蒋白桦:石油化工行业在智能制造领域的探索与实践

蒋白桦

国家制造强国建设战略咨询委智能制造专家委委员

石化盈科信息技术有限责任公司高级顾问

中国智能制造系统解决方案供应商联盟轮值主席

 

智能制造是基于工业技术和新一代信息技术的深度融合,是新时代、新技术、新工艺的融合。“十三五”期间,国家在智能制造的各个行业都取得了长足的进步,各制造企业主动拥抱和推进数字化和智能化的转型,智能制造试点示范已经走深向实。

 

 

石油化工行业的智能制造

 

据不完全统计,在“十三五”期间,石油化工行业中有50多个园区都在推进自动化和数字化的转型,在2015年到2018年,有27家企业先后纳入国家智能制造试点示范,包括智能炼厂 、智能炼化一体化器、智能煤化工、智能油气田等。石油化工行业的智能制造有三个重要的转变。第一,智能制造的理念已经深入人心,已经成为推进产业升级的内动力,数字化转型是石油化工行业升级的必由之路。第二,企业把智能制造作为未来的发展战略,智能制造是一个发展的过程,从信息化到两化融合到智能制造,企业从重视管理层面的信息化到制造的智能化,体现了对智能制造本质的重视。第三,智能制造是系统工程,加之流程工业本身就是系统工程,在信息化时代,要消除信息孤岛,让数据共享,面向流程制造的智能制造要求必须是一体化、 一致性。

 

2012年,中石化开始探索自动化转型,最早提出建设智能工厂,通过智能工厂的建设,走到行业前列。九江石化是石油化工行业第一家被认定为智能制造试点示范的企业,九江石化在2012年开始部署智能制造转型,提出绿色低碳智能工厂的企业发展战略。九江石化的智能制造转型有两个重要的特征。第一,优化一体化。由于产品不止一个,如何让原油资源得到充分利用,需要进行深度优化。九江石化通过智能工厂建设,利用工程机理进行建模,优化后效益得到提高。第二,安全和环保一体化。石油化工是易燃易爆、有毒有害的行业,因此安全环保是运行的基础。若有事故发生,也需将影响降到最低,九江石化通过自动化系统联动进行阻防,目前已经能够对多数情况进行预警。另外,九江石化的地理位置对环保提出了更高的要求,因此,在智能工厂建设中,构建了环保管控系统,在全厂建立环保地图,利用环保地图实现全场排污口的实时监控。通过智能工厂的建设,结合企业自身特点,实现安全和环保一体化。

 

“十三五”期间,石油化工企业在信息化系统、能源管理系统、优化系统等方面的建设已经全面启动,取得了长足的进步,为迈向智能制造奠定了扎实的基础。

 

标准化是智能制造的重要支撑

 

《“十四五”智能制造发展规划》中提出,标准对能制造具有引导、领航作用,制造需要在标准的引领下,走向大规模的工业化。2021的12月,国家智能制造标准化委员会发布了《国家智能制造标准体系建设指南》(以下简称《指南》),《指南》更加符合智能制造的特殊场景需要,更加能够体现制造的核心内涵。

 

我国一直在推进行业的标准化体系建设,石油化工行业作为典型的制造行业,在最初智能制造建设中,缺少相关技术标准体系。从2016年开始,通过与智能制造试点示范的结合,探索相关标准的制定。但一个完整的标准化体系的形成是需要实践的,在共性的、个性的特征被提炼出来后,石油化工行业的智能制造标准体系建设主要分两个方向进行。第一,完善行业各个环节的标准,在智能制造的每一个环节都需要相应的技术标准,比如感知的问题,数据处理的问题、应用架构的问题等,需要不断完善各个环节的标准以形成完整的标准体系。第二,推进智能工厂的实践,推进标准在系统建设中的实践,在实践过程中不断完善标准体系,使标准和系统相互推进。

 

标准的完善是循序渐进的过程,要一步一实践,从团体标准、行业标准到国家标准甚至国际标准,中国智能制造相关标准未来一定能在国际上占据地位。

 

智能制造塑造创新生态融合

 

智能制造是复杂的系统工程,伴随着新事物的生成,面向复杂生产系统、控制系统,是新技术、新工艺与智能装备、工业软件多方位的生态融合。《“十四五”智能制造发展规划》的提出,为创新生态的进一步融合提供了温床,新技术的发展为智能制造的实现开辟了全方位的融合之路。智能装备和工业软件作为智能制造不可缺少的两个环节,对石油化工行业来说,在智能制造装备领域已经取得长足的进步。工业软件始终存在一些卡脖子的问题,需要进一步努力。在石油化工行业,目前主要的成绩有以下几个方面。第一,我国目前自主可控的智能装备非常值得信赖,像石化行业的智能化仓储,绝大部分都是采用国产化的装备。第二,在流程工业方面,传感器的感知能力、可靠性、边缘计算能力等快速发展。比如感知物料固性的质量分析仪表、视觉检测等。第三,机器人在石化工业的应用非常有效,比如使用机器人检测硫化氢。第四,管控系统应用已经十分成熟,在保证质量前提下,调和环保和安全各方面的管控要求。第五,石油化工行业工业软件已经有很多可以和国外的先进软件相媲美,但还有努力的空间。另外,石油化工行业在新技术、新工艺上有很多有意义的探索,例如,拥有完全自主产权的乙烯制造工艺。在此基础之上,基于数字孪生的智能制造,将工艺和装备进行融合,占据智能制造装备的制高点,也是今后需要努力的方向。

 

工业互联网是真正在解决工业的问题,是生态合作的成果,人工智能、大数据正在紧密的和制造业相结合。工业互联网是智能制造重要的基础设施,是数字化转型的重要途径。针对石油化工行业环保要求,要实现物质的流动,需要能源的消耗,而能源的消耗一定会带来排放的限制,这些内在联系需要通过工业互联网进行结合与制衡,形成智能制造的生态。因此,从石油化工行业的角度来看,工业互联网对推进智能制造尤为重要。

 

蓄势待发,加快数字化转型之路

 

《“十四五”智能制造发展规划》的提出,在顶层设计上给我们指明了方向。制造业的数字化转型对石油化工行业提出了明确的要求,需要从五个方面去重视。第一,补齐短板,大力发展工业软件。通过扎实理论基础和工艺基础,再结合产学研用,进一步实现生态的融合。第二,稳固装备,提升装备基础性作用。对石化行业来说,流程的整个过程都需要装备,并且需要对装备进行感知检测,预知风险,防范风险。第三,决策优化,形成智能制造创新生态。对石化行业来说,数据之间是有关联的,需要通过建模将其链接,形成一个有机的整体。

 

第四,完善标准,引领行业整体发展。标准作为一种顶层设计,在推进智能制造的进中,可以参照《国家智能制造标准化体系建设指南》,建立各个行业的细分标准。第五,加强示范,推广实践应用。推进行业的场景化应用,推广行业智能制造试点示范的实践应。

 

对于石油化工行业来说,“智造”已初具规模,未来应推动“智造”升级,以新产业、新业态、新模式实现高质量发展的新动能,大力发展工业互联网,实施智能制造工程和制造业数字化转型行动,推动工业化与信息化深度融合。石油化工企业应依据自身发展的不同特点,聚焦具有本地优势和特色的智能制造细分产业发展,结合工艺水平的提升,在特定应用场景进行突破,石油化工行业的智能制造定能实现。