基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的石化行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)案例
一、 項(xiàng)目背景
1.企業(yè)簡(jiǎn)介
山東創(chuàng)恩信息科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱創(chuàng)恩信息）前身為中國(guó)萬(wàn)達(dá)集團(tuán)流程與信息化管理部，在為萬(wàn)達(dá)集團(tuán)石化、橡膠、貿(mào)易、地產(chǎn)、金融等多個(gè)產(chǎn)業(yè)板塊提供信息化服務(wù)的過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)、形成了專業(yè)的信息化人才隊(duì)伍，于2016年1月注冊(cè)成為信息科技企業(yè)，并下設(shè)創(chuàng)恩（北京）信息技術(shù)有限公司。
業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括:企業(yè)管理咨詢服務(wù)；技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)咨詢服務(wù)以及與該服務(wù)相關(guān)的客戶支援服務(wù)；企業(yè)信息系統(tǒng)整體解決方案；研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)計(jì)算機(jī)軟件、信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品；從事信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的安裝以及信息系統(tǒng)的集成；銷售公司自產(chǎn)產(chǎn)品，從事貨物及技術(shù)的進(jìn)出口業(yè)務(wù)，代理進(jìn)出口業(yè)務(wù)；提供計(jì)算機(jī)技術(shù)培訓(xùn)；提供供應(yīng)鏈金融服務(wù)等。
創(chuàng)恩信息是甲骨文、德勤、西門(mén)子等國(guó)際主流IT公司戰(zhàn)略合作伙伴，在項(xiàng)目中能夠得到眾多深度合作伙伴的技術(shù)支持，使創(chuàng)恩信息在IT技術(shù)層面緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，保證了IT理論及技術(shù)的先進(jìn)性和可行性，助推每項(xiàng)工作完美交付。
目前創(chuàng)恩信息擁有軟件產(chǎn)品證書(shū)10項(xiàng)，軟件著作權(quán)14項(xiàng)，其中包括創(chuàng)恩關(guān)務(wù)管理系統(tǒng)、創(chuàng)恩地磅遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)、創(chuàng)恩化工行業(yè)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、創(chuàng)恩電商預(yù)售平臺(tái)等。創(chuàng)恩信息已經(jīng)通過(guò)信息服務(wù)管理體系、環(huán)境管理體系、質(zhì)量管理體系及職業(yè)健康安全管理體系等一系列認(rèn)證，并于2019年通過(guò)了CMMI三級(jí)資質(zhì)認(rèn)證。創(chuàng)恩信息擁有ORACLE金牌合作伙伴、SAP銀牌合作伙伴、西門(mén)子（中國(guó)）全面戰(zhàn)略合作伙伴、UI path認(rèn)證合作伙伴、安恒及綠盟信息安全產(chǎn)品授權(quán)代理商等資質(zhì)。
2.項(xiàng)目痛點(diǎn)
（1）企業(yè)涉及業(yè)務(wù)系統(tǒng)多，數(shù)據(jù)量大、格式繁多；各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間，管理與數(shù)據(jù)互不聯(lián)通。
（2）企業(yè)的數(shù)據(jù)積累無(wú)法轉(zhuǎn)化為知識(shí)積累，現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的挖掘深度有限；生產(chǎn)操作、參數(shù)調(diào)整嚴(yán)重依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。
（3）生產(chǎn)調(diào)整無(wú)法快速響應(yīng)外部市場(chǎng)變化，造成經(jīng)濟(jì)效益損失；產(chǎn)品產(chǎn)率、質(zhì)量在傳統(tǒng)方法下，提升的空間有限。
二、項(xiàng)目實(shí)施
1.總體實(shí)施思路與架構(gòu)
（1）預(yù)期目標(biāo)
進(jìn)行大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架的整體設(shè)計(jì)；建設(shè)大數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)平臺(tái)；建設(shè)裝置工藝分析平臺(tái)，開(kāi)發(fā)工藝數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)裝置各點(diǎn)位間關(guān)聯(lián)關(guān)系的分析；開(kāi)發(fā)產(chǎn)品收率優(yōu)化應(yīng)用，提升產(chǎn)品收率。
（2）實(shí)施思路
以Hadoop技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)，為海量數(shù)據(jù)的承載提供支撐。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行裝置工藝分析平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，工藝分析平臺(tái)的開(kāi)發(fā)分為工程開(kāi)發(fā)和算法開(kāi)發(fā)。工程開(kāi)發(fā)主要包括：需求設(shè)計(jì)、代碼工程化實(shí)現(xiàn)以及生產(chǎn)環(huán)境部署等。算法開(kāi)發(fā)主要包括：業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)采集與處理、特征工程、模型訓(xùn)練、模型評(píng)價(jià)、在線部署、工業(yè)驗(yàn)證。
（3）實(shí)施架構(gòu)
實(shí)施架構(gòu)如圖所示：源系統(tǒng)為與最底層，本案例的數(shù)據(jù)來(lái)源為MES、實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)以及LIMS系統(tǒng)；向上是數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換層，主要完成數(shù)據(jù)的采集、清洗與轉(zhuǎn)換工作；大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、操作及查詢；業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)針對(duì)具體的業(yè)務(wù)流程、工藝，進(jìn)行模型的建立，最后將計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行可視化，并通過(guò)前端展現(xiàn)層展現(xiàn)給用戶。
2.應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)方案
（1）應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域
按照《工業(yè)智能白皮書(shū)（討論稿）》圖6中的標(biāo)準(zhǔn)劃分，本案例的應(yīng)用場(chǎng)景屬于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化，通過(guò)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化來(lái)提升制造工藝。未來(lái)可能向著深度學(xué)習(xí)的方向進(jìn)一步靠攏。
（2）技術(shù)實(shí)施方案
l 大數(shù)據(jù)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)
①設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)整體框架。
②數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘、智能應(yīng)用和可視化展示。
③設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)框架。
④設(shè)計(jì)發(fā)展演進(jìn)路線。
⑤提供軟件與硬件可行建議。
l 大數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)平臺(tái)
①建設(shè)大數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)平臺(tái)。
②支持企業(yè)內(nèi)部/外部數(shù)據(jù)的快速采集與集成、實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和高效的數(shù)據(jù)處理，為分析和數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支持。
l裝置工藝數(shù)據(jù)分析
基于大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，利用大量數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的分析挖掘，找到問(wèn)題關(guān)聯(lián)因子，發(fā)現(xiàn)原因，建立解決方案，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)相關(guān)性分析。
l催化裂化裝置產(chǎn)品收率優(yōu)化
以催化裂化裝置的綜合效益為最終優(yōu)化目標(biāo)，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)歷史庫(kù)中采集的工藝運(yùn)行、原材料、產(chǎn)出等數(shù)據(jù)，建立與考核指標(biāo)關(guān)聯(lián)的預(yù)測(cè)模型和控制策略，利用新的控制策略給出最優(yōu)化的參數(shù)組合，保證裝置運(yùn)行的 “安”、“穩(wěn)”、“長(zhǎng)”、“滿”“優(yōu)”，實(shí)現(xiàn)公司的效益最大化。
三、實(shí)施效果
1.經(jīng)濟(jì)收益：
項(xiàng)目實(shí)施后，催化裂化裝置汽油收率可達(dá)0.5%。汽油收率提升，柴油/油漿/燒焦量會(huì)有一定程度的下降。取歷史數(shù)據(jù)均值計(jì)算，汽油收率每提升0.5%，柴油下降0.3%左右，油漿和燒焦量分別下降0.1%左右；能耗方面，按平均催化裝置每噸原料加工消耗52千克標(biāo)油，能耗增加2%，每噸原料加工能耗增加1.04千克標(biāo)油計(jì)算；產(chǎn)量方面，按照裝置140萬(wàn)噸/年的加工處理能力計(jì)算，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益973.9萬(wàn)元。建立了汽油收率特征分析模型及優(yōu)化操作指導(dǎo)模型，在兩次工業(yè)驗(yàn)證中，催化裝置汽油收率提升約0.3%。
2.管理和社會(huì)效益：
為裝置操作人員提供裝置特征信息顯性知識(shí)輸出，構(gòu)建了知識(shí)積累平臺(tái)，降低對(duì)工藝專家的依賴度。
促進(jìn)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的信息共享及數(shù)據(jù)快速流轉(zhuǎn)，提高決策的合理性和對(duì)變化快速反應(yīng)能力。
響應(yīng)了國(guó)家“中國(guó)制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，為石化行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用、創(chuàng)新變革提供了典型應(yīng)用案例。
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