化工是日常生活的基礎。當今世界正經(jīng)歷著(zhù)工業(yè)化和城市化的飛速發(fā)展，化工產(chǎn)品的需求正在形成日益激烈的競爭格局。為了應對市場(chǎng)的波動(dòng)和嚴格的政府規章條例，化工產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)商必須通過(guò)整合下游價(jià)值鏈以同時(shí)適應本地及國際競爭。這就要求生產(chǎn)廠(chǎng)商具有高運營(yíng)效率、快速響應流程和卓越的技能，以從生產(chǎn)運營(yíng)中獲取更大的價(jià)值，滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

為了保持盈利，許多大宗化工產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)商專(zhuān)注于實(shí)施高效的運營(yíng)措施，比如節省能源及使工廠(chǎng)裝置的產(chǎn)能最大化。生產(chǎn)廠(chǎng)商采用基于模型的決策支持系統，利用最前沿的技術(shù)，即可靈活地處理運營(yíng)中遇到的問(wèn)題，獲得最直接的效益。通過(guò)使用強大的工具，生產(chǎn)廠(chǎng)商可以縮短代價(jià)較高的停工期、提高產(chǎn)能、改善產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)化產(chǎn)品收率。

從大宗化工產(chǎn)品生產(chǎn)中實(shí)現效益最大化

大宗化工產(chǎn)品行業(yè)為能源密集型產(chǎn)業(yè)，如生產(chǎn)的產(chǎn)品包括氨、硫酸、氫氧化鈉、氯和乙烷等，其特點(diǎn)是產(chǎn)量高而利潤低。這個(gè)行業(yè)成本中的約60%為用于化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程使用的原料或原材料。多數大宗化工產(chǎn)品作為中間產(chǎn)品，用于生產(chǎn)其它最終產(chǎn)品，如塑料容器或肥料等。大宗化工產(chǎn)品大體上分為四大類(lèi)：有機化工產(chǎn)品，樹(shù)脂、合成橡膠及纖維類(lèi)化工產(chǎn)品，無(wú)機化工產(chǎn)品和農業(yè)化工產(chǎn)品。

根據美國能源情報署（EIA）的預測，到2025年，大宗化工產(chǎn)品的裝運量?jì)r(jià)值將上升到4290億美元。就這點(diǎn)而言，全球的化工產(chǎn)品行業(yè)在過(guò)去的十年中已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，尤其在像中國這樣的新興國家。許多行業(yè)專(zhuān)家預測在未來(lái)十年中前十名的化工企業(yè)至少有一半來(lái)自中國和中東。繁榮的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)可降低原料成本，因此美國的化工行業(yè)也會(huì )保持相當強勢。但是，激烈的競爭使得歐洲許多化工廠(chǎng)面臨關(guān)閉威脅，其行業(yè)發(fā)展將持續低迷。

對于基礎化工產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)商而言，降低成本是非常重要的，業(yè)內的領(lǐng)先者已經(jīng)達成了共識，認為技術(shù)可以顯著(zhù)地幫助提高工廠(chǎng)整體的運營(yíng)效率。比如，普華永道最近對近1800位高級管理人員完成了一項“突破創(chuàng )新與提升”的調查，來(lái)自12個(gè)國家的50多家化工企業(yè)參與了這項調查，95%的化工行業(yè)參與者表示可以預見(jiàn)到未來(lái)三年里他們所在的公司將會(huì )應用創(chuàng )新的數字技術(shù)，50%的人期待著(zhù)突破性或革命性的進(jìn)步。

采用精確模型支持生產(chǎn)運營(yíng)

優(yōu)化軟件上的投入可為生產(chǎn)和供應鏈管理提升運營(yíng)可靠性、降低成本、并產(chǎn)生更優(yōu)的運營(yíng)效率。采用先進(jìn)的集成化軟件方案可幫助工作人員優(yōu)化生產(chǎn)運營(yíng)，同時(shí)捕捉市場(chǎng)機遇。為了應對運營(yíng)中遇到的挑戰， aspenONE軟件包能提供集成化解決方案，用于解決工藝設計、計劃、調度和工廠(chǎng)運營(yíng)全過(guò)程中的端對端的低效問(wèn)題。部署了這些創(chuàng )新軟件的生產(chǎn)廠(chǎng)商在一年內一個(gè)廠(chǎng)就能夠創(chuàng )造數百萬(wàn)美元的效益，并且在幾個(gè)月內而不需等待多年就可實(shí)現投資回報。艾斯本的解決方案為化工生產(chǎn)廠(chǎng)商帶來(lái)在產(chǎn)量、質(zhì)量、能源利用、運營(yíng)成本和工藝靈活性等多方面的綜合效益。其技術(shù)包括：采用先進(jìn)過(guò)程控制系統（利用Aspen DMC3實(shí)現的aspenONE APC）來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程；采用生產(chǎn)執行系統（具有實(shí)時(shí)優(yōu)化功能——RTO的aspenONE MES，Aspen Infoplus.21，aspenONE Process Explorer）收集并分析工藝生產(chǎn)過(guò)程數據；采用集成化模擬軟件（包含Aspen HYSYS在線(xiàn)模型的aspenONE Engineering）模擬生產(chǎn)過(guò)程；改善供應鏈、同時(shí)用于工廠(chǎng)內外供應鏈管理優(yōu)化的軟件（aspenONE SCM）及提升過(guò)程工藝的軟件（采用aspenONE Engineering）。

對于工廠(chǎng)工程師來(lái)說(shuō)，面對運營(yíng)問(wèn)題，能快速容易地找到根源是非常關(guān)鍵的。例如，采用Aspen Simulation Workbook (ASW)，工程師和操作員可以在他們所熟悉的Excel界面使用嚴格的流程模擬軟件。通過(guò)該軟件，工程師可以在不干擾工廠(chǎng)運行的情況下確定變量的靈敏度，對不同工藝操作過(guò)程建立情境模擬，以處理生產(chǎn)過(guò)程中的不確定性。也可使用ASW來(lái)檢測設備性能（如換熱器、反應器和塔），輕松確定最優(yōu)的維修保養安排。一家領(lǐng)先的拉丁美洲化工公司近期在乙醇胺工廠(chǎng)采用ASW，蒸汽使用量降低了15%。

建立模型

當開(kāi)發(fā)基于模型的決策支持系統時(shí)，其關(guān)鍵是實(shí)現工廠(chǎng)數據可視化并可對過(guò)程工藝變量進(jìn)行預測。通過(guò)全方位的數據可視化，能知曉生產(chǎn)情況，即可對問(wèn)題根源產(chǎn)生獲得更深入的認識。過(guò)程工藝模型對工廠(chǎng)運營(yíng)而言是非常有價(jià)值的，如果模型足夠精細化，還可在與過(guò)程工藝數據相關(guān)的一定范圍內可靠地預測工廠(chǎng)的真實(shí)性能。根據執行環(huán)境不同，可自行對數據進(jìn)行處理以消除測量誤差，模型可以請求式、日程式或事件驅動(dòng)式運行。

使用艾斯本的集成化工具，工藝工程師可以對工藝裝置建立模型，利用來(lái)自生產(chǎn)工程師的數據或工廠(chǎng)歷史數據驗證該模型。該模型可以用來(lái)確定不同的工藝操作條件。為工藝裝置模型建立一個(gè)ASW界面，并將其在Excel中與工廠(chǎng)數據位號相關(guān)聯(lián)，化工生產(chǎn)工程師就可以利用這個(gè)模型確定不同的操作條件。下一步是在線(xiàn)運行時(shí)調節模型。歷史數據將被記錄下來(lái)，這樣生產(chǎn)工程師能夠立即了解該模型在一段時(shí)間內的變化。在采用實(shí)時(shí)優(yōu)化（RTO）對模型進(jìn)行每周七天、每天24小時(shí)不間斷的部署后，模型可每天自行校正，并把已優(yōu)化的設定值提供給控制系統。由此工廠(chǎng)可以達到并保持高出以往的性能，并解放了工藝工程師大量的時(shí)間。使用Aspen Custom Modeler可以簡(jiǎn)便地創(chuàng )建獨特而精確的過(guò)程工藝和設備模型，并能根據精度及簡(jiǎn)易性需求調整。該軟件可為模型生成自定義的表格和趨勢圖，因此能夠容易地展示對工程師有用的數據。

值得一提的是，艾斯本的實(shí)時(shí)優(yōu)化RTO技術(shù)已在中國石化的燕山石化乙烯全裝置全流程上獲得了成功的應用。乙烯是一種重要的中間產(chǎn)品，優(yōu)化乙烯生產(chǎn)過(guò)程可以幫助石化企業(yè)提升競爭力。

化工行業(yè)集成化軟件采用一致性的模型和數據，支持跨功能協(xié)同。通過(guò)裝置機理模型推動(dòng)工藝改進(jìn)和設計創(chuàng )新，企業(yè)可以：

提高產(chǎn)能，節能降耗

提高收率、產(chǎn)品質(zhì)量和利潤

節省投資和運營(yíng)成本

提高工藝工程設計效率

以較高的投資回報更快地將新產(chǎn)品和設計引入市場(chǎng)

模型帶來(lái)的卓越運營(yíng)

隨著(zhù)市場(chǎng)東移，化工企業(yè)持續面臨商品價(jià)格的波動(dòng)和日益激烈的競爭。許多全球性的化工企業(yè)即便在供給和需求方面面臨著(zhù)來(lái)自本地企業(yè)的強大競爭，他們仍努力拓展新業(yè)務(wù)。

需要采用整體性方法實(shí)現資產(chǎn)優(yōu)化，應對瓶頸問(wèn)題及克服運營(yíng)方面的復雜性，以較低的成本生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，并提高產(chǎn)量。更好的運行策略可以縮減整體成本，該策略包括更優(yōu)的能源使用、公用資源成本優(yōu)化、運營(yíng)工作流程的效率提升和維修保養成本降低，這些均能使生產(chǎn)廠(chǎng)商獲得更高的盈利。運用領(lǐng)先技術(shù)建立在基于模型決策支持系統的大宗化工產(chǎn)品企業(yè)將提升端對端的生產(chǎn)性能，在不確定的市場(chǎng)中保持競爭力。

作者：

艾斯本公司亞太區業(yè)務(wù)顧問(wèn)及銷(xiāo)售運營(yíng)副總裁Rob Howard

艾斯本公司高級資深技術(shù)顧問(wèn)竺建敏博士