Với việc tiên phong đưa trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ vạn vật kết nối (IoT) và dữ liệu lớn (Big Data) vào quản trị vận hành, Nhà máy Đạm Cà Mau đã trở thành hình mẫu trong chuyển đổi số khi được công nhận là nhà máy thông minh đầu tiên của Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam).

Đây cũng là công trình được lựa chọn xét Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học và công nghệ lần thứ 7.

Nhà máy hiệu suất cao, tiệm cận không phát thải

Nhà máy Đạm Cà Mau là công trình trọng điểm quốc gia do Tổng công ty Phân bón dầu khí Cà Mau (PVCFC) - đơn vị thành viên của Petrovietnam quản lý, vận hành thương mại từ năm 2012.

Nhà máy sử dụng khí tự nhiên từ mỏ PM3–CAA để sản xuất phân đạm ure với công suất thiết kế 800 nghìn tấn/năm, đáp ứng khoảng 40% nhu cầu đạm ure trong nước, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và lương thực quốc gia.

Ông Nguyễn Duy Hải, Giám đốc Nhà máy Đạm Cà Mau cho biết: Vào đầu tháng 10 vừa qua, đạm Cà Mau đã hoàn thành giai đoạn 1 của dự án "nhà máy thông minh", đạt cấp độ 2 và đang tiến nhanh lên cấp độ 3 là nhà máy tích hợp dữ liệu theo thang đo SIRI (chỉ số sẵn sàng công nghiệp thông minh).

Tuy nhiên, với giá khí chiếm tới 60 - 70% giá thành sản xuất ure, việc tối ưu hóa vận hành và giảm tiêu hao năng lượng trở nên cấp thiết với PVCFC, nhất là khi giá khí thiên nhiên luôn có xu hướng tăng trong khi đạm Cà Mau vẫn phải mua khí trung bình khoảng 9USD/MMBTU (1 triệu đơn vị nhiệt Anh), cao hơn nhiều so với mức không quá 5 USD/MMBTU của các doanh nghiệp sản xuất ure tại Brunei, Malaysia, Indonesia.

PVCFC đã có 21 giải pháp tiêu biểu về tối ưu công suất và năng lượng; nâng cao chất lượng sản phẩm ure hạt đục; phát triển các dòng phân bón giá trị gia tăng.

Nhờ những giải pháp tổng thể, chỉ trong giai đoạn 2017 - 2023, PVCFC đã tiết kiệm hơn 3.044 tỷ đồng, trong đó tiết giảm tiêu hao nguyên liệu và năng lượng (1.529 tỷ đồng), tăng sản lượng ure (1.039 tỷ đồng) và phát triển sản phẩm mới (476 tỷ đồng).

Nhà máy vận hành ổn định ở mức trung bình trên 115% công suất thiết kế, sản lượng ure đạt kỷ lục 956 nghìn tấn/năm (2023 - 2024), đưa tổng sản lượng tích lũy chạm mốc 11 triệu tấn ure sau 12 năm vận hành thương mại.

Cũng nhờ vận hành theo mô hình thông minh, phát thải sản xuất của Nhà máy Đạm Cà Mau đã giảm từ 0,63 tấn CO2 (năm 2017) xuống khoảng 0,53 tấn CO2 (năm 2023) trên mỗi tấn ure, góp phần thực hiện mục tiêu Net Zero 2050 của Việt Nam.

Mục tiêu tiến tới cấp độ cao nhất

Thực tế trên thế giới cho thấy quá trình phát triển nhà máy thông minh không diễn ra trong một bước, mà trải qua nhiều cấp độ.

Cấp độ cao nhất là nhà máy tự chủ và cũng là mục tiêu mà PVCFC hướng tới: Tích hợp toàn diện, hệ thống có khả năng tự động phân tích và đưa ra quyết định, gần như toàn bộ hoạt động sản xuất - vận hành - quản trị đều được tự động hóa.

Ông Nguyễn Duy Hải, Giám đốc Nhà máy Đạm Cà Mau cho biết cũng cho biết, với đặc thù nhà máy sản xuất amoniac (NH3) - nguyên liệu cốt lõi được sản xuất từ khí thiên nhiên và là tiền chất để tạo ra phân bón ure hạt đục, nên yếu tố con người trong giám sát vận hành nhà máy ở môi trường áp suất cao vẫn đóng vai trò quan trọng, trong khi công nghệ là "đội ngũ thứ hai" hỗ trợ con người tốt hơn.

Hiện tại, với hệ thống kết nối dữ liệu được đồng bộ hóa, dù ở bất kỳ đâu, ban lãnh đạo đều có thể giám sát các chỉ số vận hành theo thời gian thực (real-time) cũng như trích xuất thông tin lịch sử qua ứng dụng điện thoại, từ đó giúp ban lãnh đạo nhanh chóng đưa ra các quyết định.

Cũng nhờ vậy, PVCFC giảm 15 - 20% thời gian dừng máy không kế hoạch nhờ AI dự báo sự cố; giảm 3 - 5% tiêu hao năng lượng và nguyên liệu; giám sát phát thải CO2 theo thời gian thực; rút ngắn chu trình ra quyết định từ hàng tiếng đồng hồ xuống chỉ vài phút.

Mục tiêu của nhà máy là đến năm 2026 hoàn thành giai đoạn 2, đạt cấp độ nhà máy tự chủ hoàn toàn, vận hành tối ưu bằng AI, triển khai kho thông minh và xây dựng mô hình bản sao số (digital twin) để mô phỏng các kịch bản vận hành trước khi thực hiện ngoài thực tế.

Theo dự báo, với công suất sản xuất cực lớn, giá khí lại rất rẻ như tại Trung Quốc, nếu nước này thay đổi chính sách hạn chế xuất khẩu phân ure thì cạnh tranh xuất khẩu phân bón của PVCFC cũng sẽ cao.

Vì vậy, việc xây dựng nhà máy thông minh không chỉ giúp PVCFC tiếp tục nâng cao sức cạnh tranh trước các nhà sản xuất phân bón lớn của thế giới mà còn góp phần đảm bảo an ninh lương thực quốc gia, hiện thực hóa chiến lược chuyển đổi số quốc gia, chiến lược năng lượng bền vững và quy hoạch điện VIII; trong đó nhấn mạnh yêu cầu giảm phát thải, tiết kiệm năng lượng, thúc đẩy công nghiệp xanh.