大爆炸！驚動了黨和國家領導人，高危裝置能否“無人駕駛”？

王巧然

3月21日14時48分許

江蘇鹽城市響水縣陳家港鎮

天嘉宜化工有限公司化學儲罐發生爆炸事故

並波及周邊16家企業

……

此事已驚動黨和國家領導人

就在吃瓜羣衆一臉茫然

想知道這類爆炸事故是否有辦法避免時

專家告訴你

做甲苯硝化對員工、對設備要求極高

一般出現爆炸

多半都是員工違規操作造成的

員工在崗365天

一旦某一次操作不當

就可能出現大問題

而機器人則不會

爲避免可怕的災難性事故發生

石化工廠煉化高危裝置

能否實現“無人駕駛”

這是大勢所趨勢

還是美好願望

工業部提出的石化智能工廠六大應用領域

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從自動化到數字化

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石化企業智能工廠發展經歷兩個階段，智能煉廠1.0總體上以煉化企業的信息化研發與應用爲核心，智能煉廠2.0則以智能化優化技術爲核心……

自2010年起，國內少數石化企業已開始了智能製造的示範探索，即自動化，也被稱爲智能煉廠1.0階段。自2015年以來，更多的國內外企業對煉化企業全生產過程開展智能化優化技術研發與示範，被稱之爲智能煉廠2.0階段。

中國石化九江石化是國內最早開展智能煉廠建設的石化企業。2011年，九江石化以年800萬噸油品提質增效項目爲契機，同步建設智能工廠，補齊短板的同時紮緊桶箍。2017年，九江石化獲工信部第一批綠色工廠示範企業和兩化融合管理體系貫標示範企業榮譽稱號。

中國石化通過九江、茂名石化4家試點企業智能工廠建設，打造智能工廠1.0版。4家試點企業的先進控制投用率、生產數據自動化採集率均達到了90%以上，外排污染源自動監控率達到100%，生產優化從局部優化、離線優化逐步提升爲全流程優化、在線優化，勞動生產率提高10%以上。

我國工業機器人增長情況

作爲中國石油旗下首個國家“智能工廠”和“人工智能應用”雙試點的企業，長慶石化已於去年率先啓動兩化融合示範試點建設。近年來，中國石油石化企業將煉油生產自動化與信息化相結合，不斷推動生產管理由數字化向智能化邁進。

中國海油惠州煉化計劃通過建立四大平臺來打造智能工廠：圍繞“數據採集、全面感知”，建立數據採集平臺；圍繞“數據交換、信息集成”，建立互聯互通平臺；圍繞“精準控制、智能生產”，建立智能控制平臺；圍繞“生產管控、協同優化”，建立協同應用平臺。

北京化工大學自動化研究所教授靳其兵等一直在探索讓煉化裝置“無人駕駛”“黑屏操作”技術及其應用。靳其兵介紹，基於計算機互聯網的自動化生產爲標誌的工業3.0時代已成爲過去，以工業化、信息化深度融合的智慧工廠爲標誌的工業4.0時代正在到來。

由於煉油、化工裝置具有規模大、流程複雜、高溫高壓、易燃易爆等特點，煉化裝置“無人駕駛”“黑屏操作”技術探索非常有必要。

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從數字化到智能化

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在未來的工業4.0時代，機器智能化之後，機器可以主導、指揮生產，人工智能或將對高危的煉化產生巨大改變。

國內外先進石化企業在自動化和數字化建設取得階段成效後，逐步加深了生產操作優化、生產運行優化、能源管理優化和設備資產優化等降本提質增效措施的應用，以進一步提升企業綜合競爭力。

靳其兵教授曾介紹，當前，全國1000多套煉油和化工生產裝置，其中多數進行了集散控制系統（DCS）的改造。DCS的實施，對提高控制和管理水平起到了巨大作用，但目前煉油和化工裝置中普遍存在裝置運行不平穩，報警比較頻繁等問題，造成了自控率低，影響了產品收率和質量、降低了裝置生產的安全性，增加了裝置的能耗。

以“全流程自動”和“無人駕駛”爲目標，開展煉化裝置過程監控與控制器優化關鍵技術的研究，研製基於樹狀結構的自控率平穩率監控考覈系統等，在500多套生產裝置成功應用。

總體而言，智能煉廠2.0是在完成以“現場感知能力提升、數據集中系統集成、工廠數字化可視化”爲主要內容的智能煉廠1.0基礎上，以增效爲核心升級智能應用，重點圍繞“生產管控一體化優化、資產全生命週期一體化管理、工藝與公用工程一體化能源管控”三條主線提升企業智能化水平。

在工藝與公用工程一體化能源管控方面，中國石油錦州石化於2015年啓動了能源管控系統研發與應用項目，針對公用工程系統開展蒸汽動力系統在線實時優化，針對催化裂化等重點裝置開展操作參數在線優化，並通過能源管控系統實現兩者的協同優化。

此外，中國石油、中國石化也在積極培育“互聯網+”新業態。中國石油化工產品電子商務平臺開展競價交易，中國石化易派客成最大的工業品電商平臺，“石化e貿”網拓展了化工品直銷渠道；成品油銷售企業綜合開展微信等互聯網應用，實現了油非互促、跨界共贏，培育新的效益增長點。

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從局部到整體優化

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我國“十三五”規劃提出加強企業對職業病危害的防治，企業面對越發嚴格的職業病防治規範，投入成本更高。

應用機器人員工，可爲企業提高生產效率、降低生產成本、提高產品技術含量、擴大企業競爭實力。

此外，隨着勞動力市場供給減少，部分高危行業面臨勞動力短缺。這都將推動機器人很快“上崗”。

世界各類機器人佔比

其實，國外先進石化企業也已重點圍繞“生產優化、智能運營、能源管控”等方面開展了局部智能應用。生產優化方面，殼牌、埃克森美孚等大型石油公司在大量煉油、乙烯裝置實施了閉環實時優化（RTO）。

例如，殼牌Martinez煉廠在20世紀90年代實施了常減壓、催化裂化、加氫裂化、烷基化等主要裝置的RTO。Thai Oil在實施常減壓裝置先進控制和閉環實時優化取得顯著成效的基礎上，於2010年開始在整個煉油廠實施閉環實時優化。

埃克森美孚實現了全球範圍的資源供應和產品銷售的全業務鏈優化。殼牌通過整合油氣供應、煉化生產和銷售業務，將全球17家煉廠統一全局分析與優化；動態分析當期計劃或調度的盈虧點，迅速調整生產經營方案，實現效益最大化。埃克森美孚大部分煉廠實施了公用工程系統在線優化，部分煉廠實施了公用工程系統閉環實時優化。

國內部分先進石化企業在現場感知能力提升、數據集中系統集成基礎上，在“生產操作運行一體化優化、資產全生命週期一體化管理、工藝與公用工程一體化能源管控”方面提升生產運營水平和智能化水平。如中國石油近十年來兩期能量優化重大科技專項成果已在錦州石化、錦西石化等企業實施，成效顯著。

世界各國工業機器人密度

儘管國外工業機器人產業已發展多年，在特種作業領域機器人的身影也屢見不鮮，然而，真正讓它們走上高溫、高壓的煉化操作崗位，彷彿還比較遙遠。正如中國石油一些專家所說，一些崗位不是不需要把人解放出來，而是煉化裝置一些工況比較複雜，即使它們經過培訓可以上崗，但能否應對隨時可能出現的緊急情況尚是未知數，因此，煉化裝置真正實現“無人駕駛”，還有待煉化物聯網進一步夯實基礎，高溫高壓狀態各種應變能力等機器學習的過程。

前兩年，曾有石化企業在大檢修中尋求使用清罐機器人未能如願。然而在應急救援領域，包括中國石油撫順石化工建公司刁克劍研發的滅火機器人已能在現場接受實踐考驗，爲軍事領域的特種機器人也帶來信心。

“如今，技術發展十分迅速，特別是圖像識別技術會，當然，我們人類努力把系統優化設計得儘量無可挑剔，完全交給機器人來頂崗，或許比人類更可靠。”靳其兵告訴記者。顯然，來自機器人、自動化領域的專家學者顯然更爲樂觀。

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