智能化建设助力炼化企业生产管理技术的提升

李农 李海峰 李金华 李国旗(山东胜星仓储有限公司，山东 东营 257335)

0 引言

随着计算机信息技术的发展，智能制造技术在炼化企业生产经营中得到了广泛应用，比如通过虚拟现实技术、信息化技术、视景仿真技术等手段构建了炼化企业的三维视景仿真系统，生产流程可以即时监控。另外，所构建的可视化环境可以满足炼化企业多用途、多层次需求，比如重点部位监控、工程辅助分析及员工培训。目前炼化企业的智能化制造水平还有较大的提升空间，进一步推动炼化企业的智能化建设，实现炼化企业智能制造尤为重要。

1 炼化企业信息化智能化发展现状

取得的成效主要体现在以下4方面：

(1)目前借助虚拟现实技术、信息化技术及三维GIS技术所建立的三维视景仿真系统可以真实反映设计方案，构建一个生动逼真的可视化平台，并在后续开发了智能化数字管理平台。值得一提的是，通过构建数字模型与图形模型、装置设备及数据库，企业生产过程中的诸多信息可以实时获悉，工艺数据、视频监控信息及设备台账等信息均可以被联系起来，形成了协同合作的智能化体系，大大提升了炼化企业生产管理效率；

(2)所构建的智能化信息化评估模型包括6大能力指标，即数字化水平、自动化水平、一体化水平、基础支撑水平、系统优化水平及人员管理水平，且每一个能力指标又作了细化，可以对炼化企业信息化水平作定量分析；

(3)随着信息化技术的发展，云计算、移动应用、物联网、大数据等相关的人工智能技术得到了较大程度的发展，这对炼化企业信息化智能化建设起到了助推的作用，某种程度上还可以起到主导作用，为炼化企业实现信息化智能化奠定了坚实的基础，成为智能化转型升级的原动力；

(4)虚拟现实数字化工厂已经成为炼化企业的发展主流，企业通过浏览模式、管理模式与培训模式，可以满足不同的业务需求，在诸多场景中得到应用。以管理模式为例，工作人员通过浏览权限和编辑修改等可以对不同的用户进行分类管理，借由超级管理权限可以对电子图纸、设备设计、设备实景影像、工艺操作流程等加以修改完善，可以做到针对性管理，提升炼化企业管理效率与决策能力。

存在的问题主要体现在以下3方面：

(1)目前我国炼化企业的信息化智能化建设受到“三层次构架”模式的较大影响，无论是底层的控制系统，还是中间层的制造执行系统和顶层的经营决策系统，几乎处于相对独立的状态，集成性不强，无法实现真正意义上的智能化；

(2)虽然已经对智能化升级系统作了全面的评估，但因为炼化企业自身产业具有特殊性和复杂性，导致智能化升级系统日常应用质量不佳，目前的信息化评估模型的职能是解决企业如何干的问题，技术经济评估的职能是解决企业积极性、经济性和可持续性，即要解决如何干好的问题；

(3)炼化企业在评价智能化炼化效益的过程中，往往会选用一些容易定量的指标，缺乏定性指标的应用，比如缺乏提升员工工作积极性、忠诚度及减少人工作业的定性指标。

2 炼化企业信息化智能化建设原则与要点

逐步推动炼化企业由数字炼化转向智能炼化，把握“数字化是基础，智能化是核心与目标”的原则[1]。

炼化企业开展的智能炼化建设要牢牢依靠物联网、大数据及人工智能等相关技术，构建自上而下的生产管理体系，确保对炼化企业的计划与调度等管理事务做到全局优化，实现资源的优化，推动智能供应链建设。

炼化企业所开展的智能炼化建设要把握“三步曲”：

(1)要进一步深化数字炼化建设，推动操作运营数字化、管理信息数字化及流动自动化，提升生产管理效率；

(2)要强化智能炼化建设力度，将其作为核心工作开展，构建企业模型体系，比如：生产操作模型、生产系统计划模型、调度优化模型及仓储物流模型，这对于炼化企业均是十分重要的，是炼化企业开展日常生产经营的重点，必须予以充分重视；

(3)落实智能炼化成果，待完成智能炼化建设任务后，要想实现管理和价值链效应的最大化，炼化企业必须将具体的智能化措施应用到日常管理工作中，比如在炼油厂生产与销售环节的成本优化过程中，炼化企业要重点着手生产可变成本管理、库存优化、销售价值最大化等相关性管理工作，对各个环节开展可视、协同与优化。

3 智能化建设助力炼化企业生产管理技术的提升策略

3.1 虚拟现实数字化工厂和DCS仿真培训特点

目前来看，炼化企业通过应用虚拟现实数字化工厂和DCS仿真培训技术，已然基本完成了智能炼化建设目标，尤其是其中的虚拟现实数字化工厂可以为企业提供一个数据集成应用平台，应用优势更加显著。总的来说，虚拟现实数字化工厂和DCS仿真培训主要有以下特点：

(1)直观性：三维虚拟现实工作环境可以真实描述设备的各项属性与关系，实现全景化和实体化；

(2)同步性：生产过程中的生产环境、运行数据、技术参数等信息均可以通过虚拟工厂加以反映，实现真正意义上的同步运行；

(3)精确性：通过以设计基础数据与现实实景为基础，可以构建完善且准确的全景图形模型；

(4)协同性：企业各项培训和演练均可以借助虚拟现实手段，也可以通过远程访问的手段开展协同工作，有助于增强炼化生产经营活动的协同性；

(5)DCS仿真培训系统可以以管道和仪表流程图为基础，通过能量平衡、机械设备及物料平衡对相应的装置进行仿真模拟控制，同时可根据装置的生产特点，预先设定具体的事故案例，有针对性地制定培训计划和应急预案。

3.2 虚拟现实数字化工厂助力炼化企业生产管理技术

目前虚拟现实数字化工厂主要有浏览模式、培训模式及管理模式，3种模式均有各自适用的范围，极富针对性。

(1)浏览模式：浏览模式可以帮助炼化企业实现三维浏览，包括厂区环境、生产装置、道路、隐蔽工程、管网等对象，可以全部实现全景真三维模拟展示。比如工作人员可以通过“点击查询”和“关键字搜索”快速查找各类设备的电子属性卡、设备检修信息，并配备实景照片和影像。再比如工作人员可以通过树状层次结构快速定位生产设备与管线，继而通过地图窗口360°查看视点位置，对整个生产工作进行动态监管[2]。

(2)培训模式：所使用的培训模式可以实现装置工艺过程的仿真性模拟，一些重要装置可以通过三维动画的形式展示出来。比如炼化生产过程中的尿素与合成氨工艺流程可以由三维动画的形式加以展示，做到仿真性模拟，从三维纵剖、透视与横剖的视角展示生产装置的各类信息，尤其可将设备的内部结构与部件信息全面展示。

(3)管理模式：所创建的管理模式对炼化企业生产管理尤为关键，可以大大提升炼化企业生产效率与质量。目前炼化企业所使用的管理模式以分级管理为核心，用户可以按照浏览权限和编辑修改权限对装置信息进行修改定义，同时借助管理权限对一大批对象进行管理[3]。比如设备工艺运行状态信息、设备检修运维信息、电子图纸布置、设备实景影像监管及操作规范的三维电子手册制作等。但需要充分认识到点，目前炼化企业所开展的智能炼化依然有较大的完善空间，针对炼化工艺复杂、流程繁琐的特点，后续要对管理模式做进一步地完善，以高效率和高质量为原则，突出和强化虚拟现实数字化工厂的优势。

3.3 虚拟现实数字化工厂和DCS仿真培训联合应用

虚拟现实数字化工厂与DCS仿真培训虽然设计理念有较大的不同，但均是以高质量、高效率为设计目标，两者之间有一定的相似性，联合应用至智能炼化中可以取得较好成效。

(1)虚拟现实数字化工厂可以与DCS仿真培训共同构建三维立体模型，工艺流程图纸中的任何一个部件可以即时点击和浏览，工作人员可以在三维模拟环境中快速找到该部件，执行效率更高。

(2)DCS位号信息、监测值均可以通过虚拟现实数字化工厂显示，当工作人员点击DCS位号时可以获取到仪表设备的实时数据，相关的动态信息可以展示在三维立体画面中，技术人员能够对生产情况做到动态、即时掌握。

(3)虚拟现实数字化工厂好比一个大的数据库，比如会包括装置操作流程、设备型号、设备技术参数、管线材质、管线图册。当含有这些信息后工作人员不需要再去自行查阅、整理信息，所获得的实时图像信息可以帮助工作人员全面掌控生产情况[4]。

(4)虚拟现实数字化工厂为DCS仿真培训提供了操作景象，用户在DCS界面上所开展的诸多操作均可以由虚拟现实数字化工厂展示出来，完成装置操作过程中和结束后的模拟操作。用户对生产数据、生产流程及装置操作等均有直观且深刻的认识，起到培训作用。

(5)目前DCS仿真培训技术的应用已经可以很好解决工作人员操作缓慢、装置运行长而影响运行效率等问题，一些以往亟需解决的问题得到了有效解决，工作人员操作熟练度有较大提升。后续所开展的考核对实现炼化企业信息化智能化、提升管理质量具有十分积极的意义[5]。

(6)在一个虚拟化的操作场景中，工作人员通过鼠标可以任意漫游、浏览，犹如行走在真实的厂区一样，管道模型、工艺信息、参数信息、操作信息等均可以一目了然，内容更加丰富。

4 结语

信息化智能化建设已经成为炼化企业实现高效管理的手段，其功能拓展性和推广应用效果均十分显著。以虚拟现实数字化工厂和DCS仿真培训为主的炼化智能体系可以大大提升生产管理质量，不过鉴于炼化企业智能体系建设仍存在诸多问题，后续要进一步加强理论研究，积累更多的实践经验。