来源:中国石化报 时间:2025-01-27 09:09
当时代的列车驶入数智化的高速轨道,炼化工程行业也迎来了一场前所未有的变革风暴。炼化工程数智化转型,意味着从粗放式管理向精细化运营的跨越、从经验主导决策向数据驱动决策的转变,将塑造更具竞争力、更高效、更环保的工程建设模式,为能源行业转型升级提供有力支撑。本版展示中国石化部分工程建设企业的具体实践,敬请关注。
工程建设公司:智改数转,重塑工程全生命周期
□李 蕾 李 瑞 高雪颖
在科技革命与产业变革的浪潮中,新一代信息技术,如5G、大数据、人工智能等正以前所未有的速度推动着炼化工程行业的数字化转型。在这场波澜壮阔的变革中,中国石化工程建设有限公司(简称:SEI)作为石化工程建设领域的领军企业,正坚定肩负起工程建设领域数字化转型、智能化发展的时代使命。
回望过去的40年,SEI的转型之路是一部生动的科技进化史。从20世纪80年代的手工绘图到20世纪90年代的电脑绘图,从2008年的集成化、数字化设计到如今的智能设计,从物理工厂的单一交付到物理工厂与数字化工厂同步交付并向智能工厂运维服务延伸,SEI经历了从信息化到数字化再到智能化的深刻变革,构建了以“数据+模型+知识”为驱动的数字工程平台,为技术研发、工程咨询、工程设计、工程建造、工程交付及生产运营的全生命周期业务提供了强大的技术支持。
在技术研发领域,SEI依托海量的工程数据积累,建立了数字工程技术研发平台,通过应用数值仿真模型,成功开展了关键工艺技术、关键核心装备的协同研发。其中,高效环保芳烃成套技术关键设备——新型结构吸附塔格栅的研发,就是SEI多专业协同研发与设计能力的生动体现。
在工程咨询领域,SEI秉承“让每一滴油更有价值”的理念,建立了丰富的政策库、数据库和模型库。在此基础上,SEI还构建了i-Consulting咨询集成智慧平台,形成了以“全厂总流程优化平台、协同工作平台”为核心的咨询工作平台中心和以“决策支持系统”为核心的咨询信息数据中心。在成百上千种组合、上亿数据量的复杂情况下,SEI能快速响应开展总流程规划优化方案设计,并保证方案的合理性与精准度。以某企业原油制化学品加工路线研究为例,SEI通过对比研究常规炼化一体化路线和原油直接裂解技术路线,分析不同加工路线的产品结构特点、能耗、碳排放、占地、投资、效益等差异,为企业转型发展、石化基地规划设计等提供了重要指导。
在工程设计领域,SEI构建了以工程数据为核心的工艺集成设计平台和以“数据+模型”为核心的工程集成设计平台。这一平台实现了从基于文档的工作流程向基于数据的集成化、协同化工作流程的转变,变革了工程设计模式,从源头上为智能工厂的建设注入了优秀基因。在海南炼化100万吨/年乙烯装置的设计中,SEI各专业团队采用多专业的集成化设计和协同建模模式,共同完成了535台设备、330千米管道、2.1万吨钢结构和3.5万多个阀门等的设计工作,打造了高水平的设计生态链,显著提升了设计效率和水平,展示了在工程设计方面的强大实力,为智能工厂建设奠定了坚实基础。
在工程建造的采购、施工、试开车、项目管理等环节,SEI同样探索出了一条数智化之路。通过建立采购供应链管理系统,SEI实现了采买、催交、检验监造、物流、库房等采购全过程的数字化管理与协同,显著提升了采购管理效率和质量。同时,SEI还建立了施工管理系统,打通了施工与设计、采购之间的信息共享通道。以海南炼化100万吨/年乙烯装置为例,在工程设计阶段,SEI在三维模型中进行了大型吊装可施工性研究,现场精心组织,仅用50天便完成了常规情况下需100天才能完成的吊装任务;在惠州美孚项目中,用37天完成了6台千吨级大型塔器的全部吊装,让世界见证了“中国速度”。
在工程交付方面,SEI自主开发了设计交付管理、供应商交付管理和管道施工管理等系统,将设计、采购和施工信息在数字化交付平台上高效关联整合后交付业主。以海南项目供应商信息交付为例,基于供应商交付管理系统,SEI成功实现了600多家供应商、几千个合同、10余万个位号等信息的准确、快捷交付,保障了数字化交付质量。至今,SEI已承接了20多个交付拿总项目,在数字化交付方面取得了丰硕成果。
在生产运营领域,SEI根据炼化企业的智能化建设需求,基于设计交付运行一体化的思路,充分发挥工艺专家团队技术优势,构建以全过程数据为支撑,以机理模型、三维模型、仿真模型为核心的工艺智能运维平台,实现了加氢裂化、催化裂化等装置的工艺指标监测、变化预测、方案优化、瓶颈诊断,以及沉浸式操作培训。该平台在镇海炼化进行了试点建设,为炼化企业提质增效、安全生产、精准决策提供了有力的技术支撑,并构建了专家团队远程技术服务新模式,推动了工程服务向生产运维阶段延伸。
展望未来,SEI将秉持创新、协同、开放、共享的理念,继续深耕数智化领域,通过技术创新和模式创新,不断推动炼化工程行业转型升级,实现石化行业高质量发展。
广州工程公司:系统赋能,引领数智设计新浪潮
□李建永 申毅腾
近日,广州工程公司设备室工程师林志浩和同事们采用自主研发的石化静设备三维设计系统(XVessel),成功完成了广州石化新建100万吨/年连续重整装置的详细设计。“借助XVessel系统,3个小时即可完成一台塔器的设计,智能生成二维图纸也仅需100秒,既提高了工作效率,又与配管、机械等其他专业实现了过程协同,真是太给力了!”林志浩深有感触。
XVessel的诞生,凝聚了广州工程公司技术人员13年的智慧结晶。早在2010年,为提高设备设计效率和质量、实现软件自主可控,广州工程公司就与山东山大华天软件有限公司携手,共同开发石化静设备三维设计系统。
2017年初,为满足工程项目数字化交付的迫切需求,该公司在做好国外引进三维设计软件的二次开发与应用的同时,进一步加大石化静设备三维设计系统新增模块和功能开发及应用力度,并在中科炼化一体化、镇海炼化400万吨/年加氢裂化等工程中应用,对整个系统的交互式操作、三维设计及智能装配、二维图纸自动更新、模型更新与投影、协同设计等功能进行验证与升级。2018年以来,他们又将管壳式换热器、球形储罐与立式圆筒形储罐等模块的开发与应用作为重点。目前,该系统已在千余台压力容器的智能设计与数字化交付中得到应用。与此同时,该公司还积极参与工艺流程模拟软件、管道三维设计软件、结构专业三维全流程设计系统等多个国产化软件的联合开发,目前已形成创新成果60余项,并于2023年获得“两化”融合管理体系AAA级认证。
在物联网、大数据、人工智能等先进技术与能源化工行业深度融合的背景下,广州工程公司深刻认识到,对工厂内的人、机、物、料等要素进行全面感知、分析、优化和智能化协同,既是推动制造业数字化转型的关键所在,又是炼化工程企业构建智能工厂、增强核心竞争力的必由之路。
2021年初,在总结镇海260万吨/年沸腾床渣油加氢装置、中科炼化一体化等项目数字化交付成功经验的基础上,广州工程公司一方面坚持“数据+平台+应用”模式,通过先进工业软件开发与应用、工程数据中心建设、深化二三维协同设计平台应用等措施,不断提升各专业数字化智能化协同化设计水平;另一方面,通过项目物资链过程管理、智慧施工管理等信息系统应用和操作员培训仿真系统(OTS)开发、“智能+”设备应用,以智提效。
双管齐下,成效初显。近年来,该公司不仅顺利完成了广西LNG接收站、盛虹炼化等新建项目的数字化交付,实现了交付模式从结果交付向过程渐进式交付的转变,而且作为广东省能源化工数字化工程技术研究中心,承担了广州石化、深汕智造城电子化工产业园区等20余个项目全厂信息化规划与设计,在智能工厂领域延伸了业务链。
通过数智赋能、融合释能,广州工程公司先后完成了催化裂化装置安全高效运行智能管控关键技术、面向石化恶劣工况智能制造物联网的光纤传感关键技术等重点课题的联合攻关,并成功实现了工业应用。其中,安全环保型延迟焦化密闭除焦、输送及存储成套技术(S-CCHS)已在系统内20余家生产企业推广应用,管理人员通过远程操作就可完成除焦监测、封闭输送、定量装车等工作,进一步提升了炼化企业绿色化、智能化水平。
在新疆库车绿氢示范项目建设中,该公司充分利用工业互联网优势拓展新场景应用,建立了新能源发电制绿氢一体化计算模型,完成了两万吨级绿氢工厂智能控制系统和晶闸管整流方案,不仅有效解决了新能源波动电力场景下连续稳定供氢等难题,而且贯通了光伏发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运和炼化工业应用全产业链,在同类项目建设中发挥了工业示范作用。该项目先后入选2024年全国工业互联网试点示范项目、新质生产力发展优秀案例。
南京工程公司:数字驱动,构建工程建设新生态
□李 舒
全过程跟踪设计阶段的管理工作,实现多专业设计协同;按管线号发料就像外卖配送,动态掌握物资情况,推进精益管理;所有自有设备都有自己专属的“身份证”,全生命周期管理省时省力……近年来,南京工程公司大力建设“数字化工程公司”,积极推进“业务主导、信息支撑、共同推进”的信息化工作新格局,全员培训、全员使用、全域应用,开发、优化各类应用程序,持续推动公司项目管理和执行的数智化转型。
近日,在数字化软件管理系统的助力下,南京工程公司EPC总承包的茂名石化项目顺利中交。基于云平台的数字化软件管理系统集成了多项先进工艺软件,实现了工艺流程的优化设计,有效解决了设计图纸前后不一致的问题,缩短工艺专业设计周期约30%、降低项目成本约15%。该公司以提升设计工作质量和效率为目标,推进工艺集成化和多专业设计协同应用,开展各专业设计工具优化和推广,收到了显著效果。
除了工程集成化设计,在施工现场,项目协同化管理成果的应用同样卓有成效。装有特制芯片的智慧安全帽成为每位员工的必备,遇到紧急情况可实现一键报警、迅速响应;工程车辆智能调度小程序的运用,让项目可作业车辆的申请、派发、结算变得更加便捷,实现了各作业环节的无缝衔接,提高了车辆的利用效率和调度效率;“数字化+人工智能监管”技术为现场安全管理提供了实时影像资料和分析数据,实现了对现场施工人员、机具设备、作业环境等的全方位、实时、精准监管,有效提升了现场安全管理水平。
2024年11月,南京工程公司古雷苯胺项目AI智慧监管系统通过可研批复,计划尽快投用。该系统利用人工智能图像分析、深度学习等技术,研发了14种现场作业违章识别算法,可通过智能AI摄像设备对工程现场高风险作业区域进行智能监测,并结合声光报警、远程喊话、现场处置等手段,切实提升工程本质安全水平。
“借助这一系统,我们可以对各作业环节的人员、设备、环境等数据进行采集和分析,为安全决策提供数据支撑,实现安全管理从‘经验直觉型’向‘数据分析型’转变,有效避免安全事故。”南京工程公司健康安全环保部党支部书记陈威介绍。自2023年底上线以来,该系统已在泉州石化和茂名石化等多个新建项目上开展实际应用,发现并消除了752次各类隐患,准确率达到95%以上,误报率控制在3%以内。而这只是南京工程公司项目管理平台众多应用场景中的一个。
通过自主和联合研发,南京工程公司将人工智能、边缘计算、OCR图像识别等新技术与现场管理需求相结合,实现了对项目全生命周期的管理。目前,该公司所有在建项目均已接入项目管理平台。随着采集和存储的数据越来越多,各项目经营管理情况也越来越清晰。
“我们将把数据作为关键要素,推动各项数据的‘颗粒归仓’,为生产指挥和领导决策提供有力支撑,确保数智化建设落到实处、见到成效。”南京工程公司信息与数字化部经理周小荣说。
四建公司:平台智控,打造“智慧工地”新标杆
□姚志广
当前,炼化工程施工企业正加速推进“智慧工地”建设,通过“管、控、营”一体化管理,努力实现各作业环节高效、节能、安全、环保。在此背景下,四建公司积极搭建数智化平台,以管道施工管理系统为核心,打造项目管理“智慧大脑”,为“智慧工地”建设注入强劲动力。
在镇海炼化工程项目部,一场数智化变革正在悄然上演。四建公司项目经理林玉波坐在办公室,用电脑登录管道施工管理系统,施工现场的进度信息清晰呈现在眼前。“管道施工管理系统就像一张无形的网,将每一道口紧密串联,实时动态呈现管道作业进度,实现了管道施工全生命周期精细化管理。而且,通过数据化表格的应用,我们能从系统中直接获取信息,有效降低了管道施工人员的工作强度,提升了工作效率。”他介绍。
项目施工现场,管工张彬正紧张地进行管道对口作业。在完成一系列烦琐的焊口处理后,他熟练地在焊口边贴上二维码标识,并通过手机APP扫描二维码,轻松填报作业信息。“现在所有施工环节都实现了线上管理,作业痕迹被完整地记录下来。质量监督人员可以在网上进行监管,一旦发现质量问题,就能立即反馈并整改。这张无形的质量保障网,让作业效率得到了大幅提升。”镇海项目质量负责人杨新平边说边演示,只需用手机轻轻一扫二维码,焊口的详细信息便一目了然,包括组对人、焊工、探伤、整改等各个环节。
“工程建设是数字化交付的最后一环。我们的管道施工管理系统通过三维模型解析、过程施工管理和三维可视化等模块,实现了对管道施工全生命周期全方位管理,为建设单位、总包单位、施工单位等相关方提供了统一的流程标准、消除了数据屏障、提升了协同能力,为准确把握现场施工进度和质量情况提供了有力的数据支撑。”四建公司数字化工程部经理肖洪波介绍。
谈及管道施工管理系统的开发历程,肖洪波如数家珍。“管道施工是项目建设的关键一环。通过不断迭代升级,我们开发了多个版本的管道施工管理系统,并在工程建设公司等合作伙伴的共同努力下,成功在海南炼化乙烯、安庆石化、天津南港乙烯、惠州美孚一期、华锦项目等多个项目进行了应用。如今,我们已经成功实现了该系统的产品化,希望将来能为更多施工企业数智化转型提供有力支撑。”
五建公司:技术革新,塑造智慧施工新典范
□陈 薇
近年来,五建公司深耕数智化技术应用,不仅在传统工艺上实现了突破性进展,而且在项目管理、施工效率、成本控制等方面收到了显著成效。
从“人工”到“机器”,激光除锈引领绿色革新
2024年2月19日,茂名石化升级改造项目现场迎来了一场技术革命。随着激光束的精准照射,锈迹斑斑的金属外壳瞬间焕然一新。激光除锈技术首次登场,便以高效、环保的优势,成为传统除锈方法的有力替代。
在连云港商储项目中,该技术不仅收到了罐壁即除即干不返锈的效果,而且有效解决了施工现场粉尘飞扬的问题,营造了更加健康的工作环境。“我们可以把激光除锈想象成高科技‘扫帚’,能够精确地对准金属表面的锈迹,用高能量的光束蒸发或者剥离掉铁锈,同时不损害金属本身。”五建公司茂名项目部技术员陈康勇形象地解释。
为确保激光除锈技术安全高效应用,五建公司项目部通过详尽的市场调研、现场勘查及实地试验,精心编制出重大施工技术方案,并提供了不同锈蚀程度的清洗数据。“利用系统,我们可以随时调整光斑尺寸、填充间距、脉冲频率等,既提升了清洗效率,又避免了清洗后底纹不平的问题,显著增强了整体除锈效果。”陈康勇说。
激光除锈技术在现场实际应用中展现出了强大实力,工作效率是人工除锈的3倍,不仅减轻了工人的劳动强度,而且降低了生产成本,为企业带来了显著的经济效益。这一切的背后,正是数智化技术对传统施工方式的深刻变革与全面升级。
从“孤岛”到“互联”,数字化平台重塑管理生态
面对管道施工项目错综复杂的挑战与海量数据的处理需求,五建公司以数智化为引擎,精心搭建了项目数字化管理平台,重塑项目管理生态。该平台通过深度整合施工、进度、质量、安全、人员、材料、机械等多个管理系统的数据资源,实现了业务数据的无缝对接与智能分析,打破了“数据孤岛”的困境,为项目管理带来了前所未有的便捷与高效。
五建公司华锦阿美项目部项目经理张云松深刻洞察到数据在项目管理中的核心价值,“这个平台犹如一座数据的桥梁,利用先进算法对现场纷繁复杂的数据进行整合、分类与统一管理,确保了数据的安全、完整与稳定,实现了各施工专业间的数据共享与互通,为项目决策提供了强有力的科学依据”。
为进一步提升项目管理的精细化水平,五建公司在国内首次于华锦阿美项目部成立了信息部,并采用了专人专项的管理维护模式,对项目数据进行深度挖掘与精细化处理。“全过程的数字化管理让工程进度一目了然,不仅管理工作更加游刃有余,而且项目推进更加高效。”该项目信息部门负责人张明说。
目前,五建公司华锦阿美项目部已全面应用数字化管理平台的八大核心系统,在人员、材料、机械管理等方面成效可观,极大地提升了项目管理的现代化水平。随着数智化技术的不断深入应用,五建公司将继续引领施工领域的变革潮流,为行业可持续发展贡献更多力量。
十建公司:数业融合,开启智能管理新时代
□田元武
“我们采用数字孪生监控系统,实现了穹顶气顶升姿态的远程监控和数智化控制,有效提升了施工质量和效率,标志着公司在数智化转型的道路上迈出了坚实的一步。”近日,在十建公司储运工程分公司数智化转型研讨会上,项目负责人自豪地分享了在LNG储罐气顶升作业中的最新成果。
2024年以来,十建公司聚焦工程建设管理主营业务,开发以“管道安装、设备施工、焊接数据采集管理”为主要内容的数智化管理系统,推动数业融合,不断提升施工过程智能管理和数字创效能力,为企业高质量发展注入澎湃动能。
管道安装是大型炼化一体化项目建设的关键环节,其工作效率直接关系工程进度、质量及成本控制。十建公司采用“数据+平台+应用”模式,开发出管道施工管理系统平台,集成了管道施工标准数据库、试压管理、检测管理、质量管理、交工资料、统计分析、支架管理等10个子系统,覆盖了管道施工全流程。
“管道施工管理系统平台与设计紧密相连,能自动解析并提取管道单线图中的材料、设计参数等关键数据,生成精准的管线台账。”十建公司信息和数字化管理部副总经理胡善芳介绍,“平台还具备试压包统计分析、交工资料自动生成、单线图交工贴图及数字化交付等功能,可大幅提升施工效率。”
在设备安装方面,数智化管理优势同样显著。在浙江六横LNG项目现场,十建公司项目部工程技术员陈川指导施工人员运用设备数字化安装管理平台,有条不紊地进行LNG储罐气顶升作业。他们通过运用高精度红外线测距仪、数字拉力传感器、风量数字控制调节阀等智能设备,攻克了多项技术难题,实现了施工过程全方位、全流程精准管控。这一平台不仅具备设备基础信息管理、施工过程资料保存等功能,而且能实时统计大型设备施工进度,支持工序自动流转和交工资料自动生成,极大地提升了设备安装的效率和质量。
焊接是项目建设的重要一环,长期以来,焊接工艺参数、焊接质量检测等关键数据的采集依赖人工,导致焊接质量检测周期过长,严重影响项目施工效率。十建公司研发了工程建设焊接数据采集管理系统,实现了焊接数据的智能化采集,能实时生成焊接日报数据,并自动上传至数据库,同时实现了对焊口和二维码标签纸的拍照记录与云存储,满足了焊接施工质量可追溯的要求。
“只需轻轻一扫二维码,每条管道焊缝的焊接人员、探伤检测报告、问题整改结果等信息一目了然。”在中韩石化乙烯检修改造项目中,焊接技师闫方军熟练地操作着界面,对新进场的焊工进行培训。据统计,自新系统投用以来,该项目焊接数据管理效率提升了近4倍,大幅降低了焊工和质检员的劳动强度。
“十建公司的数智化转型之路,不仅是一次技术的革新,更是一次管理理念的升级。”胡善芳说,“未来,我们将继续深化数智化技术应用,推动施工企业智能化升级,为企业可持续发展注入更强动力。”
数智化转型绘就炼化工程高质量发展新蓝图
□中国石化工程建设公司首席专家 彭 颖
在国家出台的《石化化工行业数字化转型实施指南》指导下,石化化工行业正以空前的决断和努力,大力推进业务的数字化和智能化升级。这场转型不仅彻底改变了生产模式、组织结构和商业运营方式,而且催生了集成化设计、数字化管理、网络化协作、智能化制造、个性化定制和多样化服务等新业态,为新质生产力的发展注入了强大活力。对于炼化工程企业而言,数字化和智能化转型已成为增强竞争力和实现高质量发展的核心途径。
以工程建设公司(SEI)为例,历经40余载深耕信息化、数字化、智能化,SEI在数字化平台构建与业务应用层面已累积显著成果。然而,数智化转型之路并非坦途,仍面临多重挑战:一是设计主导的业务数字化单点应用虽日益强化,但顶层战略规划尚需精进;二是石化工程数据量庞大且分散,存在查找困难、数据不一致等问题,深层价值亟待挖掘;三是数字化平台在业务推进与项目实施中扮演重要角色,但集成能力与平台整合潜力仍有待深化;四是业务与数字技术复合型人才稀缺,人才梯队建设亟须加强;五是传统项目级柔性团队支持模式难以有效支撑数智化转型需求,组织结构变革势在必行。
面对上述挑战,要从以下几个关键方面着手制定有效的应对策略,提出切实可行的解决方案。
强化数智转型顶层战略规划,筑牢企业可持续发展基石。数智化转型是一项系统性工程,需紧密围绕打造最强工程业务战略,通过“盘点现状、谋划未来”的战略思路,擘画工程建设企业数智化转型顶层规划蓝图。构建以工程数据为基石、以工厂模型为核心、以数字工程平台为支撑的整体架构,围绕工程设计集成化、工程建设协同化、建设运维一体化的总体思路,制定业务数字化转型、智能化提升的目标及实施路径,全面推动业务管理升级,提升工程服务能力,构建数据驱动的敏捷生产力,重塑企业竞争力。
夯实数智化转型技术基础,打造坚实技术支撑体系。数据是数智化转型的灵魂。要着力构建数据治理框架,实施数据治理,建立健全数据管控体系;统一数据接口与结构,采用先进技术手段高效采集数据,营造全局数据生态,将数据转化为宝贵资产。同时,加强过程模拟、工艺仿真、数据分析等技术创新,将行业经验智慧转化为模型算法,形成可复制、可推广的模型库、算法库、知识库。此外,还要加强网络、云平台等基础设施建设,为石化企业数智化转型提供坚实支撑。
提升平台能力,引领业务模式创新潮流。鉴于工程建设企业业务关系错综复杂、系统繁多、集成协同难度大,要以“提升协同、数据、决策效率”为指引,运用大数据、人工智能、工业互联网等前沿数字技术,打造以“数据+模型+知识”为驱动力的工程建设数字化平台,实现企业内部业务数据的高效集成与协同,以及产业链上下游资源数据的跨地域、跨行业共享。同时,构建交付应用一体化平台,实现从设计、采购、施工到企业应用的全链条数据集成与统一管理。通过深度挖掘、分析与应用数据,全面赋能工厂精细化管理及智能化运营,推动业务模式由工程建设向运维服务拓展,拓宽市场份额,增强企业核心竞争力。
加强人才队伍建设,培育数智化转型核心动力。针对复合型人才短缺问题,要加速构建数智化复合型人才培养体系,深化企业内部工艺、仪表、设备等业务专业与信息专业的交流融合,开展跨专业联合培训;加强与高校、研究院所的人才联合培养与科研项目合作,为炼化数智化发展注入新鲜血液;引进海外高端专业人才,持续提升企业数字化转型能力,更好地顺应数字革命浪潮。
推动组织变革与文化培育,确保数智化转型顺利实施。数智化转型不仅仅是技术的迭代升级,更是组织层面的深刻变革。要转变思维方式,采用扁平化、敏捷化的组织架构,促进跨部门协作与沟通,以适应快速变化的转型需求,提升决策效率与创新能力。同时,推动企业数字文化变革,鼓励员工拓展数字化技能与思维,不断学习新技术、新方法,提升员工数字化素养与能力,以更好地适应数智化转型的迫切需求。