东营市智慧型石化产业发展模式研究

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  摘 要:随着5G、人工智能、工业互联网等为代表的新一代信息技术的应用不断深入,智慧型石化产业成为东营市石化产业发展的必然选择。东营市石化产业已经实现了生产过程、运输过程及采购过程的信息化,并建成了智慧石化产业园区,但其数据挖掘深度不够、数据共享不足、智能化设备不足、智能化水平有待提高。基于东营市石化产业的发展现状,应采取“智能工厂+智慧石化产业园区+与智慧城市融合”三维一体的发展模式。
  关键词:智慧型石化产业 智能制造工厂 智慧型石化产业园区
  石化产业是东营市的支柱产业,在工业产值中所占比重较高,多年以来信息化及智慧化水平不断提高,并形成了一定规模的石化产业园区。但是,近年来由于竞争激烈、企业节能减排压力大等原因,东营市石化产业的发展受到一定制约,2018年以来石化产业的工业产值呈现下降趋势,石化产业结构不合理、持续发展压力大等问题不断凸显。因此,提高石化产业的创新能力及技术水平,发展智慧型石化产业,实现绿色化、智能化发展将成为东营市石化产业发展的必然途径。目前,以5G、人工智能、工业互联网等为代表的新一代信息技术正处于爆发期,东营市正值新旧动能转换的关键时期,持续深化创新驱动战略,全面推进信息化与工业化的深度融合,是新旧动能转换成功与否的关键。将信息技术及智慧能源的相关成果应用于石化产业中,提高石化产业的信息化建设水平,将有利于促进东营市石化产业效率的提高,促进石化产业的转型升级。
  一、智慧型石化产业的含义及特点
  (一)智慧型石化产业的含义
  关于制造业智慧化早在1993年就被学者关注,2010年之后,制造业智慧化建设是未来制造业的发展趋势的观点被广泛認可。对此,相关学者也在制造业智慧化的概念上做了进一步的说明。所谓制造业智慧化是指利用大数据、物联网、云计算等新一代的信息技术,以客户需求及企业的经济效益为出发点,利用企业信息的互联互通,实现企业内部数据共享,实现采购、制造、销售以及企业内部管理运营的智慧化,实现高效的运营方式。制造业智慧化的本质是制造技术与新一代信息技术的深度融合[1]。本文所指的智慧型石化产业主要是指以信息与通信技术为支撑,围绕安全生产、环境管理、应急管理、能源管理、运输管理、园区办公、公共服务等领域,通过数据整合与信息平台建设实现石化智能化管理与高效运行。
  (二)智慧型石化产业的特点
  1.绿色化。智慧型石化产业能够利用大数据管理技术,对生产过程中产生的二氧化硫、固体废弃物以及废水等危险源进行实际的监控,通过采集数据、分析数据,进行监控及预警,避免安全及环保问题的出现,实现绿色化、清洁化生产。
  2.高效化。智慧型石化产业能够实现企业内部的智能制造,实现产品生产的整个生命周期过程中智能化的管理与控制,提高企业生产运营的整体效率,实现高效化运作,这种高效化体现在资源管理、流程管理、质量管理等多个方面。
  3.共享化。智慧型石化产业能够通过信息服务平台加强企业内部以及企业之间的信息共享。企业内部的各种数据能够通过数据中台进行有效的整合,并利用数据挖掘技术分析解决企业出现的问题以及潜在的问题,形成知识的固化和流程化,最终提高企业运营的整体效率。同时,智慧型石化产业能够利用公共服务平台破除传统企业信息孤岛的局面,实现企业与供应商、客户以及产业内部其它企业之间的信息共享,促进数字化产业供应链的形成。
  二、东营市智慧型石化产业发展现状及存在的问题
  (一)现状
  近几年,随着大数据、人工智能、云计算、区块链等技术的不断发展,东营市石化产业不断提高对信息化、智能化的重视程度,部分企业进行了数字化和信息化改造,实现了一定程度上的智慧化转型。
  1.生产过程的信息化。在政府的推动下,新一代信息技术在东营市石化产业中的应用不断深入,加快了石化产业的智慧化进程。
  (1)数字孪生技术的应用。数字孪生即利用数字化手段对物理世界中的物体进行建模,通过这种方式能够使设计人员对物理实体进行深入地了解及分析,从而提高设计的效率[2]。目[HJ1.6mm]前,东营市部分石化企业应用数字孪生技术开展产品的设计。例如:山东万达集团承担了基于数字孪生的智能制造项目,该项目主要应用于催化装置的温度控制,利用数字孪生技术设计的温控系统能够推算最优值,提高温控的精度。
  (2)实时传感技术的应用。东营市石化产业将实施传感技术应用于对设备的监控中,实现了人机协作。例如,万达集团采用了生产管理执行系统(MES),实现了系统对泵站的监控,利用手机就可以登录系统平台,查阅上千个泵站的精准数据,并利用该系统进行数据的对比分析,对运行参数进行优化、分析,提升效益。
  2.运输过程的信息化监控。东营市针对危化产品运输及装卸过程中存在的风险,建立了“全过程、一体化”的信息监控系统。东营市应急、交通、公安三方联合建设了设危化品运输车辆“六预防”系统,该系统能够规划危化运输车辆的专用行驶路线以及停车场,规范危化品车辆罐体维修清洗作业,构建应急、交通、公安三方融合监管平台,创新危化品运输车辆信息化、智能化管理模式,探索出了一条“全过程、一体化”监管的新路子。基于该系统的作用,2019年东营市危化品运输车辆的事故同比下降19.4%。
  3.采购过程的信息化。东营市石化企业利用智能化系统进行生产计划的制定及生产调度,实现了采购过程的信息化。例如,山东海科化工集团利用智能生产计划、优化排产系统,实现了采购决策的最优化,企业只需要将所需要的原油品质、设备生产的参数以及当前的销售情况输入该系统,就能自动得出精准的答案,利用该系统,海科集团每吨油的炼化成本降低了100元。
  4.建成了智慧石化产业园区。2018年东营港经济开发区提出以智慧园区建设为依托,全面提升运营管理水平。东营港经开区智慧园区作为园区数字化转型在山东省内的标杆示范,为当前园区化工生产、港运物流等现有业务的稳定运营、新兴业务的快速上线提供强大的平台能力[3]。   (二)问题
  1.数据挖掘深度不够
  (1)缺乏完善的数据库。石化企业运营过程中需要大量的数据集分析,并通过海量的数量、模型不断进行拟合修正,最终寻找优化的数据;各种机器设备的管理也需要大量的数据作为支撑,从而对其运行精确的诊断与检修。类似的这种已有问题及可能出现的潜在问题都需要进行深度的数据挖掘,目前东营市石化产业尚未形成完善的数据库,企业生产运营过程中没有引入大数据、云计算等各种智能分析系统对数据进行深度的分析。
  (2)缺乏数据深度挖掘的能力。实现真正的智慧化,需要将数据变成知识,从可见的问题延伸到不可见的问题,这需要企业不仅要明白如何利用现有的数据解决要出现的问题,同时还明确为什么为出现这种问题,如何避免类似问题的发展。而目前,东营市石化企业的科技人员缺乏这方面的技能,导致数据挖掘的深度不够。
  2.数据共享不足
  (1)石化企业内部仍然存在数据共享不足的现象。东营市很多石化企业,尤其是中小石化企业仍然存在大量信息孤岛,部门之间的信息不能实现共享,各个系统的运行数据和信息在企业内部不能顺畅流动。数据资源分散、缺乏连贯性,導致管理人员及决策人员难以从数据中获得有价值的信息,数据未能发挥其作用[4]。
  (2)产业之间的数据尚未共享。东营市石化产业的数据资源仍未能实现企业之间的数据共享,尚未形成基于产业层面的云计算、云储存的网络构架,人员、系统、设备之间的高效协作仍然存在一定差距。
  3.智能化设备不足。对于石化企业来说,实现智慧化首先要解决生产环节的智能化。但目前东营市部分石化企业仍然存在着严重的智能化设备不足的现象,尤其是中小石化企业生产环节的弊端较为突出。首先,部分石化企业的技术水平落后,生产流程多为半机械化,未能实现流程自动化,这导致实现数字化转型难度较大。其次,智能传感系统和调节数量不足。很多企业尚未安装智能传感器或者智能传感器的数量不足,导致对一些重要的设备检测方式较为粗放。
  4.智能化水平有待提高
  (1)产品生产、运输管理等智能化方式相对简单。尽管东营市部分石化企业已经实现了智能生产及智慧采购,但这种管理方式未能将工作业务与互联网的智能管控进行有机地结合,与工业互联网背景下的智慧化企业运营相比,仍然存在一定的差距。
  (2)智慧化工园区数量较少。东营市已经建成多个石化产业园区,但是大部分石化产业园区的管理方式仍然较为粗放,智能化水平偏低,园区内存在着一定程度的环境和安全问题,影响了石化产业的转型升级及高质量发展。
  三、东营市智慧型石化产业发展模式
  (一)建设框架
  东营市智慧石化产业建设已经取得了一定的成效,但仍存在一些问题。东营市智慧型石化产业应采取“智能工厂+智慧石化园区+与智慧城市融合”的三维一体的发展模式(如图1所示)。智能工厂即构建智慧模型,利用信息技术对企业内部的各项资源进行管理,从而实现企业的智慧生产、管理及决策;智慧园区即搭建一体化信息管理平台,对园区内的安全、管理、应急、资源以及供应链实现智慧化管理[5];与智慧城市融合是指推动智慧型石化产业建设与智慧城市建设、智能工程建设与智慧石化园区建设无缝衔接。



  (二)建设内容
  1.石化企业智能工厂建设。东营市石化企业智能工厂要通过大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术将企业的各种资源以及各个部门的管理网络进行整合,从而实现各部门之间的数据互通共享、互联互通,进而形成企业内部的智能制造、智能管理。基于该目标,东营市石化产业智能工厂应涵盖智能化的生产系统、营销系统、运输系统,智能采购系统,智能化的产品研发与设计系统,智能化人力资源管理以及智能化设备运维管理系统等,如图2所示。



  (1)智能化生产系统。智能化生产系统的建设目标是使用最低的投入获得优的产品质量以及最高的产品产能,该系统包括三个子系统:
  第一,智能控制系统。智能控制系统的最终目的是要实现关键过程参数的数据收集以及关键设备的精准控制,该系统需要的技术包括实时传感技术及工业互联网平台,从而实现生产过程数据与其它部门数据的协同和集成。智能化控制的应用范围包含了石化企业数据的采集、模型的建立以及动态控制输出的全过程,通过不断优化控制参数,实现智能化控制的目标。
  第二,智能化生产调度系统。智能化生产调度系统是实现生产计划与产品生产之间的纽带。东营市石化产业要针对设备以及生产状态数据调度指令和操作指令等方面构建数字化基础,搭建生产过程数据与企业资源管理、实验室管理等系统集成的网络架构,实现生产过程的流程模拟,生产计划的智能优化,生产调度的数据分析等智能化的功能。智能化的生产调度系统的应用范围应包括生产计划的制定、生产系统的平衡、生产过程的优化、操作过程的优化以及调度优化等整个的过程。
  第三,智能化物料平衡系统。智能化的物料平衡系统能够解决原材料计量和产品计量之间存在差异的问题,通过该系统,能够更准确地识别物料信息,使企业管理人员更好地了解企业的生产过程。东营市石化产业智能化物料平衡系统应构建实时的数字化基础;搭建企业原材料、半成品以及产品系统集成的网络化的物料平衡系统,从而对企业的生产过程进行模拟,对物料平衡的数据进行自动分析,确保物料更好地满足生产需求。   (2)智能化采购及营销系统。智能化采购及营销系统主要解决原材料的采购智能化及产品营销智能化。
  第一,智能化采购系统。东营市智慧型石化产业建设需要建立智能化采购系统,该采购系统要能够动态跟踪原材料、各种设备设施的相关信息,例如价格、优惠政策、供应商的信誉等,并能够在购买的最优时机提醒管理者制定购买决策,从而实现以最少的价格获得最优质量的原材料。需要注意的是采购系统必须与物料平衡系统、生产调度系统、以及控制系统实现数据的共享。
  第二,智能化的营销系统。智能化营销系统主要实现两个功能:利用大数据挖掘系统,对潜在客户的信息进行挖掘,分析潜在客户的市场需求,为企业开发新的客户提供服务;利用信息管理系统对原有的老客户进行维护及管理。
  (3)智能化品质检测系统。目前东营市石化产业品质检验存在的主要问题是取样准确性有待提高,检验的方式有待改进,检测结果不准确。因此,东营市智慧新石化产业建设应该关注智能化品质检测系统的建设,企业实际建设过程应结合在线监测仪器、实验室仪器和质量检测数据,构建一个网络体系结构,对品质检测的关键节点和质量数据进行智能分析。质量检测的适用范围包括质量策划、过程控制、质量保证和质量改进的全过程,实现质量检测的准确性和效率,进而指导生产优化。
  (4)智能化人力资源管理系统。随着企业参与全球创新经济竞争,人力资源管理部门的作用备受管理层的重视,如何更好的挖掘人才潜能,更好激发组织效能是人事管理部门的重要工作。因此,人事管理部门需要考虑如何通过智能化的人事管理系统发挥最大优势,为企业创造更多效益,助力企业提升市场竞争力。对于东营市智慧型石化企业建设来说,智能化人力资源管理系统需涵盖智能化招聘、培训、薪酬管理、绩效管理等模块。
  (5)智能化设备运维系统。石化企业的机器设备需要不停运行,设备的安全性、可靠性以及平稳性是保障其正常生产的基础,因此,东营市石化企业智能制造工厂的建设需要关注设备运维的智能化。设备运维的智能化就是基于智能制造系统对设备进行管理,从而帮助企业构建智能化的设备管理系统,例如,运用数字孪生、AR、远程运维、故障诊断等技术实现对各种生产设备的数字化及平台化管理。设备运维的智能化主要包括:设备前期管理、运行管理、维修管理、专业管理、综合管理及报废更新管理等设备全生命周期业务管理。东营市石化企业应结合本企业的特点,建立设备运行的智能化体系,实现对腐蚀程度的预测与控制、设备运行状态的实时评估及异常预警。
  2.智慧型石化产业园区建设。东营市智慧型石化产业园区建设的总体思路是:以工业互联网为基础,建设智慧化管理平台,该智慧化管理平台主要实现对园区内企业的统一管理、一体化的运营以及数据的共享,形成智慧化商业运营模式;借鉴智慧城市、智慧社区的功能,形成服务政府、企业以及个人的多元化产业园区。基于该思路,东营市智慧型石化产业园区建设应以智能工厂为基础,重点打造园区管理、企业服务、产业服务、政府服务以及生活服务等功能(如图3所示)。



  (1)智慧园区管理系统。智慧园区管理系统主要对园区内的环境进行实时的监控,并管理园区的项目招商。该系统主要包括物业管理、招商管理、车辆管理及能耗管理等。
  第一,智能化物业管理。智能化物业管理主要是利用自动化装备和信息化系统,全面获取有关园区内的环境、人流、业务等各方面的信息,以更加高效的服务手段、规划的管理方法,利用智能化的设备和系统为园区内的企业提供服务。
  第二,智慧招商管理系统。智慧招商管理系统应涵盖投资促进项目的全过程跟踪管理,包括投资项目的分类和筛选,关键潜在客户的管理以及园区内签约项目建设的促进。通过招商引资管理系统,可以实现招商引资信息的整合,拓宽招商渠道,加强招商引资过程中的管理,降低招商引资管理的复杂性和复杂性,并作为园区管理委员会提供便捷高效的管理平台和宣传平台。
  第三,智慧化车辆管理系统。东营市智慧石化园区应建设智慧化车辆管理系统,按照“分类控制、分级管理、分步实施”的要求,逐步推进园区封闭式管理。车辆管理可包括:道口出入控制管理、车辆定位管理、危险车辆跟踪管理、区域/线路报警、自动路障控制联动等功能。
  第四,智慧化能耗管理系统。能耗管理系统主要实现能耗动态监控,实时掌握能耗状况;能耗趋势分析,有效追溯用能过程;能耗数据查询,有效利用能耗数据,进一步能耗数据挖掘,多角度辅助决策,帮助园区节能降耗。
  (2)智能化企業服务。东营市智慧型石化产业园区的智能化企业服务应包括办公服务、咨询、商务以及中介等服务,这些服务可以以协同办公系统为核心,实现多种智能化企业服务。协同办公系统主要解决文档管理、会议管理等功能,提高石化企业各部门人员之间的工作协同,确保工作流程的规范化。
  (3)智慧化产业服务。智慧化产业服务平台包括石化大宗产品交易线上服务平台、物流信息服务平台、智慧仓储管理平台、供应链金融服务平台等。
  第一,石化大宗产品交易线上服务平台。东营市石化产业园区应顺应产业电商发展大势,建设石化大宗资源线上交易平台,提供大宗原料采购、化工辅料采购、产成品销售等功能,提供信息发布、交易撮合、结算支付、金融服务、仓储物流服务。
  第二,物流信息服务平台。物流信息服务平台主要提供物流、仓储实时信息服务,对港口、码头、仓库、石化生产企业、物流企业、石化贸易企业等各主体的物流信息进行收集并在平台上实时发布,优化园区物流运输效率,为各方的物流运营决策优化。
  第三,智慧仓储管理平台。智能仓储管理可通过无线网络进行数据采集记录并跟踪物料在企业内部物流中的各个环节,可有效地利用仓库存储空间,提高仓库的仓储能力,降低企业库存成本。   第四,供应链金融服务平台。供应链金融服务平台主要为企业提供全流程的金融服务,帮助、配合金融机构与核心企业对生产运营、贸易流通、物流仓储、电子商务等环节的交易行为进行全面、灵活的监控,加强对各时段风险的有效管理,并在此基础上实现批量、快速授信。
  (4)政务服务。东营市智慧型石化产业园区的政务服务平台应为园区内的企业及工作人员提供日常行政审批事项办理,通过接入智能化的政务服务平台,增强服务便捷程度,提高办事效率,实现对民众、企业的一站式服务。政务服务平台主要解决工商、质检、税务以及资助申请等。
  (5)生活服务。东营市智慧石化园区一般都位于较为偏僻的地方,周边生活设施不健全,这就要求园区能够实现智慧化的生活服务。智慧化生活服务系统主要包括餐饮、论坛、社交以及出行等服务。
  3.融入智慧城市建设。东营市智慧型石化产业作为智慧城市建设的一部分,融入智慧城市是其必然选择,是政府实现对石化产业智慧化管理的有效途径。东营市智慧型石化产业可以园区或企业为单位融入智慧城市的管理平台。
  (1)智能制造工厂融入智慧城市管理。从企业角度来看,石化企业的产品研发、人力资源管理等功能模块可融入智慧城市平台。一方面,石化企业可以实现与相关机构的协同发展,共同进行技术的研发,另一方面能够实现技术人员的双向流动,促进人才的交流。
  (2)智慧石化产业园区融入智慧城市管理。从园区角度来看,主要是将智慧石化产业园区的政务服务、产业服务、园区管理等功能模块融入智慧城市管理平台。从政务服务角度来看,实现与政府相关部门的链接,能够提高对企业的服务效率,节省企业成本;从产业服务功能模块来看,能够实现社会资源与园区资源的共享,促进资源的优化配置;从园区管理模块来看,能够实现政府对石化产业园区的能耗、车辆等进行有效监控,实现绿色化发展。
  四、结论
  东营市智慧型石化产业建设已经取得一定成效,但仍存在一些问题。东营市智慧型石化产业建设应遵循“智能石化企业+智慧型石化产业园区+融入智慧城市”的三维一体模式。同时,东营市智慧型石化产业发展需要转变观念,提高认识;实施优惠措施,加大资金投入;构建智慧石化产业发展的生态,建设智慧型石化产业发展的公共服务平台及协同体系;加强人才培养,提供人才保障。
  參考文献:
  [1]金江军.基于智慧企业发展对策的研究[J].企业导报,2011(22).
  [2]吴付标.数字孪生赋能新基建[J].中国建设信息化,2021(06).
  [3]新旧动能转换,看东营港经济开发区的智慧蜕变[N].东营日报,2018-03-07.
  [4]龚炳铮.关于发展我国智慧企业的思考[J].办公自动化,2014(12).
  [5]戚能杰,杨颖菡.基于需求导向的智慧园区建设研究——以嘉兴智慧产业创新园智慧园区为例[J].中国管理信息化,2019(22).
  〔本文系山东省社科规划数字山东研究专项2020年度课题“数据驱动的山东省石化产业绿色智能制造模式研究(20CSDJ69)”;国家社科基金项目“我国天然气进口安全研究”(20BJY078)”阶段性成果〕
  (谢芹,山东石油化工学院文法与经济管理学院)
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