1.项目背景

当前，推动数字经济和实体经济融合发展已成为助推我国经济高质量发展的重要途径。无论是对于一个行业，还是就企业自身而言，数字化转型永远都是一项需要远瞻视角、稳步推动的事业，无法一蹴而就。

作为一家世界级的新能源、新材料高新技术产业集团，多年来，盛虹坚定做绿色高质量发展的引领者和产业转型升级的探路者，不断探索如何充分利用数字化、智能化技术，提高生产过程和运营的安全、可靠、高效和可持续，以提高企业的核心竞争力。

开启斯尔邦石化PDH 的智能工厂试点项目是一个非常好的契机。盛虹期望通过数字化转变项目运营理念，优化组织结构和岗位职责，以实现高效运行和管理，并借由工艺技术和智能化技术的深度结合，以PDH 装置为原点，在石化行业内探索以装置为核心基础的绿色化、数字化、智能化最佳实践。

霍尼韦尔在流程工业深耕数十载，在自动化、数字化创新解决方案，以及石化炼化工艺技术等领域都有着深厚积淀和独到优势，是盛虹多年来理念同频、志同道合的合作伙伴。2021年初，盛虹斯尔邦PDH丙烷脱氢装置决定采用霍尼韦尔工艺技术，双方深入探讨了在装置实施数字化、智能化的业务目标和实施路径。

2.项目目标及原则

在装置的控制数字化、智能化以及生产管理层面，斯尔邦希望应用数字孪生、优化控制等新技术，将企业内的丙烷脱氢装置（PDH）建设成为全球领先、结合工艺技术、实现智能化生产以及数字化操作管理的标杆装置。详细建设目标和规划蓝图如下：

2.1 提升装置过程安全管理水平

通过报警数据收集及合理化分析、关联，消除装置无效报警，优化有效报警，通过集成安全操作窗口确保装置长周期安全运行，降低非计划停车风险、实现装置异常报警全流程闭环管理。

2.2 优化装置生产质量和效益

借助霍尼韦尔UOP 工艺数字孪生互联与先进控制结合，提高自控水平，提升装置平稳性、收率产率，并降低人员操作强度；在优化产品质量的同时，收获降低能耗、产率提升的双收益。

2.3 提高生产卓越运营管理水平

明确装置管理和生产岗位职责，建立相应实时绩效KPI，通过数字化手段展示运营绩效，实现从计划、执行到统计结果的实时闭环管理，并通过绩效异常驱动工作流程和各部门协同。

2.4 打造PDH 行业绿色低碳标杆

对装置的CO2 排放进行实时监控和计算，打造低能耗、低物耗、低工艺生焦、低碳排、低催化剂粉尘、长预期寿命的行业工厂新标杆。

3.项目实施与应用

围绕确保过程安全、优化装置效益、提高生产管理水平、降低运行成本的建设目标，斯尔邦石化丙烷脱氢生产运营的智能化升级，选择了霍尼韦尔行业领先的智能工厂。解决方案，从集成操作窗口、先进控制和优化、智能运行管理以及数字孪生和互联应用的层面，共实施了七套子系统，带来了可观的数字化效益。

3.1 控制系统性能监视与运维 CPM

过程PID 回路及先进控制是影响装置运行质量的关键因素，传统的人工维护难以保障回路及先进控制高质量的有效投运率。霍尼韦尔Profit® CPM 系统可以实时提供一个周期内的回路、先进控制有效投用率报告，并对已投用自控的回路及先进控制给出性能评级以及控制回路深层次剖析数据，便于确保基础回路和先控的运行性能。

建设成果：优化和监测控制性能。现场的仪表工程师、工艺人员，能轻松通过CPM 系统中的Web 热区图，实时查看投用率低的PID 回路和APC 控制性能，包括自动发现阀门静摩擦、粘滞、振荡等情况，更有针对性地进行参数优化。借由这一强大的在线监视手段，能够大幅降低设备、工厂维护的人工工作强度，有效提高维护效率，PDH 装置自控率提高到95％以上。

3.2  先进控制系统 APC

霍尼韦尔APC 系统的先控和优化软件是成熟的、国内外长期使用的标准软件产品，该系统基于新一代控制算法、漏斗控制创新技术，拥有更好的鲁棒性、稳定性，支持多模型在线无扰动切换，帮助客户提高装置平稳性、稳定产品质量、提高目标收率，实现节能降耗。

建设成果：提升自控和生产水平。霍尼韦尔APC 系统通过对丙烷脱氢装置脱氢反应器单元、脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔4 个控制器的全流程控制，并和霍尼韦尔UOP 工艺知识结合，设定转化率等优化目标，实现装置优化生产、平稳运行。系统投用后，实现人工操作频次降幅达50%以上，大大降低了人员劳动强度；提高装置自控率至95%以上，丙烯收率提高0.1% 以上。

3.3 丙烷脱氢工艺霍尼韦尔UOP 生命周期服务

霍尼韦尔UOP 数字孪生互联和生命周期专家服务，能够通过对装置性能指标、操作参数、反应器及催化剂状态等关键参数的工艺监控，定期发送装置运行状态趋势、装置主要指标以及预测较佳效益趋势，指导装置可靠、优化生产，最终提高PDH 装置的产能、产率，避免非计划停车，更好地降低原料、催化剂消耗和烷烃单耗等关键指标。

建设成果：长周期运行，降本增效。霍尼韦尔UOP 生命周期服务可每周发送装置运行状态和趋势预测，帮助斯尔邦PDH 项目实现长周期运行、优化原料消耗，让装置实现增加产量，降低整体生产成本。

3.4 现代化中控室

霍尼韦尔Experion® PKS Orion Console 操作站的数字化技术的应用，PKS 正在改变中控室操作人员的工作方式和职责范围，系统的大屏可以展示从装置主要实时绩效指标KPI，到多窗口线上分层的流程图画面、趋势、报警画面和现场视频监控，复杂回路控制、先进控制、程序控制的投入，大大减少操作人员的操作频次，从而将操作人员从传统的设备、控制操作高负荷工作中解放出来，更多精力关注整个装置的运行性能和优化，操作人员的操作对象从单元、设备转变为整个装置的运行。

建设成果：分屏展示操作，提升决策效率。在斯尔邦工厂的现代化中控室中，采用了55 寸大屏Experion® PKS Orion Console 操作站，通过和斯尔邦丙烷脱氢装置经理及霍尼韦尔UOP 工艺专家的讨论，确定了大屏展示的装置KPI 区域的参数列表及流程图分层设计结构，内操人员可在一个大屏上进行多组运行数据的趋势监测，关注点也从原来的单体过程控制操作转变为整个装置的运行性能，操作效率大幅提升，亦能提高员工技能和决策效率。

3.5 智能报警管理系统

过程安全是石化生产降本增收的前提，ASM 异常工况管理协会研究表明，过程控制系统中大量无效报警会导致危险隐患与事故的发生，操作人员伴随着疲劳与压力等多种原因，在响应大量报警并需要立刻做出判断的同时，也会引发低效率的操作，甚至是安全风险。通过报警设计、报警设备和合理化分析、变更管理等全生命周期的报警管理，消除无效报警，优化减少有效报警，斯尔邦丙烷脱氢装置通过霍尼韦尔报警管理系统采集与存储来自PKS 系统的报警与事件数据，评估、分析报警性能，通过可自定义并基于角色的KPI 展板，允许操作员、工程师、经理、主管等负责人快速查看各班组的报警数量、优先级分布、报警洪灾等性能及诊断报告，并和行业同类装置对标；通过系统记录的同一时间段内报警和事件信息关联分析，查找报警产生原因或操作事故调查；通过合理化分析减少扰动报警，优化减少有效报警；同时，在PKS 操作站设有报警帮助窗口，当关键报警出现时，自动弹出报警帮助窗口，显示报警起因、后果、应该采取什么行动等报警帮助信息。

建设成果：报警管理系统优化

报警合理化分析，消除无效报警，优化有效报警。自智能报警系统投运以来，PDH 装置平均每天报警量减少90% 以上，扰动报警减少80%，短暂报警减少 90% 以上，每十分钟岗位报警<1 次，峰值报警率不超过10 次，已处于国际行业标准的领先水平；报警帮助功能为经验不足的操作人员带来关键报警在线提示，传承安全操作经验和知识。

打破工控边界，生产安全互联互通。通过智能报警系统，打通了工控专有应用边界。装置管理人员可在办公室实时在线快速了解全厂装置报警运行状态，识别发生频繁的报警和事件，进行及时调整优化；可通过分析操作员活动，对操作频繁的单元或者系统进行分析，优化工艺控制，降低操作频率；可通过事件序列，了解操作人员操作习惯，由岗位工程师规范操作思路，达到全员精细化操作。

系统深度集成，实现闭环管理。PDH 装置报警系统与智能生产管理执行系统（ Honeywell MES）系统集成，报警信息主动推送至MES 报警管理模块，实现报警处置记录录入功能，岗位操作员对每个报警填写原因分析、处置措施及结果，便于实现针对报警信息的闭环操作。同时在PDH 装置当班的交接班日志中直接展示，便于班组人员检查及报警跟踪。

3.6    PDH装置碳排放监控

霍尼韦尔根据PDH 装置工艺原理、工程设计和现场设备参数，参照《中国石油化工企业温室气体排放核算方法和报告指南》，开发了丙烷脱氢碳排放在线计算公式，由生产过程排放计量核算、净购入电力和热力总碳排放，扣除CO2 回收利用部分等环节组成排放在线计算，从而能够实时在线监测、统计PDH 装置的CO2 排放。

建设成果：精准监控碳排放。斯尔邦PDH 装置是霍尼韦尔全球首个使用专有计算公式实现碳排放在线监测试点，未来会继续探索其在装置级碳排放对标和优化、企业级可持续低碳实时管理、碳交易核算等方面的价值。

3.7 智能生产管理执行系统（ Honeywell MES）

智能生产管理执行系统（ Honeywell MES）通过制定生产计划、进行生产排产、形成操作指令，指导生产操作、监视生产状况，进行生产统计、实现物料平衡、将实际生产结果与计划目标比较，将生产结果反馈到ERP 层，从而再改进生产计划，改进生产流程，形成生产过程的闭环，对业务流程进行不断改善。绩效管理模块可以对工厂各个层次各个专业的人员设定绩效指标，并进行实时监视，保证所有人员的行为与公司的整体目标保持一致。Honeywell MES 为企业的操作管理、生产运行提供统一的实时数据和协同工作平台，保证生产信息在更大范围内共享，保证决策层能根据实时生产情况及时作出生产调整。

建设成果：进军生产精益管理。霍尼韦尔帮助斯尔邦搭建了全厂级MES 系统，完成了全厂13 个管理模块的开发与测试工作，包括计划管理、调度管理、统计管理、操作管理、工艺管理、计量管理、物料管理、能源管理、三剂管理、绩效管理、生产统计、工艺技术文档管理、综合展示以及移动应用，目前已全部上线并陆续投用。斯尔邦所定制的班组成本核算、效益测算、在线盘点、装置异常管理等模块，通过结合智能报警系统，可实时完成报警信息的推动与闭环管理；人员可以通过系统或企业微信，实时掌握装置关键运行信息，深度挖掘生产运行数据，订制符合各管理岗位的个性化KPI 指标。

4.效益分析

霍尼韦尔所提供的整套智能工厂解决方案，帮助斯尔邦稳固了工厂在装置性能、生产成本、碳排放关键指标等层面的行业领先地位，让斯尔邦的PDH 装置，成为目前国内首家结合工艺技术和智能化技术应用、实现全面智能化生产和数字化操作的生产装置。

经过全方位的深度合作，霍尼韦尔强大的智能工厂技术能力，为PDH 装置和工厂的运营管理插上了智能化的翅膀，转变了斯尔邦工厂传统的操作管理理念，优化了组织结构和岗位职责，打造了PDH 行业智能工厂的典范。

一直以来，斯尔邦始终对新技术和新领域秉持着积极和开放的心态。例如斯尔邦还应用5G+AR智能头盔进行工艺监控，实现专家远程指导与运维，加速装置调试和投用进度；在高风险及受限区域开启5G+ 视屏AI 应用试点，实现安全风险主动预警受控等。

百尺竿头，更进一步。在智能工厂成功实践的引领下，斯尔邦也期望持续深化与推广数字化技术，继续探索和解锁新技术在更多装置中更广泛的应用，如：

·  利用互联服务新功能，与工厂运行数据和霍尼韦尔UOP 模型相结合，实时监控工厂运行状态和关键KPI，进而预估反应器检修时间，大幅提升装置经济效益。

·  基于行业成熟事故处理经验，结合装置工艺特点，个性化定制事故处理方案，如停水、停电、蒸汽中断等场景模拟，提高事故处置的高效性和准确性。

·  持续开展装置报警合理化优化，进一步完善报警数据库，实现全厂报警的闭环管理。

·  进一步提高全厂控制回路性能及APC 投用率，为装置的稳定运行提供坚实的基础。

·  利用远红外成像、超声波检测等手段，通过智能机器人、智能巡检摄像头，对装置高温、易燃易爆、易泄漏部位进行24 小时实时监控，给装置安全平稳运行增加千里眼和防火墙······

该项目装置的高品质运行，在保持工厂运营性能、生产成本和碳排放等关键指标行业领先水平，为斯尔邦新能源新材料战略转型再添新动能的同时，也为打造三大世界级百万吨产业项目获得更坚实的基础原料提供了保障，让盛虹石化上下游产业链的整体竞争力再次跃迁，原料丙烯完全摆脱进口依赖，保障了自给自足能力。

放眼未来，盛虹石化围绕大炼化和其他各类生产装置，也将持续深化数字化转型理念，在行业内扩大影响、形成辐射效应，充分发挥该标杆智能工厂的领头作用。