爱华网石化产业是国民经济的支柱产业，而乙烯生产在石化产业中居于龙头地位，是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。乙烯装置的安全运转周期与企业的经济效益密切相关。据统计，2000～2004年5年间，中国石化每年因停产检修导致乙烯产量减少75万吨，效益损失和大修费用支出导致每年减少收入过百亿元人民币，同时还会导致大量的生产原料浪费和环境污染，重新开车又导致大量的水、电、煤气消耗，造成能源浪费。目前，欧美发达国家的部分乙烯装置已实现5～6 年的连续运转，最长的达到8年，而国内多数的乙烯装置，连续运行时间通常为3年左右。1999年2月至2005年9月，茂名石化乙烯装置连续安全运转79个月，为企业直接增效6亿元以上。同时，由于抓住了石化行业处于景气上升周期的机遇，长周期运转使茂名乙烯取得了良好的经济效益。 国家安全总局要求认真总结茂名长周期安全运转经验，提升石化产业安全管理水平。然而，实现长周期安全运转并不是一件容易的事情，它牵涉到人员、管理、工艺、设备、技术等多方面的因素。比如，一个年产乙烯80万吨的裂解车间一般有大约200名管理和技术人员及几十亿元的设备资产，开车运行期间需要由20多名车间技术人员组成的班组一天三班24小时不停监控操作各种设备、维持生产稳定、优化产品质量，管理或生产环节出现任何一个小问题都可能导致不可预料的后果。原中石化高级副总裁曹湘洪院士曾指出，“乙烯装置长周期运行是一项复杂的系统工程”，必须从系统工程的角度综合考虑乙烯生产周期的所有影响因素延长连续运转时间。 自2005年以来，中科院自动化所和清华大学工业工程系致力于提炼和固化茂名石化的乙烯长周期安全生产经验，形成可以广泛应用的理论和实践成果，展开了长期和深入的研究与实验推广工作。课题组应用系统工程的创新方法——人工系统（Artificial Systems）、计算实验(Computational Experiments)和平行执行(Parallel Execution)方法（即ACP方法），围绕石化企业设备工艺、人机交互、人员组织、规则制度、流程计划等方面，从企业生产管理系统整体角度着手，突破工艺仿真、人员和组织行为建模、人机交互评价、制度评估、流程优化等关键技术，研发出一套适合于中国石化企业的智能管理系统，为实现企业生产管理的精细化提供了有效的工具。从最初茂名石化裂解车间起步研制车间智能管理系统，到目前为止，课题组已经为齐鲁石化烯烃厂研发了一系列工厂级智能管理系统，系统的上线运行，提升了企业管理的精细化、科学化和智能化水平，为企业带来了显著的经济和社会效益。 石化企业管理系统的问题与挑战 进入21世纪，网络信息技术的迅速发展，不仅仅推动了技术领域的革新，还深刻地改变了传统的社会、政治、经济、人文等各个领域的形态与模式，使得传统的企业管理变得越来越复杂，企业经营管理的动态不确定性因素大大增加，企业长期的发展趋势更加难以预测。 在企业内部，自动化技术的使用大大减轻了企业人员的劳动负担，但同时也增加了生产过程与监控操作行为的复杂性，依靠主观经验决策的管理致使企业管理过程的动态性、不可控性、突变性巨增，偶然的一个小的操作失误，可能会导致整个生产系统的故障停车乃至安全事故。例如，2005年11月中石油吉林石化公司双苯厂因操作工的疏忽大意，苯胺装置的阀门未能及时关闭，产生爆炸事件，造成中心城市大范围停水，继而引发社会安全事件和外交事件，使一个企业内部的生产安全事故演变成一起严重的外部社会突发事件。 在企业外部，伴随着市场经济的成熟和经济全球化的发展趋势，石化企业必须综合考虑市场因素，有效配置产品结构优化企业生产利润。近年来，信息技术推动了生产过程的社会化和网络化，企业已全面而深度地融入网络（Cyber）环境，演变成为“现实物理世界－网络虚拟世界”耦合空间中的现代新型企业，如企业的采购和供应链经常在多个具有不同功能、能力、信息可用性的组织之间进行，具有非常明显的动态性和复杂性。由于受到内部和外部多种影响因素的交叉耦合作用，企业管理显著呈现出开放性、交互性、突变性和数据海量化等特点，这给企业管理带来了前所未有的巨大挑战。 基于系统思想的ACP方法 如前所述，一个大型石化企业既是复杂工程系统又是复杂社会系统，因此企业生产管理不仅涉及到设备工艺等工程复杂性，还涉及到人机系统之间的综合协调以及人员和组织行为等社会性因素。长期以来，人们致力于从工艺改进、流程优化等工程复杂性的角度研究和设计企业管理解决方案，取得了突出的成绩。石化企业广泛应用的生产执行系统和企业资源规划系统等管理信息系统一定程度上落实了系统工程的科学管理思想，但是由于缺少综合考虑社会复杂性问题，这些系统的固定管理模式难以适应多样化的企业文化和动态发展市场形势、更无法引导企业管理与时俱进不断完善。长远来看，企业管理系统迫切需要综合人、设备、环境、管理等多方面的因素，从系统工程的角度构建闭环的管理机制，进一步提升和指导企业生产管理。 中科院自动化所结合智能科学的最新研究成果，创新性地提出了针对复杂系统管理和控制的ACP方法，是针对复杂系统的管理问题所提出的一种新的计算管理方法，其实质是将实际问题向虚拟空间扩充之后，以数据为驱动，通过虚实互动完成管理任务的一种解决问题的方式，是迈向新的计算管理科学的一种有效途径。它利用人工社会对复杂系统进行情景建模，借助计算实验对复杂系统的管理策略进行评估，通过虚实平行运行实现对实际系统的资源管理和优化，从而更好地为企业管理提供科学的决策。 图1是在乙烯生产过程管理中应用ACP方法的总体指导思路。相对于传统的管理系统，该思路将管理制度、人员行为和文化等社会性的因素纳入到研究范围，将控制对象由仅对物的管理控制扩展到人和物的综合管理和控制，通过计算实验来分析各种因素对系统的影响，实现实际系统和人工系统平行运行的状态，为复杂系统的管理和控制提出了一套创新性的整体解决方案。实施管理的基本步骤为：
（1）建立生产过程中人员行为、管理制度和设备工艺的信息化系统； （2）建立生产系统的工程性和社会性的计算模型，之后构建能够“等价”反映实际生产过程的人工系统； （3）基于人工系统设计计算实验平台，对生产管理过程进行实验、分析和评估，获取生产管理在各种情景下的演化规律； （4）通过人工系统和实际系统的平行执行和协同演化，实现对生产管理制度、人员行为和生产方案等的培训、评估、管理和控制，提高其适应能力和应急处理能力。 示范应用与效果 2009年6月，智能管理系统首先在茂名石化裂解车间上线实施，2011年7月,系统在齐鲁石化烯烃厂的裂解车间上线并投入应用，并陆续推广到烯烃厂的芳烃、苯酐、动力等20多个车间及部室。如图2所示，智能管理系统包括学习培训平行系统、绩效管理平行系统、应急管理平行系统(EPS)等子系统，实现了对先进管理理念的制度化、流程化、标准化、常态化、数字化和定量化，有力地提升了企业管理的精细化、科学化和智能化水平。 学习培训平行系统在人工系统基础上实施操作技能和管理水平评测实验，针对车间员工入职实习、升职换岗和在岗期间等各个阶段提供有针对性的定制化的培训，推动了知识提炼、存储、共享、利用、完善等过程的效率；绩效管理平行系统通过收集记录日常作业行为完成绩效管理，并在收集的行为数据基础上实施人力资源招聘评估、作业行为聚类分析、换岗分析、岗位胜任力评估、管理制度评估等计算实验为生产管理和人力资源管理提供决策支持；应急管理平行系统利用人工系统模拟应急作业行为，评估应急预案可用性，并实现了对应急预案的细化分解以及分步骤分角色联机培训，建立了三维虚拟演练系统，提高了各级岗位人员的事故应急处置能力。这些系统以生产管理中人和组织行为因素为主线，针对员工入职上岗、正常生产以及异常情况工作等问题贯穿了石化企业生产和管理的整个流程。 自2011年7月系统上线以来，两年多的运行取得了良好的效果，员工培训效果和素质明显提升，违章操作率显著下降，现场隐患处置率和装置操作平稳率显著提高，应急处置能力明显增强；实现了对先进管理理念的制度化、流程化、标准化、常态化、数字化和定量化，有力地提升了企业管理的精细化、科学化和智能化水平，取得了良好的经济效益和社会效益。 智能管理系统落实了先进管理理念，提升了企业管理水平、车间人员操作技能和关键经济技术指标，能够帮助企业取得良好的经济效益和社会效益。装置还是那些装置，人还是那些人，智能管理系统落实了先进的管理理念，直接促进了企业管理水平、车间人员操作技能和关键经济技术指标的提升。据统计，系统上线运行后的第一年辅助裂解车间排查各类隐患1300多项，装置运行平稳率大大提高，双烯收率已累计达到47.76%，比2010年同期提高1.77个百分点，为企业增效10273万元。
