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化工是日常生活的基礎。當今世界正經歷著工業(yè)化和城市化的飛速發(fā)展，化工產品的需求正在形成日益激烈的競爭格局。為了應對市場的波動和嚴格的政府規(guī)章條例，化工產品生產廠商必須通過整合下游價值鏈以同時適應本地及國際競爭。這就要求生產廠商具有高運營效率、快速響應流程和卓越的技能，以從生產運營中獲取更大的價值，滿足客戶需求。

為了保持盈利，許多大宗化工產品生產廠商專注于實施高效的運營措施，比如節(jié)省能源及使工廠裝置的產能最大化。生產廠商采用基于模型的決策支持系統(tǒng)，利用最前沿的技術，即可靈活地處理運營中遇到的問題，獲得最直接的效益。通過使用強大的工具，生產廠商可以縮短代價較高的停工期、提高產能、改善產品質量和優(yōu)化產品收率。

從大宗化工產品生產中實現(xiàn)效益最大化

大宗化工產品行業(yè)為能源密集型產業(yè)，如生產的產品包括氨、硫酸、氫氧化鈉、氯和乙烷等，其特點是產量高而利潤低。這個行業(yè)成本中的約60%為用于化工產品生產過程使用的原料或原材料。多數(shù)大宗化工產品作為中間產品，用于生產其它最終產品，如塑料容器或肥料等。大宗化工產品大體上分為四大類：有機化工產品，樹脂、合成橡膠及纖維類化工產品，無機化工產品和農業(yè)化工產品。

根據(jù)美國能源情報署（EIA）的預測，到2025年，大宗化工產品的裝運量價值將上升到4290億美元。就這點而言，全球的化工產品行業(yè)在過去的十年中已經得到了飛速的發(fā)展，尤其在像中國這樣的新興國家。許多行業(yè)專家預測在未來十年中前十名的化工企業(yè)至少有一半來自中國和中東。繁榮的頁巖氣開發(fā)可降低原料成本，因此美國的化工行業(yè)也會保持相當強勢。但是，激烈的競爭使得歐洲許多化工廠面臨關閉威脅，其行業(yè)發(fā)展將持續(xù)低迷。

對于基礎化工產品生產廠商而言，降低成本是非常重要的，業(yè)內的領先者已經達成了共識，認為技術可以顯著地幫助提高工廠整體的運營效率。比如，普華永道最近對近1800位高級管理人員完成了一項“突破創(chuàng)新與提升”的調查，來自12個國家的50多家化工企業(yè)參與了這項調查，95%的化工行業(yè)參與者表示可以預見到未來三年里他們所在的公司將會應用創(chuàng)新的數(shù)字技術，50%的人期待著突破性或革命性的進步。

采用精確模型支持生產運營

優(yōu)化軟件上的投入可為生產和供應鏈管理提升運營可靠性、降低成本、并產生更優(yōu)的運營效率。采用先進的集成化軟件方案可幫助工作人員優(yōu)化生產運營，同時捕捉市場機遇。為了應對運營中遇到的挑戰(zhàn)， aspenONE軟件包能提供集成化解決方案，用于解決工藝設計、計劃、調度和工廠運營全過程中的端對端的低效問題。部署了這些創(chuàng)新軟件的生產廠商在一年內一個廠就能夠創(chuàng)造數(shù)百萬美元的效益，并且在幾個月內而不需等待多年就可實現(xiàn)投資回報。艾斯本的解決方案為化工生產廠商帶來在產量、質量、能源利用、運營成本和工藝靈活性等多方面的綜合效益。其技術包括：采用先進過程控制系統(tǒng)（利用Aspen DMC3實現(xiàn)的aspenONE APC）來控制生產過程；采用生產執(zhí)行系統(tǒng)（具有實時優(yōu)化功能——RTO的aspenONE MES，Aspen Infoplus.21，aspenONE Process Explorer）收集并分析工藝生產過程數(shù)據(jù)；采用集成化模擬軟件（包含Aspen HYSYS在線模型的aspenONE Engineering）模擬生產過程；改善供應鏈、同時用于工廠內外供應鏈管理優(yōu)化的軟件（aspenONE SCM）及提升過程工藝的軟件（采用aspenONE Engineering）。

對于工廠工程師來說，面對運營問題，能快速容易地找到根源是非常關鍵的。例如，采用Aspen Simulation Workbook (ASW)，工程師和操作員可以在他們所熟悉的Excel界面使用嚴格的流程模擬軟件。通過該軟件，工程師可以在不干擾工廠運行的情況下確定變量的靈敏度，對不同工藝操作過程建立情境模擬，以處理生產過程中的不確定性。也可使用ASW來檢測設備性能（如換熱器、反應器和塔），輕松確定最優(yōu)的維修保養(yǎng)安排。一家領先的拉丁美洲化工公司近期在乙醇胺工廠采用ASW，蒸汽使用量降低了15%。

建立模型

當開發(fā)基于模型的決策支持系統(tǒng)時，其關鍵是實現(xiàn)工廠數(shù)據(jù)可視化并可對過程工藝變量進行預測。通過全方位的數(shù)據(jù)可視化，能知曉生產情況，即可對問題根源產生獲得更深入的認識。過程工藝模型對工廠運營而言是非常有價值的，如果模型足夠精細化，還可在與過程工藝數(shù)據(jù)相關的一定范圍內可靠地預測工廠的真實性能。根據(jù)執(zhí)行環(huán)境不同，可自行對數(shù)據(jù)進行處理以消除測量誤差，模型可以請求式、日程式或事件驅動式運行。

使用艾斯本的集成化工具，工藝工程師可以對工藝裝置建立模型，利用來自生產工程師的數(shù)據(jù)或工廠歷史數(shù)據(jù)驗證該模型。該模型可以用來確定不同的工藝操作條件。為工藝裝置模型建立一個ASW界面，并將其在Excel中與工廠數(shù)據(jù)位號相關聯(lián)，化工生產工程師就可以利用這個模型確定不同的操作條件。下一步是在線運行時調節(jié)模型。歷史數(shù)據(jù)將被記錄下來，這樣生產工程師能夠立即了解該模型在一段時間內的變化。在采用實時優(yōu)化（RTO）對模型進行每周七天、每天24小時不間斷的部署后，模型可每天自行校正，并把已優(yōu)化的設定值提供給控制系統(tǒng)。由此工廠可以達到并保持高出以往的性能，并解放了工藝工程師大量的時間。使用Aspen Custom Modeler可以簡便地創(chuàng)建獨特而精確的過程工藝和設備模型，并能根據(jù)精度及簡易性需求調整。該軟件可為模型生成自定義的表格和趨勢圖，因此能夠容易地展示對工程師有用的數(shù)據(jù)。

值得一提的是，艾斯本的實時優(yōu)化RTO技術已在中國石化的燕山石化乙烯全裝置全流程上獲得了成功的應用。乙烯是一種重要的中間產品，優(yōu)化乙烯生產過程可以幫助石化企業(yè)提升競爭力。

化工行業(yè)集成化軟件采用一致性的模型和數(shù)據(jù)，支持跨功能協(xié)同。通過裝置機理模型推動工藝改進和設計創(chuàng)新，企業(yè)可以：

提高產能，節(jié)能降耗

提高收率、產品質量和利潤

節(jié)省投資和運營成本

提高工藝工程設計效率

以較高的投資回報更快地將新產品和設計引入市場

模型帶來的卓越運營

隨著市場東移，化工企業(yè)持續(xù)面臨商品價格的波動和日益激烈的競爭。許多全球性的化工企業(yè)即便在供給和需求方面面臨著來自本地企業(yè)的強大競爭，他們仍努力拓展新業(yè)務。

需要采用整體性方法實現(xiàn)資產優(yōu)化，應對瓶頸問題及克服運營方面的復雜性，以較低的成本生產高質量的產品，并提高產量。更好的運行策略可以縮減整體成本，該策略包括更優(yōu)的能源使用、公用資源成本優(yōu)化、運營工作流程的效率提升和維修保養(yǎng)成本降低，這些均能使生產廠商獲得更高的盈利。運用領先技術建立在基于模型決策支持系統(tǒng)的大宗化工產品企業(yè)將提升端對端的生產性能，在不確定的市場中保持競爭力。

作者：

艾斯本公司亞太區(qū)業(yè)務顧問及銷售運營副總裁Rob Howard

艾斯本公司高級資深技術顧問竺建敏博士