基于數(shù)字孿生的石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用案例

基于數(shù)字孿生的石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用案例ProMACE石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任公司（以下簡稱石化盈科）2002年，是50名。依托中國石化信息化IT服務(wù)數(shù)據(jù)五大核心業(yè)務(wù)。石化盈科打造的面向石油和化工行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)五大核心業(yè)務(wù)。石化盈科打造的面向石油和化工行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺ProMACE，是新一代信息通信技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合的基礎(chǔ)設(shè)施，是支撐流造、供應(yīng)鏈管理、營銷服務(wù)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的核心載體；是信息物理系統(tǒng)CPS）油和化工行業(yè)的具體實(shí)現(xiàn)；是流程制造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的關(guān)鍵引擎。|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集一、基于數(shù)字孿生的創(chuàng)新應(yīng)用基于數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，融合了十多年石化行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)知，將數(shù)業(yè)大數(shù)據(jù)模型、工業(yè)專家知識庫為核心的數(shù)字孿生體，支撐典型智能應(yīng)用，為石油和化工行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展提供新動能。石化行業(yè)新形勢新要求石化工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出但同時也面臨結(jié)構(gòu)產(chǎn)能過剩、環(huán)保要求、安全要求、成本上升、人才流失、核心技術(shù)亟需國產(chǎn)化等壓力或挑戰(zhàn)。生產(chǎn)的需要，必須依靠信息化建設(shè)的引領(lǐng)作用，兩化深度融合，走新型工業(yè)化道順應(yīng)時代發(fā)展、響應(yīng)國家戰(zhàn)略行動中形成的重要成果。數(shù)字孿生的三個要素石化盈科通過信息技術(shù)與石化業(yè)務(wù)深度融合，依托石化行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平為數(shù)字孿生提供泛在感知、數(shù)據(jù)分類存儲和實(shí)時計(jì)算的環(huán)境。典型智能應(yīng)用是關(guān)鍵，服務(wù)于最終用戶，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能降耗、降本增效。創(chuàng)新應(yīng)用價(jià)值實(shí)現(xiàn)建立基于數(shù)字孿生的石化工廠多維度、全方位模型，提供數(shù)字孿生核心組件化轉(zhuǎn)型。通過優(yōu)化生產(chǎn)過程，降本增效；通過轉(zhuǎn)變管控模式，提升管理效率；|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集通過監(jiān)控優(yōu)化設(shè)備性能，保障安穩(wěn)長滿優(yōu)；全面提升客戶價(jià)值，幫助客戶取勝新形勢下的市場競爭。二、從構(gòu)架到落地的實(shí)現(xiàn)路徑基于數(shù)字孿生的應(yīng)用架構(gòu)基于數(shù)字孿生的石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用案例依托石油和化工工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺ProMACE，由石化工業(yè)數(shù)字孿生體、運(yùn)行環(huán)境和典型智能應(yīng)用三部分組成。圖1基于數(shù)字孿生的總體架構(gòu)石化工業(yè)數(shù)字孿生體全廠數(shù)字孿生模型是立足于ProMACE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，利用數(shù)字孿生建模工具集構(gòu)建。資產(chǎn)模型描述煉化企業(yè)的物理資產(chǎn)描述石化工廠中物理資產(chǎn)的功能位置、機(jī)械特性、工藝特性、物理組成等本體數(shù)據(jù)和活動記錄。對企業(yè)重點(diǎn)裝置進(jìn)行工程級和仿真級三維建模，對重點(diǎn)設(shè)備建立可拆解的工程級模型。工廠模型描述石化工業(yè)的業(yè)務(wù)管理實(shí)體將資產(chǎn)模型進(jìn)行組態(tài)，形成適應(yīng)多業(yè)務(wù)場景的工廠信息化模型。將工廠按層次劃分為組織層、區(qū)域?qū)雍凸?jié)點(diǎn)層。機(jī)理模型描述生產(chǎn)反應(yīng)及運(yùn)行過程PAGE4|PAGE4|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集根據(jù)嚴(yán)格的“三傳一反”工藝機(jī)理模型，使用流程模擬工具，對設(shè)備以及生產(chǎn)過程，包括反應(yīng)、精餾、吸收、萃取、換熱、結(jié)晶等，根據(jù)所給過程的條件，對相應(yīng)過程進(jìn)行物料平衡、能量平衡、相平衡及化學(xué)平衡的計(jì)算，發(fā)掘生產(chǎn)潛能，從而指導(dǎo)科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等工作。工業(yè)大數(shù)據(jù)模型描述生產(chǎn)企業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析模型，支撐裝置收率預(yù)測、質(zhì)量預(yù)測、操作工藝點(diǎn)預(yù)警預(yù)測等。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模型通常有底層的通用算法和業(yè)務(wù)規(guī)則構(gòu)成比較復(fù)雜的分析模型。工業(yè)知識庫沉淀行業(yè)規(guī)則、經(jīng)驗(yàn)和案例務(wù)域的行業(yè)知識、案例通過平臺進(jìn)行沉淀，形成石化行業(yè)知識庫，形成知識即服務(wù)體系，為工業(yè)應(yīng)用提供知識和算法支撐。數(shù)字孿生運(yùn)行支撐環(huán)境工業(yè)物聯(lián)接入通過工業(yè)物聯(lián)接入服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對工廠設(shè)備設(shè)施的泛在感知，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、接收、集成、轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)確描述現(xiàn)場實(shí)際物理情況。工業(yè)數(shù)據(jù)湖通過工業(yè)數(shù)據(jù)湖構(gòu)建工廠數(shù)據(jù)中臺，將資產(chǎn)模型、工廠模型、工業(yè)物聯(lián)、實(shí)時優(yōu)化等能力在數(shù)據(jù)層面有機(jī)的結(jié)合起來，是面向工業(yè)數(shù)據(jù)存儲和分析的服務(wù)工具。實(shí)時優(yōu)化計(jì)算以工藝機(jī)理模型為核心，將設(shè)備和裝置生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)（設(shè)備臺賬等）送入模型模擬計(jì)算，得到設(shè)備、裝置的優(yōu)化結(jié)果，輔助企業(yè)對裝置運(yùn)行參數(shù)做出優(yōu)化調(diào)整。應(yīng)用場景和應(yīng)用模式大機(jī)組仿真培訓(xùn)基于數(shù)字孿生資產(chǎn)模型的大型機(jī)組仿真培訓(xùn)與互操作，提升用戶檢維修和操培訓(xùn)、日常維護(hù)培訓(xùn)和異常處置培訓(xùn)六個功能模塊，并設(shè)置課程中心，通過課PAGE6|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集PAGE6|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集程管理進(jìn)行課程設(shè)置和考核編輯。圖2壓縮機(jī)剖切模型設(shè)備健康管理基于數(shù)字孿生工業(yè)大數(shù)據(jù)模型的大型工業(yè)設(shè)備健康管理，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)動設(shè)備預(yù)防性維修，減少非計(jì)劃停工。包括：運(yùn)行管理與預(yù)警、在線運(yùn)行分析、故障診斷與預(yù)測和腐蝕評估與預(yù)測。圖3腐蝕診斷與評估工藝優(yōu)化與診斷產(chǎn)成本，增產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，提高企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。圖4工藝過程實(shí)時優(yōu)化煉化物料平衡執(zhí)行、業(yè)務(wù)流程自動化、崗位工作臺六大模塊。確保企業(yè)指令從下達(dá)到現(xiàn)場作業(yè)信息感知及反饋均有線上管理手段支撐；對裝置、罐區(qū)、進(jìn)出廠、倉儲的批次管理提升對物流量、質(zhì)跟蹤追溯的能力；實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)崗位工作統(tǒng)一管理。PAGE9|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集PAGE9|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集圖5全廠物料平衡調(diào)度指揮圖基于工業(yè)知識庫，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮在線閉環(huán)。提升協(xié)同指揮效率，提高科學(xué)決提供生產(chǎn)報(bào)警、生產(chǎn)預(yù)警、智能處理等信息?；谡{(diào)度指令生成規(guī)則，對調(diào)度指令的編制、審核、發(fā)布、執(zhí)行與反饋過程實(shí)現(xiàn)在線閉環(huán)管理。圖圖6調(diào)度指揮平臺三、實(shí)現(xiàn)價(jià)值，開拓創(chuàng)新實(shí)施效果大機(jī)組仿真的應(yīng)用PC和移動端培訓(xùn)效率，提升了員工培訓(xùn)質(zhì)量和效果，減少了員工學(xué)習(xí)時間和培訓(xùn)成本。設(shè)備健康管理的應(yīng)用使各級設(shè)備管理部門實(shí)時準(zhǔn)確的了解當(dāng)前的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提升設(shè)備異常狀態(tài)預(yù)警和處置能力。引入模型和數(shù)據(jù)分析工具，評估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化現(xiàn)場操作，降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，支撐裝置長周期運(yùn)行。通過預(yù)測故障，提前進(jìn)行計(jì)劃維修，降低事故發(fā)生概率，避免非計(jì)劃停車。工藝優(yōu)化與診斷的應(yīng)用提供生產(chǎn)裝置優(yōu)化解決方案，對生產(chǎn)過程的操作方案、工藝技術(shù)參數(shù)、裝置裝備與原油近紅外快評工具、原油加工優(yōu)化軟件深度融合，實(shí)現(xiàn)了對近百余種原油配方優(yōu)化和組分的精確控制，原料組分穩(wěn)定可控，確保了常減壓裝置平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)建模，建立操作樣本庫，指導(dǎo)工藝參數(shù)優(yōu).通過機(jī)理模型驗(yàn)證后，提高汽油收率和辛烷值，增效顯著。物料平衡的應(yīng)用ERP系統(tǒng)提供及時、準(zhǔn)確和完調(diào)度指揮的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)調(diào)度自上而下、物料移動自下而上的業(yè)務(wù)流程自動化；創(chuàng)新物料統(tǒng)計(jì)平經(jīng)濟(jì)效益與社會效益4化企業(yè)、民營企業(yè)推廣。429億元（其中與數(shù)字孿生4.9億元/年32家企業(yè)被評為國家首批綠色示范工廠。ProMACE的創(chuàng)新應(yīng)用為我國石化企業(yè)樹立一個面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生應(yīng)用的模板和標(biāo)桿，還可為各類智能工廠所涵蓋的智能化技術(shù)提供應(yīng)用示范平臺。建設(shè)石化數(shù)字孿生應(yīng)用，具有示范性及代表性，符合國家“制造強(qiáng)國”戰(zhàn)略的核心內(nèi)容，打造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新名片，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)。建設(shè)過程中沉淀大量生產(chǎn)控制和過程數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等工具進(jìn)行分析和試驗(yàn)，促進(jìn)了優(yōu)化和控制模型的產(chǎn)生和驗(yàn)證，幫助企業(yè)快速獲取行業(yè)的最佳實(shí)踐、彌補(bǔ)自身不足。石化工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用屬于典型的石油和化工行業(yè)工業(yè)軟件，通過研發(fā)和建設(shè)，打破了國外同類軟件在國內(nèi)的壟斷地位，提高了國產(chǎn)化自主可控水平。先進(jìn)性與創(chuàng)新點(diǎn)首次在石化行業(yè)建立了石化信息物理系統(tǒng)，及其體系結(jié)構(gòu)、單元模式結(jié)構(gòu)、的工程化實(shí)踐。以ProMACE括含物理資產(chǎn)描述的工廠模型、裝置與設(shè)備的三維模型、工藝機(jī)理模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動的大數(shù)據(jù)分析模型、基于專家經(jīng)驗(yàn)的業(yè)務(wù)模型等。通過對工廠設(shè)計(jì)全過程的工程管理以及數(shù)字化交付，構(gòu)建煉化生產(chǎn)企業(yè)數(shù)字孿生，為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行提供可視化的環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)字孿生的資產(chǎn)全生命周期管理新模式。率先實(shí)現(xiàn)了全10|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集10|工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集面感知、實(shí)時監(jiān)控、預(yù)測預(yù)警、智能處置、協(xié)同優(yōu)化、精準(zhǔn)執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升的新一代生產(chǎn)營運(yùn)管控的新模式。四、追求無止境，創(chuàng)新不停歇將石化行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐和成果，轉(zhuǎn)化