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石化行业MES系统浅析

—— 力控科技MES+pSpace管控一体化解决方案

2015/6/12    来源:e-works    作者:刘忠朝      
关键字:石化  MES  浅析  
随着现代石油工业的发展,越来越多的国家和领导人对世界石油的加工清洁化、智能化、高附加值的问题提到很高的高度。

    随着现代石油工业的发展,越来越多的国家和领导人对世界石油的加工清洁化、智能化、高附加值的问题提到很高的高度,从2000年的世界石油大会上就提出来怎么样来保护我们的环境,保护我们的地球,需要清洁。另外从我们节能的角度来说,也要使得我们能够满足节能的要求。所以信息技术的发展,也使得我们有条件来对我们的石化企业炼厂出现管控的一体化,提高我们的生产管理和控制水平,所以现在石油石化突出的表现,从国外大公司来说就是讲究环保、讲究低能耗、讲究智能化的控制和管理。

    国外的炼厂围绕着低能耗、清洁化、智能化的目标,越来越多的炼厂在实施DCS、APC智能化的基础上大规模实施MES系统,来降低能耗、优化产品结构、提高产品的附加值。像国外大公司如ExxonMobil BP、CITCO、Shell等等,并且他们对MES系统每年的效益都有个统计,降低装置能耗1%,提高产品收益率0.5%,减少产品缺陷18%,这是一个很好的效果。
对于我国的石化企业来说,其核心业务流程复杂,是典型的流程型企业,要实现生产过程优化、节能降耗等目标,MES必不可少。并且在整个企业信息整体构架中处于承上启下的作用,如下图所示:

 

石化行业MES系统浅析


       石化行业是一个典型的流程型行业,其核心业务流程涉及原油储运、油品加工和产品发运三个主要业务,其中油品加工涵盖将原油加工成产品的整个过程,也是石化企业生产管理业务的重点。整个过程涉及油品的多次流转及物性的改变,从原油运输进厂,到输入一次加工装置(以物理反应过程为主)、二次加工装置(以化学反应过程为主)、精制装置等进行油品加工,然后输出到罐区进行油品调和,直至产品合格。在这一系列油品加工移动过程中,涉及大量过程数据的实时采集与分析、生产现场设备与物料的监控、生产调度优化以及能源合理供应等问题,迫切需要利用信息技术,实现石化企业生产管理的优化,其核心需求如下图所示:

 

石化行业MES系统浅析


MES在石化行业的应用概况

    由于石化企业核心业务流程的复杂性,信息系统的建设面临如下挑战。

1.过程优化困难

    石化企业MES的决策具有混杂性,不仅包括连续过程变量,而且包含离散过程变量。为了对生产过程及产品质量进行控制,必须建立反映连续过程主要物理、化学变化过程的过程模拟模型,并将过程模型与优化模型结合起来。

2.生产操作复杂
 
       石化企业生产环境苛刻,生产过程包含复杂的物理、化学过程及各种突变和不确定性因素。特别是装置启动、停机和应急处理等暂态过程的各项操作,不仅影响生产效率,而且存在着安全隐患。因此,操作管理是石化企业MES的一项重要任务,它负责监督在所执行的每一项操作中遵守操作步骤和规范,在连续、混合及间歇生产环境下为操作员提供流程启动、平稳运行及停机等过程的标准操作指令。

3.能耗高、污染重

    能耗成本占原油加工成本的70%以上,因此石化企业信息化不仅要集成信息流和物料流,还要考虑能量流的集成,使调度决策功能能够对物料和能量提供最佳控制策略,不仅达到提高生产效率和降低生产成本的目标,而且实现节省能源、减少污染等目标。

    从20世纪90年代末开始至今,MES产品已由单一的MES功能模块发展到整体解决方案,国内外很多著名的公司都推出了面向石化行业的MES,如美国Honeywell公司的MES方案、美国Aspen Tech公司的MES方案和德国西门子公司的MES方案,以及中国石化牵头,由石化盈科、浙江中控、中科院软件所和北京时林公司共同开发的石化企业MES解决方案。  

    石化行业作为典型的流程行业,由于信息化与自动化基础较好,其对MES的需求迫切,国内外石化行业都非常关注MES的建设,通过MES将生产经营管理和生产操作集成起来,用来支持整个企业的供应链优化,并从中受益。如BP、ExxonMobile、ChevronTexaco、Shell等国际知名公司都已在美国和欧洲的企业实施了MES系统的大部分功能。

    作为我国石油化工行业的两个主要企业,中国石化和中国石油在MES的实施策略上有所不同: 中国石化在国家863计划的支持下,以自主知识产权的MES产品SMES研发与实施为主; 而中国石油则以美国Honeywell公司的MES产品为主。应用实践表明两个产品各具特色,下文将对其进行重点介绍。

责任编辑:邱旭东
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