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1.項目背景

當前，推動數字經濟和實體經濟融合發展已成為助推我國經濟高質量發展的重要途徑。無論是對于一個行業，還是就企業自身而言，數字化轉型永遠都是一項需要遠瞻視角、穩步推動的事業，無法一蹴而就。

作為一家世界級的新能源、新材料高新技術產業集團，多年來，盛虹堅定做綠色高質量發展的引領者和產業轉型升級的探路者，不斷探索如何充分利用數字化、智能化技術，提高生產過程和運營的安全、可靠、高效和可持續，以提高企業的核心競爭力。

開啟斯爾邦石化PDH 的智能工廠試點項目是一個非常好的契機。盛虹期望通過數字化轉變項目運營理念，優化組織結構和崗位職責，以實現高效運行和管理，并借由工藝技術和智能化技術的深度結合，以PDH 裝置為原點，在石化行業內探索以裝置為核心基礎的綠色化、數字化、智能化最佳實踐。

霍尼韋爾在流程工業深耕數十載，在自動化、數字化創新解決方案，以及石化煉化工藝技術等領域都有著深厚積淀和獨到優勢，是盛虹多年來理念同頻、志同道合的合作伙伴。2021年初，盛虹斯爾邦PDH丙烷脫氫裝置決定采用霍尼韋爾工藝技術，雙方深入探討了在裝置實施數字化、智能化的業務目標和實施路徑。

2.項目目標及原則

在裝置的控制數字化、智能化以及生產管理層面，斯爾邦希望應用數字孿生、優化控制等新技術，將企業內的丙烷脫氫裝置（PDH）建設成為全球領先、結合工藝技術、實現智能化生產以及數字化操作管理的標桿裝置。詳細建設目標和規劃藍圖如下：

2.1 提升裝置過程安全管理水平

通過報警數據收集及合理化分析、關聯，消除裝置無效報警，優化有效報警，通過集成安全操作窗口確保裝置長周期安全運行，降低非計劃停車風險、實現裝置異常報警全流程閉環管理。

2.2 優化裝置生產質量和效益

借助霍尼韋爾UOP 工藝數字孿生互聯與先進控制結合，提高自控水平，提升裝置平穩性、收率產率，并降低人員操作強度；在優化產品質量的同時，收獲降低能耗、產率提升的雙收益。

2.3 提高生產卓越運營管理水平

明確裝置管理和生產崗位職責，建立相應實時績效KPI，通過數字化手段展示運營績效，實現從計劃、執行到統計結果的實時閉環管理，并通過績效異常驅動工作流程和各部門協同。

2.4 打造PDH 行業綠色低碳標桿

對裝置的CO2 排放進行實時監控和計算，打造低能耗、低物耗、低工藝生焦、低碳排、低催化劑粉塵、長預期壽命的行業工廠新標桿。

3.項目實施與應用

圍繞確保過程安全、優化裝置效益、提高生產管理水平、降低運行成本的建設目標，斯爾邦石化丙烷脫氫生產運營的智能化升級，選擇了霍尼韋爾行業領先的智能工廠。解決方案，從集成操作窗口、先進控制和優化、智能運行管理以及數字孿生和互聯應用的層面，共實施了七套子系統，帶來了可觀的數字化效益。

3.1 控制系統性能監視與運維 CPM

過程PID 回路及先進控制是影響裝置運行質量的關鍵因素，傳統的人工維護難以保障回路及先進控制高質量的有效投運率。霍尼韋爾Profit? CPM 系統可以實時提供一個周期內的回路、先進控制有效投用率報告，并對已投用自控的回路及先進控制給出性能評級以及控制回路深層次剖析數據，便于確保基礎回路和先控的運行性能。

建設成果：優化和監測控制性能。現場的儀表工程師、工藝人員，能輕松通過CPM 系統中的Web 熱區圖，實時查看投用率低的PID 回路和APC 控制性能，包括自動發現閥門靜摩擦、粘滯、振蕩等情況，更有針對性地進行參數優化。借由這一強大的在線監視手段，能夠大幅降低設備、工廠維護的人工工作強度，有效提高維護效率，PDH 裝置自控率提高到95％以上。

3.2  先進控制系統 APC

霍尼韋爾APC 系統的先控和優化軟件是成熟的、國內外長期使用的標準軟件產品，該系統基于新一代控制算法、漏斗控制創新技術，擁有更好的魯棒性、穩定性，支持多模型在線無擾動切換，幫助客戶提高裝置平穩性、穩定產品質量、提高目標收率，實現節能降耗。

建設成果：提升自控和生產水平。霍尼韋爾APC 系統通過對丙烷脫氫裝置脫氫反應器單元、脫丙烷塔、脫乙烷塔和丙烯精餾塔4 個控制器的全流程控制，并和霍尼韋爾UOP 工藝知識結合，設定轉化率等優化目標，實現裝置優化生產、平穩運行。系統投用后，實現人工操作頻次降幅達50%以上，大大降低了人員勞動強度；提高裝置自控率至95%以上，丙烯收率提高0.1% 以上。

3.3 丙烷脫氫工藝霍尼韋爾UOP 生命周期服務

霍尼韋爾UOP 數字孿生互聯和生命周期專家服務，能夠通過對裝置性能指標、操作參數、反應器及催化劑狀態等關鍵參數的工藝監控，定期發送裝置運行狀態趨勢、裝置主要指標以及預測較佳效益趨勢，指導裝置可靠、優化生產，最終提高PDH 裝置的產能、產率，避免非計劃停車，更好地降低原料、催化劑消耗和烷烴單耗等關鍵指標。

建設成果：長周期運行，降本增效。霍尼韋爾UOP 生命周期服務可每周發送裝置運行狀態和趨勢預測，幫助斯爾邦PDH 項目實現長周期運行、優化原料消耗，讓裝置實現增加產量，降低整體生產成本。

3.4 現代化中控室

霍尼韋爾Experion? PKS Orion Console 操作站的數字化技術的應用，PKS 正在改變中控室操作人員的工作方式和職責范圍，系統的大屏可以展示從裝置主要實時績效指標KPI，到多窗口線上分層的流程圖畫面、趨勢、報警畫面和現場視頻監控，復雜回路控制、先進控制、程序控制的投入，大大減少操作人員的操作頻次，從而將操作人員從傳統的設備、控制操作高負荷工作中解放出來，更多精力關注整個裝置的運行性能和優化，操作人員的操作對象從單元、設備轉變為整個裝置的運行。

建設成果：分屏展示操作，提升決策效率。在斯爾邦工廠的現代化中控室中，采用了55 寸大屏Experion? PKS Orion Console 操作站，通過和斯爾邦丙烷脫氫裝置經理及霍尼韋爾UOP 工藝專家的討論，確定了大屏展示的裝置KPI 區域的參數列表及流程圖分層設計結構，內操人員可在一個大屏上進行多組運行數據的趨勢監測，關注點也從原來的單體過程控制操作轉變為整個裝置的運行性能，操作效率大幅提升，亦能提高員工技能和決策效率。

3.5 智能報警管理系統

過程安全是石化生產降本增收的前提，ASM 異常工況管理協會研究表明，過程控制系統中大量無效報警會導致危險隱患與事故的發生，操作人員伴隨著疲勞與壓力等多種原因，在響應大量報警并需要立刻做出判斷的同時，也會引發低效率的操作，甚至是安全風險。通過報警設計、報警設備和合理化分析、變更管理等全生命周期的報警管理，消除無效報警，優化減少有效報警，斯爾邦丙烷脫氫裝置通過霍尼韋爾報警管理系統采集與存儲來自PKS 系統的報警與事件數據，評估、分析報警性能，通過可自定義并基于角色的KPI 展板，允許操作員、工程師、經理、主管等負責人快速查看各班組的報警數量、優先級分布、報警洪災等性能及診斷報告，并和行業同類裝置對標；通過系統記錄的同一時間段內報警和事件信息關聯分析，查找報警產生原因或操作事故調查；通過合理化分析減少擾動報警，優化減少有效報警；同時，在PKS 操作站設有報警幫助窗口，當關鍵報警出現時，自動彈出報警幫助窗口，顯示報警起因、后果、應該采取什么行動等報警幫助信息。

建設成果：報警管理系統優化

報警合理化分析，消除無效報警，優化有效報警。自智能報警系統投運以來，PDH 裝置平均每天報警量減少90% 以上，擾動報警減少80%，短暫報警減少 90% 以上，每十分鐘崗位報警<1 次，峰值報警率不超過10 次，已處于國際行業標準的領先水平；報警幫助功能為經驗不足的操作人員帶來關鍵報警在線提示，傳承安全操作經驗和知識。

打破工控邊界，生產安全互聯互通。通過智能報警系統，打通了工控專有應用邊界。裝置管理人員可在辦公室實時在線快速了解全廠裝置報警運行狀態，識別發生頻繁的報警和事件，進行及時調整優化；可通過分析操作員活動，對操作頻繁的單元或者系統進行分析，優化工藝控制，降低操作頻率；可通過事件序列，了解操作人員操作習慣，由崗位工程師規范操作思路，達到全員精細化操作。

系統深度集成，實現閉環管理。PDH 裝置報警系統與智能生產管理執行系統（ Honeywell MES）系統集成，報警信息主動推送至MES 報警管理模塊，實現報警處置記錄錄入功能，崗位操作員對每個報警填寫原因分析、處置措施及結果，便于實現針對報警信息的閉環操作。同時在PDH 裝置當班的交接班日志中直接展示，便于班組人員檢查及報警跟蹤。

3.6    PDH裝置碳排放監控

霍尼韋爾根據PDH 裝置工藝原理、工程設計和現場設備參數，參照《中國石油化工企業溫室氣體排放核算方法和報告指南》，開發了丙烷脫氫碳排放在線計算公式，由生產過程排放計量核算、凈購入電力和熱力總碳排放，扣除CO2 回收利用部分等環節組成排放在線計算，從而能夠實時在線監測、統計PDH 裝置的CO2 排放。

建設成果：精準監控碳排放。斯爾邦PDH 裝置是霍尼韋爾全球首個使用專有計算公式實現碳排放在線監測試點，未來會繼續探索其在裝置級碳排放對標和優化、企業級可持續低碳實時管理、碳交易核算等方面的價值。

3.7 智能生產管理執行系統（ Honeywell MES）

智能生產管理執行系統（ Honeywell MES）通過制定生產計劃、進行生產排產、形成操作指令，指導生產操作、監視生產狀況，進行生產統計、實現物料平衡、將實際生產結果與計劃目標比較，將生產結果反饋到ERP 層，從而再改進生產計劃，改進生產流程，形成生產過程的閉環，對業務流程進行不斷改善。績效管理模塊可以對工廠各個層次各個專業的人員設定績效指標，并進行實時監視，保證所有人員的行為與公司的整體目標保持一致。Honeywell MES 為企業的操作管理、生產運行提供統一的實時數據和協同工作平臺，保證生產信息在更大范圍內共享，保證決策層能根據實時生產情況及時作出生產調整。

建設成果：進軍生產精益管理。霍尼韋爾幫助斯爾邦搭建了全廠級MES 系統，完成了全廠13 個管理模塊的開發與測試工作，包括計劃管理、調度管理、統計管理、操作管理、工藝管理、計量管理、物料管理、能源管理、三劑管理、績效管理、生產統計、工藝技術文檔管理、綜合展示以及移動應用，目前已全部上線并陸續投用。斯爾邦所定制的班組成本核算、效益測算、在線盤點、裝置異常管理等模塊，通過結合智能報警系統，可實時完成報警信息的推動與閉環管理；人員可以通過系統或企業微信，實時掌握裝置關鍵運行信息，深度挖掘生產運行數據，訂制符合各管理崗位的個性化KPI 指標。

4.效益分析

霍尼韋爾所提供的整套智能工廠解決方案，幫助斯爾邦穩固了工廠在裝置性能、生產成本、碳排放關鍵指標等層面的行業領先地位，讓斯爾邦的PDH 裝置，成為目前國內首家結合工藝技術和智能化技術應用、實現全面智能化生產和數字化操作的生產裝置。

經過全方位的深度合作，霍尼韋爾強大的智能工廠技術能力，為PDH 裝置和工廠的運營管理插上了智能化的翅膀，轉變了斯爾邦工廠傳統的操作管理理念，優化了組織結構和崗位職責，打造了PDH 行業智能工廠的典范。

一直以來，斯爾邦始終對新技術和新領域秉持著積極和開放的心態。例如斯爾邦還應用5G+AR智能頭盔進行工藝監控，實現專家遠程指導與運維，加速裝置調試和投用進度；在高風險及受限區域開啟5G+ 視屏AI 應用試點，實現安全風險主動預警受控等。

百尺竿頭，更進一步。在智能工廠成功實踐的引領下，斯爾邦也期望持續深化與推廣數字化技術，繼續探索和解鎖新技術在更多裝置中更廣泛的應用，如：

·  利用互聯服務新功能，與工廠運行數據和霍尼韋爾UOP 模型相結合，實時監控工廠運行狀態和關鍵KPI，進而預估反應器檢修時間，大幅提升裝置經濟效益。

·  基于行業成熟事故處理經驗，結合裝置工藝特點，個性化定制事故處理方案，如停水、停電、蒸汽中斷等場景模擬，提高事故處置的高效性和準確性。

·  持續開展裝置報警合理化優化，進一步完善報警數據庫，實現全廠報警的閉環管理。

·  進一步提高全廠控制回路性能及APC 投用率，為裝置的穩定運行提供堅實的基礎。

·  利用遠紅外成像、超聲波檢測等手段，通過智能機器人、智能巡檢攝像頭，對裝置高溫、易燃易爆、易泄漏部位進行24 小時實時監控，給裝置安全平穩運行增加千里眼和防火墻······

該項目裝置的高品質運行，在保持工廠運營性能、生產成本和碳排放等關鍵指標行業領先水平，為斯爾邦新能源新材料戰略轉型再添新動能的同時，也為打造三大世界級百萬噸產業項目獲得更堅實的基礎原料提供了保障，讓盛虹石化上下游產業鏈的整體競爭力再次躍遷，原料丙烯完全擺脫進口依賴，保障了自給自足能力。

放眼未來，盛虹石化圍繞大煉化和其他各類生產裝置，也將持續深化數字化轉型理念，在行業內擴大影響、形成輻射效應，充分發揮該標桿智能工廠的領頭作用。