化工企業(yè)：大數(shù)據(jù)里面能淘金

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隨著先進自控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用，石油和化工企業(yè)獲取的數(shù)據(jù)量與日俱增。如何把這些數(shù)據(jù)科學(xué)地利用起來，指導(dǎo)生產(chǎn)運營?清華大學(xué)化學(xué)工程系過程系統(tǒng)工程研究所袁志宏博士日前在接受記者采訪時表示，將大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、人工智能融入到智能制造的核心技術(shù)中，實現(xiàn)石油和化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的敏捷、柔性、高效、安全，是智能制造的重要發(fā)展方向。

    “當前，隨著自動化、數(shù)字化設(shè)備的應(yīng)用，石油和化工企業(yè)數(shù)據(jù)量急劇增加。以國內(nèi)某大型石化集團為例，旗下每個裝置平均有600~1000個數(shù)據(jù)采集點，數(shù)據(jù)每3分鐘要上傳到集團總部相關(guān)部門。目前該集團煉油裝置數(shù)據(jù)量已經(jīng)有70TB，并以每年18TB的速度在增長。”袁志宏告訴記者，“以前，我們苦于缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在如何應(yīng)用這些海量數(shù)據(jù)，是行業(yè)智能制造的重要課題�！�

    袁志宏表示，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于石油化工行業(yè)前景廣闊，其中最關(guān)鍵的應(yīng)用就是優(yōu)化生產(chǎn)，也就是用大數(shù)據(jù)技術(shù)來提升石油和化工企業(yè)的經(jīng)濟效益。對石化企業(yè)而言，由于市場行情的變化，對產(chǎn)品類型和產(chǎn)量的需求是波動的。很多潛在的效益，可以利用大數(shù)據(jù)工具挖掘出來。

    一方面，可以利用大數(shù)據(jù)等技術(shù)，建立智能混合模型。把單元操作優(yōu)化和全流程優(yōu)化操作結(jié)合起來，利用系統(tǒng)工程的理論和技術(shù)，建立精度可控的數(shù)據(jù)驅(qū)動代理模型，實現(xiàn)自適應(yīng)，提升操作精度。“要在整個生產(chǎn)管理協(xié)同優(yōu)化，兼顧庫存、市場等各個因素，來指導(dǎo)調(diào)度和生產(chǎn)計劃，確定操作條件、產(chǎn)品類型、裝置負荷，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)，進而實現(xiàn)效益最優(yōu)化�！痹�志宏說。

    另一方面，可以利用大數(shù)據(jù)預(yù)測市場需求和行情，進而指導(dǎo)生產(chǎn)調(diào)度。比如，石化企業(yè)可以利用積累的海量數(shù)據(jù)進行評估，用大數(shù)據(jù)來預(yù)測市場對汽油柴油需求量的變化情況;在精細化工行業(yè)，則可以利用大數(shù)據(jù)預(yù)判市場行情、指導(dǎo)生產(chǎn)。一旦預(yù)判市場行情會不好時，企業(yè)可以減少生產(chǎn)負荷應(yīng)對市場變化;預(yù)判市場需求會提升的時候，提前提升生產(chǎn)負荷，調(diào)整產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種，確保利潤的最大化。

    據(jù)介紹，清華大學(xué)陳丙珍院士團隊針對針對催化裂化裝置敏捷、優(yōu)化運行的問題，開發(fā)案例庫匹配驅(qū)動的尋優(yōu)策略，對裝置的歷史優(yōu)化加工方案以及相關(guān)模擬優(yōu)化數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化的知識整理和數(shù)據(jù)挖掘，使得企業(yè)在一體化優(yōu)化方案制訂和實施過程所產(chǎn)生的經(jīng)驗進行積累和重用，實現(xiàn)裝置更敏捷地響應(yīng)加工原料變化，捕捉了常規(guī)運營操作中可能忽略掉的那些潛在優(yōu)化機會。

    此外，大數(shù)據(jù)在行業(yè)應(yīng)用的場景還有很多�！笆紫�，可以應(yīng)用于設(shè)備的預(yù)知性維護。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過設(shè)備使用頻次、維修頻次、使用時間、運行參數(shù)以及更換設(shè)備備件等情況，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、歸類、趨勢分析，從而為制訂設(shè)備預(yù)防性維護頻次、設(shè)備備件控制計劃、購置設(shè)備及購置設(shè)備備件廠家等提供依據(jù)�！痹�志宏介紹說。

    利用大數(shù)據(jù)方法還可實現(xiàn)報警管理。袁志宏表示：“現(xiàn)在石油和化工企業(yè)的DCS等，都安裝各種各樣的報警系統(tǒng)。有時候為了確保工藝設(shè)備的安全性，報警軟件就裝多了，或者報警點設(shè)置多了，系統(tǒng)就會出現(xiàn)亂報或者多報的情況，給操作人員帶來了很大的麻煩。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以開發(fā)自動執(zhí)行程序，通過機器自動識別，將一些虛假報警，或者不構(gòu)成安全威脅的報警過濾掉�！�

    針對催化裂化裝置報警多的問題，清華大學(xué)化學(xué)工程系系統(tǒng)工程研究所趙勁松教授團隊應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)與理念，對催化裂化裝置的海量數(shù)據(jù)進行深層次的數(shù)據(jù)挖掘，找到問題的關(guān)聯(lián)因子，建立預(yù)測模型，通過對試點裝置的驗證后，形成可供推廣的風(fēng)險評估技術(shù)，開創(chuàng)了應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決催化裂化裝置生產(chǎn)問題的新途徑。

    在應(yīng)用大數(shù)據(jù)的同時，對數(shù)據(jù)的處理和校正同樣重要。袁志宏認為，現(xiàn)在的石化大數(shù)據(jù)中，有一些是無效數(shù)據(jù)。很多數(shù)據(jù)是來自于ERP、DCS、MES等系統(tǒng)，可能受到某些因素的干擾，某一個值出現(xiàn)大幅瞬時波動，要利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)，剔除到一些無效數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)利用更快速、準確。此外，石油和化工行業(yè)還有很多非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，比如視頻、圖像等，要利用先進的數(shù)學(xué)方法，或者是數(shù)據(jù)機器學(xué)習(xí)方法，把這些數(shù)據(jù)價值開發(fā)出來。