今年我國將加快推進智能制造生產模式,研究論證實施國家級智能制造重大工程,并選擇鋼鐵、石化、紡織、輕工、電子信息等領域開展智能工廠應用示范?!吨袊娮訄蟆穼⒕椭悄苤圃煸谝陨衔宕笾攸c領域中的應用、實施和面臨的具體困難展開采訪、調查和討論,推出“智能工廠初探”系列報道,敬請關注。
石油化工以原油和天然氣為主要原料,生產出燃料、潤滑油、石蠟等產品。石油化工生產規模大,流程連續,并由復雜、互相關聯的單元操作模塊組成。近些年,石化行業一直在向信息化、智能化方向發展,相比其他行業,信息化基礎較好,但與國際水平相比,尚存明顯差距。我國石化行業實現智能制造,既有發展之需,也有現實之困。
信息化成熟度成為競爭力
目前石化行業兩化融合正由單項業務系統深入應用向綜合集成方向發展。
對于中國石油石化行業來說,深化應用是近兩年信息化建設的主旋律,油田的勘探、開發難度日益增大,逐漸進入高精尖階段,信息化成熟度已成為石油石化行業的增長點和競爭力。2007年以來,各大石油石化企業都在加快建設覆蓋全集團的集成化的信息系統,中國石油、中國海油在ERP(企業資源計劃)系統的建設過程中實現了ERP與MES(制造執行系統)、EAM(企業資產管理)等系統的集成,實現了下屬企業和總部之間的縱向集成。中國石化通過深化應用和集成,已經使ERP、MES等系統在監控企業運作,掌控企業動態方面的作用得到顯現。
“目前石化行業兩化融合正由單項業務系統深入應用向綜合集成方向發展,部分重點企業已完成綜合集成工作,進入深度融合發展階段。行業兩化融合未來關注和發展的重點:一是綜合集成與深化應用;二是數據自動采集與系統優化;三是數字化、智能化企業建設;四是大數據、云計算、物聯網等新技術的應用。”這是2014年石油和化工行業兩化融合報告中對石化行業兩化融合未來發展重點的判斷。
根據中國石油和化學工業聯合會調研統計顯示,目前石化行業在自動化應用方面,超過90%的生產企業都應用了過程控制系統(PCS),生產過程基本實現了自動化控制,生產優化系統(APC)在企業的應用,進一步提高了能源使用效率,保證了裝置的平穩運行。生產管理方面,目前行業大中型生產企業中超過30%的企業不同程度地應用了生產制造執行(MES),為管控集成創造了有利條件。經營管理層面,全行業超過80%的企業應用了企業資源計劃管理系統(ERP),很好地支撐了采購、銷售、財務、資金等業務的高效運作,極大地提高了企業經營管理效率。
石化業掀起智能化浪潮
工廠效益最大化主要看將來10年、20年、30年的綜合效益,智能石化技術直接關系綜合效益的高低。
“后石油時代”石化企業的競爭與生存必須借助智能石化技術等先進解決方案。質量、健康、安全、環保和節能減排是智能化生產的總目標,而最終是要使工廠延長生命周期,成本降至最低,實現效益最大化。中國石化工程建設公司副總工程師林融認為,建設工廠的一次性投資不能決定其效益,要實現效益最大化主要看將來10年、20年、30年整個工廠的綜合效益,而智能石化技術則直接關系到企業綜合效益的高低。
隨著全球石化生產技術的不斷進步,大型化、一體化、智能化和清潔化已逐漸成為石化企業的發展方向,傳統的生產過程控制系統的設計理念已不能適應未來的發展需求。為不斷提升競爭力,自動化技術、信息技術和現代管理技術已成為跨國企業爭相采用的技術手段和方法。
林融說,智能石化技術是將自動化技術、信息技術和現代管理技術等這些先進技術相結合,提升傳統石化行業的綜合技術。它是集石化業務的規劃決策優化、計劃方案優化、調度優化和在線閉環控制等等于一體構成的綜合技術。其內容主要包括企業資源規劃系統(ERP)、供應鏈管理系統(SCM)、工廠信息管理系統(PIMS)、先進計劃系統(APS)、生產運營管理系統(MES)、實時數據庫(RTDB)、先進過程控制/實時優化(APC/RTO)、集散控制系統(DCS)和現場總線控制系統(FCS)等。智能石化生產的相關措施主要包括應用自動化、信息化集成技術提升石化企業管理水平,采用先進自動化技術和功能安全技術使企業實現綠色安全生產,達到物流、資金流和信息流“三流”合一。
林融認為,與國外領先的石化企業相比,中石化、中石油在智能化方面的平均水平與國際先進水平相比還是落后的,但國內企業目前正在通過積極實踐力求獲得適合中國石化企業的智能化技術解決方案。例如中國石化目前已基本實現了ERP,并開始在大型石化項目的實施中采用主自動化系統供應商策略,即以主自動化系統供貨商的模式實施全廠儀表與控制系統一體化策略。
目前,智能石化技術中的現場總線技術、無線儀表技術等已成功應用于國內企業。無線儀表技術具備節省投資、易部署和維護、改擴建方便等優點,中石化武漢乙烯項目中的3個灌區應用了270多點的無線儀表,專家估算此舉可使該項目節省一次性投資25%,縮短施工調試安裝時間40%,同時避免了電纜材料對環境的破壞。
差距尚存挑戰待解
國外大的石油公司基本實現了井場數據的自動采集、實時傳輸,并建立了自己的全球化數據倉庫。
同國際先進的石油企業相比,國內石油企業信息化還有較大的差距,主要表現為:實時數據自動采集、數據規范管理上的差距,國外大的石油公司基本實現了井場數據的自動采集、實時傳輸,以服務外包的形式建立了自己的全球化數據倉庫,借助數據倉庫對數據實現了規范管理;現場生產運行管理上存在差距,相當一部分國外公司通過互聯網實現了跨地域生產現場管理,實現了“虛擬、遠程、協作”辦公;業務流程規范上的差距,迄今全球近90%的油氣企業實施了具有行業針對性的ERP系統,其中一些企業已初步實現協同電子商務。
石化企業儀表自動化程度較高,技術進步速度很快,信息化工作起步也較早,近幾年的應用概括起來主要包括:信息網絡和數據庫等基礎設施建設、生產裝置先進控制和生產過程優化、計算機輔助設計(CAD)、生產流程模擬、辦公自動化(OA)、管理信息系統(MIS)、計算機集成制造系統(CIMS)、企業資源計劃(ERP)等。
目前企業的單項應用比較多,但理論上,一個集中統一的信息系統效率高而且科學,但往往這種系統投資大、實施難度大,眾口難調。大系統出發點很好,但面臨基礎應用需求的矛盾,而且還存在著放大效應,有很多不確定的因素。分散應用的系統投資少,開發過程短平快,展示效果也很美觀,但往往是各自為戰,無法兼容,除非解決迫切的實際應用,否則推廣起來壓力很大。大系統與小系統各有利弊。是選擇集中統一的系統還是分散應用的系統,需要企業從自身實際進行把握。
而且,不管是國內還是國外的技術,很多都無法滿足行業的個性需求。由于行業工藝路線、生產模式的不同對信息化的需求也存在很大的差異,而同一行業中各企業的信息化需求也不盡相同,這就需要IT供應商按照行業和企業的需求提供一些個性化的產品和服務。而在信息化實際推進過程中,信息技術往往不能滿足企業的個性需求。此外,信息技術服務商后期服務不到位,在推薦產品和服務的時候,對企業的承諾比較多,在項目實施過程中往往會打折扣,項目上線運行后服務跟不上,影響企業應用效果。
此外,從我國企業調研反饋看,44.83%的企業認為兩化融合過程中存在的最大困難就是缺乏相關行業標準的引導。也有部分企業當前效益不佳、資金緊張,成為困擾企業開展兩化融合的主要因素。