转型流程行业运营：安全与效率的数字化管理

前言：安全运营是流程行业的首要关注点

炼油厂和石化厂处理各种危险材料和工艺。其 24/7 连续运营在安全、合规、可靠性方面带来巨大挑战。在持续强调竞争力、产品质量、满足社会稳定供应要求的同时，每个工厂的首要焦点是以安全和环境可持续方式运营。

流程行业数字化：明确的前进道路

过去 5-10 年，各利益相关者对工业 4.0 特征（自动化、机器人部署、IIoT、区块链、云计算、IT/OT 融合）产生浓厚兴趣。领先企业部署了具有强大数据管理系统的自动化业务流程、预防预测分析、数字孪生等。壳牌、埃克森、BP、信实、阿美等公司以分散或集成方式部署这些技术获取整体效益。项目涵盖产量提升、敏捷利润改进机会（PIO）管理、以最小质量让步满足产品质量要求、加工廉价原料等。

许多自动化/数字化项目也旨在改善过程安全、作业安全、环境合规、设备运行可靠性、工厂完整性等。几乎每个工厂或公司都尝试谨慎推进数字化某方面，权衡成本收益。

运营管理

流程工厂运营管理可分两个垂直领域：倒班运营和日常运营。通常倒班运营 24/7 调度。目标是安全无差错执行所有活动。三个方面：

1. 始终在定义操作窗口内运行工厂和设备
2. 按定义程序执行所有操作
3. 按日常运营接收的计划和指令运行工厂

典型流程工厂约 40% 旋转设备待命，其余运行。根据设备状态定义"操作窗口"并必须遵守。停工工厂也须监控并维持定义停工状态。停工时塔器超压或罐区溢出导致非预期事件并不罕见。

快速回顾流程行业过去事故：情况常因无设定程序或使用错误程序而起。

倒班运营班组需以书面形式获得适当计划和指令以避免沟通失误。卸油罐车卸错储罐、发错产品给客户等，在计划指令不可用时常发生。

日常运营目标是拥有中长期运营视角并与业务计划对齐。日常运营与技术工程人员协作，确保正确操作窗口定义并提供给倒班运营。也确保所有必需程序可用。日常工作之一是向倒班班组提供生产计划和操作指令。

日常运营也关注面向资产班组所需胜任力，有详尽计划定义和发展。

除倒班和日常运营，还有第三维度：厂区运营。目标是整个厂区所有项目活动的适当管理和治理。组织各职能确保厂区或公司整体目标定义并达成。

图表由作者提供。

运营管理数字化

为助力倒班、日常、厂区运营所有目标，其管理多方面可考虑数字化。

数字化操作窗口

传统运营中，操作窗口作为 Excel、Word 或 PDF 文档保存。此类文档通常 3 个月至 1 年评估修订一次。但工厂运行时操作窗口嵌入 DCS 以报警形式存在，倒班运营预期在窗口内操作。

因流程工厂在多种状态下运行，且各设备任一时刻处于不同状态，在数字平台上为所有设备和工艺针对不同状态定义操作窗口是有益的。此数字数据集部署在 IT 平台，与 DCS 实时有效集成后，倒班运营可实时查看定义操作窗口并据此操作工厂。

霍尼韦尔、艾默生、横河等开发了可承载数字操作窗口并与 DCS 集成的 IT 应用。异常情况联盟（由壳牌、埃克森、艾默生、霍尼韦尔等推动）分析表明，若设备始终在定义窗口内运行，约 40% 设备故障或退化可避免。数字平台赋能倒班运营持续知晓正确操作窗口，实时控制设备和工艺条件。

数字化程序和检查表

倒班运营提供标准操作程序（SOP）。几乎所有倒班典型活动都以 SOP 形式文档化。常有 SOP 带检查表。这些 SOP 通常以 Word 或 PDF 格式在 IT 平台强大内容管理系统管理。倒班运营按现场惯例打印使用。填完检查表保存或扫描上传系统。

有机会数字化 SOP 和检查表。数字化 SOP 和检查表可针对每台设备严格定制，严格确保任何倒班任务不使用错误检查表或程序。

数字化操作计划和指令

操作指令通常在控制室登记簿书写沟通。倒班班组须阅读并签署确认。

操作计划和指令数字化后，易于监控倒班班组执行指令情况及执行困难。可分析各种事件趋势对比倒班指令，甚至可在特定条件下"激活"指令，避免情境依赖情况靠人。

数字化胜任力框架

面向资产员工胜任力取决于实践各种任务机会数。倒班任务典型涉及设备状态监测、设备切换、设备隔离移交、启停设备等。面向资产员工也是遇到紧急情况第一线人员，须正确响应。

传统做法中，胜任力按培训课程出席数、通过考试数、模拟器培训小时数等定义衡量。数字化胜任力管理框架中，可衡量特定操作员遇到的机会数：如滤芯反洗、分子筛再生、设备隔离安全移交。成功动作数和执行故障可数字化追踪用于改进。

数字化厂区运营

如前所述，厂区运营关乎管理治理。涉及定义管理中央标准、程序、实践、政策。涵盖业务协调、计划调度、库存管理、物料管理、承包商管理、人力资源、法规合规、客户供应商社区沟通、安保等诸多专业领域。

数字化为厂区运营许多方面提升效率提供机会，尤其生产计划和库存控制。数字化助力质量管控、成本控制、催化剂化学品物料管理、承包商管理等。

为提升安全，可数字化各类过程安全信息，如 PFD、P&ID、数据表。端到端数字化——由各过程安全管理（PSM）流程强健数据结构支持——将为组织提供近期和长期效益。

数字化其他收益

运营管理活动数字化提供巨大收益。值得强调之一是开发模型和分析的潜力。数字化数据可用于诊断、预防和处方分析、预测设备剩余寿命、预测催化剂运行周期、统计过程控制等。许多情况下，妥善数字化提供对过程能力和极限更好洞察，可用于更有效规划。