★本刊記者/文曉

艾默生數(shù)字化轉(zhuǎn)型資深顧問陳鵬

當前，在國內(nèi)外宏觀環(huán)境之下，石油石化行業(yè)面臨著安全、綠色、可持續(xù)發(fā)展等方面的嚴峻挑戰(zhàn)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的急迫性日益增強。作為石油化工領域自動化、數(shù)字化技術的領先供應商，艾默生致力推動石油化工行業(yè)發(fā)展和變革，如今面對新的挑戰(zhàn)，艾默生數(shù)字化轉(zhuǎn)型資深顧問陳鵬表示：“艾默生在石油化工行業(yè)內(nèi)有能力基于用戶的數(shù)字化需求，提供從數(shù)字化規(guī)劃、設計輔助、技術選擇、產(chǎn)品提供、方案部署、實施效果評估和生命周期服務的一條龍模式，為石油化工企業(yè)從工藝設計、自控建設、設備運維、升級改造的全生命周期需求提供有效的產(chǎn)品和解決方案。”

基于Plantweb打造全生命周期解決方案

國內(nèi)外市場環(huán)境的變化給各行各業(yè)都帶來全新挑戰(zhàn)。對于石油化工行業(yè)，陳鵬分析認為其當前正面臨四大挑戰(zhàn)。

其一，由于各種因素使當前供應鏈和需求端不穩(wěn)定，原材料和制成品價格大起大落，并且這種情況短期內(nèi)看不到緩解的跡象。石油化工行業(yè)的產(chǎn)品大多屬于大宗商品，附加值低，從原料到成品產(chǎn)出有一定時間差，應對這一不確定性是一大難題。

其二，國家的雙碳政策以及高耗能行業(yè)重點領域節(jié)能降碳改造指南的落實和實施，對于石油化工行業(yè)這樣的能耗大戶來說，不能再延續(xù)以往的粗放的能源管理和消耗方式，而需要精益求精，逐步降低生產(chǎn)的能源消耗水平。

其三，作為新能源、新材料，循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的上游企業(yè)，在這兩個行業(yè)需求爆發(fā)性增長的階段，及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加速新產(chǎn)品的研發(fā)和投產(chǎn)，將給企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎。

其四，煉廠的設備維護同樣面臨著技術迭代、產(chǎn)能升級、新舊設備更新?lián)Q代。企業(yè)需要增強資產(chǎn)設備績效管理，降低設備運維成本，提高設備運行周期。通過數(shù)字技術，企業(yè)可以對設備進行全生命周期智能管理、診斷與優(yōu)化運行狀態(tài)，延長設備壽命、提高裝置自動化控制率、數(shù)據(jù)采集率、監(jiān)控報警點覆蓋率等。正是基于以上挑戰(zhàn)，以及近些年來數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造所帶來的變革已深入人心，石油化工行業(yè)自動化領域也漸漸從僅需要滿足基本生產(chǎn)向滿足卓越運營和可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。

對此，陳鵬深有感觸：“在工廠建設時期，越來越多的石油化工企業(yè)不僅要考慮生產(chǎn)過程自動化，還考慮將來的運維自動化以及優(yōu)化生產(chǎn)和節(jié)能減碳。所以越來越多的石油化工企業(yè)在建設期間就要著手規(guī)劃支撐數(shù)字化運行所必須的數(shù)字化基礎建設，比如管控一體化、儀表智能化和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等；在工廠的運營期間，企業(yè)不僅僅滿足于能有合格產(chǎn)品就行，更多的是考慮可持續(xù)性，如何在現(xiàn)有的產(chǎn)能基礎上提高產(chǎn)出、降低成本、保障安全、環(huán)保低碳等，開始考慮部署生產(chǎn)優(yōu)化、業(yè)務優(yōu)化、低碳改造、安全保障等一系列數(shù)字化運營解決方案。”

面對用戶需求的變化，艾默生公司在完善、整合和拓展公司自有自動化相關的產(chǎn)品和服務的基礎上，構(gòu)建了較為完整的行業(yè)自動化解決方案Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)。Plantweb生態(tài)系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集、安全傳輸、分析應用和專家服務四大板塊，基于一系列創(chuàng)新以及其他領域前沿技術的移植，包含了艾默生公司旗下范圍廣泛的與自動化和數(shù)字化相關的過程測量、分析和控制設備，以及控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、PLC、工業(yè)軟件以及工業(yè)設計、行業(yè)專家服務等。

采訪中，陳鵬表示，艾默生可根據(jù)石油化工領域用戶的核心訴求，提供基于Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)的解決方案，為用戶量身定制降本增效、節(jié)能低碳的自動化和數(shù)字化解決方案，覆蓋工廠整個生命周期，從設計建造到擴建改造，是一種較為完整和具有良好投資回報和高性價比的數(shù)字化生態(tài)解決方案集合。尤其在節(jié)能減排和可持續(xù)方面，組建了從事政策法規(guī)、技術方案、市場推廣、銷售執(zhí)行和售后服務的專門團隊。

以創(chuàng)新技術賦能未來發(fā)展

近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術的快速發(fā)展，艾默生也開始積極探索新技術的應用場景，為石化行業(yè)從設計建造到運行維護提供了眾多有價值的解決方案。

例如，將人工智能技術中的AR、VR應用于人員賦能，圖像識別技術應用于自動巡檢。AR技術應用于現(xiàn)場巡檢人員，通過現(xiàn)場所見很快找到對應設備的相關資料和記錄；VR技術和數(shù)字雙胞胎技術結(jié)合則可以應用于沉浸式培訓以及工藝的設計與改造。圖像識別應用于巡檢機器人則可以很快發(fā)現(xiàn)巡檢區(qū)域的異常狀況，大大提升決策速度。

大數(shù)據(jù)技術運用于優(yōu)化生產(chǎn)，設備故障診斷和批次尋優(yōu)。云計算實現(xiàn)了算力共享，使集團公司內(nèi)部的不同工廠優(yōu)勢互補、數(shù)據(jù)共享、低投入高產(chǎn)出，而邊緣計算通過本地建模，分散了集中監(jiān)控的風險，很大程度上提升了決策輔助的及時性和準確性。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術使工廠中的設備、人員等數(shù)據(jù)無縫傳送到中央數(shù)據(jù)平臺，為大數(shù)據(jù)采集奠定扎實的基礎，同時可以作為生產(chǎn)運營的補充，應用于以前需要人工采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設備巡檢數(shù)據(jù)，大大減少現(xiàn)場人員人工采集數(shù)據(jù)的工作量。同時準確的數(shù)據(jù)顯示改變了以往人工巡檢需要依靠人員經(jīng)驗的傳統(tǒng)方式，提升了生產(chǎn)的安全性，減少人員的工作量。

而放眼未來，談及石油化工領域自動化、數(shù)字化技術的發(fā)展趨勢，陳鵬給出了詳細的分析。

（１）大數(shù)據(jù)集成需求促進數(shù)據(jù)采集標準的逐步統(tǒng)一

自主感知數(shù)據(jù)采集、學習、分析和決策閉環(huán)，必須將工廠內(nèi)甚至外各種相關數(shù)據(jù)采集過來，這既包括工廠內(nèi)生產(chǎn)、設備、能源、人員、環(huán)境等各要素的數(shù)據(jù)采集，以及廠內(nèi)智能裝備及智能產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集，也包括各種系統(tǒng)接口集成數(shù)據(jù)。對于這些不同的場景，應用采集數(shù)據(jù)所采用的各類底層協(xié)議，海量不同的通訊設備和傳感器，數(shù)據(jù)維護難度可想而知。統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集標準是大勢所趨，也是來自流程行業(yè)強烈的呼聲。

（2）工業(yè)控制系統(tǒng)整體構(gòu)架向云邊端形式靠攏

ISA95普渡模型定義了自動化工廠的網(wǎng)絡的分層結(jié)構(gòu)，標準發(fā)布已將近20年，隨著諸如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字雙胞胎、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、AR、VR、邊緣計算等信息技術的不斷進步，未來石油化工行業(yè)的建設越來越依賴于不同領域的數(shù)據(jù)集合。跨層次相互應用數(shù)據(jù)不斷增多，工業(yè)控制系統(tǒng)將逐漸從底層的分散控制向邊緣控制靠攏，而上層的集中管理向云端管理靠攏。

（3）復雜設備分析平臺采用機理模型和數(shù)據(jù)模型結(jié)合

以往的分析平臺往往采用機理模型作為分析依據(jù)，這樣的分析方法適合于簡單設備，而對于較為復雜的設備，尤其是受干擾因素較多的設備，機理模型的準確率大大下降。但伴隨著人工智能以及大數(shù)據(jù)采集技術的不斷進步，對復雜設備采用數(shù)據(jù)模型黑箱建模成為可能。然而這種建模花費時間較長，也需要大量數(shù)據(jù)對模型進行訓練和校正。這樣對于工廠中的不同場景、應用對象、建模范圍、使用人員等不同情況下，采用機理模型和數(shù)據(jù)模型相結(jié)合的方式能夠快速實現(xiàn)分析平臺的部署和應用，采用數(shù)據(jù)模型加機理模型分析，可以彌補機理模型的魯棒性不足，更好地分析不同工況下同類設備運行的特殊性，對輔助采取個性化決策起到重要作用。

陳鵬表示，當前，在國家戰(zhàn)略和經(jīng)濟發(fā)展的推動下，石油化工行業(yè)已經(jīng)步入全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關鍵階段，艾默生期待持續(xù)以創(chuàng)新技術助力石油化工用戶迎接數(shù)字化挑戰(zhàn)，為石油化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展保駕護航。

摘自《自動化博覽》2023年3月刊