隨著工業(yè)4.0時代的到來，信息化、自動化、智能化迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)正逐漸被取代或顛覆。
“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，拉開了全面提升中國制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平的大幕，也迎來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的時代。
作為典型的制造業(yè)，石油石化行業(yè)在進(jìn)行數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的同時，同樣面臨著裝備升級、工業(yè)改造、技術(shù)創(chuàng)新、以及智能化的挑戰(zhàn)。
智能石化的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)怎樣建立？企業(yè)發(fā)展路徑應(yīng)如何選擇？智能化新方向，又能否撐起大而強(qiáng)的石化強(qiáng)國重?fù)?dān)？
從自動化到智能化
“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，拉開了全面提升中國制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平的大幕，制造業(yè)也迎來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的發(fā)展時代。
在經(jīng)歷了蒸汽技術(shù)革命、電力技術(shù)革命、計(jì)算機(jī)技術(shù)革命之后，第四次工業(yè)革命悄然興起，并逐漸向全球、全行業(yè)、全領(lǐng)域覆蓋。
工業(yè)4.0是由德國政府《德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來項(xiàng)目之一。中國的石化行業(yè)同樣在“工業(yè)4.0”的浪潮中爭渡。
“與國際先進(jìn)水平相比，我國石油和化工行業(yè)總體智能化水平還處于初級階段”，中國石油規(guī)劃總院副總工程師、教授級高級工程師王華接受《能源》記者采訪時表示，“智能化的發(fā)展過程大致可分為三個階段，第一階段是傳統(tǒng)智能化，第二階段是網(wǎng)絡(luò)化，第三階段是未來智能化。”
中國石化行業(yè)的智能化之路歷時數(shù)十年，最初表現(xiàn)為自動化。據(jù)了解，石油化工自動化技術(shù)的要求主要包括三個方面：安全控制、效率控制和成本控制。經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，自動化水平已取得長足進(jìn)步。
自動化帶來石化行業(yè)內(nèi)部作業(yè)質(zhì)量和生產(chǎn)效率提升的同時，其內(nèi)部整合和外部聯(lián)系也逐步密切。中國信息通信研究院泰爾認(rèn)證研究所技術(shù)部的焦優(yōu)靜曾撰文指出，石化行業(yè)數(shù)字化需求反映在經(jīng)營管理精細(xì)化、生產(chǎn)執(zhí)行精益化、操作控制集中化、設(shè)備管理數(shù)字化、巡檢安防及時化、供應(yīng)鏈協(xié)同化等方面。
“數(shù)字化”概念方興未艾，“智能化”車輪已滾滾而來。作為面向生產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，化工智能制造可將新一代信息技術(shù)與現(xiàn)有石化生產(chǎn)過程的工藝和設(shè)備運(yùn)行技術(shù)以及管理和操作人員進(jìn)行深度融合，實(shí)現(xiàn)工廠橫向、縱向和端對端的高度集成。
最新的“智能化”概念，是指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個方面的應(yīng)用。在化工行業(yè)，智能化一般體現(xiàn)在石油和化工業(yè)務(wù)與大數(shù)據(jù)、云儲存、云計(jì)算等信息技術(shù)的結(jié)合等方面。
“目前存在著‘智能’和‘智慧’的討論，在不同的領(lǐng)域，兩者分別表現(xiàn)的高度也不一樣。我個人理解，‘智能’是智慧和能力的結(jié)合，一方面是有感知能力、記憶能力和思考決策能力，另一方面就是要有語言表達(dá)能力以及一定的行動能力。”王華分析。
先行者“開跑”
智能石化浪潮，尚未形成席卷之勢。目前僅有實(shí)力強(qiáng)勁的大型企業(yè)嘗試先行探索。
從流程性的角度來看，智能化在石化行業(yè)主要表現(xiàn)在智能油田、智能管道、智能工廠等方面。其中，中石油、中石化兩家大型油企在智能化領(lǐng)域展開了諸多試點(diǎn)，率先為智能石化1.0模式的建立“領(lǐng)跑”。
智能油田方面，目前已進(jìn)入深度應(yīng)用階段。2017年9月，中石化西北油田在采油三廠 10-6計(jì)轉(zhuǎn)站建成首座井站一體化示范區(qū)。通過綜合應(yīng)用參數(shù)遠(yuǎn)程傳輸、摻稀調(diào)控、在線含水檢測、抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停、無人機(jī)巡線等技術(shù)，其智能指揮平臺成為管理計(jì)轉(zhuǎn)站、單井、管線協(xié)調(diào)運(yùn)行的一體化智能系統(tǒng)。
在經(jīng)濟(jì)性上，智能油田已處于可期的階段。以采油三廠為例，其2017年與2016年同期相比，遠(yuǎn)程調(diào)整由161井次增加至249井次，節(jié)約稀油3478t，增油6105t。減少井筒處理11井次，異常處置效率提升47%，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用22萬元。同時，對T616、TK1001注水增壓站進(jìn)行無人值守智能改造，年節(jié)約人工成本274萬元。另外，實(shí)現(xiàn)加熱爐智能溫控，平均節(jié)氣2方/小時，年增效373萬元。
相比智能油田的初現(xiàn)雛形，智能管道的建設(shè)仍在試點(diǎn)之中。據(jù)悉，中俄東線天然氣管道工程（黑河-長嶺段）是中國石油智能管道的第一個試點(diǎn)項(xiàng)目，該設(shè)計(jì)方案已于3月16日獲中國石油管道局工程有限公司管道設(shè)計(jì)院專家組全面梳理并完善，其建成的模式或?qū)⒊蔀?ldquo;智能管道”的初步標(biāo)準(zhǔn)。
對此，中國石油管道局設(shè)計(jì)院工業(yè)室副主任俞斌接受《能源》記者采訪時表示，中俄東線建成后將形成智能管道的標(biāo)準(zhǔn)，同時將對在運(yùn)營管道進(jìn)行數(shù)據(jù)化恢復(fù)，做到全數(shù)字化移交、全生命周期管理和全自動化運(yùn)營。對缺少的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，對已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸納。
“后期建設(shè)都要參照智慧管道的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，也要考慮到管道的周期性等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求都要從新建的管道中體現(xiàn)，智能管道的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善和升級。”中國石油規(guī)劃總院管道信息技術(shù)部副主任劉晨向《能源》記者分析。
石油化工行業(yè)智能化在煉化板塊表現(xiàn)較為集中。目前中國石化“智能工廠”的模式已經(jīng)步入1.0的階段，并逐步推廣。2012年9月，中國石化開始啟動智能工廠（試點(diǎn)）總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，并選擇燕山石化、鎮(zhèn)海煉化、茂名石化、九江石化4家企業(yè)作為試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)單位。
《能源》記者在與九江石化信息中心副主任許燕平交談中了解到，目前智能工廠主要體現(xiàn)在經(jīng)營管理、生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備管理、安全環(huán)保和IT基礎(chǔ)設(shè)施五個方面。
據(jù)其介紹，九江石化智能工廠項(xiàng)目已成為全國示范。生產(chǎn)效率方面，九江石化一改2011年加工噸原油邊際效益墊底困境，在2014年躍然排至沿江企業(yè)首位，累計(jì)增效2.2億元；安保方面，到2015年連續(xù)5年被評為安全生產(chǎn)先進(jìn)單位，并獲得當(dāng)年環(huán)保先進(jìn)單位；管理層面，建立了與智能工廠相適應(yīng)的體制機(jī)制和團(tuán)隊(duì)。
茂名石化裂解爐先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng)投用后，裂解深度、產(chǎn)物分布得到控制，利用乙烯在線優(yōu)化對裂解爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行模擬優(yōu)化，并通過先進(jìn)控制器實(shí)現(xiàn)控制優(yōu)化，使每噸原料生成產(chǎn)物的價值增加12.3元，年增效益4194萬元。
鎮(zhèn)海煉化則初步建成了國內(nèi)石化行業(yè)首個超大型全封閉、全自動、無人操作的智能立體倉庫，實(shí)現(xiàn)了固體產(chǎn)品包裝、倉庫作業(yè)的自動化管理和無人裝車發(fā)貨，庫存規(guī)模2.5萬噸。
爭渡之困
當(dāng)前，大數(shù)據(jù)的價值正在不斷挖掘，各行各業(yè)向大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等新生技術(shù)靠攏的同時，帶來的不確定性和障礙因素同樣不可忽視。
“智能化在油氣行業(yè)的本質(zhì)和特征在理論上缺少支撐，實(shí)施方案缺少頂層設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)積累，具體技術(shù)和產(chǎn)品工業(yè)化成熟度不足，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范仍處于摸索和編制過程中，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才匱乏。”王華分析。
對此，思愛普（中國）有限公司旅游、酒店及專業(yè)服務(wù)行業(yè)價值工程師孫志勇表示認(rèn)同，“從智能化的角度來看，中國大型企業(yè)已經(jīng)有所動作，只是還處于早期的階段，與全球的大型油企相比，市場化、智能調(diào)控的程度還是不夠的。”
他舉例說明。比如單井的成本計(jì)算，在中國并沒有強(qiáng)制性的要求，報表相對隨意，大致以平均成本計(jì)算。但在國外如殼牌、BP等對其重視程度較高，會在井口附加傳感器進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)收集，在考慮油價等外部因素之后實(shí)時調(diào)整油量產(chǎn)出。而此舉在中國還較少實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛途坏╅_采，往往要顧忌諸多因素以致必須持續(xù)性穩(wěn)定產(chǎn)油。
智能化的發(fā)展離不開數(shù)據(jù)。不過，數(shù)據(jù)采集、分析和恢復(fù)在具體實(shí)踐中仍存在諸多難點(diǎn)：包括如何在已運(yùn)營的管道中設(shè)置數(shù)據(jù)采集裝置，如何恢復(fù)舊設(shè)備的數(shù)據(jù)，又如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和整理。
“若要對其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和恢復(fù)，必然要進(jìn)行感知裝置的再次鋪設(shè)，”俞斌向記者分析，“管線的建設(shè)需要考慮本體變化因素、環(huán)境因素和特殊因素。目前還沒有手段能夠把這些因素融合到一起進(jìn)行判斷，因此數(shù)據(jù)的采集和傳輸顯得尤為重要。”
事實(shí)上，在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的決策，是智能化的表現(xiàn)特征之一。盡管智能化概念提出已有數(shù)年，但并未帶來智能的標(biāo)準(zhǔn)化，特別是石化行業(yè)。
“目前智能化沒有一個整體的標(biāo)準(zhǔn)，在建設(shè)過程中，不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域在做不同的項(xiàng)目，不同的項(xiàng)目在編制不同的標(biāo)準(zhǔn)。即便一個集團(tuán)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了，每個集團(tuán)的標(biāo)準(zhǔn)也不一致。”王華說。
孫志勇對此表示認(rèn)同，“目前最難的就是打造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0。中國的數(shù)據(jù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)非常不統(tǒng)一，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也不一樣，怎樣將數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)化的形式收集并給大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)用，對于石油石化是很大的難題。”
事實(shí)上，由于國內(nèi)油氣田、管道建設(shè)主要集中在中石油和中石化手中，各自內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)問題的實(shí)現(xiàn)相對難度較小。而在下游煉化領(lǐng)域，由于市場主體的多元化，智能化的標(biāo)準(zhǔn)或?qū)⒊蔀槲磥戆l(fā)展的主要瓶頸。
而在劉晨看來，經(jīng)濟(jì)性問題也已成為智能化能否推廣下去的主要決定因素。
“經(jīng)濟(jì)性是智能管道必須要考慮的問題。”劉晨強(qiáng)調(diào)，“我們應(yīng)把現(xiàn)有的感知技術(shù)進(jìn)行分類。經(jīng)濟(jì)性論證比較充分的，應(yīng)抓緊進(jìn)行大面積推廣建設(shè)；而經(jīng)濟(jì)性需要進(jìn)一步論證的，應(yīng)加強(qiáng)論證和試驗(yàn)。策略就是‘成熟一部分，推廣一部分。’”
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