Aramco ứng dụng AI tự chủ để chuyển đổi vận hành các nhà máy khí

Trong làn sóng AI đang làm thay đổi sâu sắc hoạt động công nghiệp, Aramco nổi lên như một trong những đơn vị tiên phong. Ông Khalid Y. Al Qahtani, Phó Chủ tịch cấp cao phụ trách Dịch vụ Kỹ thuật của Aramco, cho biết công ty đang sử dụng các tác nhân AI tự chủ để tái định nghĩa cách vận hành trong lĩnh vực xử lý khí và tự động hóa công nghiệp.

Từ Nhà máy khí Fadhili đến tổ hợp Hawiyah NGL, AI không còn dừng ở vai trò hỗ trợ phân tích hay khuyến nghị. Theo ông Al Qahtani, các hệ thống này đã trực tiếp tham gia ra quyết định, giúp nâng cao hiệu suất, giảm tiêu thụ năng lượng và đặt nền móng cho thế hệ vận hành xuất sắc tiếp theo.

Aramco đang ứng dụng AI như thế nào trong thực tế?

Đổi mới công nghệ từ lâu đã là trụ cột trong chiến lược của Aramco. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây của AI đang mở ra dư địa mới để nâng hiệu quả vận hành lên một nấc thang khác, ở quy mô công nghiệp thực sự.

Sự chuyển dịch này diễn ra khá rõ ràng. Việc kết hợp AI với các hệ thống tự động hóa quy trình đã vượt ra khỏi phòng thí nghiệm hay các dự án nghiên cứu. Các giải pháp nay đã được triển khai trong vận hành hằng ngày, cho kết quả đo lường được và ngày càng có khả năng ra quyết định theo thời gian thực.

Điểm khác biệt cốt lõi là AI không chỉ phân tích dữ liệu hay đưa ra gợi ý cho con người, mà đã được tích hợp trực tiếp vào chính các quy trình vận hành then chốt.

Nhà máy khí Fadhili, một trung tâm xử lý khí lớn ở miền Đông Ả Rập Xê-út, là nơi thể hiện rõ nhất sự thay đổi này.

AI đã tạo ra chuyển biến gì tại Fadhili?

Fadhili có công suất xử lý khoảng 2,5 tỷ feet khối tiêu chuẩn khí thô mỗi ngày, lấy từ cả các mỏ trên bờ và ngoài khơi. Trước khi đưa vào sử dụng, khí phải trải qua quá trình xử lý phức tạp để loại bỏ các tạp chất như hydro sulfua và carbon dioxide.

Trước đây, toàn bộ quy trình này được điều khiển bằng các hệ thống tự động hóa truyền thống, dưới sự giám sát chặt chẽ của đội ngũ kỹ sư vận hành giàu kinh nghiệm. Hiện nay, thông qua hợp tác với tập đoàn Yokogawa của Nhật Bản, Aramco đã triển khai các tác nhân AI tự chủ tại phân đoạn loại bỏ khí axit (AGR) của Nhà máy khí Fadhili. Các tác nhân này có khả năng tự học và tự thích nghi, từ đó điều khiển những khâu quan trọng của quá trình xử lý theo thời gian thực.

Hệ thống được xây dựng trên thuật toán học tăng cường của Yokogawa, mang tên Factorial Kernel Dynamic Policy Programming (FKDPP). Đây được xem là một bước tiến đáng kể của AI công nghiệp, khi nhiều tác nhân tự chủ có thể phối hợp với nhau để kiểm soát một quy trình then chốt trong thời gian thực.

Các tác nhân AI đồng thời theo dõi và xử lý hơn 30 tham số vận hành quan trọng, qua đó điều chỉnh các biến số như nhiệt độ hay tốc độ tuần hoàn của dung dịch amine - hóa chất dùng để hấp thụ hydro sulfua và carbon dioxide. Việc tối ưu các điều kiện này giúp nâng cao hiệu quả loại bỏ tạp chất và cải thiện hiệu suất chung của toàn hệ thống.

Kết quả thu được vượt kỳ vọng: Lượng amine và hơi nước tiêu thụ giảm tới 15%, điện năng giảm khoảng 5%, quy trình vận hành ổn định hơn và nhu cầu can thiệp thủ công của con người cũng giảm rõ rệt.

Mô hình này có được mở rộng sang các cơ sở khác?

Theo ông Al Qahtani, triển khai tại Fadhili không phải là một thử nghiệm đơn lẻ. Aramco đang xem xét mở rộng mô hình AI tự chủ này ra toàn bộ mạng lưới các nhà máy xử lý khí, với mục tiêu đưa điều khiển tự chủ trở thành năng lực cốt lõi trong mô hình vận hành thế hệ mới của tập đoàn.

Nếu Nhà máy khí Fadhili cho thấy AI có thể phát huy hiệu quả ở cấp độ một phân xưởng, thì tổ hợp Hawiyah NGL - nằm gần mỏ dầu Ghawar - lại minh chứng cho tiềm năng của AI khi được triển khai trên quy mô toàn bộ nhà máy. Tại đây, các kỹ sư vận hành đang được hỗ trợ bởi Operations Copilot, một hệ thống AI do Aramco tự phát triển, chuyên cung cấp những khuyến nghị “đo ni đóng giày” cho từng kíp trực trong phòng điều khiển.

Operations Copilot vận hành ra sao và mang lại thay đổi gì?

Operations Copilot kết hợp các mô hình dựa trên nguyên lý vật lý với học máy và dữ liệu vận hành theo thời gian thực, liên tục đưa ra các khuyến nghị cụ thể nhằm tối ưu hiệu quả và lợi nhuận của nhà máy ngay trong quá trình vận hành. Nhờ đó, người vận hành có thể phản ứng nhanh trước những biến động như thay đổi chất lượng nguồn nguyên liệu đầu vào hay sự dao động của nhiệt độ môi trường.

Hệ thống này đã giúp cải thiện sự phối hợp giữa các phân xưởng, giảm mức tiêu thụ năng lượng và phát thải, đồng thời gia tăng sản lượng các sản phẩm có giá trị cao. Quan trọng hơn, nó đang làm thay đổi cách ra quyết định ở tuyến đầu: Thay vì phản ứng bị động trước sự cố hay biến động, các kíp vận hành giờ đây có trong tay những chỉ dẫn chủ động, dựa trên dữ liệu và phân tích thời gian thực.

Về lâu dài, Operations Copilot được kỳ vọng sẽ tiến thêm một bước, từ vai trò hỗ trợ ra quyết định sang vận hành tự chủ. Khi đó, AI không chỉ đề xuất điều chỉnh mà còn trực tiếp thực thi chúng. Đây chính là bước nối tiếp từ thành công của mô hình điều khiển tự chủ mà Aramco đã triển khai tại Nhà máy khí Fadhili.

Tham vọng dài hạn của Aramco với AI

Chiến lược AI của Aramco không chỉ nhằm nâng cao hiệu quả nội bộ, mà còn gắn với mục tiêu thúc đẩy nền kinh tế số rộng lớn hơn của Ả Rập Xê-út. Với quy mô hoạt động khổng lồ, hạ tầng dữ liệu dày dặn và đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, Aramco có lợi thế rõ rệt để lan tỏa ứng dụng AI sang các lĩnh vực năng lượng, khai thác và nhiều ngành then chốt khác phục vụ phát triển dài hạn của Vương quốc.

Tham vọng này được phản ánh rõ qua việc Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF) đưa năm cơ sở trọng điểm của Aramco vào Mạng lưới “Ngọn hải đăng toàn cầu”. Địa điểm thứ năm - tổ hợp khai thác dầu North Ghawar - được bổ sung vào tháng 1/2025, nhằm ghi nhận chương trình tích hợp cảm biến số, học máy và điều khiển trong môi trường công nghiệp có độ phức tạp cao.

Hiện chưa có công ty năng lượng nào sở hữu nhiều cơ sở được vinh danh trong Mạng lưới Ngọn hải đăng toàn cầu như Aramco. Mạng lưới này tôn vinh những doanh nghiệp khai thác đã triển khai thành công các công nghệ của Cách mạng Công nghiệp lần thứ tư, như AI, robot và phân tích dữ liệu tiên tiến, ở quy mô lớn, qua đó thiết lập những chuẩn mực mới cho ngành.

Với Aramco, AI được xem là nền tảng cho các dự án mang tính chuyển đổi sâu rộng. Sự dịch chuyển từ “hiểu và hỗ trợ” sang “tự chủ” đang dần thay đổi cách công ty thiết kế, vận hành và tối ưu hóa các cơ sở của mình - từ việc đưa các chỉ dẫn thông minh vào công việc hằng ngày tại Hawiyah NGL, đến việc để các tác nhân AI trực tiếp điều khiển những quy trình công nghiệp đang chạy theo thời gian thực tại Fadhili.

Đây không chỉ là câu chuyện về nâng cao hiệu suất, mà là sự thay đổi căn bản trong cách ra quyết định: Nhanh, an toàn và hiệu quả hơn. Với tầm nhìn vượt ra ngoài phạm vi từng nhà máy riêng lẻ, hướng tới toàn bộ nền kinh tế số của Ả Rập Xê-út, Aramco đang cho thấy AI có thể tạo ra giá trị rõ ràng ở quy mô lớn, mở đường cho một kỷ nguyên mới của các hoạt động công nghiệp thông minh và tự chủ.

Nh.Thạch/AFP