第2章 石化工程项目方案规划集约化
2.1 概述
2.1.1 集约化理论发展历程
集约化是实施集约的过程状态，它的应用经历了不同的发展阶段。集约化从最初农业领域里单领域、单要素的应用，逐渐过渡到多领域、多要素的状态，大体上经历了四个发展阶段：形成、发展、丰富和提升，如图2-1所示。
图2-1 集约化理论发展历程
在形成阶段，要素单一（只有土地资源），集约方式简单，主要是土地的合并和集中，核心是增加单位土地资源生产要素的投入，应用范围窄，属于集约化的初步探索阶段。在发展阶段，领域扩大、要素增多，集中资源解决经济发展中遇到的问题和困难，核心是从规模扩张转向效率提升，属于集约化从外延拓展向内涵转变的过渡阶段。在丰富阶段，领域宽泛、要素众多，需在统筹优化资源利用的同时，融入和谐自然观等，实现更大范围内的资源合理配置。在提升阶段，借助信息技术的最新发展成果，采用数字化的手段和工具，提升综合集约的水平和效率，实现项目优质目标。
2.1.2 方案规划集约化的内涵
规划是一种超前性的思维过程，能有效地指导工程活动的开展，并取得良好的成效［1］。方案规划的合理程度，是石化工程项目建设的重要影响因素。方案规划集约化就是在数字化为其赋能的基础上，以统一优化配置为核心，通过大量石化工程项目实践总结形成的一种创新的项目管理方法。它创造了新的时空观念、工作方式和组织规则，促进了方案的优化和提升，为大批石化工程项目成功建设提供了支撑。石化工程项目集约化的内涵和意义如下。
（1）内涵
石化工程方案规划集约化就是根据多要素、多专业、多界面的建设特征，围绕技术先进、质量优良、成本节约、效率提高、安全环保等目标，对各类建设资源和管理要素进行集结、协调和优化，并通过数字化工具，以数字化工程平台为支撑来实现整体效益最大化，在完成建设任务的同时，提升各参与方的整体价值。石化工程项目集约化逻辑框架如图2-2所示。
图2-2 石化工程项目集约化逻辑框架
从图2-2看出，石化工程项目方案规划集约化大体上分为工厂规划、设计方案和建造方案三个方面。
工厂规划是石化企业技术路线的顶层架构，在规划中需要在法律法规、产业政策、市场需求和技术经济等约束条件下，借助过程模拟系统，如流程工业模拟系统（PIMS）等数字化工具对石化原材料供应和加工流程方案进行分析评估，降低固定资产投资、提高资源利用效率。
设计方案的优化在工厂规划基础上开展，实施过程中需要综合考虑工艺技术选择、能量综合利用、环保高效治理和投资收益分析等环节，并借助数字化工具，如炼油能量规划系统（REMS）等，提高方案的工程实施可行性。
在建造方案实施环节，需要结合设备采购和制造资源，综合考虑承包商、制造商、业主方等相关方的诉求和能力，以项目经济、技术、质量、安全、环保等综合内容为目标，应用项目成本控制系统，如i-Cost等数字化工具，实现项目的整体效益最大化。
在三个环节正向推进过程中，方案不断完善和提升。与此同时，后续环节在实施过程中，不断给予前序以反馈，推进过程不断迭代、方案逐步完善，达到工程项目整体方案最优化的目标。
从石化工厂生产运营实际情况来看，项目建设之初确定的全厂工艺加工流程、能量综合利用、环保高效治理、动力系统等方案规划合理与否，对于后续生产装置的“安稳长满优”运转起着关键作用，是石化工厂优质基因的决定性因素，因此集约化中重点介绍方案规划的集约化。
（2）意义
方案规划集约化基于管理科学理论和信息技术成果，结合石化工程项目多界面、多要素、多系统、多目标、多约束的特征，围绕石化工程项目交付物——石化工厂的技术先进、清洁环保、安全可靠和与区域和谐相处的建设目标，实施多专业、多层次、多角度的整体集约，对于实现石化工程项目理念先进、质量优良、方案优化具有重要的促进作用。
①有利于工程项目管理理论的丰富和完善。集约化理念自农业开始，逐步丰富发展并延伸拓展到经济等多个领域，国内外进行了大量的探索和实践，但大多研究和实践仅限于产业、行业和企业层面，对于工程涉及较少，落实到项目层面尚未有石化工程项目方面的研究和实践。本章从集约化理论的发展历程入手，对从实践经验总结提炼形成的石化工程方案规划集约化进行研究，分析了集约化的特征，阐述了集约化的内涵与方法，介绍了应用案例和效果，对于工程项目管理理论体系的丰富和完善，起到了良好的促进作用。
②有利于提高资源的利用效率，提升项目的安全环保水平。在石化工程项目中，通过对物料、能量、土地等资源实施集约化配置，并同步推进环保的高效治理，在法律法规、市场需求、产业政策等约束条件下，提高资源的利用效率和要素的配置水平，如流程设计采用全厂大联合装置理念，集约占地；生产装置有机紧密联合，集约消耗；工艺物料直接互供、公用工程靠近负荷中心，集约能量；污染物综合处置，集约处理；最终为业主交付技术先进、安全可靠、清洁环保的石化工厂。
2.1.3 方案规划集约化的方法和内容
（1）过程方法
方案规划集约化作为一种先进、科学的工程管理方法，其最大优势是“一体化”的系统整合思想，其实施遵循以下几个步骤，如图2-3所示。
图2-3 石化工程项目方案规划集约化过程方法
要素识别是方案规划集约化过程实施的第一步。在本阶段需要对研究对象的特征进行深入调研和系统辨识，只有完整识别项目涉及的资源和管理对象，准确把握制约相关资源和能量利用的关键性要素，才能认清项目管理的重点和难点，有针对性地采取措施。
在研究对象的要素识别完整后，需要对所有要素进行特征分析。在该步骤中，要素的特征要根据物料、能量等资源的禀赋情况，以及重要程度、影响强弱、关联关系进行管理和辨识，围绕高效利用和提升效率的目标任务，进行分层梳理和属性归类，为优化配置创造条件。
优化配置是方案规划集约化过程的第三步。在此阶段内，需要根据项目的特点和阶段要求对已经完成分类的要素进行统一的优化配置，为了提高配置效率和水平，通常采用数字化的工具进行多方案多参数的优化选择，在此基础上，找到最优解决方案，为后续实施提供参考。
目标评估是方案规划集约化的第四步，根据优化配置结果，围绕项目中心目标，查对相关约束条件，对方案进行完善，形成有针对性且符合项目实际的解决措施，并将信息进行反馈，以修正相应的配置方案，形成集约化方案不断迭代和优化完善的循环过程，促进项目高效推进。
从方案规划集约化的内涵来看，它提出了全新的管理方法和管理思想，核心就是集中统筹优化节约的思想，并依此指导管理实践活动。区别于传统的非信息技术基础上的集约化，石化工程项目方案规划集约化突出了“数字化”的支撑作用，使得各种资源或者要素在数字工程的平台上得以赋能，相互渗透、相互融合，在反复迭代中，方案不断完善和优化，管理得以提升。
（2）方案规划集约化内容
石化工程项目方案规划集约化就是要采用系统视野和整体思维，将需要统筹考虑的要素作为研究对象，识别各项资源条件和制约因素，基于特征分析，通过体系重构或要素组合的方式对资源进行统一配置，在满足各项约束条件下，达到节约资源和提高效率的目标。
石化工程项目方案规划集约化内容主要包括总流程规划、总平面布置、能量利用、蒸汽动力系统设计和环保治理集约化等。
总流程规划集约化是在对原料等资源要素、产业政策与市场需求等影响因素进行充分认识的基础上，采用流程工业模拟系统（PIMS）等数字化工具对全厂总加工流程进行多方案优化比选，提高有限资源的利用效率，实现产品价值最大化，增强项目核心竞争力。同时，工艺总流程规划的集约化程度也会对项目能耗、生产安全、环保排放等指标产生重要影响。
总平面布置集约化，是在识别土地资源、自然气候、公用工程条件和外部交通等条件的基础上，依据总加工流程、功能区域划分、安全环保和检维修要求，围绕核心功能装置，按照工艺流程顺序实现总平面的合理布局，节约占地，降低材料费用，方便安全环保生产、检维修操作管理，促进辅助设施的效能发挥和物流运输的优化供给。
能量利用集约化，是在识别系统的能量输入和输出、节能技术和装备条件的基础上，以工艺条件、加工流程、能耗指标、产品质量、装置负荷率等要求为约束条件，从能源规划、能量集成和单元强化三个层次进行能量的统一优化配置，提高系统能量资源的利用效率和经济性，并有利于环保减排目标的实现。
蒸汽动力系统设计集约化，是以满足全厂工业生产需求为前提，通过对项目的生产装置以及辅助设施等进行产能和用能规划，以全厂蒸汽动力平衡为基础，实现能源转换、利用、效益的最大化，降低企业运营成本，促进项目节能、环保、安全等目标的实现和协调统一。
环保治理集约化，是以清洁化生产为主线，在识别可获得的清洁化能源、绿色生产技术等基础上，依据环保法规、环境承载力、排放指标等要求，通过源头清洁化生产、过程和末端协同治理、全生命周期环保管控等措施，实现绿色低碳可持续发展。