淺談智慧煉化的發展與應用

石國偉

（新疆油田公司數據公司，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

石油資源的效益開發離不開煉化企業的支持，在新能源、新技術不斷發展的同時，以石油資源為基礎的煉化企業面臨資源不斷減少、競爭愈加激烈的市場環境，煉化企業的發展在“互聯網+”影響下呈現出新的格局。在新環境下，煉化企業急需改變現有的發展模式，在推進資源、能源開發應用業務多元化發展的同時，也需要重視對生產營銷和煉化業務水平的改善與提升。相關企業急需推進企業數字化、智能化轉型，將大數據、云計算、物聯網相關技術應用到智慧煉化的發展工作中，實現企業效益、效率、服務水平的全方面提升。

1 煉化企業智能化、數字化發展動力

1.1 發展環境發生變化

煉化企業在數十年的發展過程中對低碳、可持續發展理念有了更加深刻的認知，企業在自身發展需求和外界市場形勢變化的情況下開始朝著智能化、大型化、差異化、高價值等方向發展。然而，在發展過程中，煉化企業不得不面臨原料、市場不斷變化的發展環境，在提升效益的同時也面臨著生產經營風險的增加，供應鏈發展更加快速，能源消費日益降低，進一步壓縮了煉化企業的發展空間，低碳、綠色理念的盛行也給煉化企業帶來了更多壓力。在發生眾多變化的新環境中，煉化企業急需推進數字化、智能化轉型，朝著智慧煉化的方向發展。

1.2 生產服務模式改變

國內外石油企業大多不再單獨開發石油能源，開始朝著新能源方向發展，推進企業的產業鏈不斷延伸拓展。部分企業依靠能源互聯網的形式實現對分布式能源的集中利用，依托新技術推進智能網絡的建設，實現對能源的高效整合。還有企業利用能源互聯網實現對能源分配應用模式的優化改進，以物聯網的形式完成對綠色能源的低成本、高效率分配。在煉化業務方面，煉化企業持續推進技術水平的提升，積極開發高價值、高性能的煉化產品，基于用戶消費理念生產具有更高附加價值、更強專用性及更高效益的產品，以云制造的方式推動生產服務模式的轉型升級。

1.3 生產經營過程中存在較多不可控因素

原料的不可控使得煉化企業在供應環節面臨更多生產經營風險，石油品質量要求、原料的質量水平、生產方式以及產品附加要求的不確定性也增加了煉化生產環節的管控難度。此外，用戶的多樣化需求給企業的銷售工作帶來更多困難。針對眾多生產經營環節的不可控因素，煉化企業需要推進生產經營工作的數字化和智能化轉型，通過智慧應用實現對數據信息的采集與分析，同時實現對不可控因素的有效管理，滿足企業降本增效的發展需求。

2 智慧煉化發展思路

煉化企業可以創新思路推進智慧煉化建設發展工作，在實現智慧煉化目標之前，需要積極推進企業的數字化與智能化發展。其中，數字化是智慧煉化企業的發展基礎，其關鍵在于通過數字化技術實現生產經營環節的可視化，借助自動化的生產流程和信息化的管理模式提高企業的生產效率。

智慧煉化的關鍵是利用智能化技術手段實現煉化生產各環節的最優化控制，構建涵蓋物流、運維、生產調度、客戶需求、設備狀態預測等各方面在內的智能化模型，實現大數據技術在企業生產經營中的有效應用，依托智能模型實現對煉化生產相關設備的全生命周期智能化管理，在提高生產效率的同時降低生產能耗。在數字化、智能化轉型發展過程中，煉化企業最終將構建生產經營過程的一體化發展模式，實現對價值鏈和供應鏈的優化管理，基于經營銷售效益提升的目標實現對各環節的優化控制，推動智慧企業可持續發展。

3 智慧煉化的具體發展與應用

3.1 原油數據庫

石油的煉化生產通常需要從分子角度入手，在掌握石油反應特性、結構特點、性能組成的情況下實現煉化生產過程的優化。通過建立石油分子數據庫的方式，煉化企業能夠實現對石油分子的有效控制，進一步提升煉化生產管理水平。原油分子相關數據采集的過程中，企業需要合理應用色譜法、X 射線、核磁共振、光譜技術等技術對原油組分、烴族結構等進行測定分析，結合分析結果對各種分子結構進行編碼，構建涵蓋石油各種數據參數的原油分子數據庫。在實際應用時，煉化企業在分析油藏原油化學性質的過程中，可以借助數據庫中的分子信息對油藏中的原油性質進行對比分析，從而掌握油藏的具體信息。在生產研究過程中，煉化企業可以借助數據庫對原油分子反應規則進行深入探索，借助海量的分子數據實現全新石油煉化產品模型的創建，從而為高質量油品的產出提供技術支持。在后續發展中，煉化企業還可以結合自身資源配置情況和分子數據庫信息對現有的煉化生產過程進行優化，實現自身煉化生產能力的提高。

3.2 生產運營協同管理

生產運營協同管理是智慧煉化的重要應用方向，其工作任務在于實現對生產管理相關資源的集成管理，通過專用工具對生產管理數據進行分析并作出決策指引，為生產環節各專業的協調配合提供幫助，滿足煉化生產效率與經營成本的優化管控需求。在應用過程中，生產運營協同管理系統要能夠面向不同人員提供針對性的服務，如針對煉化設備維護人員提供狀態修改、故障報警、生產支持相關服務；針對生產調度人員提供設備監控、人員管理等服務；針對生產優化控制人員提供相關指標分析等服務；針對企業主管領導提供供需、應急、績效相關服務。該系統的功能主要體現在4 個方面：首先，系統具備可視化信息服務功能，能夠為各相關人員提供設備運行、產品庫存、生產能耗、市場現狀、原油運輸、產品產量等生產執行數據，為企業平穩有序發展提供數據支持；其次，系統具備數據分析功能，可以從各生產經營指標入手，實現對上述可視化信息數據的分析，將企業運營情況直觀地展示出來；再次，系統能夠預估生產運營風險，根據設備維護情況、設備運行情況、物資庫存情況等進行動態管理，為突發應急指揮提供專家支持；最后，針對運營環節，系統具有優化功能，能夠實現對供應鏈的可視化管理，為生產、銷售、采購、運輸、存儲等各環節提供整體優化策略。

3.3 供應鏈一體化經營管理

供應鏈管理是智慧煉化的重要內容，也是改善煉化企業生產經營效益的重要手段。供應鏈涉及的環節包括從原油購買到油品煉化生產，再到銷售的各個環節。供應鏈的管理需要從計劃與調度兩方面入手，需要原油供應商、煉化廠、銷售部門等各相關部門協同配合。智慧煉化企業需要將石油產品生產、供應、銷售等各環節形成一個閉合整體，推進一體化建設和發展。例如，巴西石油針對供應鏈各環節管理建立了專用的管理系統，通過供需分析、需求預測等為供應鏈各環節提供發展建議。然而，在實際應用時，大多數煉化企業未能實現對供應鏈全過程的統籌管理，在業務流程未形成閉環的情況下，企業的資源難以實現高效調度，導致供應鏈經營管理效率低下。

在智慧供應鏈建設過程中，煉化企業需要建設大數據平臺實現對存儲、銷售、生產、供應相關數據的匯總與分析，建立上述環節各相關指標的可視化界面，通過關聯分析推行一體化優化策略，完成協同調度與績效管理相關工作，為供應鏈各項業務的開展提供支持。在大數據平臺建設完成后，企業可以完成環節信息的采集處理工作，結合市場批發銷售、煉化廠生產等各生產經營工作建立數據分析模型，為各環節優化策略的提出提供數據支持。在協調調度管理模式下，智慧煉化企業能夠動態管理生產、銷售各環節業務工作，通過高效的協同配合減少不必要的資源損耗。在大數據平臺的支持下，煉化企業能夠對用戶需求進行深入分析，結合銷售動態對經營環節進行優化，同步完成煉化生產環節產品類型、產品數量的優化控制，實現原油資源的高效配置，同時也可以完成原油倉儲運輸工作的優化管理，建立運輸、接貨、生產各環節協同配合體系。

在可視化的供應鏈關鍵指標作用下，煉化企業能夠根據產品銷售情況確定產品需求，根據需求控制煉廠供應量，再根據供應量確定原油運輸、采購計劃。可視化的供應鏈指標能夠為企業的發展進行風險預警，企業也可以通過對指標信息的深入挖掘為后續的發展制訂更準確的計劃。在智慧供應鏈實施過程中，企業能夠提升對自身內部資源的利用水平，能夠更精準地預估“產供銷存”各環節的發展趨勢，為精細化管理模式的推行提供技術支持。為了實現智慧供應鏈的設計應用，企業也需要積極研究數據整合的具體方法，建立一種能夠統一管理不同標準數據的管理體系，為智慧供應鏈的實現奠定基礎。

3.4 設備運維優化管理系統

設備運維管理系統是智慧煉化的重要應用之一，企業需要針對關鍵設備做好狀態預測評估工作，通過狀態修改等方式將設備停機等風險隱患管控到位；通過數據分析的方式為運維管理提供建議，增強設備運行的穩定性。系統在運行過程中，能夠依靠就地級的狀態采集裝置、點巡檢裝置實現對設備運行狀態的綜合監控；能夠根據設備性能等基礎運行數據為設備維護、故障處理等工作提供最基礎的工作建議；能夠根據設備運行情況建立故障分析數據庫，依靠大數據分析、神經網絡等技術手段完成設備可靠性、壽命、故障的分析、定位，為備件優化、成本維護等提供優化策略；能夠制定設備維護策略，實現對設備成本、性能、可靠性指標的平衡管控，依靠歷史維修相關數據分析結果為管理人員提供維護建議。在該應用發展的過程中，企業需要重點推進專家知識庫、大數據分析相關技術的研究應用，結合企業設備運維管理實際情況實現對相關技術的合理應用，滿足煉化設備運維優化工作需求。

3.5 能耗管理系統

煉化企業在當前發展過程中面臨著嚴峻的能源形勢，在競爭日益激烈的情況下，企業成本不斷增加，急需采取合理的手段對現有的生產經營能源消耗情況進行有效管理，即通過能耗管理系統實現智慧煉化的建設發展。例如，Valero 在煉油廠建設了內部設備實時優化管理系統，有效提高了鍋爐效率，滿足了企業發展的成本控制需求。在能耗管理系統建設過程中，煉化企業需要確保系統具備能源計劃制訂、執行、評估等能源管理下的全過程管理能力，為能源優化提供管理建議；在運行過程中，要對蒸汽、動力相關耗能系統及煉化生產設備的運行數據進行采集，通過對能耗成本、效率等數據的分析建立優化管理模型，實現對石油煉化供應鏈各環節的能耗控制。

3.6 智慧加油站

加油站是煉化企業供應鏈環節的一部分，主要面向客戶提供加油服務，充分考慮用戶需求，借助技術手段對加油站運營期間的數據信息、用戶需求信息等進行監測或收集，通過大數據技術篩選和整理有效數據，結合數據分析結果為響應流程、人員組織、應急指揮工作等提供參考指引。智慧加油站通過各種技術、管理措施給客戶帶來優質的加油站服務體驗。加油站應配備智能銷售終端、液位儀、加油機等智能化設備，也可通過社交網絡等多種渠道建立與用戶的互動聯系，實現產品結構和服務手段的優化改善，還應建立與電商平臺的合作關系，滿足加油站產品的線上、線下供應服務需求。

4 結語

煉化企業需要針對現階段的能源市場環境積極推進自身數字化、智能化轉型，在數字化、智能化的基礎上實現智慧煉化，在持續變化的發展環境中轉變生產經營服務模式，合理應對各種不可控因素。在智慧煉化發展與應用過程中，企業也需要從原油分子數據庫創建、供應鏈一體化管理、能耗優化管理、設備運維管理、加油站管理等方面入手，推動企業可持續發展。