淺談石油石化信息化

周雪靜 石陽

一、信息化背景

2010年德國政府率先提出“工業4.0”，后進一步發布了《工業4.0戰略》、《工業4.0標準化路線圖-V1.0》和《工業4.0標準化路線圖-V2.0》。美國政府于2011年發布《先進制造伙伴計劃（AMP）》，提議創造制造業就業機會，并投資新興技術，2012年《美國制造業復興計劃》和《美國制造業創新網絡》發布，并提出全國性創新網絡的構建。自2009年以來，日本提出了《日本制造業》、《創造新產業、新市場的倡議》。法國政府發布了《新工業法國計劃》、《新工業法國2.0》。歐盟也于2014年提出了《地平線2020計劃》。

在“十三五”期間，我國的相關規劃也對企業信息化提出了更高的要求，2015年3月工業和信息化部發布了《2015年智能制造試點示范專項行動實施方案》， 2015年5月19日，國務院印發《中國制造2025》，要求加快智能化建設，實現信息化和工業化的深度融合。

二、行業趨勢

在工業經濟發展“新常態”的背景下，當前石油石化的行業發展面臨著嚴峻挑戰。首先是產能過剩，目前通用化學新材料、煉油材料等都有明顯的產能過剩。二是能耗高，石油石化行業作為能源高消耗產業，對于水力、電力、空氣、風力等多種能源均消耗較高。三是安全環保壓力大，隨著國家對環境治理要求的提高，行業發展環境約束進一步增強。四是成本上升，人力、采購原材料價格的升高導致企業毛利降低。

目前，行業迫切需要研究應對方式，推動石油石化產業高質量可持續發展。從單純的生產技術角度來講，需要在生產制造領域探索出一種新型的生產制造模式，能夠提高石油石化產品的技術含量，能夠應對價格的競爭和成本的壓力，改變石油石化行業的傳統生產工藝，提高資源利用率，實現安全清潔生產。因此，對企業進行智能化升級改造、實現石油石化信息化與智能化，是企業降低成本、提升效益、減少環境污染、資源有效利用的重要途徑。近年來，一批企業積極采用信息化手段，探索未來發展的新路徑，取得了一定的成果，本文將從智慧油田、智慧管線和智能工廠三個維度淺談石油石化行業的智能化行業實踐。

三、行業實踐

（一）智慧油田

石油開采作為石油化工的第一步，其產量、采收率、安全生產等都與石油工業未來息息相關，近年來，由于社會需求、生產規模、原料成分、產品結構等因素變化，油田開采面臨諸多挑戰：開采儲量日益減少、勞動生產率無法提高、開采對環境造成不可逆的危害等等。

為應對挑戰，企業開展“智慧油田”項目，對企業進行智能化改造。通過采用專業的管理模式和智能化的技術手段，在石油開采過程中實現對油田動態的全面感知、實時監控，對于即將出現的異常事件進行預警和預測，對于正在進行的開采活動自動操控，并為決策者提供數據支撐。主要進展包括：第一，油田井站一體化數據管控。使用云計算、物聯網和大數據等先進技術，實現遠程監控和遠程操作，應用無人機進行油田作業，有效地對設備運行狀態及油品質量進行監督檢驗。第二，智能化開采。通過虛擬現實技術、智能化導向鉆井技術，應用井下節流自動控制系統、智能機器人鉆井系統，實現油田設備數據的自動化采集、油田井口的實時監測。第三，系統體系架構高度開放。無論是管線資源管理系統、移動計算系統，還是基礎設施安全和快速響應系統，它們都是開放的，使企業的其它信息系統和用戶能夠共享所有信息，一并實現無縫交互。

（二）智能管線

在過去的幾十年中，管道已成為石油產品及其衍生品廣泛使用的運輸方式。由于數量龐大需要長距離運輸，石油行業每年的運輸成本通常超過數十億美元。很顯然，管道系統在石油石化行業發揮著重要作用。雖然設置這些運輸系統需要的最初投資比較高，但是與其他運輸方式相比，比如鐵路和公路，它的經營成本是非常低的。即便如此，產品的最終價格取決于它的運輸成本，這也使得運輸過程的最優化成為了最相關的一個問題。因此，智慧管線成了降低成本的主要思路。

目前來說，智慧管線主要是采用云計算、物聯網技術，將實際的石油流與虛擬的信息流結合起來，在地理信息系統和電子標簽技術應用的基礎上，實現對幾萬公里管線的全面監測，實時采集獲取管線與油品數據，動態分析各種屬性數據，及時反饋結果，實現管理決策的科學化與準確化。主要進展包括：第一，運用信息技術，統計處理大量的信息數據，通過信息系統的自動監控功能，解決精細管理與提升效率的協調問題，為決策者展示全過程的管線運行動態，實時掌控管線情況，及時發現問題并采取科學措施。第二，由被動的報警模式轉變為主動發現問題，提前預警。構建預警及算法模型，對未來可能發生的波動進行預警，自動產生預警信息，分級推送給相應技術人員和主管領導。通過智能管線的建設，大大減少人工的干預，降低成本，減少了損失。

（三）智能工廠

煉廠作為連接石油開采與油品銷售的重要環節，其智能化對于整個石油行業至關重要。通過采用信息化技術，運用工業大數據算法、企業專家規則引擎、異常工況識別模型等創新技術，構建了面向石化企業，具備全面感知、實時分析、預測預警和協同執行四項能力的體系架構，提高主動應對能力與生產的可控性。

近幾年來，智能工廠建設如火如荼，主要進展包括：第一，建立了協同一體化的生產管控新模式，提升了資源優化和調度指揮水平，企業建成了煉化一體化全流程優化平臺，實現了計劃、調度和運行的全過程優化。第二，實現了自動化、移動化和集成化的生產操作控制，提高了生產操作的質量和效率，企業實現了內外操業務的協同，外操人員利用移動終端設備將檢測現場異常信息實時傳送到總控室，內操人員及時做出判斷，并將現場操作信息、工作指示遠程推送給外操人員，提高了現場處置事件的質量和工作效率，有效消除了事故隱患，提高了運行平穩率。第三，實現了網絡化、模型化的生產運行管理，支撐了生產安穩高效運行。企業建立了遠程技術診斷系統，為企業把脈問診、為技術人員答疑解惑，確保生產設備的穩定高效運行。第四，實現了精細化、協同化的HSE管理，提升了安全環保水平和應急指揮能力。企業建立了總部、企業應急指揮中心、現場指揮部三級應急平臺，實現了調度電話、應急電話、對講機和應急指揮車的融合通訊，現場隨時隨地實現與指揮中心音視頻雙向互通，實現信息交換、數據同步、快速應警、綜合判斷、聯動指揮，提高了應急響應、協同處置能力。第五，建立統一的集中集成平臺，企業實現工業大數據應用的突破。企業利用集中集成平臺，開展了大數據分析應用，實現了對生產報警的提前預警，建立了汽油收率預測模型及操作指導模型，提升催化裂化裝置汽油收率。在技術創新方面，采用國產化技術建成4G無線網絡，實現語音、視頻、數據的互聯互通。利用無線網、RFID和智能儀表等物聯網技術實時跟蹤生產過程信息。利用三維數字化技術，實現在虛擬環境中的生產管理、安全管理和培訓管理。

四、總結

本文探討了石油石化行業智能化與信息化情況，介紹了智慧油田、智慧管線與智能工廠的進展與成果，作為石油石化行業積極探索智能化的最佳實踐，實現了各層次的信息匯通和數據共享，實現了物流、資金流和信息流的統一，為“未來無人工廠”的建設提供了新的思路，奠定了良好的基礎。