炼油工艺平稳性管理体系及技术实施难点与对策

周建华，王明章，高 娜，徐 伟，苟成冬，何亚东

(1. 中国石化股份公司炼油事业部，北京 100728 2. 中国石化青岛石油化工有限责任公司，山东青岛 266043 3. 中石化安全工程研究院有限公司，山东青岛 266104)

0 前言

炼油工艺平稳性管理体系是一套全新的工艺流程管理机制。一方面，通过打造标准化、规范化的工艺管理模式，将报警、控制回路、异常工况、巡回检查与交接班等统一管理；另一方面，借助报警、控制回路性能评估与优化等先进技术实施，进一步提高炼油装置运行的自控率与平稳率。上述机制双管齐下，最终实现降低报警率、异常波动与非计划停车次数的目标，有效提升企业工艺管理精细化与科学化水平。同时，利用“体系+技术+平台”的模式实现整个建设过程的高效运行，通过PDCA的形式推动工艺技术管理水平的持续改进，保障生产稳定和产品质量。

工艺、设备和安全的管理作为炼油企业的三大核心管理过程，缺一不可[1]，当前，HSE安全管理体系和设备完整性体系已日趋成熟，但国内大中型炼油企业在工艺平稳管理方面均起步较晚，尚有较大提升空间。因此，如何深入分析企业工艺难点、挖掘企业生产痛点、融合企业管理特点，尽快构建起符合各企业自身实际发展的工艺平稳性管理体系，并制定针对性的实施策略保障体系有效落地，至关重要。

1 炼油工艺平稳性管理体系与支撑技术构建的实施难点

1.1 多制度、多体系并存，互补性差且内容松散重复

为了实现装置的安全稳定运行，各炼油企业均制定了一系列管理制度来规范生产和管理流程，但是制度之间互补性较差，碎片化、松散化现象严重[2]。以某石化公司为例，在制定《炼油化工工艺技术管理规定》的同时，又制定了《炼油装置管式加热炉联锁保护系统设置指导意见》《催化裂化装置防止结焦指导意见》等，各制度侧重点较强，缺乏系统性思维。

此外，企业内部同时运行多个管理体系，如HSE管理体系、设备完整性体系等，分属于安全、机动等多个部门负责，各体系独立并行，体系内容存在穿插重复和部分冲突[3]。现行体系的实施方法、层次结构各有特点，部分体系间虽然关联性较强但底层融合性不够，导致配套体系文件及支撑制度过多、过乱[4]，加重了基层单位的管理成本，不仅违背了体系一体化管理的发展要求，而且使得现有体系难以发挥有效作用，新的体系也难以构建和实施。

1.2 信息化辅助工具不完善，各类信息交互、共享机制不健全

国内大型炼油企业在数字化转型、赋能等上层技术方面进行了许多有益探索，如中国石化的“智能工厂”项目[5]、中国石油的“梦想云”计划[6]，均取得了较好效果。中国石化通过建立工艺管理系统、操作管理系统等信息化系统，有力地促进了工艺技术信息的集成，加强了交接班、工艺报警、工艺变更等业务的管理，但这类系统往往以管理为主，技术为辅，在提升管理水平的基础技术等方面还不够重视，开发的辅助工具往往集中在基于大数据、智能化等技术的公司级上层应用，忽视了DCS系统等底层控制系统对装置平稳运行的重要作用。

随着工业4.0的发展，国外控制系统厂商开始结合技术管理的要求，开发与工艺技术管理相关的软件，如控制回路管理软件、报警管理软件等，实用效果显著。在国内，报警管理、控制回路管理等工艺平稳运行关键技术仍处于初级阶段，缺乏统一的管理理念和完善的处置流程，同时，信息化技术工具开发团队不同，工具间耦合集成程度较低且标准不统一，后期维护工作落实不及时，整体配套技术运行机制尚未进行系统性规划，难以满足工艺平稳性管理体系的信息化落地需求。

1.3 相关系统、技术较多，企业难以有效区分异同，底层数据层面问题突出

通常，炼化企业使用多种系统来协助不同部门的日常工作，有的偏重于生产，有的偏重于管理，各个系统有联系也有区别，导致企业难以有效区分各个系统的契合性与统一性，给企业协同管理增添阻力的同时，由于企业不能较好理解不同系统、技术间的差异，当面对新系统、新技术推广时，难免产生重复建设的质疑，使得实施工作困难重重。

同时，企业底层数据资源层面整合不充分，孤岛隔断问题突出。调研发现，不同企业间、相同企业不同装置间的硬件环境、软件环境大相径庭，对底层数据的采集和存储造成极大的不便，例如，有的企业不同装置使用不同类型DCS系统，难以统一标准的数据采集接口和程序，这种情况下数据采集工作的成本会成倍增加，采集到的数据也难以满足系统要求，而数据是一切系统和技术的基础保障，数据质量出现问题更是可能会引发后续一连串的问题，最终导致数据分散，无法有效且及时地共享。

1.4 可借鉴经验较少，预期效益不明确，专业人员配备不足

国际龙头石化公司较早重视工艺管理，资金、人力投入充足，相关标准体系和系统也研发已久，如埃克森美孚公司的操作完整性体系、雪佛龙公司的HSE&ESIA管理体系等[7]。但是，一方面由于国内外政策背景、安全形势等差异较大，国外公司的先进建设经验难以直接复制到国内炼油企业；另一方面，当前各企业间深入到生产一线的交流、学习机会较少，仅依靠文献、文件等书面资料难以指导现场实际管理工作。因此，工艺平稳性管理体系可以参考的优秀实践较少，导致炼油企业对于平稳性体系构建和运行后所能产生的经济、管理等效益没有清楚的认知，执行效率及参与积极性无法得到保证。

另外，国内企业工艺管理人员占比不高且事务性工作较多，普遍存在身兼数职、一岗多职情况[8]，现有人员的工作模式和配备情况很难满足体系各阶段对技术人员的需求，如缺乏既了解体系要求或流程，又熟练掌握工艺、电仪等专业技术的人员，这种情况极易削弱专业管理的实质效果和人员之间串联合作的操作可行性，降低体系整体推行进度。

1.5 体系管理流程复杂，职责划分界定不清，培训工作不到位

工艺平稳性管理体系的前期构建和后期实施，涉及到的专业领域广、业务范围大、时间跨度长，需要联系协调的上下级审批任务繁重，如需要对接企管部门了解各类制度运行情况，对接信息部门了解信息化部署架构情况，对接仪表部门了解DCS的实际运行情况等，不可控因素较多，因此要想真正实现体系的推行落地，必须得到多个相关部门的全力支持与通力配合。这种情况下，极易出现管理责任交叉混淆、任务指令传达不力以及流程对接界定不清等问题，难以着手理清具体症结所在，以至于出现责任推诿现象，造成负面影响。

此外，培训工作是企业各类组织管理活动中的必备要素和难点所在[9]，工艺平稳性管理体系流程较为复杂，对平稳性体系理念和内容的充分理解比传统制度层面的理论宣贯难度更大，且多个辅助技术软件的熟练使用和维护也需要进行系统性地培训和掌握，而企业参与人员的职业素养、专业知识和理解能力不尽相同，以往一套培训课程一以贯之的策略不能满足平稳性体系培训的实际需要，因此，如何将各项重要内容融入到短时间的集中培训中并且避免培训不到位，直接影响体系能否有效运行。

2 炼油工艺平稳性管理体系与技术推行的落地对策

2.1 规范顶层管理，以创新融合思维确定体系建立机制

为保证体系的有效实施，工艺平稳性管理体系从构建之初，便严格遵从一体化管理理念，立足中国石化过程管理实际，遵循PDCA结构和ISO标准进行框架设计，真正落实管理标准化→标准程序化→程序表单化→表单结构化的工作流程，如图1。具体来说，建立“1+10”个体系文件，包括1个管理手册和10个程序文件，涵盖报警、联锁、变更、异常工况等全工艺要素，从上到下、从点到面建立完整、详细的体系实施指南，充分发挥一个体系要求的顶层引领优势，同时，完善各分级要素的制度衔接和技术互补，形成推进体系自主运转的强大合力。

此外，突出体系融合特点，组织技术人员全面梳理企业管理职责和业务流程，统一资源要素管理，共性要素执行统一管理要求、个性要素单独作为体系要点列出。认真分析各种管理条例的侧重和特点，找准不同制度间、体系间最恰当的结合点，以现有绩效考核指标为基础，合并、更新重复内容，制定、策划既符合企业主要管理过程，又满足相关评审要求的体系标准条款，避免给企业造成额外负担。

图1 工艺平稳性管理体系架构设计

2.2 完善指标覆盖，以平台思维统一建立多维度、多层级绩效运行指标

综合考虑业务流程、制度规范、管理深度等因素，确定影响炼油装置平稳运行的“5+13”个KPI分级绩效考核指标以实现工艺运行水平的统一量化评估，具体指标如表1。

工艺平稳运行绩效指标分为企业级和装置级2个层次。企业级绩效指标以企业为统计单位，统计所有涉及装置的绩效指标，用于各炼油企业工艺平稳运行绩效指标的横向对比。装置级绩效指标以装置为统计单位，统计单个装置的绩效指标，用于评估企业内部各装置间及各企业同类装置间的工艺平稳管理水平。

以“工艺指标合格率”为例，其以月为统计时间，通过计算企业/装置工艺卡片合格率与馏出口合格率的加权平均值，反映企业/装置的工艺卡片及馏出口指标合格情况。

a) 装置工艺卡片合格率

(1)

式中：T——合格率统计时长；

f——单个控制指标的取值时间间隔；

y——单个控制指标剔除的无效超标点数；

x——单个控制指标在控制上下限范围内的有效合格点数；

n——装置合格率绩效卡片中维护的控制指标个数。

b) 装置馏出口合格率

装置馏出口合格率=(Sq/St)×100%

(2)

式中：Sq——装置馏出口指标合格样本数，即统计时间范围内，单装置的各项馏出口指标采集样本合格的总数；

St——装置馏出口指标样本总数，即统计时间范围内，单装置的各项馏出口指标采集样本的总数。

最后，运用信息化手段，分别构建工艺总部级和企业端平稳性管理体系综合平台，按装置依次接入所有底层数据，实时监控、分析所有关键绩效指标，并建立流程管理平台满足管理流程的信息化，真正实现覆盖工艺平稳性管理体系“建、采、配、落、管、维”全过程的信息化、流程化、统一化、标准化[10]。

表1 工艺平稳运行绩效指标

2.3 抓牢底层控制，以“数据+技术”一体化模式打破系统层级壁垒

炼油生产中涉及工艺管理相关的基础数据较多，首先需要了解各装置工艺运行过程，分析所需数据定义、类型及权限等[11]，针对不同类型设备、不同厂家系统编写不同的数据采集方案，形成统一的平稳性数据库，对不满足数采要求的系统或装置进行有效识别，制定解决对策。

此外，深入调研企业当前相关系统的具体技术点和覆盖面，从内容、技术路线等出发，形成各个系统间的详细差异报告，使得企业相关人员知晓企业现有不足的同时，打消企业重复建设的疑虑。例如，同样是控制回路评估与优化技术，有的企业现有控制回路管理的目标侧重于提高装置控制回路的自控率、平稳率，控制回路评估软件则是侧重于自控率、平稳率等相关KPI指标的统计，而工艺平稳性体系的控制回路性能评估与优化技术，是在控制回路实现“投自动”的前提之下，以稳定性、准确性、快速性等为核心指标去评判控制回路的综合运行性能，识别低性能回路并进行智能故障诊断，随后依靠人工经验+软件分析，从硬件完好性、控制策略、控制参数设置等方面进一步优化，实现工艺过程准确、高效地控制。

与此同时，工艺平稳性关键技术将多目标关联分析的异常工况识别预警、基于风险的工艺报警评估及优化、多维度指标综合分析的控制回路性能评估及优化、等技术融为一体，形成工艺平稳性一体化技术平台，以工艺事故发展规律为主线，以运行数据和业务数据为基础，协同解决工艺、仪表、设备等方面的问题，实现异常预警、报警与处置和安全联锁，降低工艺运行风险，提升装置运行的平稳和安全运行水平。工艺平稳性管理体系支撑技术架构图，如图2。

图2 工艺平稳性管理体系信息化支撑技术

以“基于风险的工艺报警评估及优化技术”为例，通过报警参数筛选、报警优先级划分、设置合理化评估，再到报警性能多维度分析评估、不合理报警消除等工作，建立一整套科学的报警管理体系，形成报警性能评估与分析管理机制，实现频繁、持续与滋扰报警的消除与优化，促进报警相关绩效指标的持续提升。同时，依据《中国石化炼油工艺报警管理办法》及企业实际情况，辅助企业建立考核/评比机制，定期(日/周)进行KPI指标考核/评比，实现企业自主优化，形成企业报警管理考核与评比机制，企业管理部门定期通报KPI指标，运行部及车间自主分析并进行报警优化，如图3所示。

2.4 发挥带头优势，以“兵团作战”机制夯实体系管理根基

深入分析国内炼油企业工艺管理情况，部分企业在不断探索过程中也形成了一些特色做法，如镇海炼化的“一平稳四优化”管理机制、上海赛科的“过程安全管理八要点”等[12]，虽然未形成管理体系，但是推动了各自企业管理能力的提升。因此，应充分发挥优势企业带头作用，依托企业现有研究基础，融合国外典型体系编写要点，借鉴系统内HSE体系、设备完整性体系等体系的建设与推广理念，从法律法规、降低成本、延长检维修、故障诊断与监测、减少安全风险隐患、应急措施等多个方面总结体系收益链条，将业务管控与最佳实践经验结合，以体系化的模式形成可推广的优秀成果案例，以实际的价值营收效益为载体带动其他企业产生可观效力，为工艺平稳性管理体系做好经验支撑。

图3 日常报警优化机制

同时，聚焦人员短缺需求，按照需求维度引入各级骨干力量，包括生产企业、研究院专家，以及承包商、技术团队等专业人员，通过“兵团作战”的合作机制形成工艺专职决策智囊团，彻底转变传统“一人多职、一职多能”的工作方式，从结果入手逐层简化、分解任务，按时间节点分配、落实到具体岗位，最大化保证团队成员的内在动力。

2.5 强化职责分工，以科学组织架构无缝衔接体系分级培训

工艺平稳性绩效指标的提升是一个长期的过程，为保证整个周期内体系工作的良性循环推进，必须依托现有基础架构，利用网格化管理策略快速搭建平稳性体系组织架构。对于大型炼油企业，建立集团公司主管事业部与各子公司牵头部门间的连接纽带，并组织成立集团公司级体系领导组、子公司级体系建设管理组与工作组等专项小组，按照要素职责划分的原则，明确、统筹各级主体的责任分工与管控跨度，强化基层各部门职责，细化子公司参与部门的具体职责和权限[13]。例如，子公司发展规划部门负责定期评审平稳性管理体系的运行情况，生产管理部门主抓平稳性的日常管理工作，运行部/车间负责管辖装置级的平稳性管理工作，生产装置负责配合职能部门落实具体工作等，实现工艺技术的闭环管理。

为进一步确保工艺平稳性管理体系在企业的顺利快速落地，应建立针对不同层级的培训机制，第一层为工艺平稳性管理体系培训，第二层为支撑技术培训。管理体系培训又分为企业领导人员培训和体系建设骨干培训，通过广泛凝聚资源打造工艺安全领导力提升精品课程，针对不同岗位(企管/企改、生产等)人员设置不同培训内容，创新“线上+线下”平稳性建设活动模式，提升专业技术人员体系管理素质能力。支撑技术培训采用初级、中级、高级递进培训的思路，囊括评估算法、原理模型等学习内容，为全面推进各领域平稳性建设培育精兵强将。

3 应用案例

本文开发的工艺平稳性体系及技术在某石化公司的多个炼油企业进行了应用。

以某炼油企业为例，在工艺报警率及其对应的二级指标指导下，各装置均进行了报警优化，与2019年11月相比，2020年1月的报警数量大幅减少，其中11套装置的“时平均报警数”小于6，7套装置的“时平均报警数”下降幅度达到60%以上，报警绩效提升效果显著。

经过多轮优化，2020年1月，该企业的各项绩效指标达到如表2所示的水平，其中，流程自动化率的二级指标人均控制回路数、控制回路复杂性指数、先进控制复杂性指数属于“静态数据”，不随装置运行情况而波动，故未做统计。

表2 某炼化企业工艺平稳运行绩效指标

4 结论

工艺平稳性管理体系是提升企业一体化管理水平的有力保障，填补了国内石化企业在炼油过程工艺体系化管理层面的空白。本文以企业发展实际为导向，深入挖掘、分析体系构建与运行过程中面临的重难点问题，并通过科学理念、先进技术、专家经验等全要素结合的方式制定了详细、具体的解决对策，帮助企业有效破解管理体系落地难、维护难的问题，加快推进各企业工艺平稳性管理体系的部署与运行，真正实现提高装置使用寿命、增强运行平稳能力、减少重大事故发生概率的目标。