案例 | 霍尼韦尔-盛虹石化智能工厂建设记录

　　8月2日，工业和信息化部在京召开2023年上半年石化化工行业经济运行分析座谈会，指出石化行业要注重数字化转型，推动标准先行，强化智能工厂、工业互联网平台等示范引领，推进工业操作系统等攻关应用。

　　本期内容中，我们以霍尼韦尔―盛虹石化智能工厂实践项目，分析石化行业推进智能工厂建设的过程和挑战。

　　石化行业智能化挑战

　　随着社会经济的高速发展，在过去几十年里，我国石化产品的市场需求和产能一直保持快速的增长势头。2022年，我国炼油总产能达9.2亿吨/年，已成为世界第一炼油大国；乙烯产能在全球占比增至21.3%，继续保持世界最大乙烯生产国地位；合成树脂、合成橡胶、合成纤维产量均连续多年稳居世界第一。

　　然而，石化行业作为一个传统行业，具有周期性特点，即每隔一段时间便会出现产能过剩的矛盾。加上最近十年来，整个人类社会数字化及可持续发展进程的加快，这个周期的出现越来越短。据石化联合会发布的《2023年度重点石化产品产能预警报告》，包括乙烯、丙烯、乙二醇、对二甲苯等在内的众多化学品正处于产能投放高峰期，多数产品产能将出现相对过剩。除此之外，石化企业还面临着更为严峻的市场不确定性、运营安全性、绿色双碳以及人力资源等多重挑战。

　　霍尼韦尔认为，流程工业智能工厂实现路径可以从两个维度来看：纵向不同的应用层级（包括感知控制层、生产运营层和企业管理层）及横向的实施过程，即充分利用设计阶段数字化交付成果，实现从可研/前期设计、详细设计、采购建设到开车/生产的全生命周期的数字化建设和转型。

　　同时，在实际的应用中，智能工厂并不是一个静态的存在，而是一个根据工厂实际情况出发，并以结果为导向的动态的智能化提升过程，实现从开始的自动化控制、优化层级向互联工厂、自主运营的方向提升。

　　盛虹石化产业集团旗下江苏斯尔邦石化有限公司作为国家高新技术企业，专注于生产高附加值烯烃衍生物，已形成丙烯、乙烯及衍生精细化学品协同发展的多元化产品结构，丙烯腈、MMA、EVA、EO及衍生物等装置产能在行业内名列前茅，并同时具备EVA和POE两种主流光伏膜材料全套自主生产技术。

　　智能化项目的实施

　　围绕确保过程安全、优化装置效益、提高生产管理水平、降低运行成本的建设目标，斯尔邦石化丙烷脱氢生产运营的智能化升级，选择了霍尼韦尔行业领先的智能工厂解决方案，从集成操作窗口、先进控制和优化、智能运行管理以及数字孪生和互联应用的层面，共实施了七套子系统，带来了可观的数字化效益。

　　1.控制系统性能监视与运维CP

　　过程PID回路及先进控制是影响装置运行质量的关键因素，传统的人工维护难以保障回路及先进控制高质量的有效投运率。霍尼韦尔Profit®CPM系统可以实时提供一个周期内的回路、先进控制有效投用率报告，并对已投用自控的回路及先进控制给出性能评级，以及控制回路深层次剖析数据，便于确保基础回路和先控的运行性能。

　　建设成果：优化和监测控制性能

　　现场的仪表工程师、工艺人员，能轻松通过CPM系统中的Web热区图，实时查看投用率低的PID回路和APC控制性能，包括自动发现阀门静摩擦、粘滞、振荡等情况，更有针对性地进行参数优化。借由这一强大的在线监视手段，能够大幅降低设备、工厂维护的人工工作强度，有效提高维护效率，PDH装置自控率提高到95％以上。

　　2.先进控制系统APC

　　霍尼韦尔APC系统基于新一代控制算法、漏斗控制创新技术，拥有更好的鲁棒性、稳定性，支持多模型在线无扰动切换，帮助客户提高装置平稳性、稳定产品质量、提高目标收率，实现节能降耗。

　　建设成果：提升自控和生产水平

　　霍尼韦尔APC系统通过对丙烷脱氢装置脱氢反应器单元、脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔4个控制器的全流程控制，并和霍尼韦尔UOP工艺知识结合，设定转化率等优化目标，实现装置优化生产、平稳运行。系统投用后，实现人工操作频次降幅达50%以上，大大降低了人员劳动强度；提高装置自控率至95%以上，丙烯收率提高0.1%以上。

　　3.丙烷脱氢工艺霍尼韦尔UOP生命周期服务

　　霍尼韦尔UOP数字孪生互联和生命周期专家服务，能够通过对装置性能指标、操作参数、反应器及催化剂状态等关键参数的工艺监控，定期发送装置运行状态趋势、装置主要指标以及预测较佳效益趋势，指导装置可靠、优化生产，最终提高PDH装置的产能、产率，避免非计划停车，更好地降低原料、催化剂消耗和烷烃单耗等关键指标。

　　建设成果：长周期运行，降本增效

　　霍尼韦尔UOP生命周期服务可每周发送装置运行状态和趋势预测，帮助斯尔邦PDH项目实现长周期运行、优化原料消耗，让装置实现增加产量，降低整体生产成本。

　　4.现代化中控室

　　霍尼韦尔Experion®PKS Orion Console操作站的数字化技术的应用，PKS正在改变中控室操作人员的工作方式和职责范围，系统的大屏可以展示从装置主要实时绩效指标KPI，到多窗口线上分层的流程图画面、趋势、报警画面和现场视频监控，复杂回路控制、先进控制、程序控制的投入，大大减少操作人员的操作频次，从而将操作人员从传统的设备、控制操作高负荷工作中解放出来，更多精力关注整个装置的运行性能和优化，操作人员的操作对象从单元、设备转变为整个装置的运行。

　　建设成果：分屏展示操作，提升决策效率

　　在斯尔邦工厂的现代化中控室中，采用了55寸大屏Experion®PKS Orion Console操作站，通过和斯尔邦丙烷脱氢装置经理及霍尼韦尔UOP工艺专家的讨论，确定了大屏展示的装置KPI区域的参数列表及流程图分层设计结构，内操人员可在一个大屏上进行多组运行数据的趋势监测，关注点也从原来的单体过程控制操作转变为整个装置的运行性能，操作效率大幅提升，亦能提高员工技能和决策效率。

　　5.智能报警管理系统

　　过程安全是石化生产降本增收的前提，斯尔邦丙烷脱氢装置通过霍尼韦尔报警管理系统采集与存储来自PKS系统的报警与事件数据，评估、分析报警性能，通过可自定义并基于角色的KPI展板，允许操作员、工程师、经理、主管等负责人快速查看各班组的报警数量、优先级分布、报警洪灾等性能及诊断报告，并和行业同类装置对标；通过系统记录的同一时间段内报警和事件信息关联分析，查找报警产生原因或操作事故调查；通过合理化分析减少扰动报警，优化减少有效报警；同时，在PKS操作站设有报警帮助窗口，当关键报警出现时，自动弹出报警帮助窗口，显示报警起因、后果、应该采取什么行动等报警帮助信息。

　　建设成果：报警管理系统优化

　　1）报警合理化分析，消除无效报警，优化有效报警自智能报警系统投运以来，PDH装置平均每天报警量减少90%以上，扰动报警减少80%，短暂报警减少90%以上，每十分钟岗位报警<1次，峰值报警率不超过10次，已处于国际行业标准的领先水平；报警帮助功能为经验不足的操作人员带来关键报警在线提示，传承安全操作经验和知识。

　　2）打破工控边界，生产安全互联互通通过智能报警系统，打通了工控专有应用边界。装置管理人员可在办公室实时在线快速了解全厂装置报警运行状态，识别发生频繁的报警和事件，进行及时调整优化；可通过分析操作员活动，对操作频繁的单元或者系统进行分析，优化工艺控制，降低操作频率；可通过事件序列，了解操作人员操作习惯，由岗位工程师规范操作思路，达到全员精细化操作。

　　3）系统深度集成，实现闭环管理PDH装置报警系统与智能生产管理执行系统（Honeywell MES）系统集成，报警信息主动推送至MES报警管理模块，实现报警处置记录录入功能，岗位操作员对每个报警填写原因分析、处置措施及结果，便于实现针对报警信息的闭环操作。同时在PDH装置当班的交接班日志中直接展示，便于班组人员检查及报警跟踪。

　　6.PDH装置碳排放监控

　　霍尼韦尔根据PDH装置工艺原理、工程设计和现场设备参数，参照《中国石油化工企业温室气体排放核算方法和报告指南》，开发了丙烷脱氢碳排放在线计算公式，由生产过程排放计量核算、净购入电力和热力总碳排放，扣除CO2回收利用部分等环节组成排放在线计算，从而能够实时在线监测、统计PDH装置的CO2排放。

　　建设成果：精准监控碳排放

　　斯尔邦PDH装置是霍尼韦尔全球首个使用专有计算公式实现碳排放在线监测试点，未来会继续探索其在装置级碳排放对标和优化、企业级可持续低碳实时管理、碳交易核算等方面的价值。

　　7.智能生产管理执行系统（Honeywell MES）

　　智能生产管理执行系统（Honeywell MES）通过制定生产计划、进行生产排产、形成操作指令，指导生产操作、监视生产状况，进行生产统计、实现物料平衡、将实际生产结果与计划目标比较，将生产结果反馈到ERP层，从而再改进生产计划，改进生产流程，形成生产过程的闭环，对业务流程进行不断改善。绩效管理模块可以对工厂各个层次各个专业的人员设定绩效指标，并进行实时监视，保证所有人员的行为与公司的整体目标保持一致。Honeywell MES为企业的操作管理、生产运行提供统一的实时数据和协同工作平台，保证生产信息在更大范围内共享，保证决策层能根据实时生产情况及时作出生产调整。

　　建设成果：进军生产精益管理

　　霍尼韦尔帮助斯尔邦搭建了全厂级MES系统，完成了全厂13个管理模块的开发与测试工作，包括计划管理、调度管理、统计管理、操作管理、工艺管理、计量管理、物料管理、能源管理、三剂管理、绩效管理、生产统计、工艺技术文档管理、综合展示以及移动应用，目前已全部上线并陆续投用。

　　斯尔邦所定制的班组成本核算、效益测算、在线盘点、装置异常管理等模块，通过结合智能报警系统，可实时完成报警信息的推动与闭环管理；人员可以通过系统或企业微信，实时掌握装置关键运行信息，深度挖掘生产运行数据，订制符合各管理岗位的个性化KPI指标。

　　结语

　　作为石化产业的重要组成部分，烯烃行业为下游各行业提供原材料，扮演着举足轻重的角色。我们可以从霍尼韦尔⸺盛虹石化PDH智能工厂项目的成功实践中，窥见未来流程行业数字化转型的有效途径和耀眼曙光。