Привет! В этом посте мы обсудим Real-time optimization и его влияние на бизнес, само собой, по большей части поговорим про нефтехимию. Но RTO способно повысить эффективность бизнеса и в других сферах, главное — правильно применять этот подход.
Что это вообще такое — RTO?
RTO — оптимизации в реальном времени, целью которой является улучшение экономической эффективности работы производства. Она регулярно моделирует текущий режим и оптимизирует его с учетом экономических предпосылок и технологических ограничений и требований. Эти оптимизации улучшают селективность процесса, перераспределяют продуктовую корзину, повышая ее маржинальность, а также сокращают потребление сырья на тонну продукции и энергопотребление.
Предлагаемые оптимизации автоматически отправляются в системы управления производством (АСУТП, СУУТП), формируя «закрытый контур», некий авто-пилот производства.
Почему использование RTO важно для отрасли в целом и нашей компании в частности?
Несмотря на высокую степень автоматизации производства, процесс не всегда оптимален с точки зрения операционной прибыли. Это связано с большим количеством ограничений и переменных, влияющих на процесс, что усложняет поиск оптимума.
Классический контур управления рассматривает лишь один технологический узел и несколько единиц оборудования, а оптимальный для этого узла режим может не быть оптимальным в рамках всего производства. В таких ситуациях необходимо внедрение RTO, что дает возможность оптимизировать работу всего производства целиком. Она позволяет понять, где оптимум между селективностью и конверсией в реакторе или как изменения в режиме работы одной колонны повлияют на следующие колонны разделения и выхода продукции в целом, достигая наилучшего выхода продукции при наименьшем потреблении сырья и энергоресурсов.
RTO в СИБУРе — история становления
Говоря про историю внедрения, стоит отметить взросление нашей команды. Пилотным проектом был RTO на печах пиролиза в Кстово, запущенный в 2019 году. Данное решение было полностью приобретено у вендора. Пилот оказался успешным, поэтому вскоре стартовали следующие проекты: RTO на пиролизах Томскнефтехима, Запсибнефтехима и СИБУР-Химпрома. Особенностью этих проектов является высокая степень участия команды СИБУР в разработке продукта, нашими силами создавались оптимизаторы и каналы передачи данных, а технологическая модель была предоставлена вендором. В 2021 году был запущен проект RTO Газофракционирующей установки Запсибнефтехим, ставший первым проектом, в котором команда СИБУР самостоятельно создавала все компоненты системы (технологическая модель, валидация данных, канал передачи данных, оптимизатор и интерфейс пользователя). На данный момент уже несколько проектов реализованы в закрытом контуре, еще несколько на финишной прямой реализации. В планах на ближайшие годы реализация еще более десятка проектов RTO.
Особенности интеграции
Поскольку система является комплексной, то интеграция делится на 2 составляющие: интеграция строгой технологической модели с базой данных реального времени (БДРВ) и БДРВ с системой управления производством.
В первом случае требуется формирование сотен тегов, необходимых для работы модели, а также настройку функции валидации и реконсиляции данных, что требует технологических и математических компетенций. Во втором случае необходимо создать информационно-безопасную архитектуру решения и обеспечить это решение необходимой инфраструктурой, что требует информационных и цифровых компетенций. Решение задач для реализации данного проекта невозможно без наличия сильной кросс-функциональной команды.
Как всё работает
Давайте на примере печи пиролиза.
Углеводородное сырье превращается в олефины (будущие полимеры), часть сырья остается непрореагировавшей и возвращается обратно в печи в виде рецикла. Повышая температуру, мы повышаем конверсию, т.е. степень превращения и переработку свежего сырья, но снижаем селективность по наиболее ценным компонентам. Оператор установки вбивает актуальные технологические ограничения в модель и запускает оптимизацию.
Система RTO печей пиролиза рассчитывает текущий режим и еще множество потенциальных режимов производства, определяя вектор оптимизации и далее изменяет технологический режим, пока не упрется в какое-либо ограничение. Конечной оптимизацией в данной ситуации будет перераспределение сырья между печами исходя из их времени пробега, а также повышение селективности в ущерб конверсии с целью увеличения выработки более дорогого продукта при уменьшенном потреблении свежего сырья. Обновленные уставки для системы управления автоматически отправляются на исполнение.