开发基于模型的决策支持系统——优化化工生产运营

厂商:艾斯本技术有限公司
  点击数:2664  发布时间:2016-03-09 17:21
需要采用整体性方法实现资产优化,应对瓶颈问题及克服运营方面的复杂性,以较低的成本生产高质量的产品,并提高产量。更好的运行策略可以缩减整体成本,该策略包括更优的能源使用、公用资源成本优化、运营工作流程的效率提升和维修保养成本降低,这些均能使生产厂商获得更高的盈利。运用领先技术建立在基于模型决策支持系统的大宗化工产品企业将提升端对端的生产性能,在不确定的市场中保持竞争力。
关键词:流程模拟软件 ,艾斯本 ,化工

化工是日常生活的基础。当今世界正经历着工业化和城市化的飞速发展,化工产品的需求正在形成日益激烈的竞争格局。为了应对市场的波动和严格的政府规章条例,化工产品生产厂商必须通过整合下游价值链以同时适应本地及国际竞争。这就要求生产厂商具有高运营效率、快速响应流程和卓越的技能,以从生产运营中获取更大的价值,满足客户需求。

为了保持盈利,许多大宗化工产品生产厂商专注于实施高效的运营措施,比如节省能源及使工厂装置的产能最大化。生产厂商采用基于模型的决策支持系统,利用最前沿的技术,即可灵活地处理运营中遇到的问题,获得最直接的效益。通过使用强大的工具,生产厂商可以缩短代价较高的停工期、提高产能、改善产品质量和优化产品收率。

从大宗化工产品生产中实现效益最大化

大宗化工产品行业为能源密集型产业,如生产的产品包括氨、硫酸、氢氧化钠、氯和乙烷等,其特点是产量高而利润低。这个行业成本中的约60%为用于化工产品生产过程使用的原料或原材料。多数大宗化工产品作为中间产品,用于生产其它最终产品,如塑料容器或肥料等。大宗化工产品大体上分为四大类:有机化工产品,树脂、合成橡胶及纤维类化工产品,无机化工产品和农业化工产品。

根据美国能源情报署(EIA)的预测,到2025年,大宗化工产品的装运量价值将上升到4290亿美元。就这点而言,全球的化工产品行业在过去的十年中已经得到了飞速的发展,尤其在像中国这样的新兴国家。许多行业专家预测在未来十年中前十名的化工企业至少有一半来自中国和中东。繁荣的页岩气开发可降低原料成本,因此美国的化工行业也会保持相当强势。但是,激烈的竞争使得欧洲许多化工厂面临关闭威胁,其行业发展将持续低迷。

对于基础化工产品生产厂商而言,降低成本是非常重要的,业内的领先者已经达成了共识,认为技术可以显著地帮助提高工厂整体的运营效率。比如,普华永道最近对近1800位高级管理人员完成了一项“突破创新与提升”的调查,来自12个国家的50多家化工企业参与了这项调查,95%的化工行业参与者表示可以预见到未来三年里他们所在的公司将会应用创新的数字技术,50%的人期待着突破性或革命性的进步。

采用精确模型支持生产运营

优化软件上的投入可为生产和供应链管理提升运营可靠性、降低成本、并产生更优的运营效率。采用先进的集成化软件方案可帮助工作人员优化生产运营,同时捕捉市场机遇。为了应对运营中遇到的挑战, aspenONE软件包能提供集成化解决方案,用于解决工艺设计、计划、调度和工厂运营全过程中的端对端的低效问题。部署了这些创新软件的生产厂商在一年内一个厂就能够创造数百万美元的效益,并且在几个月内而不需等待多年就可实现投资回报。艾斯本的解决方案为化工生产厂商带来在产量、质量、能源利用、运营成本和工艺灵活性等多方面的综合效益。其技术包括:采用先进过程控制系统(利用Aspen DMC3实现的aspenONE APC)来控制生产过程;采用生产执行系统(具有实时优化功能——RTO的aspenONE MES,Aspen Infoplus.21,aspenONE Process Explorer)收集并分析工艺生产过程数据;采用集成化模拟软件(包含Aspen HYSYS在线模型的aspenONE Engineering)模拟生产过程;改善供应链、同时用于工厂内外供应链管理优化的软件(aspenONE SCM)及提升过程工艺的软件(采用aspenONE Engineering)。

对于工厂工程师来说,面对运营问题,能快速容易地找到根源是非常关键的。例如,采用Aspen Simulation Workbook (ASW),工程师和操作员可以在他们所熟悉的Excel界面使用严格的流程模拟软件。通过该软件,工程师可以在不干扰工厂运行的情况下确定变量的灵敏度,对不同工艺操作过程建立情境模拟,以处理生产过程中的不确定性。也可使用ASW来检测设备性能(如换热器、反应器和塔),轻松确定最优的维修保养安排。一家领先的拉丁美洲化工公司近期在乙醇胺工厂采用ASW,蒸汽使用量降低了15%。

建立模型

当开发基于模型的决策支持系统时,其关键是实现工厂数据可视化并可对过程工艺变量进行预测。通过全方位的数据可视化,能知晓生产情况,即可对问题根源产生获得更深入的认识。过程工艺模型对工厂运营而言是非常有价值的,如果模型足够精细化,还可在与过程工艺数据相关的一定范围内可靠地预测工厂的真实性能。根据执行环境不同,可自行对数据进行处理以消除测量误差,模型可以请求式、日程式或事件驱动式运行。

使用艾斯本的集成化工具,工艺工程师可以对工艺装置建立模型,利用来自生产工程师的数据或工厂历史数据验证该模型。该模型可以用来确定不同的工艺操作条件。为工艺装置模型建立一个ASW界面,并将其在Excel中与工厂数据位号相关联,化工生产工程师就可以利用这个模型确定不同的操作条件。下一步是在线运行时调节模型。历史数据将被记录下来,这样生产工程师能够立即了解该模型在一段时间内的变化。在采用实时优化(RTO)对模型进行每周七天、每天24小时不间断的部署后,模型可每天自行校正,并把已优化的设定值提供给控制系统。由此工厂可以达到并保持高出以往的性能,并解放了工艺工程师大量的时间。使用Aspen Custom Modeler可以简便地创建独特而精确的过程工艺和设备模型,并能根据精度及简易性需求调整。该软件可为模型生成自定义的表格和趋势图,因此能够容易地展示对工程师有用的数据。

值得一提的是,艾斯本的实时优化RTO技术已在中国石化的燕山石化乙烯全装置全流程上获得了成功的应用。乙烯是一种重要的中间产品,优化乙烯生产过程可以帮助石化企业提升竞争力。

化工行业集成化软件采用一致性的模型和数据,支持跨功能协同。通过装置机理模型推动工艺改进和设计创新,企业可以:

提高产能,节能降耗

提高收率、产品质量和利润

节省投资和运营成本

提高工艺工程设计效率

以较高的投资回报更快地将新产品和设计引入市场

模型带来的卓越运营

随着市场东移,化工企业持续面临商品价格的波动和日益激烈的竞争。许多全球性的化工企业即便在供给和需求方面面临着来自本地企业的强大竞争,他们仍努力拓展新业务。

需要采用整体性方法实现资产优化,应对瓶颈问题及克服运营方面的复杂性,以较低的成本生产高质量的产品,并提高产量。更好的运行策略可以缩减整体成本,该策略包括更优的能源使用、公用资源成本优化、运营工作流程的效率提升和维修保养成本降低,这些均能使生产厂商获得更高的盈利。运用领先技术建立在基于模型决策支持系统的大宗化工产品企业将提升端对端的生产性能,在不确定的市场中保持竞争力。

作者:

艾斯本公司亚太区业务顾问及销售运营副总裁Rob Howard

艾斯本公司高级资深技术顾问竺建敏博士


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