来源 :中控技术2024-08-02
当前，化工行业正经历着转型升级的关键时期，中石化（天津）石油化工有限公司（以下简称“天津石化”），作为行业的领军企业，率先踏上了智慧实验室建设的探索与实践之路。这一具有里程碑意义的创新举措，不仅促进了企业自身的技术革新与运营效率的飞跃，也为整个石油化工行业树立了数智化转型的典范，引领了行业发展的新方向。
01
一场工业实验室的巨大变革
随着企业业务量的持续增长和质量管控要求的不断提高，传统工业企业实验室面临着人力成本投入巨大、数据共享不畅等诸多挑战。具体表现为：
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人力资源浪费：大量人力被投入到重复的、简单的实验步骤中，无法专注于更复杂的实验和分析工作，造成人力成本居高不下。
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数据孤岛现象：各生产装置、实验室之间的信息未实现统一平台管理，数据共享不及时，影响生产过程的时效性和稳定性。
传统实验室人工分析
为应对传统实验室带来的挑战，天津石化携手中控技术，共同开启了一场实验室变革。基于中控全流程智能质量监控平台（Q-Lab），通过深度融合大数据与AI技术，显著增强了实验室的自动检测能力，优化了人力资源配置，并彻底打破了数据孤岛现象。通过高效感知、精益管控、预测优化及智慧协同等手段，推动天津石化质量管控水平再上新高度，确保产品质量的稳定与可靠，助力企业可持续发展。
02
引入智慧，完全实现“机器代人”
在天津石化智慧实验室项目中，中控技术为其设计了水质全流程智慧无人分析系统、色谱液体样品全流程智慧无人分析系统，以及全厂智慧无人取送样系统等智能化、信息化、自动化设备的投入和建设，提高了水质和色谱检测的自动化、高效化、规范化水平。该系统能够实现全流程的自动化检测，涵盖样品自动分拣、自动分样、自动上样、自动分析、数据自动上传、自动洗瓶以及自动样品瓶分装等功能，确保了检测流程的精准与高效。
水质全流程智慧无人分析系统的应用，为水质安全监测装上了“千里眼”与“顺风耳”，能够按需监测样品中的各项关键指标，如pH值、电导率、浊度、悬浮物、COD、氨氮、总氮及硫酸根等，并将数据实时传输至中央控制系统，为管理者提供了及时、全面的水质信息，便于其迅速做出响应和决策。色谱液体样品全流程智慧无人分析系统应用，为色谱分析装上了“机械臂”，能够精准无误地完成样品的自动分样、加标、装载、进样及分析，大大减轻了实验人员的劳动强度，同时避免了人为操作可能带来的误差。全厂智慧无人取送样系统通过遍布各装置的18个自动样品柜和4台套无人驾驶小车的无缝衔接，实现样品从装置到中心化验室的无人化流转。
智慧实验室通过先进的LIMS系统，实现了任务的高效分配。化验员仅需将密封样品放置于传送带上，系统便自动完成调度、样品分配、分析等一系列繁复操作，并即时将实验成果上传至管理系统。此智能化管理模式，实现了人与危化品的零接触，实现了本质安全，更大幅提升了实验数据的精确性与可靠性，确保了实验结论的客观性与科学性。
此外，智慧实验室还利用3D建模技术将实验室的静态与动态场景进行精准再现。该技术不仅支持模型与实时数据的联动，还实现了实验流程的可视化，化验员能够通过大屏实时监控设备的运行状态，有效保障实验室的安全稳定运行。
03
“工业AI+大数据”，带来价值跃升
天津石化通过全流程智能质量监控平台（Q-Lab），构建了基于多系统互联的智慧实验室管控系统，实现了全流程质量数据的汇聚与贯通，具备统计分析、实时监控、数据查询、报警管理等功能，通过对实验室数据进行深度挖掘和智能分析，使得化验员能够更加精准地预测产品质量的变化趋势。
在安全保障方面，天津石化智慧实验室实现了对实验流程的实时监控与预警，有效降低了事故风险；在效率层面，通过融合AI、大数据分析等技术，深入挖掘实验数据，精准识别流程瓶颈，并针对性实施改进措施，大幅提升工作效率与实验结果精准度；在成本控制层面，实现了资源的优化配置，有效减少资源浪费；同时，智慧实验室实现了质量信息的一键追溯、智能诊断与预测，为科学决策提供坚实支撑，管理层据此能够精准把握生产动态，提升企业的整体运营效率。智慧实验室的构建为天津石化带来了显著的价值提升，增强了核心竞争力，为企业未来可持续发展奠定了坚实基础。
天津石化化验计量部南港分部中心化验室负责人表示：
智慧实验室实现了人力密集型传统实验室向智能化、数字化、自动化的转型，我们建设的水质、色谱智慧无人实验室和全厂智慧无人取送样系统，在智慧实验室Q-Lab管控平台这个“智慧大脑”的指挥下，真正实现了全流程“机器代人”，大幅替代人工，年节约用工成本900余万元，践行了新质生产力的高质量发展要求。