高進(jìn)，傅適

(中國石油西南油氣田公司 重慶天然氣凈化總廠，重慶 401147)

某天然氣凈化總廠現(xiàn)擁有天然氣凈化裝置19套，具有日處理原料天然氣5.9×107m3生產(chǎn)能力，是綜合配套齊全、技術(shù)先進(jìn)的大型天然氣凈化總廠；同時還擔(dān)負(fù)著土庫曼斯坦阿姆河第一天然氣處理廠、第二天然氣處理廠和機修廠的生產(chǎn)運行管理[1]。

1 信息化建設(shè)的現(xiàn)狀和存在問題

1.1 信息化現(xiàn)狀

該廠經(jīng)過幾十年發(fā)展，已建成了以DCS，SIS，F(xiàn)&GS，SCADA等系統(tǒng)為核心的工業(yè)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了裝置的遠(yuǎn)程控制及安全聯(lián)鎖管控。經(jīng)營管理及辦公信息化系統(tǒng)以中國石油集團(tuán)公司、分公司統(tǒng)一推送為主，應(yīng)用的主要系統(tǒng)有： OA，電子郵件，集中報銷平臺，對外投資合同系統(tǒng)，ERP系統(tǒng)，HSE，A5，E7，對標(biāo)系統(tǒng)以及凈化總廠自建系統(tǒng)等。初步統(tǒng)計現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)29個，其中分公司級及以上級的有25個，總廠自建系統(tǒng)4個[2]。

1.2 信息化項目建設(shè)情況

該廠正在開展的信息化建設(shè)項目有3個，其中分公司級是龍王廟凈化廠物聯(lián)網(wǎng)平臺，總廠級2個： 忠縣凈化廠數(shù)字化巡檢平臺、龍王廟凈化廠虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)。

該廠已完成的信息化建設(shè)項目有4個： 總廠機關(guān)請銷假系統(tǒng)、操作人員技能培訓(xùn)系統(tǒng)、安全聯(lián)系管理系統(tǒng)、移動辦公系統(tǒng)。

1.3 存在問題

1)自控設(shè)施建設(shè)不足。雖然該廠的工業(yè)控制應(yīng)用較為成熟，采用了DCS，SIS，F(xiàn)&GS，SCADA等系統(tǒng)，基本實現(xiàn)了生產(chǎn)裝置的自動控制和安全聯(lián)鎖，但離智能化生產(chǎn)和管理還有相當(dāng)距離。主要體現(xiàn)： 生產(chǎn)裝置存在大量可用自控設(shè)備代替的手動操作；部分工藝參數(shù)的檢測仍采用就地儀表檢測，未采用測量信號可遠(yuǎn)傳的儀表代替；已應(yīng)用的儀表設(shè)備中智能儀表比例還需進(jìn)一步提高；儀表設(shè)備管理系統(tǒng)未推廣應(yīng)用，目前僅龍王廟凈化廠在探索應(yīng)用階段；僅少部分機泵設(shè)置有在線溫度、振動監(jiān)測系統(tǒng)；還未設(shè)置在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)。

2)信息化基礎(chǔ)設(shè)施落后。該廠的信息化基礎(chǔ)設(shè)施落后，主要體現(xiàn)在設(shè)備老舊、技術(shù)過時，如凈化總廠信息機房建立于2002年，機房設(shè)備已使用十?dāng)?shù)年；各級單位間的網(wǎng)絡(luò)帶寬不足、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性不高，使得信息傳輸、交換與共享效率低下。

3)現(xiàn)有信息化規(guī)范與凈化總廠業(yè)務(wù)需求不完全匹配。從天然氣生產(chǎn)過程的各環(huán)節(jié)來看，天然氣凈化業(yè)務(wù)與天然氣采集、管輸、銷售等其他環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)需求是不一樣的，有其特殊性?，F(xiàn)有信息化建設(shè)相關(guān)規(guī)范主要是基于天然氣開采、管輸?shù)男畔⒒枨笤O(shè)計的，沒有充分考慮天然氣凈化業(yè)務(wù)的特殊性，不能全面有效覆蓋天然氣凈化業(yè)務(wù)。

4)信息孤島嚴(yán)重?，F(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)主要部署在上級公司，該廠及其下屬單位主要是遠(yuǎn)程使用，相應(yīng)的數(shù)據(jù)也分別存儲在上級公司。系統(tǒng)目前都是相互獨立的，彼此間不能共享數(shù)據(jù)，不能進(jìn)行業(yè)務(wù)協(xié)同，形成了嚴(yán)重的信息孤島，不利于系統(tǒng)的使用和運維。

5)數(shù)據(jù)利用深度不夠。該廠的工業(yè)控制應(yīng)用較為成熟，但離智能化生產(chǎn)和管理還有相當(dāng)距離。例如生產(chǎn)過程中的運行數(shù)據(jù)、過程參數(shù)等只能在DCS中使用，而數(shù)據(jù)量龐大的各類生產(chǎn)報表還只能由人工填報，重復(fù)錄入、數(shù)據(jù)延時、準(zhǔn)確性差等問題非常突出。

6)專業(yè)技術(shù)人才不足。雖然該廠自動控制專業(yè)的人員較多，對工業(yè)控制、設(shè)備管理非常熟悉，但對信息技術(shù)了解較少，對物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)了解有限，而智能工廠的建設(shè)主要集中在工業(yè)控制層級；同時凈化總廠的IT管理人員配置少，大多數(shù)為兼職，缺乏物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的前沿知識，導(dǎo)致支撐智能工廠建設(shè)的復(fù)合型人才嚴(yán)重不足。

2 智能天然氣凈化廠定義及主要特征

2.1 定 義

智能天然氣凈化廠應(yīng)由決策智能、管理智能、運行維護(hù)智能三個層級組成，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)文檔無紙化、生產(chǎn)過程透明化、生產(chǎn)現(xiàn)場無人化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，做到縱向、橫向和端到端的集成，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，從而建立基于工業(yè)大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)”的智能工廠[3]。

2.2 主要特征

智能天然氣凈化廠主要特征如下：

1)自動化。建設(shè)覆蓋全廠的DCS，SIS，F(xiàn)&GS等系統(tǒng)，實現(xiàn)對全廠工藝流程的監(jiān)測與控制。

2)數(shù)字化。借助覆蓋全廠的網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集，快速掌握生產(chǎn)運行情況，實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境與信息系統(tǒng)的無縫對接，提升了管理人員對生產(chǎn)現(xiàn)場的感知和監(jiān)控能力。

3)模型化。構(gòu)建與各類工藝裝置、業(yè)務(wù)范圍與流程，并與各種生產(chǎn)管理活動相匹配的工廠模型。

4)可視化。根據(jù)設(shè)計資料搭建三維可視化工廠，并與生產(chǎn)工藝、設(shè)備信息、作業(yè)許可、應(yīng)急演練等進(jìn)行功能集成，為生產(chǎn)操作和管理人員提供直接的業(yè)務(wù)場景展示。

5)集成化。建設(shè)企業(yè)信息集成平臺，以數(shù)據(jù)中心為核心，向上支撐企業(yè)經(jīng)營管理，向下與生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)高度集成，將各自獨立的信息系統(tǒng)連接成為一個完整可靠和有效的整體。

6)決策科學(xué)化。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲和分析，發(fā)現(xiàn)問題和進(jìn)行風(fēng)險預(yù)警，提供統(tǒng)計原因分析結(jié)果和決策支持，協(xié)助公司領(lǐng)導(dǎo)層決策，實現(xiàn)決策的科學(xué)化[4]。

3 智能工廠建設(shè)展望

3.1 建設(shè)原則

在充分考慮現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭建智能應(yīng)用平臺，開發(fā)和建設(shè)目前還沒有的應(yīng)用功能系統(tǒng)，并在該基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)和功能擴展，將已有系統(tǒng)集成至新建的智能應(yīng)用平臺，同時為上級公司的系統(tǒng)預(yù)留接口，待時機成熟后接入或集成到該廠智能應(yīng)用平臺，從而逐步建立以數(shù)字化、可視化、模型化、自動化、集成化為管理核心要求的智能天然氣凈化總廠。

3.2 系統(tǒng)組成

建成后的智能平臺應(yīng)由決策智能、管理智能、運行智能3個層次組成，包括1個決策平臺、8個管理平臺、6個運行平臺，以DCS為基礎(chǔ)、APC為代表的過程控制系統(tǒng)、以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為核心的生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)、以集成各大生產(chǎn)經(jīng)營管理及辦公系統(tǒng)的一體化管理平臺。該廠集成平臺總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能凈化總廠集成平臺總體架構(gòu)示意

1)決策平臺。決策平臺由生產(chǎn)運行、工藝技術(shù)、設(shè)備管理、企業(yè)文化、人力資源、經(jīng)營管理、綜合服務(wù)、HSE 8個輔助決策系統(tǒng)組成，通過大數(shù)據(jù)分析形成相應(yīng)的統(tǒng)計分析報告，協(xié)助公司領(lǐng)導(dǎo)層對生產(chǎn)經(jīng)營做出決策，實現(xiàn)決策科學(xué)化，提升企業(yè)競爭力。

2)管理平臺。按照該廠目前的管理現(xiàn)狀，管理平臺由生產(chǎn)運行、工藝技術(shù)、設(shè)備管理、企業(yè)文化、人力資源、經(jīng)營管理、綜合服務(wù)、HSE 8個子平臺組成。每個子平臺下又按功能設(shè)置了多個二級子平臺，每個二級子平臺下設(shè)置多個管理項，每個管理項下又設(shè)置多個管理子項。

以生產(chǎn)運行子平臺為例進(jìn)行介紹，如圖2所示。生產(chǎn)運行子平臺下設(shè)有工程項目、物資采購、生產(chǎn)運行、信息管理、應(yīng)急管理、防洪防汛6個二級子平臺。生產(chǎn)運行二級子平臺下設(shè)有生產(chǎn)運行管理、檢維修組織管理、作業(yè)受控管理、自然災(zāi)害防治管理、供水管理、土地管理、供電管理7個管理項。生產(chǎn)運行管理項下設(shè)置有生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)日報、生產(chǎn)周報、會議紀(jì)要、值班安排、值班值日6個管理子項。

圖2 生產(chǎn)運行子平臺框架示意

3)運行平臺。根據(jù)凈化總廠生產(chǎn)裝置的管理區(qū)域劃分現(xiàn)狀，運行平臺由龍王廟凈化廠、忠縣分廠、萬州分廠、引進(jìn)分廠、渠縣分廠、大竹分廠6個運行子平臺組成。

運行平臺的主要功能： 實現(xiàn)生產(chǎn)、運維業(yè)務(wù)的數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化管理；實現(xiàn)智能設(shè)備信息的實時采集和重要設(shè)備數(shù)據(jù)的實時采集，通過HART數(shù)據(jù)、到期提示、短信通知等方式的智能預(yù)警，統(tǒng)計分析，設(shè)備信息完整性等的集成應(yīng)用，建立“大數(shù)據(jù)庫”；實現(xiàn)檢維修管理與物資管理系統(tǒng)的集成；實現(xiàn)運維報表的自動生成；實現(xiàn)所有問題、隱患、事故事件的可追溯閉環(huán)管理；實現(xiàn)管理功能，如績效管理、車輛調(diào)派管理等。

3.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動流程

數(shù)據(jù)驅(qū)動流程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)驅(qū)動流程示意

1)數(shù)據(jù)上傳流程。來自生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)主要分為三類： 傳感器等自動采集的數(shù)據(jù)，化驗分析數(shù)據(jù)，報表、匯報等數(shù)據(jù)資料。傳感器等自動采集的數(shù)據(jù)按類別分別進(jìn)入DCS，SIS，F(xiàn)&GS，綜合自動化系統(tǒng)，腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，安防系統(tǒng)等；化驗分析數(shù)據(jù)通過人工錄入的方式上傳至物聯(lián)網(wǎng)，通過SCADA和物聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)資料上傳至智能集成應(yīng)用平臺對應(yīng)的管理子平臺，子平臺處理后推送至數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心選擇性地將數(shù)據(jù)自動推送至現(xiàn)有的信息系統(tǒng)，實現(xiàn)與現(xiàn)有信息系統(tǒng)的無縫對接；同時運用大數(shù)據(jù)技術(shù)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并形成相應(yīng)分析報告、統(tǒng)計報告推送至智能集成應(yīng)用平臺，輔助決策報告推送至決策平臺，供公司領(lǐng)導(dǎo)輔助決策。

2)數(shù)據(jù)下傳流程。決策結(jié)果由決策平臺推送

至管理子平臺，管理子平臺處理后下達(dá)至生產(chǎn)現(xiàn)場，實現(xiàn)管理流程閉環(huán)。管理指令、文件等通過管理子平臺直接下發(fā)至各分廠運行平臺，在各運行平臺按流程下發(fā)至相關(guān)人員進(jìn)行處理、落實或?qū)嵤?。分廠的管理指令、文件等通過各分廠的運行平臺按流程下發(fā)至相關(guān)人員進(jìn)行處理、落實或?qū)嵤?/p>

4 推進(jìn)智能工廠建設(shè)的建議

4.1 完善信息化建設(shè)規(guī)范

目前有關(guān)信息建設(shè)的規(guī)范大多只適用于天然氣開采、管輸?shù)男畔⒒枨?，沒有充分考慮天然氣凈化業(yè)務(wù)的特殊性，不能全面有效覆蓋天然氣凈化業(yè)務(wù)。急需編制、完善凈化廠智能工廠建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，加快凈化廠智能工廠的建設(shè)試點工作以便更好地指導(dǎo)智能工廠建設(shè)。

4.2 培養(yǎng)智能化工廠管理人才隊伍

圍繞凈化總廠智能化建設(shè)的需要，首先，加強內(nèi)部信息化人才的培訓(xùn)，不斷提高內(nèi)部員工的信息化水平；其次，培養(yǎng)專業(yè)化的技術(shù)人才，充實提高信息化人才隊伍；三是充分與科研院所合作，為智能工廠信息化提供專家級的咨詢決策服務(wù)[6]。

4.3 加強對外合作

要將該廠建設(shè)成為天然氣凈化行業(yè)智能工廠應(yīng)用的典范和標(biāo)桿，需要到石化行業(yè)建設(shè)較好的智能工廠相互交流學(xué)習(xí)，同時需引進(jìn)信息化公司參與智能工廠建設(shè)，彌補該廠信息化人才不足，將該廠建設(shè)成為先進(jìn)的智能凈化總廠。