浅谈智慧炼化的发展与应用

石国伟

（新疆油田公司数据公司，新疆 克拉玛依 834000）

0 引言

石油资源的效益开发离不开炼化企业的支持，在新能源、新技术不断发展的同时，以石油资源为基础的炼化企业面临资源不断减少、竞争愈加激烈的市场环境，炼化企业的发展在“互联网+”影响下呈现出新的格局。在新环境下，炼化企业急需改变现有的发展模式，在推进资源、能源开发应用业务多元化发展的同时，也需要重视对生产营销和炼化业务水平的改善与提升。相关企业急需推进企业数字化、智能化转型，将大数据、云计算、物联网相关技术应用到智慧炼化的发展工作中，实现企业效益、效率、服务水平的全方面提升。

1 炼化企业智能化、数字化发展动力

1.1 发展环境发生变化

炼化企业在数十年的发展过程中对低碳、可持续发展理念有了更加深刻的认知，企业在自身发展需求和外界市场形势变化的情况下开始朝着智能化、大型化、差异化、高价值等方向发展。然而，在发展过程中，炼化企业不得不面临原料、市场不断变化的发展环境，在提升效益的同时也面临着生产经营风险的增加，供应链发展更加快速，能源消费日益降低，进一步压缩了炼化企业的发展空间，低碳、绿色理念的盛行也给炼化企业带来了更多压力。在发生众多变化的新环境中，炼化企业急需推进数字化、智能化转型，朝着智慧炼化的方向发展。

1.2 生产服务模式改变

国内外石油企业大多不再单独开发石油能源，开始朝着新能源方向发展，推进企业的产业链不断延伸拓展。部分企业依靠能源互联网的形式实现对分布式能源的集中利用，依托新技术推进智能网络的建设，实现对能源的高效整合。还有企业利用能源互联网实现对能源分配应用模式的优化改进，以物联网的形式完成对绿色能源的低成本、高效率分配。在炼化业务方面，炼化企业持续推进技术水平的提升，积极开发高价值、高性能的炼化产品，基于用户消费理念生产具有更高附加价值、更强专用性及更高效益的产品，以云制造的方式推动生产服务模式的转型升级。

1.3 生产经营过程中存在较多不可控因素

原料的不可控使得炼化企业在供应环节面临更多生产经营风险，石油品质量要求、原料的质量水平、生产方式以及产品附加要求的不确定性也增加了炼化生产环节的管控难度。此外，用户的多样化需求给企业的销售工作带来更多困难。针对众多生产经营环节的不可控因素，炼化企业需要推进生产经营工作的数字化和智能化转型，通过智慧应用实现对数据信息的采集与分析，同时实现对不可控因素的有效管理，满足企业降本增效的发展需求。

2 智慧炼化发展思路

炼化企业可以创新思路推进智慧炼化建设发展工作，在实现智慧炼化目标之前，需要积极推进企业的数字化与智能化发展。其中，数字化是智慧炼化企业的发展基础，其关键在于通过数字化技术实现生产经营环节的可视化，借助自动化的生产流程和信息化的管理模式提高企业的生产效率。

智慧炼化的关键是利用智能化技术手段实现炼化生产各环节的最优化控制，构建涵盖物流、运维、生产调度、客户需求、设备状态预测等各方面在内的智能化模型，实现大数据技术在企业生产经营中的有效应用，依托智能模型实现对炼化生产相关设备的全生命周期智能化管理，在提高生产效率的同时降低生产能耗。在数字化、智能化转型发展过程中，炼化企业最终将构建生产经营过程的一体化发展模式，实现对价值链和供应链的优化管理，基于经营销售效益提升的目标实现对各环节的优化控制，推动智慧企业可持续发展。

3 智慧炼化的具体发展与应用

3.1 原油数据库

石油的炼化生产通常需要从分子角度入手，在掌握石油反应特性、结构特点、性能组成的情况下实现炼化生产过程的优化。通过建立石油分子数据库的方式，炼化企业能够实现对石油分子的有效控制，进一步提升炼化生产管理水平。原油分子相关数据采集的过程中，企业需要合理应用色谱法、X 射线、核磁共振、光谱技术等技术对原油组分、烃族结构等进行测定分析，结合分析结果对各种分子结构进行编码，构建涵盖石油各种数据参数的原油分子数据库。在实际应用时，炼化企业在分析油藏原油化学性质的过程中，可以借助数据库中的分子信息对油藏中的原油性质进行对比分析，从而掌握油藏的具体信息。在生产研究过程中，炼化企业可以借助数据库对原油分子反应规则进行深入探索，借助海量的分子数据实现全新石油炼化产品模型的创建，从而为高质量油品的产出提供技术支持。在后续发展中，炼化企业还可以结合自身资源配置情况和分子数据库信息对现有的炼化生产过程进行优化，实现自身炼化生产能力的提高。

3.2 生产运营协同管理

生产运营协同管理是智慧炼化的重要应用方向，其工作任务在于实现对生产管理相关资源的集成管理，通过专用工具对生产管理数据进行分析并作出决策指引，为生产环节各专业的协调配合提供帮助，满足炼化生产效率与经营成本的优化管控需求。在应用过程中，生产运营协同管理系统要能够面向不同人员提供针对性的服务，如针对炼化设备维护人员提供状态修改、故障报警、生产支持相关服务；针对生产调度人员提供设备监控、人员管理等服务；针对生产优化控制人员提供相关指标分析等服务；针对企业主管领导提供供需、应急、绩效相关服务。该系统的功能主要体现在4 个方面：首先，系统具备可视化信息服务功能，能够为各相关人员提供设备运行、产品库存、生产能耗、市场现状、原油运输、产品产量等生产执行数据，为企业平稳有序发展提供数据支持；其次，系统具备数据分析功能，可以从各生产经营指标入手，实现对上述可视化信息数据的分析，将企业运营情况直观地展示出来；再次，系统能够预估生产运营风险，根据设备维护情况、设备运行情况、物资库存情况等进行动态管理，为突发应急指挥提供专家支持；最后，针对运营环节，系统具有优化功能，能够实现对供应链的可视化管理，为生产、销售、采购、运输、存储等各环节提供整体优化策略。

3.3 供应链一体化经营管理

供应链管理是智慧炼化的重要内容，也是改善炼化企业生产经营效益的重要手段。供应链涉及的环节包括从原油购买到油品炼化生产，再到销售的各个环节。供应链的管理需要从计划与调度两方面入手，需要原油供应商、炼化厂、销售部门等各相关部门协同配合。智慧炼化企业需要将石油产品生产、供应、销售等各环节形成一个闭合整体，推进一体化建设和发展。例如，巴西石油针对供应链各环节管理建立了专用的管理系统，通过供需分析、需求预测等为供应链各环节提供发展建议。然而，在实际应用时，大多数炼化企业未能实现对供应链全过程的统筹管理，在业务流程未形成闭环的情况下，企业的资源难以实现高效调度，导致供应链经营管理效率低下。

在智慧供应链建设过程中，炼化企业需要建设大数据平台实现对存储、销售、生产、供应相关数据的汇总与分析，建立上述环节各相关指标的可视化界面，通过关联分析推行一体化优化策略，完成协同调度与绩效管理相关工作，为供应链各项业务的开展提供支持。在大数据平台建设完成后，企业可以完成环节信息的采集处理工作，结合市场批发销售、炼化厂生产等各生产经营工作建立数据分析模型，为各环节优化策略的提出提供数据支持。在协调调度管理模式下，智慧炼化企业能够动态管理生产、销售各环节业务工作，通过高效的协同配合减少不必要的资源损耗。在大数据平台的支持下，炼化企业能够对用户需求进行深入分析，结合销售动态对经营环节进行优化，同步完成炼化生产环节产品类型、产品数量的优化控制，实现原油资源的高效配置，同时也可以完成原油仓储运输工作的优化管理，建立运输、接货、生产各环节协同配合体系。

在可视化的供应链关键指标作用下，炼化企业能够根据产品销售情况确定产品需求，根据需求控制炼厂供应量，再根据供应量确定原油运输、采购计划。可视化的供应链指标能够为企业的发展进行风险预警，企业也可以通过对指标信息的深入挖掘为后续的发展制订更准确的计划。在智慧供应链实施过程中，企业能够提升对自身内部资源的利用水平，能够更精准地预估“产供销存”各环节的发展趋势，为精细化管理模式的推行提供技术支持。为了实现智慧供应链的设计应用，企业也需要积极研究数据整合的具体方法，建立一种能够统一管理不同标准数据的管理体系，为智慧供应链的实现奠定基础。

3.4 设备运维优化管理系统

设备运维管理系统是智慧炼化的重要应用之一，企业需要针对关键设备做好状态预测评估工作，通过状态修改等方式将设备停机等风险隐患管控到位；通过数据分析的方式为运维管理提供建议，增强设备运行的稳定性。系统在运行过程中，能够依靠就地级的状态采集装置、点巡检装置实现对设备运行状态的综合监控；能够根据设备性能等基础运行数据为设备维护、故障处理等工作提供最基础的工作建议；能够根据设备运行情况建立故障分析数据库，依靠大数据分析、神经网络等技术手段完成设备可靠性、寿命、故障的分析、定位，为备件优化、成本维护等提供优化策略；能够制定设备维护策略，实现对设备成本、性能、可靠性指标的平衡管控，依靠历史维修相关数据分析结果为管理人员提供维护建议。在该应用发展的过程中，企业需要重点推进专家知识库、大数据分析相关技术的研究应用，结合企业设备运维管理实际情况实现对相关技术的合理应用，满足炼化设备运维优化工作需求。

3.5 能耗管理系统

炼化企业在当前发展过程中面临着严峻的能源形势，在竞争日益激烈的情况下，企业成本不断增加，急需采取合理的手段对现有的生产经营能源消耗情况进行有效管理，即通过能耗管理系统实现智慧炼化的建设发展。例如，Valero 在炼油厂建设了内部设备实时优化管理系统，有效提高了锅炉效率，满足了企业发展的成本控制需求。在能耗管理系统建设过程中，炼化企业需要确保系统具备能源计划制订、执行、评估等能源管理下的全过程管理能力，为能源优化提供管理建议；在运行过程中，要对蒸汽、动力相关耗能系统及炼化生产设备的运行数据进行采集，通过对能耗成本、效率等数据的分析建立优化管理模型，实现对石油炼化供应链各环节的能耗控制。

3.6 智慧加油站

加油站是炼化企业供应链环节的一部分，主要面向客户提供加油服务，充分考虑用户需求，借助技术手段对加油站运营期间的数据信息、用户需求信息等进行监测或收集，通过大数据技术筛选和整理有效数据，结合数据分析结果为响应流程、人员组织、应急指挥工作等提供参考指引。智慧加油站通过各种技术、管理措施给客户带来优质的加油站服务体验。加油站应配备智能销售终端、液位仪、加油机等智能化设备，也可通过社交网络等多种渠道建立与用户的互动联系，实现产品结构和服务手段的优化改善，还应建立与电商平台的合作关系，满足加油站产品的线上、线下供应服务需求。

4 结语

炼化企业需要针对现阶段的能源市场环境积极推进自身数字化、智能化转型，在数字化、智能化的基础上实现智慧炼化，在持续变化的发展环境中转变生产经营服务模式，合理应对各种不可控因素。在智慧炼化发展与应用过程中，企业也需要从原油分子数据库创建、供应链一体化管理、能耗优化管理、设备运维管理、加油站管理等方面入手，推动企业可持续发展。