炼油化工行业三维数字化工厂实践探索

国家“石化智能工厂试点示范”项目炼油化工行业三维数字化工厂实践探索四打造信息物理空间探索一炼化行业两化融合背景二

国内外三维数字化现状三三维数字工厂建设实践汇报内容一、炼化行业两化融合背景——炼化行业特点操作连续性装置数量多流程分布广以MES

为核心的生产营运平台一、炼化行业两化融合背景——建成三大平台经十一五建设，已建成了信息化三大平台，提高了企业营运效率和盈利能力。以ERP为核心的经营管理平台基础设施和

运维平台应对节能减排、降本增效、质量安全的压力及对产业大型化、一体化、清洁化的迫切需求，需要通过“两化”深度融合，实现从原油选择、生产加工过程到产品出厂全过程的优化生产及管理，提升本质安全、环保管理水平，使企业的利润最大化。清洁化一

体

化大

型化一、炼化行业两化融合背景——行业发展趋势德国工业4.0的核心是建设一套系统（信息物理系统，CPS）、

研究两大主题（智能工厂、智能生产）、

实现三项集成（纵向集成、

横向集成、

端到端集成）CPS是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。通过人机交互接口，实现与物理进程的交互，使用网络化空间以远程、可靠、实时的方式，操控一个物理实体。提出了过程工业智能过程制造(SPM)路线图SPM是一种集成的、知识支撑的、基于模型的企业运用现代网络信息技术，根据模型的实时计算综合性能指标体系来决策和执行，具有前瞻性的企业运营模式。它涉及原料采购、产品创新、项目的设计和规划、装置建造、生产操作运行、设备维护和管理、产品销售及客户服务等产业链的全生命周期，是一个集成的、整体的系统。一、炼化行业两化融合背景——国家战略智能制造是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动,并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来,将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统(如经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造、装配、量保证和市场销售等),以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化,从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动,并对制造业专家的

智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产

效率的先进制造。《中国制造2025》以促进制造业创新发展为主题，以提质增

效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线

，

以推进智能制造为主攻方向，促进制造业数字化、

网络化、智

能化，走创新驱动的发展道路。一、炼化行业两化融合背景——国家战略数字化工厂智慧工厂智能工厂数字化工厂一、炼化行业两化融合背景——工厂发展方向自动化工厂◆炼油化工行业“两化”深度融合的推进，在各系统中形成和积累了涉及安全、环保、质量、生产运行等各个方面的大量数据，如何整合、集中展示，并以此为基础实现更多的分析、模拟、演练和培训等功能的实现，依靠三维数字化技术，构建三维数字化工厂成为最好的解决方案。◆三维数字化平台是智能工厂的基础平台，构建三维数字化工厂是智能工厂建设需要。◆炼油化工行业三维数字化工厂，是贯彻《中国制造2025》提出的数字化要求，打造的信息物理系统。一、炼化行业两化融合背景——三维数字化工厂必要性国外：主要建立了基于设计的工程信息管理平台，注重于工程设计资料和设备资料的生命周期管理，便于项目建设、改造查找有关信息，局部领域如检

维修系统实现了在三维平台下的可视化分析、结果显示，正在深化应用的探

索中。基于工程设计全生命周期管理

（BP

-安哥拉

FPSO项目）伍德赛德(Woodside）将工程数据与现场运行、工厂维护信息有机集成在资产全生命周期管理信息系统二、国内外三维数字化现状——国外应用国内：部分企业以一套装置为试点建设了三维数字化平台，主要是在这个平台上侧重于进行生产、设备、安全等管理和人员操作培训、事故演练，并对

其效果进行评价分析，其效果应用并不理想；个别企业已开展了单一装置深

化应用试点工作，但投资大。二、国内外三维数字化现状——国内应用综合对国内外三维数字化工厂案例分析，对于炼化行业来说，还没有企业真正意义上实现与“实体空间”一致的三维数字化工厂。深化应用兼容性二、国内外三维数字化现状——建设难点投资大运行速度长江之滨

庐山脚下鄱阳湖畔三、三维数字化工厂建设实践——九江石化概况九江石化位于江西省北部，是江西省唯一的大型石油化工企业。企业愿景：建设千万吨级绿色智能一流炼化企业三、三维数字化工厂建设实践——九江石化概况投资100亿，800万吨/年油品质量升级改造工程2015年9月建成投产!2014年12月22个项目上线运

12月项目中期评估2011年完成规划方案2012年2月8日方案通过总部评审

5月28日启动可研2013年7月完成总体设计

9月启动项目建设方案评审启动可研总体设计启动实施2015年7月，九江石化智能工厂入选国家智能制造试点示范项目，是炼化行业

唯一入选企业。全面建设中期评估三、三维数字化工厂建设实践——智能工厂建设历程完善设计

建成框架2015年建成1.0版进

展顶层设计编制方案通讯融合及4G网主数据标准化ODS集中集成催化大数据应用三、三维数字化工厂建设实践——智能工厂建设成果一系列先进信息化技术在国内炼化企业首次使用基于IP视频技术三维数字化平台全流程优化平台立体仓(阀门)试点炼化行业三维数字化工厂，是建立一个以三维数字化平台为管理基础的数字化工厂，通过三维人机交互界面，在虚拟环境中通过智能工厂建设的ODS，

集成“物理实体”的工艺、设备、安全、环保、质量等泛在感知数据，在此基础上，采用各类模型为海量数据进行计算和优化，为生产运行、设备管理、安全环保、资产管理、人员培训，以及与外部集成等，提供强有力支撑

，

实现监控、指导、优化生产的目的。三维数字化工厂，是把“实体空间”和“虚拟呈现”融合在一起，通过传感器采集“实体空间”生产制造过程中的所有实时数据，在“虚拟呈现”环境中用三维实现集成展示及更多的分析、模拟、演练、培训、监控功能，使虚拟环境中的生产仿真与现实中的生产无缝融合，利用虚拟工厂的灵活优势，促进现实生产。三、三维数字化工厂建设实践——九江石化研究同步真实工厂的生产运行数据、技术参数、生产环境等都会通过虚拟工厂反映出来，实现同步运行。精确精确的实体、位置和层级描述，

提供准确的全景

展示。协同为各种训练和演

练提供统一的虚

拟现实手段，通

过远程访问实现

协同工作。三、三维数字化工厂建设实践——九江石化研究智能跨各类管理专业集成，设备模型物理属性和生产工艺流程充分融合，实体信息与经营管理和生产流程数据的结合，

达到信息的充分共享。直观最自然、全景

式、实体化、融合的三维虚拟现实工作环境，如实地描述和反映设备的实体关系及属性，可满足不同用户需求。三、三维数字化工厂建设实践——实施策略九江石化在建设中打破常规，在技术开发上寻求突破，在实施策略上不断创新，以最少的投资，探索了一条适合石油化工企业三维数字化工厂建设之路。√统一规划、分步实施√老装置自主建模、新装置设计模型移交三、三维数字化工厂建设实践——实施策略三、三维数字化工厂建设实践——实施策略√先试点、后推广√业务驱动、创新应用√有限目标、持续推进√建立制度与激励机制2015年开始老装置逆向建模、

新装置正向建模、厂际管道、生活区及地下管网、设备结构建模试点。2013年完成调研、交流、方案对接，制作CFB锅炉及4#加氢装置用于培训的三维演示版

，启动项目实施。方案准备

试点应用全面实施

持续完善2014年完成150万元/年柴油

加氢装置、

120万吨/年连续重整装置、

CFB开展三维模型

及深化应用试点。三、三维数字化工厂建设实践——整体进度2016年持续完善三维模型及深化应用工作，打造信息物理空间。进

展地下管网厂际管道三维数字化工厂地下管线码头厂际管架地下电缆总图管理三、三维数字化工厂建设实践——建模内容炼化装置逆向建模设备建模生活区正向建模

生活区

三、三维数字化工厂建设实践——平台兼容性240吨/年加氢裂化装置洛阳工程公司设计正向建模三、三维数字化工厂建设实践——正向建模成果10万Nm3/h煤制氢装置南京工程公司污水处理——活性炭再生九江石化设计公司2x7吨/年硫磺联合装置镇海工程公司170万吨/年渣油加氢装置500万吨/年常减压装置500万吨/年常减压装置150万吨/年延迟焦化装置10万吨/年聚丙烯装置（自主）逆向建模三、三维数字化工厂建设实践——逆向建模成果120万吨/年催化装置1#循环水装置燃气锅炉90万吨/年汽油加氢装置油品罐区范围最广——包括地上所有装置、建筑物、绿化；