炼化板块智能工厂解决方案

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单击此处编辑文本 炼化板块智能工厂解决方案 第一次工业革 命睡和蒸汽为 机械生产提供 动力 第二次工业 革命电力为 大规模生产 提供动力 第三次工业革 命基于信息技 术实现自动化 生产 第四次工业革 命信息物理系 统 18 世纪初 20 世纪初 1970 年代初 现今 时间 复杂度 蒸汽时代 电气时代 电子信息 时代 信息物理 系统时代 智能工厂 智能产品 智能建筑 智能物流 智能移动 智能电网 炼化板块应用架构蓝图规划—— “工业 4.0” 带来的大趋势 CPS 物联网 服务互联网 炼化板块应用架构蓝图规划—— “中国制造 2025” 是中国版的工业 4.0 ，八大对策构建制造强国 定位 特点 差异 工业化和 信息化深 度融合 制造业和 信息化的 结合 强调智能 工厂和生 产智能化 基础增强： 材料、零件、 工艺、产业 技术 基础 国家工业中 长期发展战 略 国家工业升级 战略，第 4 次 工业革命 制造业互 联网化 信息物 理系统 德国工业 4.0 中国制造 2025 • 推行数字化、网络化、智能化制造 • 提升产品设计能力 • 推行绿色制造 • 提升产品质量 • 强化制造基础 • 完善制造技术创新体系 • 培养具有全球竞争力的企业群和优势产业 • 发展现代化制造服务业 八大对策 中国制造不仅是标签 要成为口碑 Made in China 劳 动 力 资 源 能 源 智能转型 智能化“世界工厂” 人 + 物 + 信 息 炼化板块行业趋势 示例 3.66 美 元 / 桶 经济萧条、运营成本高，以及汽油产能过剩 和柴油产能不足带来的供需结构不平衡，使 炼油毛利从 6.36 美元 / 桶降至 3.66 美 元 / 桶。 75% 2013 年西欧地区乙烯装置开工率仅 75% ，低 于 83% 的全球平均水平。 6110 万吨 / 年 2013 年中国和中东地区炼油能力增加 6110 万吨 / 年， 市场竞争加剧，供过于求的局面更加严峻（ 2013 年中 国成品油供大于求 942 万吨） 385.5 万 吨 / 年 250 美 元 / 吨 1000 万 吨 / 年 页岩气革命带来了廉价的乙烷原 料 . 美国以乙烷为原料的乙烯现 金成本只有 250 美元 / 吨，而中 国以石脑油为原料的乙烯现金成 本超过 1000 美元 / 吨。到 2017 年乙烯新增年产能预计 1000 万 吨，产能重心将向北美转移。 2013 年全球乙烯产能净增 371 万吨 / 年，亚太和中东 乙烯产能增加 385.5 万吨 / 年。中国和中东将继续引领 全球乙烯需求增长。 4.75 亿吨 2013-2018 年，全球新增炼油能 力将达 4.75 亿吨，主要来自中国、 印度和中东地区 42% 乙烯生产原料中石脑油占比首次 跌破 50% ，预计 2020 年将降至 42% ，乙烷占比将显著提高 下游领域，全球炼油产能重心东移，毛利下降，中国已出现产能过剩的 情况；乙烯产能向北美转移；降本增效成为炼化行业面临的关键问题 企业战略 绩效管理 投资管理 决策与分析支持 人力资 源 财务 物装 工程管理 战略管理 经营管理 客户关系 管理 供应链 管理 支付与金融 服务 客户服务 IT 管理 工程服务 生产运营 油田 销售 内控与风险管理 管线 科技研发 HSE 综合管理 中国石化业务功能蓝图——二级视图 炼化 炼化板块生产运营业务范围 生 产 执 行 生产运行 工艺技术管理 技术优化 科研管理 供应链与物流管理 原料采购 物资采购 仓储物流管理 生产经营计划 生产计划 绩效管理 能源管理 计量管理 生产调度 生产操作 调和作业 现场管理 生产工艺 罐区管理 生产信息统计 设备管理 资 产策略和预 算 设备检修管理 维修工单管理 设备变更管理 设备台账管理 备品配件管理 资 产 绩效管理 工程管理 过程控制自动化 QHSE 管理 HSE 管理 工艺安全管理 质量管理 合规性管理 炼化板块业务挑战及提升重点 生产经营计划 生产运行 工艺技术管理 设备管理 供应链与 物流管理 QHSE 管理 业务挑战： • 社会环境变动导致计划与实施 脱节 • 不可控因素引起市场价格波动， 容易导致生产计划难以推行 提升重点： • 提升项目全周期管理能力 • 提升市场预测与生产计划的相 关分析敏捷度和准确性 业务挑战： • 当今世界科技发展速度迅猛， 需及时提升知识获取能力 • 对新技术的研发应用能力不 足 提升重点： • 建立知识与技术共享平台 • 提升创新能力 业务挑战： • 新兴智能技术的出现要求现 代石油公司具备供应链协同 能力 • 数据时代要求企业具有客户 及市场信息获取能力 提升重点： • 提升跨板块供应链的可视性 • 提升供需数据的洞察 业务挑战： • 新技术的应用导致现代企业 系统数目增多 • 环境压力迫使提升油品质量 • 在亚洲新建炼油厂增加，带 来的竞争加剧，给现有炼厂 运营带来压力 提升重点： • 建设统一的 IT 架构 • 提高产品质量，应对低成本 运营带来的竞争 业务挑战： • 随着企业规模扩大，设备数 量增多，洞察企业设备资 产 并合理统一调配成为挑战 提升重点： • 提升企业设备的信息可视化 • 增强总部对企业设备资 源 的 统一掉配能力 业务挑战： • 对安全环保要求标准不断提 升 • 国家对可持续发展的要求不 断提高 提升重点： • 提升绿色生产能力 • 优化产能结构 • 加强员工安全培训，提升工 厂作业环境 炼化板块信息化对业务支撑评估（ 1/2 ） 业务支撑 技术实现 综 合 评 分 覆盖度 标准化 实用化 应用集成 数据管理 技术支撑 • 由 MES 、能 源管理等系统 支撑，基本满 足能源管理、 生产计划等业 务能力 • 系统重复建设， 炼化板块不同 企业使用系统 版本不同，导 致系统交互能 力弱 • 炼厂操作人员 要随时识别信 息是否有效和 准确，缺乏用 户友好界面 • 应用软件没有 实现数据和信 息的高度集成 和共享 • 数据的收集， 管理，与分析 不能做到完全 实时，自动化 • 厂区在线分析 仪表数量相对 较少，无远传 功能计量仪表 仍旧有相当的 数量 • 由 MES 覆盖， 基本满足生产 运营涉及业务 • 对应系统实施 统一建设，系 统标准化程度 相对较高 • 很好的支撑了 炼化企业生产 调度等业务流 程 • 与 ERP 等管理 信息系统的集 成度有待提高 • 存在数据不一 致、多次录入 等情况 • 炼化生产过程 的自动化控制 水平较高 • 由 LIMS 、 APC 等多套系统共 • 由不同系统支 撑，标准化程 度较低 • 在生产工艺技 术方面仅实现 仿真培训、技 • 系统之间缺乏 整合，应用集 成度低 • 工程项目交接 环节数据资 料 存在遗失、散 • 缺乏可将科研 成果保留共享 的基础设施， 弱 强 现状评估 图例 生产 运行 工艺 技术 管理 生产 经营 计划 示例 炼化板块信息化对业务支撑评估（ 2/2 ） 弱 强 现状评估 图例 设备 管理 供应 链与 物流 管理 QHS E 管理 业务支撑 技术实现 综 合 评 分 覆盖度 标准化 实用化 应用集成 数据管理 技术支撑 • 基于 ERP 软 件，已覆盖日 常检维修管理、 备品配件管理 等工作 • 具有统一规划， 系统定位相对 明确，技术标 准于架构一致 • 设备全生命周 期管理工作开 展有限，以预 防性维修、事 后抢修为 • 未集成设备全 生命周期相关 系统，尚不能 实现全程跟踪 • 数据架构的整 体规划偏弱， 缺乏对数据的 透明性管理 • 实现设备实时 跟踪的硬件系 统装配不足， 导致设备监控 能力较弱 • 主要应用 ERP 系统、物资采 购平台等进行 集中采购 • 企业内物资仓 储配送管理缺 乏统一的标准 和方法 • 物流供应链网 络尚不完整， 不能为用户提 供完整信息 • 停留在点对点 集成阶段，没 有形成集成平 台 • 数据之间通过 较初级的方式 进行集成、数 据转换和传递 • 没有使用，但 是开始规划大 数据平台等新 技术 • 由 HSE 等系 统覆盖，质量 标准管理、质 量追溯分析等 方面主要依靠 • 没有实施统一 建设，系统标 准化程度较低 • HSE 管理除统 计上报以外， 与日常生产业 务的结合不足 • 系统集成了业 务上有关联少 数系统，大量 数据还需要手 工输入 • 基础历史数据 标准和数据质 量建设滞后 • 缺少智能设备 和网络基础的 支撑，不能完 全实现主动性 监控以及专家 示例 炼化板块信息化支撑情况 生 产 执 行 生产运行 工艺技术管理 技术优化 科研管理 采购管理 原料采购 物资采购 仓储物流管理 生产经营计划 生产计划 绩效管理 能源管理 计量管理 生产调度 生产操作 调和作业 现场管理 生产工艺 罐区管理 生产信息统计 资 产设 备管理 资 产策略和预 算 设备检修管理 维修工单管理 设备变更管理 资 产 台账管理 备品配件管理 资 产 绩效管理 工程管理 过程控制自动化 QHSE 管理 HSE 管理 工艺安全管理 质量管理 合规性管理 MES 炼化企业操作管理系统 能源管理系统 供应链优化系统 过程控制与优化系统 全流程模拟系统 LIMS 远程诊断系统 企业质量管理系统 HSE 与应急指挥系 统 ERP （ PM ） 企业设备管理系统 ERP （ MM ） 较好支撑 亟待提升 部分需完善 炼化板块信息化问题总结和提升建议 提升HSE水平 提升 HSE 水平 调整产品结构 调整产品结构 优化产能 优化产能 降本增效 降本增效 信息化机会  深入分析和掌握市场变化趋势，制定更优的产能计划  优化设备设施运行，为产能调整提供保障  加强各领域业务协同水平，使产能调整更加高效  通过大数据分析预测化工品市场需求，调整产品结构，提高收益  通过实时监测分析和调控确保原料的高效利用和产品质量  自动化操控降低人员作业危险  全面、实时的监测和分析，及时对可能出现的事故做出预警，减少事故发 生  通过全面的信息展现和协同的工作环境，提高应急指挥能力，快速应对事 故  通过数据分析优化生产工艺，充分利用原料  依靠监测、分析、控制等信息化手段，实现资 产 绩效和整体运营的优化  基于更全面的信息制定生产计划，提高执行和运营效率 炼化板块应用架构蓝图规划—— ISA95 系统模型 执行环境 响应时间 通讯 基于云 嵌入式 秒 - 分钟 分钟 - 小 时 小时 - 周 工控网 互联网 决策类型 典型系统 PLC DCS MES ERP LEVEL 2 控制层 LEVEL 3 生产执行层 LEVEL 4 经营管理层 LEVEL 1 设备层 毫秒 - 秒 执行 战术 战略 动作 炼化板块应用架构蓝图规划—— 新技术将数据与应用集成，使数据高效流通，提高决策效率 云平台 大数据 移动应用 物联网 • 高渗透的工 业无线网络 • 远程资 产优 化与运营 • 集成协同嵌 入运营流程 • 现代化协同 工作室 • 跨价值链多 层及大数据 分析 • 集成及无处 不在的分析 方法 • 现代虚拟支 持快速洞察 • 数据源连接 增多 万物互联 即时协同 增强现实 深入洞察 认知计算优 化产业链 机器学习设 备自修复 规则自动化 可执行信息 优化生产 移动应用 及 RFID 应用于炼厂 大数据应用 于战略分析 虚拟现实 LEVEL 2 控制层 LEVEL 3 生产执行层 LEVEL 4 经营管理层 LEVEL 1 设备层 应用系统置 于云平台， 系统可在不 同区域使用 利用实时数据， 建立三维虚 拟炼厂场景 炼化板块应用架构蓝图规划—— 即时协同与万物互联 即时协同 连接从总部到企业的各层级人员，融合各专业技能共同 解决问题优化生产 能力： • 智能工厂有助于解决专业人员分散、部门之间封闭的 问题，通过协同技术能力打破地域界限、发挥专家技 能，避免设备维护延迟等运营损失 获益： • 改善运维决策，降低运维成本，减少停运时间 万物互联 人员 设备 管 理 无处不在的无线网络基础设施将智能设备连接，厂区之 间信息互联并将数据传到远程运营中心 能力： • 在生产运营过程中，参与人员及所使用设备具备信 息沟通的能力，及时全面的掌握情况，实现科学有 效地调节和控制 获益： • 优化生产运行及保障工作，提高生产效率，同时提 升安全水平，降低综合成本 炼化板块应用架构蓝图规划—— 深入洞察与增强现实 钻取 分析 呈现 实时数据访问为管理层提供有价值信息，通过预知分析 模拟业务场景，支持管理层决策 能力： • 具有数据钻取、整合分析、趋势判断等数据分析能 力，同时利用多种形式和界面呈现结果 获益： • 帮助企业充分获取运营相关信息，深入分析相关影 响因素，洞察企业内外部环境信息和业务状态，并 具备预测和判断的能力 深入洞察 增强现实 集成信息，虚拟互动为管理层及操作人员提供直观场景， 实现智慧洞察 能力： • 具有显示功能的可穿戴设备，使作业人员直观感受 现场环境，洞察无形风险；虚拟厂区使受训人员身 临其境 获益： • 提升工作效率，减少风险暴露，提升培训体验，减 少操作失误 可穿戴设备 虚拟场景 炼化板块应用架构蓝图规划—— 建设目标及建设内容（ 1/2 ） 以卓越运营为目标，贯穿运营管理全过程，通过技术变革和管理创新，全面提升炼化企业感知、预测、协同 和分析优化能力，建成具备高度数字化、可视化、集成化和自动化的智能炼化工厂，实现工厂状态全面感知、生 产操作自动化、智能优化和科学决策。 建设目标 1. 灵活敏捷的供应链管理： •建立与机理模型相结合的计划优化与调度优化模型 •计划、调度、操作的协同优化 •实现基于价值链的供应链优化 2. 全面可控的 HSE 管理： •施工作业现场主动监控，可燃气体、有毒有害报警信息通过系统集中采集与监控，对现场作业人员定位 •综合展示应急物资 ，对应 急预案与相关信息进行关联绑定，实现应急联动与一体化指挥 •利用虚拟现实技术，对爆炸、泄漏、污染物扩散进行建模分析与计算 3. 精细优化的能源管理： •全流程跟踪水、电、汽、风等能源 的生产、 消耗、外购等情况，实现能源 产 耗计划跟踪、指标监控，建 立机理模型进行能源 定量 分析与优化 •对锅炉燃料结构、汽轮机发电、锅炉效率等进行在线优化 •建立标准化的能源管理流程和能耗指标评价体系 建设内容 4. 高效可靠的资 产 管理： • 对企业关键机组中的核心设备开展故障智能诊断和预测 • 实现企业关键设备到期预警与预防性维修 • 实现维修策略从制定、管理、执行、评估到优化的闭环管理 5. 优化协同的生产管控： • 基于传感设备、移动终端等，主动感知和管理生产过程，实现重点环节的无人值守 • 在炼油、化工主装置普及先进控制技术和智能化装备，实现石化装置单元的智能化 • 采用专家系统实现生产装置操作风险的及时发现与主动推送，基于机理分析、传递模型、大数据分析等技术 进行故障推理分析、关键因子识别、操作参数优化等 6. 科学高效的辅助决策： • 实现生产实时监控、视频监控、设备监控、安环监控联动响应 • 通过事件触发机制，将所需的信息主动推送给相关方，提供日成本、利润、环境排放等实时数据，提高信息 的及时性 • 对工厂的各类数据进行汇集、管理、共享、交换、挖掘，支持工厂规划预测、应急指挥、决策分析，采用大 数据分析技术进行关联性分析与预测分析，对日利润、产品价值、关键产品产量等进行预测 炼化板块应用架构蓝图规划—— 建设目标及建设内容（ 2/2 ） 建设内容 质量管理 系统 工艺建模 与优化 APC 区域实时优化控制 工艺技术 管理 炼化板块应用架构蓝图规划—— 整体架构 DCS 操作报警管理 嵌入式设备 智能仪表 移动终端 摄像头 触发器 物联网设备 GPS 标签 RFID 标签 智能机器人 巡检无人机 工业机器人 油品在线调合 信息感知系统 辅助决策支持系统 炼化供应链管理系统 L4 经营 管理 层 L3 生产 执行 层 L1 设备 层 L2 控制 层 生产管控系统 设备管理系统 能源管理与优 化系统 HSE 管理和应 急指挥系统 集 中 集 成 IT 支 持 系 统 工 业 分 析 三 维 数 字 化 基 础 设 施 中 石 化 信 息 标 准 化 体 系 智 能 工 厂 建 设 的 标 准 化 模 版 标 准 化 体 系 ERP 系统 资 金 集中管理 电子商务 客户关系管理 合同管理 知识管理 全面预算管理 业务公开 制度与流程管理 远程教育 综合协同管理 工程与项目管理系统 智能工厂 DCS 操作报警管理 嵌入式设备 智能仪表 移动终端 摄像头 触发器 物联网设备 GPS 标签 RFID 标签 智能机器人 巡检无人机 工业机器人 油品在线调合 信息感知系统 辅助决策支持系统 运营监控与经营分析 领导驾驶仓 炼化供应链管理系统 调度优化 全流程优化 计划优化 生产管控系统 设备管理系统 能源管理与优化系统 HSE 管理和应急指挥 系统 人员出入场管理 人员定位 数字化工厂 智能出入库 集 中 集 成 IT 支 持 系 统 工 业 分 析 三 维 数 字 化 基 础 设 施 中 石 化 信 息 标 准 化 体 系 智 能 工 厂 建 设 的 标 准 化 模 版 标 准 化 体 系 质量管理系 统 APC 区域实时优化控制 工艺建模与优 化 工艺技术管理 调度指 令 调度监 控 异常处 置 调度知 识库 调度日 常管理 生产运 营分析 生产绩 效考核 模型管 理 指标管 理 策略制 定 策略评 估 策略管 理 策略优 化 策略实 施 状态检 测 故障诊 断及预 测 策略管 理 检维修 管理 专业管 理 设备运 行管理 运维培 训管理 能源 计划 能源 运行 能源 统计 评价分析 能源绩效 蒸汽动力在 线优化 氢气系统监 测与优化 瓦斯系统检 测与优化 施工过程 作业监控 关键装置 安全监控 职业危害 场所监控 污染排放 监测 三维事故 模拟 三维虚拟 演练 数据采集与 处理 数据展示 智能巡检 数据分析 报警管理 报警管理知 识库 原油在线 调合 汽油在线 调合 柴油在线 调合 L4 经营 管理 层 L3 生产 执行 层 L1 设备 层 L2 控制 层 • 主动感知 • 建模