基于數據挖掘技術的石化行業大數據平臺案例
一、 項目背景
1.企業簡介
山東創恩信息科技股份有限公司（以下簡稱創恩信息）前身為中國萬達集團流程與信息化管理部，在為萬達集團石化、橡膠、貿易、地產、金融等多個產業板塊提供信息化服務的過程中積累了豐富的經驗、形成了專業的信息化人才隊伍，于2016年1月注冊成為信息科技企業，并下設創恩（北京）信息技術有限公司。
業務領域包括:企業管理咨詢服務；技術開發、技術轉讓、技術咨詢服務以及與該服務相關的客戶支援服務；企業信息系統整體解決方案；研究、開發和生產計算機軟件、信息系統和網絡產品；從事信息系統和數據管理系統的安裝以及信息系統的集成；銷售公司自產產品，從事貨物及技術的進出口業務，代理進出口業務；提供計算機技術培訓；提供供應鏈金融服務等。
創恩信息是甲骨文、德勤、西門子等國際主流IT公司戰略合作伙伴，在項目中能夠得到眾多深度合作伙伴的技術支持，使創恩信息在IT技術層面緊跟時代發展步伐，保證了IT理論及技術的先進性和可行性，助推每項工作完美交付。
目前創恩信息擁有軟件產品證書10項，軟件著作權14項，其中包括創恩關務管理系統、創恩地磅遠程監控平臺、創恩化工行業倉庫管理系統、創恩電商預售平臺等。創恩信息已經通過信息服務管理體系、環境管理體系、質量管理體系及職業健康安全管理體系等一系列認證，并于2019年通過了CMMI三級資質認證。創恩信息擁有ORACLE金牌合作伙伴、SAP銀牌合作伙伴、西門子（中國）全面戰略合作伙伴、UI path認證合作伙伴、安恒及綠盟信息安全產品授權代理商等資質。
2.項目痛點
（1）企業涉及業務系統多，數據量大、格式繁多；各業務系統之間，管理與數據互不聯通。
（2）企業的數據積累無法轉化為知識積累，現有系統對于數據的挖掘深度有限；生產操作、參數調整嚴重依賴個人經驗。
（3）生產調整無法快速響應外部市場變化，造成經濟效益損失；產品產率、質量在傳統方法下，提升的空間有限。
二、項目實施
1.總體實施思路與架構
（1）預期目標
進行大數據平臺框架的整體設計；建設大數據管理基礎平臺；建設裝置工藝分析平臺，開發工藝數據的關聯分析應用，實現裝置各點位間關聯關系的分析；開發產品收率優化應用，提升產品收率。
（2）實施思路
以Hadoop技術為基礎構建大數據基礎平臺，為海量數據的承載提供支撐。在此基礎上進行裝置工藝分析平臺的開發，工藝分析平臺的開發分為工程開發和算法開發。工程開發主要包括：需求設計、代碼工程化實現以及生產環境部署等。算法開發主要包括：業務理解、數據采集與處理、特征工程、模型訓練、模型評價、在線部署、工業驗證。
（3）實施架構
實施架構如圖所示：源系統為與最底層，本案例的數據來源為MES、實施數據庫以及LIMS系統；向上是數據采集與轉換層，主要完成數據的采集、清洗與轉換工作；大數據基礎平臺負責對數據進行管理、操作及查詢；業務應用平臺針對具體的業務流程、工藝，進行模型的建立，最后將計算分析結果進行可視化，并通過前端展現層展現給用戶。
2.應用場景與技術方案
（1）應用場景和領域
按照《工業智能白皮書（討論稿）》圖6中的標準劃分，本案例的應用場景屬于生產現場優化，通過設備運行參數的優化來提升制造工藝。未來可能向著深度學習的方向進一步靠攏。
（2）技術實施方案
l 大數據平臺整體設計
①設計大數據平臺整體框架。
②數據源、數據采集、數據存儲和數據計算、數據分析和數據挖掘、智能應用和可視化展示。
③設計大數據平臺技術框架。
④設計發展演進路線。
⑤提供軟件與硬件可行建議。
l 大數據管理基礎平臺
①建設大數據管理基礎平臺。
②支持企業內部/外部數據的快速采集與集成、實現海量數據的存儲和高效的數據處理，為分析和數據挖掘應用平臺提供數據支持。
l裝置工藝數據分析
基于大數據和機器學習技術，利用大量數據進行深層次的分析挖掘，找到問題關聯因子，發現原因，建立解決方案，實現工藝參數相關性分析。
l催化裂化裝置產品收率優化
以催化裂化裝置的綜合效益為最終優化目標，基于大數據平臺歷史庫中采集的工藝運行、原材料、產出等數據，建立與考核指標關聯的預測模型和控制策略，利用新的控制策略給出最優化的參數組合，保證裝置運行的 “安”、“穩”、“長”、“滿”“優”，實現公司的效益最大化。
三、實施效果
1.經濟收益：
項目實施后，催化裂化裝置汽油收率可達0.5%。汽油收率提升，柴油/油漿/燒焦量會有一定程度的下降。取歷史數據均值計算，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52千克標油，能耗增加2%，每噸原料加工能耗增加1.04千克標油計算；產量方面，按照裝置140萬噸/年的加工處理能力計算，每年可產生經濟效益973.9萬元。建立了汽油收率特征分析模型及優化操作指導模型，在兩次工業驗證中，催化裝置汽油收率提升約0.3%。
2.管理和社會效益：
為裝置操作人員提供裝置特征信息顯性知識輸出，構建了知識積累平臺，降低對工藝專家的依賴度。
促進各業務環節的信息共享及數據快速流轉，提高決策的合理性和對變化快速反應能力。
響應了國家“中國制造2025”發展戰略，為石化行業信息網絡技術應用、創新變革提供了典型應用案例。
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