ASPENTECH ASPEN ORION V2006 (炼油动态调度系统)
            Aspen
            Orion作为炼油企业的调度排产软件，是炼油厂调度员制定、模拟各种生产方案，预测未来5～10天企业原料、中间产品、半成品及成品产、运、销平衡衔接情况，公用工程系统产销平衡情况的辅助决策工具。

            Aspen
            Orion自2000年引入中国以来，已经在中石化和中石油所属的一些炼油企业开展了项目实施。其中有的企业如大连西太平洋炼油厂已经通过验收并取得了较好的使用效果。镇海炼化公司从2001年就开始接触Orion软件，是国内最早开展技术交流的用户之一。在进行了充分的调研、需求分析和数据收集工作的基础上,于2004年6月和东海蓝帆公司正式签定了项目合同，预计在今年下半年正式投运。

            Orion是Aspentech公司的炼油调度系统软件，是在炼油调度领域获得成功应用的少数成熟的软件产品之一。在国外有40多家的炼油企业成功应用该软件。茂名分公司炼油厂是总部试点实施该软件的2个炼油厂之一，由于茂名分公司是燃料油-化工-润滑油型的特大型企业，是国内较大的炼油化工基地之一。所以在茂名分公司炼油厂成功应用Aspen
            Orion具有典型的示范意义，可积累大量的实施经验。
            茂名分公司炼油厂自2003年9月开始实施Orion系统，历时一年多，至目前已基本完成，现成功应用于茂名分公司生产管理部的旬和三天计划排产。
            2.Orion的功能及结构简介
            Aspen Orion是现有众多炼油厂调度系统软件中的佼佼者。
            Orion以一系列的事件来定义炼油厂的生产调度，提供了长期调度（15～60天）与短期调度（1～7天）的兼容性。使用EXCEL实现用户自定义计算，可以定义工艺产率关系、用户自己的性质调合方程式以及炼厂特有的调度逻辑。
            2.1 主要功能
            (1）原油的调度：实现原油接卸，通过长输管线调度安排进厂。
            (2)生产优化调度：根据实际生产情况，在判断作业滚动计划合理和可行后，下达到生产车间予以
            执行，达到合理调配原油、半成品、成品油的提运和存贮，保证存贮和收支平衡。
            (3）油品调合调度：根据计划得出的配方和调度系统得出的中间产品的流量、物性，油罐收付状态和罐存，调度作出油品调合计划。
            (4）中间产品调度：根据产品产量、产品质量指标、库存及装置负荷，通过调整装置生产方案及装置处理量，优化中间产品的产率、质量和去向，以达到炼厂生产平稳、效益最大的目的。
            (5）油品移动调度：使油品动态移动关系图形化，便于发现不合理的生产环节，并及时加以处理，还可查询以前的油品动态移动关系图形，与现在的加以比较，提高调度人员的操作技能，有助于作出合理的生产安排。
            2.2 系统的结构
            2.2.1 数据库
            茂名分公司炼油厂采用Access数据库；即以Client.mdb为中心，引用了Assay.mdb（原油数据库）、Model.mdb（模型数据库）、Schelule.mdb（调度数据库）和Results.mdb（结果数据库）4个数据库。
            2.2.2接口程序
            共开发了3个数据接口程序：原油评价数据接口、库存数据接口及化验分析数据接口程序。
            另外，Excel数据表Units.xls用作用户自定义功能的载体，它可以通过定义接收Orion传递来的数据，通过用户自定义的计算，如产率计算、物性计算及调度逻辑控制等，将结果值返回Orion。

            3.实施的主要关键点
            Orion实施的重点及难点在于建模，现将选择几个在实施过程中比较关键的应用及技术进行论述。
            3.1原油评价数据
            一次加工装置，即蒸馏装置的调度排产是炼油企业调度最重要的工作之一，它上接原油采购、接卸及进厂调度，下接众多的二次加工装置的排产，直接影响到整个炼油生产的平稳及物料的平衡，如乙烯料、润滑油料等的平衡，甚至关系到乙烯的生产调度。原油评价数据是蒸馏装置建模最基础的数据，亦是Orion系统最重要的基础数据之一，它的精确与否直接反映到蒸馏装置产品的收率及其物性，进一步关系到众多二次加工装置的排产。所以如何得到准确的原油评价数据是整个项目的关键点之一。
            目前茂名分公司使用的PIMS有一套原油评价数据，经分析测试，其中的部分数据与炼厂装置的实际加工情况不符。于是以这套数据为蓝本，根据调度人员所掌握的历史经验数据对部分数据作了调整，将原油评价数据按2个方案来划分：一是满足第一、第三、第四套蒸馏装置的原油切割数据，将这3套蒸馏装置所加工的原油切割成12个馏分（气体除外）；二是满足第二套蒸馏装置的原油切割数据，将这一套蒸馏装置所加工的原油切割成14个馏分（气体除外）。由此，原油评价数据初步达到生产调度排产的要求。

            另外，原油评价数据优化需完善以下2个方面：
            (1）馏分的数量。至少应达到18个，若有条件可切割成20～22个。在Orion系统的蒸馏装置计算模型中，通常将非线性化的问题简化成线性化近似处理，馏分的数量越多，误差越小，越接近真实情况。
            (2）将所有的原油切割成同样数量的馏分。将原油数据按两个方案来划分并不是Aspen公司所推荐使用的，这不利于Orion的计算。
            3.2 物流的循环
            图3是二催化装置改质油进料及油浆产品的去向流程简图。改质油是焦化装置产品之一，而油浆又是焦化装置进料之一，物流在这里形成了一个循环。在整个炼厂的生产过程中有很多类似这样的物料循环，Orion运行中碰到有物流循环的情况就会出错，无法再运行下去。要解决这一问题首先得了解Orion系统是如何控制物料流动的。Orion系统为每一个罐自动建立一个泵，如T014罐必有一个P014泵与之对应。进出罐的物料都是通过泵这一单元来控制的。这些物料被称为泵的进料和产品，一个泵可以有多个进料和产品，在系统中进料和产品的顺序定义是有意义的。由上所述，物流是由泵控制的。

            解决办法是对应同一个罐，增设一个泵Q014，这样一个罐带两个泵，分别控制这个罐的进料物流和产品物流，于是打破了物流的循环，问题得到了解决，如图所示

            3.3 Delta Base的应用
            在Orion的装置计算模型中，Delta
            Base的应用非常多，它是将非线性化问题简化成线性化近似处理的典型做法之一。产品收率及物性计算是装置工艺建模的主要内容，产品收率及物性主要与进料的性质和装置的操作参数有关，其影响因素比较多，每一因素对结果的影响均是非线性的，且影响结果不是线性叠加的。目前尚无满足实际需要的算法或公式用于产品收率及物性计算，Aspen
            Orion采用Delta Base来简化非线性算法。
            以加氢裂化装置模型为例，在该模型中建立了2套加工方案：常规方案和乙烯料方案，下面以常规方案来说明Delta Base的应用。
            根据调度人员的经验，确定影响加氢裂化装置产品收率及物性的主要因素是装置进料的密度（API），K值（KFC），硫含量（SUL）及装置反应温度（TEMP）4个参数。根据加氢裂化装置历史的生产数据，给出在这4个因素的基准参数条件下氢气的消耗量，各产品的收率、损失量以及在参数每变化1个单位时的修正系数，按如下步骤计算装置的产品产量：
            △＝实际参数值－基准参数值；
            产品的收率＝基准收率＋∑（△×对应的修正系数）；
            产品产量＝产品的收率×总进料量。
            由于Delta
            Base的应用原理是将非线性化的问题简化成线性化来处理，这决定了其计算结果肯定存在一定误差，因此只能围绕着如何减小误差来进行完善及优化工作，主要有如下2种方法：
            (1）重点调整修正系数。修正系数主要依赖于调度人员的经验及相关的历史数据，在使用过程中根据实际情况不断地进行调整，使计算模型趋于精确。
            (2）有条件地多建Delta
            Base模型。正如微积分原理所阐述的，变量的变化范围越小，函数值越接近线性变化。根据生产的经验数据，将收率变化曲线分为多条近似直线，为每一条近似直线建立Delta
            Base模型，根据参数值自动选择相适应的Delta Base模型来计算，这将能非常有效地提高计算模型的精确度。
            4.结束语
            Orion软件是一套专业性很强的软件，需要熟练掌握炼油专业知识和丰富经验的生产调度人员的参与。若要建立满足于生产调度管理的模型，还需要大量的生产历史数据作为支撑，就必须完善实时数据库系统应用，从中挖掘出有参考价值的数据，来不断地完善和优化Orion的模型，使Orion系统成为科学的生产辅助决策系统，更好地为茂名分公司的生产服务。
            Aspen Orion XT™
            Enables fast, accurate, and collaborative creation of the operations
            schedule; facilitates integration of the scheduling and planning
            process

            Aspen Orion XT is an integrated system that supports comprehensive
            scheduling and optimization of refinery activities, including crude
            receipts, process operations, product blending, and product
            shipping. Aspen Orion XT achieves more accurate, proactive
            scheduling and better coordination between scheduling, planning,
            operations, and marketing. Aspen Orion XT is a core element of
            aspenONE™ Planning and Scheduling for Refining and Marketing.

            Features
            Integrated Planning, Scheduling, and Blending: Enables more accurate
            scheduling through a single solution for crude and feedstock
            scheduling, unit operations, product blending, and product shipping.
            Integration with Aspen PIMS™ and Aspen MBO™ further
            optimizes planning, scheduling, and blending, and provides the same
            graphical user interface to support scheduling staff for all its
            activities.
            Scheduling Approaches and Automation: Incorporates three typical
            approaches to scheduling: simulation, linear programming and expert
            systems. Offers ability to include logic calculations using built-in
            logic authoring capability or Microsoft® tools.
            Interactive Graphical User Interface: Provides easy-to-use interface
            for building and maintaining a graphical representation of the
            refinery infrastructure. GUI components such as the Model Tree,
            Flowsheet Simulator, and Event Interface support ease of use and
            enable changes in the model as operations dictates.
            Multi-User Collaborative Scheduling: Allows multiple users to work
            simultaneously on activities. Users share the same view of the
            refinery schedule, which improves coordination between schedulers
            and with other departments. Changes to the schedule are managed and
            updates are provided to all users.
            Common Model Environment: Shares common model with Aspen PIMS
            allowing for consistent assays, process unit representations, and
            blend correlations to ensure faster, more efficient implementation.
            Reporting & Solution Analysis Tools: Provides built-in reports,
            Microsoft Access-based “standard” reports and queries, customized
            reports, and Microsoft Excel-based reports to help create and
            compare multiple cases that represent different operations of the
            refinery.
            Benefits
            Event-based Scheduling: Enables the calculations to properly reflect
            the sequence of events in the schedule. Provides compatibility
            between longer term (30-60 days) and shorter term scheduling (1-7
            days).
            Coordinated Scheduling: Helps companies increase throughput, reduce
            quality giveaway, inventories and demurrage and shorten shut-down
            and start-up cycles. Schedulers are better able to evaluate special
            opportunities and respond quicker to unplanned events. Reduces the
            gap between plant planning and scheduling.
            Multi-User Collaboration: Streamlines the business processes that
            can be easily replicated within and across refineries. Provides a
            fast response to issue and opportunities. Enables knowledge capture
            from experienced schedulers that can be easily shared with new
            staff.
            Improved Work Processes: Increases productivity by automating (fully
            or semi) both routine and complicated decision tasks that schedulers
            are faced with on a daily basis. “What-if” analysis helps schedulers
            determine the best schedule given potentially changing operating
            parameters and prices.