)現(xiàn)狀、智能工廠建設(shè)模式及發(fā)展方向進(jìn)行研究，望能對(duì)相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：智能工廠；大數(shù)據(jù)；深度應(yīng)用；基礎(chǔ)設(shè)施

引言

工業(yè)發(fā)展大致分為四個(gè)階段，即工業(yè)1.0的蒸汽機(jī)時(shí)代，工業(yè)2.0的電氣化時(shí)代，工業(yè)3.0的信息化時(shí)代，而工業(yè)4.0則是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代，也就是智能化時(shí)代。其中工業(yè)4.0是德國(guó)政府在2013年首次提出的，2015年，國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《中國(guó)制造2025》，提出“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”。在工業(yè)4.0推動(dòng)下，工業(yè)化和信息化不斷深度融合，對(duì)生產(chǎn)力的促進(jìn)作用巨大，石油石化行業(yè)智能化升級(jí)已成大勢(shì)所趨。

1 油氣集輸行業(yè)現(xiàn)狀

油氣集輸主要是對(duì)開(kāi)采出的原油、天然氣進(jìn)行集中脫水、脫硫處理、高附加值產(chǎn)品的分離并進(jìn)行產(chǎn)品外輸。作為傳統(tǒng)行業(yè)，油氣集輸行業(yè)目前主要面臨以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1.1 人員勞動(dòng)強(qiáng)度大

油氣集輸行業(yè)雖已基本實(shí)現(xiàn)全站DCS自動(dòng)控制，但由于工藝不夠完善，系統(tǒng)部分運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)相對(duì)較大，報(bào)警相對(duì)頻繁，需中控人員經(jīng)常對(duì)運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)翻看，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行干預(yù)；同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)還沒(méi)有全部實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)調(diào)節(jié)，部分儀器儀表還未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳，崗位人員還需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)頻繁操作和數(shù)據(jù)抄錄，大大增強(qiáng)了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.2 設(shè)備管理跟不上

設(shè)備全生命周期管理模式還未形成，當(dāng)前設(shè)備管理主要以事后干預(yù)為主，即設(shè)備出現(xiàn)故障后，才對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修和維護(hù)，設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有有效手段對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。動(dòng)力設(shè)備都是定期保養(yǎng)，而不是根據(jù)設(shè)備自身運(yùn)行情況進(jìn)行狀態(tài)檢修，不僅增加了設(shè)備的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，而且增加了維護(hù)保養(yǎng)成本。

1.3 數(shù)據(jù)采集不完善

數(shù)據(jù)采集還未做到全覆蓋，現(xiàn)場(chǎng)儀表還普遍存在，甚至一些關(guān)鍵點(diǎn)信息采集儀表還有缺失，這些都導(dǎo)致崗位人員必須定時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)表數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)抄錄，不僅降低了數(shù)據(jù)的時(shí)效性，不利于后期數(shù)據(jù)分析和參數(shù)的及時(shí)調(diào)節(jié)，而且對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)手動(dòng)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)也增加了無(wú)效工作量。

1.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用程度低

DCS系統(tǒng)主要是用于對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，數(shù)據(jù)的分析、報(bào)表的生成以及系統(tǒng)仿真、過(guò)程優(yōu)化等功能必須通過(guò)OPC服務(wù)方式，利用其它應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，目前行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)深度應(yīng)用方面重視程度還不夠，報(bào)表基本還是通過(guò)人工輸入數(shù)據(jù)到EXCEL方式生成，數(shù)據(jù)分析也是通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的查詢，利用人工進(jìn)行分析比對(duì)，得出結(jié)論，系統(tǒng)仿真和過(guò)程優(yōu)化幾乎很少應(yīng)用。一些單位雖然開(kāi)發(fā)了OPC應(yīng)用軟件，但展示效果大于實(shí)際應(yīng)用，導(dǎo)致崗位人員不愿意使用。

2 國(guó)內(nèi)外智能工廠建設(shè)情況

由于油氣集輸行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行與石油化工較為相似，在智能工廠建設(shè)方面主要也是對(duì)標(biāo)石化行業(yè)。國(guó)內(nèi)外石油石化巨頭在智能工廠建設(shè)方面也取得了大量的成果和經(jīng)驗(yàn)。

2.1 國(guó)內(nèi)石化行業(yè)

以“三桶油”為代表的國(guó)內(nèi)石化行業(yè)早在2010年起就開(kāi)始進(jìn)行智能工廠的探索，并取得了顯著成效。中石化九江、茂名等4家石化企業(yè)試點(diǎn)智能工廠建設(shè)，先控投用率、生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集率均達(dá)到了97%以上，生產(chǎn)優(yōu)化從局部?jī)?yōu)化、離線優(yōu)化逐步提升為全流程優(yōu)化、在線優(yōu)化，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高20%以上；中石油旗下長(zhǎng)慶石化率先啟動(dòng)“智能工廠”和“人工智能應(yīng)用”雙試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集率、安全管控和聯(lián)鎖儀表投用率達(dá)100%；大大降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度；裝置平穩(wěn)率、設(shè)備完好率和儀表自控率均達(dá)到99%以上。

2.2 國(guó)內(nèi)高校院所

北京化工大學(xué)靳其兵教授等一直在探索讓煉化裝置“無(wú)人駕駛”“黑屏操作”技術(shù)及其應(yīng)用，并在國(guó)內(nèi)大部分石化企業(yè)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，效果明顯。早在2015年，燕山石化創(chuàng)造最長(zhǎng)黑屏?xí)r間達(dá)4個(gè)小時(shí)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)正常狀態(tài)下操控臺(tái)黑屏、生產(chǎn)異常狀態(tài)下系統(tǒng)自動(dòng)精準(zhǔn)警示，降低了勞動(dòng)生產(chǎn)強(qiáng)度，提高了應(yīng)急響應(yīng)速度和處理能力，茂名石化裂解爐先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng)投用后，每噸原料生成產(chǎn)物的價(jià)值增加12.3元，年增效益4194萬(wàn)元。

2.3 國(guó)外石油巨頭

我們熟知的BP、哈里伯頓等石油公司等都提出了自己的智能工廠模型和建設(shè)方案。比如BP的五段模型，已成為智能工廠建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。

·現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)：設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)捕捉

·數(shù)據(jù)集成：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與集成

·操作通知：智能報(bào)警與事件管理

·操作預(yù)測(cè)：先進(jìn)分析與預(yù)測(cè)

·優(yōu)化碳?xì)浠衔镔Y源：資產(chǎn)優(yōu)化

3 油氣集輸行業(yè)智能工廠發(fā)展方向

不難看出，智能工廠在石化行業(yè)已經(jīng)有了較為成熟的應(yīng)用，當(dāng)前一個(gè)時(shí)期，油田企業(yè)也正在進(jìn)行大規(guī)模智能油田建設(shè)升級(jí)，油氣集輸行業(yè)應(yīng)該借此機(jī)會(huì)，瞄準(zhǔn)一流石化企業(yè)，結(jié)合自身實(shí)際，打造出一條適合油氣集輸特色的智能工廠發(fā)展道路。

3.1 優(yōu)先推進(jìn)集輸自動(dòng)化

建設(shè)智能工廠，首先要全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，即將現(xiàn)場(chǎng)的所有溫度、壓力、流量、物位等信息全面采集，手動(dòng)閥門(mén)更換為氣動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；對(duì)一些動(dòng)力設(shè)備、重要設(shè)備安裝傳感器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)各類用電設(shè)備的電流、電壓及用電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為下一步的智能化升級(jí)提供基礎(chǔ)保障。

3.2 加強(qiáng)數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用

加強(qiáng)站庫(kù)一體化建設(shè)，建立數(shù)據(jù)中心，對(duì)各系統(tǒng)、各專業(yè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一格式、集中存儲(chǔ)，并且部署站庫(kù)一體化軟件平臺(tái)，根據(jù)各專業(yè)組的需求，個(gè)性化定制報(bào)表，減少人為整理日?qǐng)?bào)、盤(pán)庫(kù)帶來(lái)的巨大工作量；且通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行仿真優(yōu)化，對(duì)設(shè)備異常及時(shí)預(yù)警；對(duì)能耗情況進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化。

3.3 優(yōu)化報(bào)警與事件管理

通過(guò)有效的DCS報(bào)警管理及建立報(bào)警知識(shí)庫(kù)，過(guò)濾‘干擾性’報(bào)警，規(guī)范報(bào)警處理流程，為操作人員提供實(shí)時(shí)的操作支持與指導(dǎo)，提高報(bào)警處理效率，提升工廠安全性。

3.4 統(tǒng)一規(guī)劃與分步實(shí)施

建設(shè)完善的智能工廠并不容易，前期要對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀和要達(dá)成的目標(biāo)進(jìn)行充分調(diào)研和分析，統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、滾動(dòng)發(fā)展，既要重視硬件及基礎(chǔ)配套設(shè)施的建設(shè)，也要重視軟件的開(kāi)發(fā)，不能一味求大求全，要以適用于當(dāng)下、急用先行為原則進(jìn)行建設(shè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能工廠建設(shè)是油氣集輸行業(yè)今后發(fā)展的必然方向，我們必須接受這個(gè)理念，同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到我們目前離智能化還有很大的差距，必須要在總體規(guī)劃下，進(jìn)行分步實(shí)施，打好基礎(chǔ)，方能真正打造智能集輸，為行業(yè)降本增效和安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。