石化智能工厂研究与构建

智能工厂作为实现智能制造的重要抓手,为制造企业数字化转型提供了有效途径。文章阐述了国内外石化企业智能工厂建设历程及建设内容,分析国家智能制造能力成熟度评估模型与评估方法,结合石化企业业务特点,进行中国石化行业智能工厂业务环节的能力成熟度评估与能力特征总结。基于对中国石化行业智能工厂的阶段性判断,对下一代石化智能工厂业务特征进行了预测分析,提出了建设思路与重点建设内容,为我国石化智能工厂的建设提供支撑。     

石化行业智能工厂场景库构建研究

以石化行业智能工厂建设为载体，针对石化企业资源与能源利用率偏低、高端制造水平亟待提高、安全环境压力大等问题，在对国家及石化行业智能场景建设指南、国内外智能场景发展现状分析的基础上，结合新一代信息技术，提出石化行业智能工厂场景库构建方法，对智能场景进行分类与分级，对场景模板进行设计与编制，对场景内容进行汇总与筛选。加快智能场景的沉淀、复制与推广，为石化行业智能化高质量发展提供支撑。     

数字孪生技术助力石化智能工厂

数字孪生技术的应用已经在多个领域发挥着越来越重要的作用,我国工业和信息化部《“十四五”智能化制造发展规划》中也强调了数字孪生技术的重要性。本文阐述了数字孪生技术在石油石化行业的应用现状,并介绍了石化智能工厂全生命周期数字孪生平台框架。该框架以工业互联网平台为支撑,以石化企业复杂的工艺与装置为核心,可以提供石化智能工厂的数字化交付、智能建设服务、智能运行模拟以及智能维护等服务。同时,本文还规划了基于数字孪生的智能工厂生产调度可视仿真、基于增强现实的智能工厂设备智能巡检和基于虚拟现实的智能工厂沉浸式培训与安全演习三个应用场景。最后,本文分析了数字孪生技术在石油石化行业的应用挑战与措施,为数字孪生技术在智能工厂应用提供了指导建议。本文的研究成果对于推动数字孪生技术在石油石化行业的应用具有重要意义,同时也为数字孪生技术在智能工厂应用提供了新的思路和方法。     

信息物理系统在石化智能工厂建设中的应用

随着世界经济体制改革,我国《中国制造2025》提出智能工厂建设的战略部署是推动石化行业生产改革前行的重要动力。认为智能工厂建设是一项系统工程,基于信息物理系统(CPS),综合运用信息技术、工业技术、管理技术等手段,建成企业统一的集中集成平台,可以实现生产全业务流程闭环优化管理,实现动态平衡、最优生产、效益最佳的卓越运营目标。本文浅谈了石化CPS含义及智能工厂建设情况,并举例给出当前全球石化行业智能工厂建设实例。     

两化融合环境下智能工厂探索与实践

随着新一代信息技术的飞速发展,以“绿色智能”为核心的第四次工业革命正悄然兴起,从而为传统石化行业带来了巨大挑战与机遇。智能化发展成为石化企业转型升级的必然选择。为此,惠州石化积极响应《中国制造2025》,开展了智能工厂探索实践,提出以两化融合引领企业智能化进程的实施策略,开展基于工业互联网的工业大数据集成创新,研究形成智能炼厂的应用框架和实施内容,组织开展智能化的创新应用,取得了良好成效。同时指出推进新一代智能应用的主攻方向,为石化行业乃至流程行业智能工厂的建设提供了借鉴,形成具有中国海油特色的石化企业智能工厂示范效应。     

数字孪生智能乙烯工厂研究与构建

数字孪生被认为是实践智能制造与工业互联网等战略、实现信息世界与物理世界交互集成的有效技术手段,备受学术界和企业界的关注,尤其数字孪生的落地应用更是关注热点。基于中国石化数字孪生智能乙烯工厂的开发及工业应用工作,首先阐述了石化数字孪生智能工厂的定义及总体架构。其次,基于复杂原料百万吨级乙烯成套技术,研究提出了“成套技术成果软件化、工程建设交付数字化、石化工厂运营智能化”融合创新的数字孪生智能乙烯工厂构建思路以及相应的关键技术。数字孪生智能乙烯工厂为中国石化智能工厂3.0建设提供了宝贵经验,为进一步推广到芳烃产业链、煤化工产业链、炼油产业链的核心装置,推动石化工业的高质量发展奠定了基础。     

流程企业智能制造实践与探讨

流程企业是制造业的重要组成部分,也是国民经济的支柱产业之一。本文以流程企业中炼油化工企业为例,阐述了其生产特点以及开展智能制造的必要性,并结合九江石化智能工厂建设实践体会,对炼油化工企业智能制造关注的重点内容,特别是生产过程中的实时感知能力、机理分析能力、模型预测能力、优化协同能力和智能化应用进行了分析和探讨,以期对流程企业智能制造有借鉴作用。     

基于智能体的石化智能工厂信息物理系统实现研究

结合石化行业的特点与石化信息物理系统已有研究成果,提出了一种基于智能体（agent）的信息物理系统的构建方法。以石化主要生产领域涉及的物理对象和度量对象,以及这些要素相互关系为核心建立的工厂模型为基础,将具有感知和响应能力的智能体应用于企业工厂模型工作节点,使得工厂模型对象具有计算、预测、知识学习能力,实现基于智能体的智能分析、预测预警、生产监测以及可视化的石化信息物理系统。描述了工厂模型构建方法、基于工厂模型的智能体工作模式以及基于智能体的石化智能工厂信息物理系统架构,并通过展示中国石化智能工厂试点企业应用实践,论证该方法的实用效果。     

建立在智能工厂基础上的企业数字孪生体

当前,智能制造热度高企,石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业纷纷开始探索建设智能工厂。《中国制造2025》明确提出要推进制造过程智能化,在重点领域试点建设智能工厂数字化车间,这必将加速智能工厂在工业行业领域的应用推广。预计未来3～5年,全国将涌现出一批智能工厂。     

石化行业智能制造体系建设初探

重点研究石化制造流程的多尺度、耗散结构、嵌套—耦合过程特征;进一步阐述石化信息物理系统的"三网融合"、多层级体系以及智能化演化路径;提出以数据和模型为核心要素、以开放平台为基础支撑、以CPS为典型特征石化智能制造体系架构;发展石化智能制造需要重点建设等建议.     

石化工业软件分类及自主工业软件成熟度分析

加快发展自主可控的工业软件,是我国石化行业实现高质量发展的当务之急,而摸清现状、找准短板是精准施策的前提。本文在对比分析几种主流智能制造参考模型的基础上,提出了石油化工行业“产品链、资产链、价值链”三链视图模型,进而将石油化工工业软件分为五大类,即研发设计类、生产管控类、石油供应链管理类、资产管理类和经营管理类,绘制了石化工业软件全景图谱和分类图谱;从功能、技术、商业三个维度设计了软件成熟度评估指标,通过对三大国营石化公司（中国石化、中国石油、中国海油）、部分大型民营企业、六十余家软件供应商调研,研究分析了自主石化工业软件的市场和成熟度情况,编制了自主软件成熟度图谱和供应商图谱,厘清了短板软件清单,形成对我国石油化工工业软件体系化的认识,为相关产业发展政策制定提供决策依据。     

System Structure and Network Computing Architecture of Petrochemical Cyber‐Physical System: Overview and Perspective

The cyber‐physical system (CPS) has become the key infrastructure to support the development of smart manufacturing. On the basis of analyzing the CPS theory and industrial characteristics of the petrochemical industry, this paper defines the system structure of the CPS in petrochemical called petrochemical cyber‐physical system (PCPS), and divides PCPS into three system structure levels, proceeding from the analysis on the overall development of the petrochemical industry and the production situation of Sinopec Group. On the basis of this system structure, the unit pattern structure, unit level structure, network architecture, computing architecture, and working model of PCPS are studied and analyzed. Finally, this paper introduces the application scenario of PCPS in the construction of a Sinopec smart factory.     

Perspective for smart factory in petrochemical industry

Opportunities and challenges in the petrochemical industry and the emergence of massive disruptive technologies have triggered a new revolution that has the power to fundamentally change industrial processes including manufacturing, engineering, materials, supply chains, lifecycle management. Recently, the newly arisen smart factory adopted a disruptive manufacturing methodology and has become a key part of the petrochemical industry. The smart factory, which is different from the original production systems used in the petrochemical industry, needs to assess and position its future research agenda including its definition, intension, framework, and technology. Systems thinking and systems problem solving for the smart factory must be prioritized. Based on an analysis of the driving force for smart factory development, this paper proposes a lifecycle blueprint and consensus-based operating and technology roadmap. The definition and features of a smart factory in the petrochemical industry are presented. Furthermore, a summary of the technical systems and future-proof research field of the smart petrochemical factory from an academic and industrial viewpoint is presented.     

石油化工装置工艺管道设计的合理性探讨

近年来,随着我国社会经济的飞速发展,石油化工产业得到不断发展,石油化工装置的规模也不断扩大。化工装置的管道设计直接关系到设备的正常运转以及工作人员的人身安全,就必须对其进行合理设计。由于石油化工装置管道的设计要求较为苛刻,同时受到多种因素的共同制约,若设计不当,势必造成严重安全事故,如空气中毒以及火灾爆炸等。以首先阐述石油化工装置工艺管道在设计时应注意的问题,重点探讨其设计的合理性,以望对后期管道设计人员提供一定的借鉴。     

Semicontinuous granulation—the process of choice for the production of pharmaceutical granules?

Tablets represent the majority of dosage forms sold worldwide. High-quality granules are a prerequisite for a robust manufacturing of millions and millions of tablets needed. Thus, the preparation of pharmaceutical granules is an important standard operation procedure in the pharmaceutical industry. Due to the pressure on the costs of medication, there is a constant search for new concepts to reduce the manufacturing costs and the time to market keeping simultaneously constant or even improving the quality of the product. With respect to this trend, the following questions and problems will be treated in detail. (1) Is it possible to replace in the pharmaceutical industry the batch-type manufacturing process for granules by a quasi-continuous or continuous process being successfully introduced in the food industry? (2) Can scale-up problems be avoided by introducing a quasi-continuous process? (3) Using a continuous process, is it possible to keep or even to improve the high quality of the granules? (4) Is it possible to increase the productivity? (5) What will be the cost savings using a quasi-continuous process compared to the classical batch-type procedure? (6) Is it possible to shorten the development time, i.e. the time to market for a new product using a continuous or quasi-continuous manufacturing process for pharmaceutical granules? (7) What type of organizational business model is needed to achieve the desired results? Experiences with a new quasi-continuous equipment, the Glatt Multicell^R, will be presented as a case study.     

面向智能制造的工业结晶研究进展

工业结晶是一门“半艺术的科学”,具有多目标、非线性和强耦合的特点,在国际上被公认是最难设计的化工单元操作之一。面向智能制造发展的重大战略需求和历史机遇,基于国内外对工业结晶和智能制造的研究现状,拟构建基于智能制造的工业结晶多尺度研究框架。结合相关案例,总结了国内外人工智能、云计算、物联网等核心智能制造技术在工业结晶中的应用,重点分析讨论在溶解度预测、晶型预测、晶习预测、共晶预测与智能制造的发展现状和潜在结合点;总结了结晶过程中的感知、分析、决策的智能控制技术。     

Spherizone聚丙烯工艺预聚合反应器出料堵塞分析

介绍了Spherizone聚丙烯工艺特点,重点介绍了预聚合反应的作用,提出了中沙石化聚丙烯装置预聚合反应器在运行中存在的问题,找出了问题的根本原因,通过改进设计,优化操作入手对预聚合反应器出料堵塞进行了有效的控制,保证了装置的长周期平稳运行,同时取得了良好的经济效益。     

石化MES中的物流建模技术及其应用

The management and control of material flow forms the core of manufacturing execution systems （MES） in the petrochemical industry. The bottleneck in the application of MES is the ability to match the material-flow model with the production processes. A dynamic material-flow model is proposed in this paper after an analysis of the material-flow characteristics of the production process in a petrochemical industry. The main material-flow events are described, including the movement, storage, shifting, recycling, and elimination of the materials. The spatial and temporal characters of the material-flow events are described, and the material-flow model is constructed. The dynamic material-flow model introduced herein is the basis for other subsystems in the MES. In addition, it is the subsystem with the least scale in MES. The dynamic-modeling method of material flow has been applied in the development of the SinoMES model. It helps the petrochemical plant to manage the entire flow information related to tanks and equipments from the aspects of measurement, storage, movement, and the remaining balance of the material. As a result, it matches the production process by error elimination and data reconciliation. In addition, it facilitates the integration of application modules into the MES and guarantees the potential development of SinoMES in future applications.