浅析石化行业智能工厂建设

谢辉+刘青

摘要：国内石化行业面临产能过剩、市场竞争加剧等巨大压力，但是随着信息技术与传统工业的交叉融合为行业带来新的发展机遇，以“三桶油”为代表的国内石化企业纷纷试点智能工厂建设，在降本增效、管理效率提升等方面取得了较为显著成果，为石化行业开展智能工厂建设提供了借鉴。

关键词：石化行业、信息化、智能工厂

当今世界主要工业国家都在寻找新的经济增长点和回归制造业，信息化浪潮席卷全球，互联网为代表的新技术进步和应用促进了信息通信技术与制造技术、新能源技术等交叉融合，对生产力发展产生了持续而巨大的推动作用。信息通信技术改造提升传统产业，建设智能工厂已成为制造业重要发展趋势，对产业发展和分工格局带来深刻影响，推动形成新的生产方式、产业业态、商业模式。为了在新的一轮全球化工业革命中占领先机，2011年美国推出先进制造伙伴计划（AMP），2013年德国推出“工业4.0”概念（以智能制造为主导的第四次工业革命），2015年5月19日，国务院发布《中国制造2025》（国发〔2015〕28号），提出“以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向”。

1智能化的必要性

现阶段，世界范围67%的工业制造企业以及62%的航空、军工企业已经或计划推广智能工厂，而医药业仅为37%；按地域区分来看，美国和西欧优势明显，德国76%的企业已经或计划建设智能工厂，而国内制造企业水平参差不齐，石化行业整体表现出“工业3.0普及、工业4.0示范”的形态（见下表）。

咨询公司Capgemini调查显示，绝大多数企业认为，智能制造将大幅提高企业效率、降低经营成本，带动企业利润率上升三分之一；未来5年智能工厂将使生产效率提高27%，产生5000亿美元的经济效益。近年来，石化行业面临着产能过剩、市场竞争加剧、安全环境严控、新能源替代等方面的冲击，以“三桶油”为代表的石化企业纷纷抢滩智能化业务，以此作为企业创新发展的突破口，并且取得了显著的成效，试点企业在劳动效率、利润均提高10%以上，企业成本下降25%以上。

工信部于2015年至2017年三年间共公示208家智能制造试点示范项目，涵盖了国内所有制造行业，其中，石化行业6家企业入选，均为于“三桶油”企业。中石化于2015年实现智能工厂核心功能在燕山石化、茂名石化、镇海炼化、九江石化等4家试点企业整体上线（智能工厂1.0/集中集成），形成了“一个平台、两个支撑体系、三条主线、四项能力、五化特征、六大业务域”的总体框架，提出构建新型生产模式，打造智能石化，实现卓越运营的目标；同时，计划于2020年完成10家智能工厂建设（智能工厂2.0/平台服务+局部智能），2030年完成规模以上炼化企业的智能工厂推广建设（智能工厂3.0/泛在智能），实现炼化板块为核心的全产业链智能化水平整体提升。

智能制造工程是国家发展战略的主攻方向，也是传统石化行业新一轮产业升级的突破口。

2智能工厂的建设

个性化定制是智能制造重要特性之一，而石化企业要根据自身的业务发展特点和需求推进智能制造工程。国内“三桶油”均是上游油田、中游炼化、下游营销的全产业链运营模式，各自智能化发展重点有所不同，中石化发展“智能工厂”，中石油打造“智能物联”，中海油推进“智能油田”，并以此为重点再进行全产业链扩展、升级。国内油田主要是“三桶油”垄断，互联网营销已发展较为成熟，而炼化板块的智能化工厂建设对于国内石化企业更具有普遍的借鉴意义。

2.1 自动化是智能化的基础

自动化是设备按照设定的程序自动完成工作，属于流程性很强的单一重复性工作；智能化是通过各种传感器感知环境状态，将环境状态变化情况数据化、变量化，可根据预设的行为规则参照环境变量对目标设备进行控制，使其自动调节状态完成工作，智能化也可以称为“具有智慧的自动化”。智能化的特性以及工业发展规律决定了自动化必然是实现智能化的基础，智能工厂的建设顺序应是自动化、信息化、数字化、智能化。

2.2 互联集成是核心，大数据是价值体现

目前，国内外制造业面临的主要问题是机器的性能不能完全发挥，系统过于复杂程度让操作人员无法识别而效率相对低下。近年来，石化行业在信息化方面有了长足的进步，包括DCS、MES、PIMS、ERP等在内的提升运营水平的系统均得到了应用，也取得了很好的效果，但是，在此基础上企业再进一步提高劳动效率就显得很乏力，不断地挖潜增效，均没有很明显的改善。中石化智能化工厂通过信息系统的互联集成，从感知、执行、控制、管理等四个层面进行整合、优化，实现信息共享，搭建了智能制造平台-ProMACE，通过对工业大数据的分析监控和诊断企业运营情况，实现了实时监控、预测、预警、动态分析、优化分析等功能，为管理者、决策者实时掌握全局、发现问题、分析及决策提供全方位支持，提高了管理效率、降低了运营成本，从而提高企业效益和核心竞争力。

智能工厂建设短期内主要是系统的互联集成，长期主要在于工业大数据，这也是智能制造工程最主要的价值体现。

2.3根据企业自身需求实施智能化升级

国内试点示范项目建设经验表明，虽然部分企业还不具备搞智能化的条件，但这些企业并非不能行动，而是可以先由一个点、一条线开始，再到面、到体，先实现数字化，再实现智能化。作为石化行业智能制造先行者的中国石化在智能工厂建设中也不是一蹴而就，而是根据所属企业业务特点和需求分步实施。在中石化智能工厂1.0阶段，茂名石化主要是安全环保系统智能化，镇海石化主要是生产管控系统智能化，九江石化主要是结合800万吨/年油品质量升级改造工程实现智能化升级，这3家企业均入选工信部智能制造试点示范项目；而且，通过智能化建设，促进了管理体系的改进、提升了信息通讯系统，同时，部分装置或系统也进行了智能化改造，取得了很好的效果，例如，镇海炼化乙烯装置将实时在线优化系统与APC集成后年创效3000万元，而且建成国内石化行业首个超大型全封闭、全自动、无人操作聚丙烯立体仓库。

总体来讲，智能工厂的建设不局限于一家或几家企业，也可以是企业本身的一套装置或者系统，可根据自身需求和实力分步实施，智能工厂建设所具有的灵活性提升了其可操作的空间。

由于智能化建设能够给企业带来效益，提升了企业管理水平，而且具有良好的可操作性，未来发展空间巨大，这也是国内制造业纷纷涉足智能制造的关键原因所在。

3 需要注意的问题

智能工厂的建设不是一蹴而就的，在建设过程中，应以提升企业效益和管理效率为导向，立足于解决生产经营、安全环保、发展建设和企业管理实际问题，注重重点项目的实施，有针对性的构建系统架构和功能，避免出现形象工程。在智能工厂的建设过程中建议重点注意以下几个方面：

3.1 做好智能工厂建设规划

结合国家及当地产业政策和发展战略，借鉴行业内已开展智能工厂建设的经验，根据企业自身特点和需求研究智能化发展路径，以此为基础制订企业智能工厂建设战略規划。

3.2统一思想，做好顶层设计

从智能工厂建设过程来看，很多企业由于顶层设计不充分，存在不断调整建设内容、业务模块未达到预期效果的情况，因此，做好顶层设计是智能化目标实现的关键。在借鉴其他企业经验的基础上，由企业“一把手”主要负责，统一思想，有针对性地进行管理体系的调整、优化，做好企业智能化建设的顶层设计，结合企业自身不同阶段的发展需求，以点带面（根据需要先在一套装置或系统实施，后续根据情况进行扩展），分步实施（根据近期发展需求，不同模块系统分步建设）。

3.3 做好新技术的应用、总结和推广

在智能工厂建设中，应用了很多包括先进控制、机器人、三维数字模型、信息通讯、系统集成在内的新技术，这些新技术独立应用也具有很好的成效。建议在智能工厂建设过程中对新技术应用情况进行及时总结，根据实际情况在企业内部进行推广。