1.項目背景

當前，推動(dòng)數字經(jīng)濟和實(shí)體經(jīng)濟融合發(fā)展已成為助推我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。無(wú)論是對于一個(gè)行業(yè)，還是就企業(yè)自身而言，數字化轉型永遠都是一項需要遠瞻視角、穩步推動(dòng)的事業(yè)，無(wú)法一蹴而就。

作為一家世界級的新能源、新材料高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集團，多年來(lái)，盛虹堅定做綠色高質(zhì)量發(fā)展的引領(lǐng)者和產(chǎn)業(yè)轉型升級的探路者，不斷探索如何充分利用數字化、智能化技術(shù)，提高生產(chǎn)過(guò)程和運營(yíng)的安全、可靠、高效和可持續，以提高企業(yè)的核心競爭力。

開(kāi)啟斯爾邦石化PDH 的智能工廠(chǎng)試點(diǎn)項目是一個(gè)非常好的契機。盛虹期望通過(guò)數字化轉變項目運營(yíng)理念，優(yōu)化組織結構和崗位職責，以實(shí)現高效運行和管理，并借由工藝技術(shù)和智能化技術(shù)的深度結合，以PDH 裝置為原點(diǎn)，在石化行業(yè)內探索以裝置為核心基礎的綠色化、數字化、智能化最佳實(shí)踐。

霍尼韋爾在流程工業(yè)深耕數十載，在自動(dòng)化、數字化創(chuàng )新解決方案，以及石化煉化工藝技術(shù)等領(lǐng)域都有著(zhù)深厚積淀和獨到優(yōu)勢，是盛虹多年來(lái)理念同頻、志同道合的合作伙伴。2021年初，盛虹斯爾邦PDH丙烷脫氫裝置決定采用霍尼韋爾工藝技術(shù)，雙方深入探討了在裝置實(shí)施數字化、智能化的業(yè)務(wù)目標和實(shí)施路徑。

2.項目目標及原則

在裝置的控制數字化、智能化以及生產(chǎn)管理層面，斯爾邦希望應用數字孿生、優(yōu)化控制等新技術(shù)，將企業(yè)內的丙烷脫氫裝置（PDH）建設成為全球領(lǐng)先、結合工藝技術(shù)、實(shí)現智能化生產(chǎn)以及數字化操作管理的標桿裝置。詳細建設目標和規劃藍圖如下：

2.1 提升裝置過(guò)程安全管理水平

通過(guò)報警數據收集及合理化分析、關(guān)聯(lián)，消除裝置無(wú)效報警，優(yōu)化有效報警，通過(guò)集成安全操作窗口確保裝置長(cháng)周期安全運行，降低非計劃停車(chē)風(fēng)險、實(shí)現裝置異常報警全流程閉環(huán)管理。

2.2 優(yōu)化裝置生產(chǎn)質(zhì)量和效益

借助霍尼韋爾UOP 工藝數字孿生互聯(lián)與先進(jìn)控制結合，提高自控水平，提升裝置平穩性、收率產(chǎn)率，并降低人員操作強度；在優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，收獲降低能耗、產(chǎn)率提升的雙收益。

2.3 提高生產(chǎn)卓越運營(yíng)管理水平

明確裝置管理和生產(chǎn)崗位職責，建立相應實(shí)時(shí)績(jì)效KPI，通過(guò)數字化手段展示運營(yíng)績(jì)效，實(shí)現從計劃、執行到統計結果的實(shí)時(shí)閉環(huán)管理，并通過(guò)績(jì)效異常驅動(dòng)工作流程和各部門(mén)協(xié)同。

2.4 打造PDH 行業(yè)綠色低碳標桿

對裝置的CO2 排放進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和計算，打造低能耗、低物耗、低工藝生焦、低碳排、低催化劑粉塵、長(cháng)預期壽命的行業(yè)工廠(chǎng)新標桿。

3.項目實(shí)施與應用

圍繞確保過(guò)程安全、優(yōu)化裝置效益、提高生產(chǎn)管理水平、降低運行成本的建設目標，斯爾邦石化丙烷脫氫生產(chǎn)運營(yíng)的智能化升級，選擇了霍尼韋爾行業(yè)領(lǐng)先的智能工廠(chǎng)。解決方案，從集成操作窗口、先進(jìn)控制和優(yōu)化、智能運行管理以及數字孿生和互聯(lián)應用的層面，共實(shí)施了七套子系統，帶來(lái)了可觀(guān)的數字化效益。

3.1 控制系統性能監視與運維 CPM

過(guò)程PID 回路及先進(jìn)控制是影響裝置運行質(zhì)量的關(guān)鍵因素，傳統的人工維護難以保障回路及先進(jìn)控制高質(zhì)量的有效投運率?；裟犴f爾Profit? CPM 系統可以實(shí)時(shí)提供一個(gè)周期內的回路、先進(jìn)控制有效投用率報告，并對已投用自控的回路及先進(jìn)控制給出性能評級以及控制回路深層次剖析數據，便于確?；A回路和先控的運行性能。

建設成果：優(yōu)化和監測控制性能?，F場(chǎng)的儀表工程師、工藝人員，能輕松通過(guò)CPM 系統中的Web 熱區圖，實(shí)時(shí)查看投用率低的PID 回路和APC 控制性能，包括自動(dòng)發(fā)現閥門(mén)靜摩擦、粘滯、振蕩等情況，更有針對性地進(jìn)行參數優(yōu)化。借由這一強大的在線(xiàn)監視手段，能夠大幅降低設備、工廠(chǎng)維護的人工工作強度，有效提高維護效率，PDH 裝置自控率提高到95％以上。

3.2  先進(jìn)控制系統 APC

霍尼韋爾APC 系統的先控和優(yōu)化軟件是成熟的、國內外長(cháng)期使用的標準軟件產(chǎn)品，該系統基于新一代控制算法、漏斗控制創(chuàng )新技術(shù)，擁有更好的魯棒性、穩定性，支持多模型在線(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，幫助客戶(hù)提高裝置平穩性、穩定產(chǎn)品質(zhì)量、提高目標收率，實(shí)現節能降耗。

建設成果：提升自控和生產(chǎn)水平?；裟犴f爾APC 系統通過(guò)對丙烷脫氫裝置脫氫反應器單元、脫丙烷塔、脫乙烷塔和丙烯精餾塔4 個(gè)控制器的全流程控制，并和霍尼韋爾UOP 工藝知識結合，設定轉化率等優(yōu)化目標，實(shí)現裝置優(yōu)化生產(chǎn)、平穩運行。系統投用后，實(shí)現人工操作頻次降幅達50%以上，大大降低了人員勞動(dòng)強度；提高裝置自控率至95%以上，丙烯收率提高0.1% 以上。

3.3 丙烷脫氫工藝霍尼韋爾UOP 生命周期服務(wù)

霍尼韋爾UOP 數字孿生互聯(lián)和生命周期專(zhuān)家服務(wù)，能夠通過(guò)對裝置性能指標、操作參數、反應器及催化劑狀態(tài)等關(guān)鍵參數的工藝監控，定期發(fā)送裝置運行狀態(tài)趨勢、裝置主要指標以及預測較佳效益趨勢，指導裝置可靠、優(yōu)化生產(chǎn)，最終提高PDH 裝置的產(chǎn)能、產(chǎn)率，避免非計劃停車(chē)，更好地降低原料、催化劑消耗和烷烴單耗等關(guān)鍵指標。

建設成果：長(cháng)周期運行，降本增效?；裟犴f爾UOP 生命周期服務(wù)可每周發(fā)送裝置運行狀態(tài)和趨勢預測，幫助斯爾邦PDH 項目實(shí)現長(cháng)周期運行、優(yōu)化原料消耗，讓裝置實(shí)現增加產(chǎn)量，降低整體生產(chǎn)成本。

3.4 現代化中控室

霍尼韋爾Experion? PKS Orion Console 操作站的數字化技術(shù)的應用，PKS 正在改變中控室操作人員的工作方式和職責范圍，系統的大屏可以展示從裝置主要實(shí)時(shí)績(jì)效指標KPI，到多窗口線(xiàn)上分層的流程圖畫(huà)面、趨勢、報警畫(huà)面和現場(chǎng)視頻監控，復雜回路控制、先進(jìn)控制、程序控制的投入，大大減少操作人員的操作頻次，從而將操作人員從傳統的設備、控制操作高負荷工作中解放出來(lái)，更多精力關(guān)注整個(gè)裝置的運行性能和優(yōu)化，操作人員的操作對象從單元、設備轉變?yōu)檎麄€(gè)裝置的運行。

建設成果：分屏展示操作，提升決策效率。在斯爾邦工廠(chǎng)的現代化中控室中，采用了55 寸大屏Experion? PKS Orion Console 操作站，通過(guò)和斯爾邦丙烷脫氫裝置經(jīng)理及霍尼韋爾UOP 工藝專(zhuān)家的討論，確定了大屏展示的裝置KPI 區域的參數列表及流程圖分層設計結構，內操人員可在一個(gè)大屏上進(jìn)行多組運行數據的趨勢監測，關(guān)注點(diǎn)也從原來(lái)的單體過(guò)程控制操作轉變?yōu)檎麄€(gè)裝置的運行性能，操作效率大幅提升，亦能提高員工技能和決策效率。

3.5 智能報警管理系統

過(guò)程安全是石化生產(chǎn)降本增收的前提，ASM 異常工況管理協(xié)會(huì )研究表明，過(guò)程控制系統中大量無(wú)效報警會(huì )導致危險隱患與事故的發(fā)生，操作人員伴隨著(zhù)疲勞與壓力等多種原因，在響應大量報警并需要立刻做出判斷的同時(shí)，也會(huì )引發(fā)低效率的操作，甚至是安全風(fēng)險。通過(guò)報警設計、報警設備和合理化分析、變更管理等全生命周期的報警管理，消除無(wú)效報警，優(yōu)化減少有效報警，斯爾邦丙烷脫氫裝置通過(guò)霍尼韋爾報警管理系統采集與存儲來(lái)自PKS 系統的報警與事件數據，評估、分析報警性能，通過(guò)可自定義并基于角色的KPI 展板，允許操作員、工程師、經(jīng)理、主管等負責人快速查看各班組的報警數量、優(yōu)先級分布、報警洪災等性能及診斷報告，并和行業(yè)同類(lèi)裝置對標；通過(guò)系統記錄的同一時(shí)間段內報警和事件信息關(guān)聯(lián)分析，查找報警產(chǎn)生原因或操作事故調查；通過(guò)合理化分析減少擾動(dòng)報警，優(yōu)化減少有效報警；同時(shí)，在PKS 操作站設有報警幫助窗口，當關(guān)鍵報警出現時(shí)，自動(dòng)彈出報警幫助窗口，顯示報警起因、后果、應該采取什么行動(dòng)等報警幫助信息。

建設成果：報警管理系統優(yōu)化

報警合理化分析，消除無(wú)效報警，優(yōu)化有效報警。自智能報警系統投運以來(lái)，PDH 裝置平均每天報警量減少90% 以上，擾動(dòng)報警減少80%，短暫報警減少 90% 以上，每十分鐘崗位報警<1 次，峰值報警率不超過(guò)10 次，已處于國際行業(yè)標準的領(lǐng)先水平；報警幫助功能為經(jīng)驗不足的操作人員帶來(lái)關(guān)鍵報警在線(xiàn)提示，傳承安全操作經(jīng)驗和知識。

打破工控邊界，生產(chǎn)安全互聯(lián)互通。通過(guò)智能報警系統，打通了工控專(zhuān)有應用邊界。裝置管理人員可在辦公室實(shí)時(shí)在線(xiàn)快速了解全廠(chǎng)裝置報警運行狀態(tài)，識別發(fā)生頻繁的報警和事件，進(jìn)行及時(shí)調整優(yōu)化；可通過(guò)分析操作員活動(dòng)，對操作頻繁的單元或者系統進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝控制，降低操作頻率；可通過(guò)事件序列，了解操作人員操作習慣，由崗位工程師規范操作思路，達到全員精細化操作。

系統深度集成，實(shí)現閉環(huán)管理。PDH 裝置報警系統與智能生產(chǎn)管理執行系統（ Honeywell MES）系統集成，報警信息主動(dòng)推送至MES 報警管理模塊，實(shí)現報警處置記錄錄入功能，崗位操作員對每個(gè)報警填寫(xiě)原因分析、處置措施及結果，便于實(shí)現針對報警信息的閉環(huán)操作。同時(shí)在PDH 裝置當班的交接班日志中直接展示，便于班組人員檢查及報警跟蹤。

3.6    PDH裝置碳排放監控

霍尼韋爾根據PDH 裝置工藝原理、工程設計和現場(chǎng)設備參數，參照《中國石油化工企業(yè)溫室氣體排放核算方法和報告指南》，開(kāi)發(fā)了丙烷脫氫碳排放在線(xiàn)計算公式，由生產(chǎn)過(guò)程排放計量核算、凈購入電力和熱力總碳排放，扣除CO2 回收利用部分等環(huán)節組成排放在線(xiàn)計算，從而能夠實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、統計PDH 裝置的CO2 排放。

建設成果：精準監控碳排放。斯爾邦PDH 裝置是霍尼韋爾全球首個(gè)使用專(zhuān)有計算公式實(shí)現碳排放在線(xiàn)監測試點(diǎn)，未來(lái)會(huì )繼續探索其在裝置級碳排放對標和優(yōu)化、企業(yè)級可持續低碳實(shí)時(shí)管理、碳交易核算等方面的價(jià)值。

3.7 智能生產(chǎn)管理執行系統（ Honeywell MES）

智能生產(chǎn)管理執行系統（ Honeywell MES）通過(guò)制定生產(chǎn)計劃、進(jìn)行生產(chǎn)排產(chǎn)、形成操作指令，指導生產(chǎn)操作、監視生產(chǎn)狀況，進(jìn)行生產(chǎn)統計、實(shí)現物料平衡、將實(shí)際生產(chǎn)結果與計劃目標比較，將生產(chǎn)結果反饋到ERP 層，從而再改進(jìn)生產(chǎn)計劃，改進(jìn)生產(chǎn)流程，形成生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)，對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行不斷改善?？?jì)效管理模塊可以對工廠(chǎng)各個(gè)層次各個(gè)專(zhuān)業(yè)的人員設定績(jì)效指標，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監視，保證所有人員的行為與公司的整體目標保持一致。Honeywell MES 為企業(yè)的操作管理、生產(chǎn)運行提供統一的實(shí)時(shí)數據和協(xié)同工作平臺，保證生產(chǎn)信息在更大范圍內共享，保證決策層能根據實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況及時(shí)作出生產(chǎn)調整。

建設成果：進(jìn)軍生產(chǎn)精益管理?；裟犴f爾幫助斯爾邦搭建了全廠(chǎng)級MES 系統，完成了全廠(chǎng)13 個(gè)管理模塊的開(kāi)發(fā)與測試工作，包括計劃管理、調度管理、統計管理、操作管理、工藝管理、計量管理、物料管理、能源管理、三劑管理、績(jì)效管理、生產(chǎn)統計、工藝技術(shù)文檔管理、綜合展示以及移動(dòng)應用，目前已全部上線(xiàn)并陸續投用。斯爾邦所定制的班組成本核算、效益測算、在線(xiàn)盤(pán)點(diǎn)、裝置異常管理等模塊，通過(guò)結合智能報警系統，可實(shí)時(shí)完成報警信息的推動(dòng)與閉環(huán)管理；人員可以通過(guò)系統或企業(yè)微信，實(shí)時(shí)掌握裝置關(guān)鍵運行信息，深度挖掘生產(chǎn)運行數據，訂制符合各管理崗位的個(gè)性化KPI 指標。

4.效益分析

霍尼韋爾所提供的整套智能工廠(chǎng)解決方案，幫助斯爾邦穩固了工廠(chǎng)在裝置性能、生產(chǎn)成本、碳排放關(guān)鍵指標等層面的行業(yè)領(lǐng)先地位，讓斯爾邦的PDH 裝置，成為目前國內首家結合工藝技術(shù)和智能化技術(shù)應用、實(shí)現全面智能化生產(chǎn)和數字化操作的生產(chǎn)裝置。

經(jīng)過(guò)全方位的深度合作，霍尼韋爾強大的智能工廠(chǎng)技術(shù)能力，為PDH 裝置和工廠(chǎng)的運營(yíng)管理插上了智能化的翅膀，轉變了斯爾邦工廠(chǎng)傳統的操作管理理念，優(yōu)化了組織結構和崗位職責，打造了PDH 行業(yè)智能工廠(chǎng)的典范。

一直以來(lái)，斯爾邦始終對新技術(shù)和新領(lǐng)域秉持著(zhù)積極和開(kāi)放的心態(tài)。例如斯爾邦還應用5G+AR智能頭盔進(jìn)行工藝監控，實(shí)現專(zhuān)家遠程指導與運維，加速裝置調試和投用進(jìn)度；在高風(fēng)險及受限區域開(kāi)啟5G+ 視屏AI 應用試點(diǎn)，實(shí)現安全風(fēng)險主動(dòng)預警受控等。

百尺竿頭，更進(jìn)一步。在智能工廠(chǎng)成功實(shí)踐的引領(lǐng)下，斯爾邦也期望持續深化與推廣數字化技術(shù)，繼續探索和解鎖新技術(shù)在更多裝置中更廣泛的應用，如：

·  利用互聯(lián)服務(wù)新功能，與工廠(chǎng)運行數據和霍尼韋爾UOP 模型相結合，實(shí)時(shí)監控工廠(chǎng)運行狀態(tài)和關(guān)鍵KPI，進(jìn)而預估反應器檢修時(shí)間，大幅提升裝置經(jīng)濟效益。

·  基于行業(yè)成熟事故處理經(jīng)驗，結合裝置工藝特點(diǎn)，個(gè)性化定制事故處理方案，如停水、停電、蒸汽中斷等場(chǎng)景模擬，提高事故處置的高效性和準確性。

·  持續開(kāi)展裝置報警合理化優(yōu)化，進(jìn)一步完善報警數據庫，實(shí)現全廠(chǎng)報警的閉環(huán)管理。

·  進(jìn)一步提高全廠(chǎng)控制回路性能及APC 投用率，為裝置的穩定運行提供堅實(shí)的基礎。

·  利用遠紅外成像、超聲波檢測等手段，通過(guò)智能機器人、智能巡檢攝像頭，對裝置高溫、易燃易爆、易泄漏部位進(jìn)行24 小時(shí)實(shí)時(shí)監控，給裝置安全平穩運行增加千里眼和防火墻······

該項目裝置的高品質(zhì)運行，在保持工廠(chǎng)運營(yíng)性能、生產(chǎn)成本和碳排放等關(guān)鍵指標行業(yè)領(lǐng)先水平，為斯爾邦新能源新材料戰略轉型再添新動(dòng)能的同時(shí)，也為打造三大世界級百萬(wàn)噸產(chǎn)業(yè)項目獲得更堅實(shí)的基礎原料提供了保障，讓盛虹石化上下游產(chǎn)業(yè)鏈的整體競爭力再次躍遷，原料丙烯完全擺脫進(jìn)口依賴(lài)，保障了自給自足能力。

放眼未來(lái)，盛虹石化圍繞大煉化和其他各類(lèi)生產(chǎn)裝置，也將持續深化數字化轉型理念，在行業(yè)內擴大影響、形成輻射效應，充分發(fā)揮該標桿智能工廠(chǎng)的領(lǐng)頭作用。