工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能石化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

文/刁俊武 中海油信息科技有限公司

石油化工行業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱性行業(yè)，近年來我國通過智能制造試點示范方式，石化行業(yè)的智能化信息化建設(shè)成效顯著，生產(chǎn)運營效率提升，生產(chǎn)運行成本下降，評選出一大批國家級智能制造的示范企業(yè)。但從行業(yè)整體發(fā)展情況看，數(shù)據(jù)采集與集成能力弱、信息孤島嚴重、數(shù)據(jù)資源利用效率低是當前阻礙行業(yè)智能制造發(fā)展的主要問題。作為中國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的石化行業(yè)，正面臨著能源革命和國家安全環(huán)境監(jiān)管制度加快實施的嶄新局面，要逐步完成行業(yè)轉(zhuǎn)型提升和企業(yè)價值增長，就需要合理運用大數(shù)據(jù)信息技術(shù)、開拓創(chuàng)新和提升核心能力。為促進企業(yè)建設(shè)數(shù)字化、智能化，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能石化行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

石化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展

（1） 石化行業(yè)數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀

“十三五”期間，石化行業(yè)開啟了數(shù)字化和智能化建設(shè)浪潮，把最新的工業(yè)人工智能、VR/AR技術(shù)、產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析等科技滲透到了石化核心制造行業(yè)，并通過產(chǎn)學研結(jié)合的方法，開展智能油田、智能工廠、智能營銷體系的示范建設(shè)。目前油田公司對建設(shè)智能油田側(cè)重服務與賦能，加強整合資源，促進數(shù)據(jù)融通；煉化公司建立智能工廠注重業(yè)務賦能和運營優(yōu)化，對制造場景進行業(yè)務流程重塑；營銷公司建立智慧銷售注重經(jīng)營優(yōu)化和盈利模式重塑，運用電子商務平臺開展市場營銷。隨著石化產(chǎn)業(yè)向敏捷、安全、潔凈能源轉(zhuǎn)變，公司必須增強數(shù)字化意識，形成差異化、低成本、集成化能力和技術(shù)支撐，而領(lǐng)域的深入開拓是發(fā)展的關(guān)鍵。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是實現(xiàn)石化領(lǐng)域工業(yè)自動化的神經(jīng)中樞系統(tǒng)，對工業(yè)經(jīng)營的信息匯集、模型研究、應用優(yōu)化、信息調(diào)度等進行支持，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺成為賦能石化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化改造的關(guān)鍵抓手。

（2） 數(shù)字化發(fā)展急需解決的問題

石化產(chǎn)業(yè)目前規(guī)模以上企業(yè)2萬多家，但智能制造業(yè)發(fā)展水平也參差不齊，部分行業(yè)的龍頭企業(yè)在數(shù)字化、智能化應用水平處于先進行列，大量中小規(guī)模企業(yè)還處于起步建設(shè)階段。行業(yè)數(shù)字化智能化發(fā)展面臨的主要問題表現(xiàn)在：一是數(shù)字化基礎(chǔ)薄弱；二是產(chǎn)業(yè)配套能力不足；第三，行業(yè)基礎(chǔ)工作相對滯后；四是對智能制造的理解需要提高；五是復合型人才匱乏。

（3） 數(shù)字化發(fā)展趨勢

“十四五”時期，是對中國石化產(chǎn)業(yè)智能制造升級的重點攻堅時期。促進和推動石化領(lǐng)域企業(yè)智能制造工作的內(nèi)外部條件都將出現(xiàn)全新變化，對企業(yè)的智能制造工作也提出了全新要求。從歷史發(fā)展和階段演進規(guī)律看，石化行業(yè)數(shù)字化、智能化在“十四五”期間將有以下六個方面的趨勢。一是市場化進入深度調(diào)整期；二是國際化進入重構(gòu)期；三是工業(yè)化進入分化期；四是生態(tài)化建設(shè)進入關(guān)鍵期；五是進入新一輪信息技術(shù)突破期；六是數(shù)字化新技術(shù)與行業(yè)生產(chǎn)進入融合期。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在石化行業(yè)創(chuàng)新應用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)既是石油化工數(shù)字化發(fā)展的新基建和現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的新模式，又是保持領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域和提高產(chǎn)品國產(chǎn)化水平的重要創(chuàng)新平臺，通過高標準、高水平的建設(shè)各層次的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)，將對大大增強中國石油、化學工業(yè)創(chuàng)新與水平、賦予工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展新動力、助力中國石油化工強國戰(zhàn)略的實施，有著重大而現(xiàn)實的作用。

（1）石化行業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用分析

1）政策導向。國家先后發(fā)布了《中國制造2025》《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》等政策措施，大力推進制造業(yè)強國戰(zhàn)略。工業(yè)網(wǎng)絡是新工業(yè)革命的主要基礎(chǔ)建設(shè)，以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為主要特點。發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推動網(wǎng)絡應用從虛擬到實體。企業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)利用工業(yè)信息的全面感知、動態(tài)傳遞和信息分析，進行科學管理決定和智能管理工作，透過建立連接設(shè)備、材料、人和信息系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡系統(tǒng)，提升生產(chǎn)資源配置質(zhì)量。

2） 業(yè)務需求。石化行業(yè)為資金密集型行業(yè)，但同時存在著設(shè)備管理不透明、工藝知識傳播困難、產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作水平低下、安全生產(chǎn)壓力過大等問題痛點，同時具有設(shè)備價格高昂、工藝技術(shù)復雜、產(chǎn)業(yè)鏈過長、投資風險大、環(huán)保壓力大等顯著特征。石化公司通過二十多年的信息化與自動化發(fā)展，現(xiàn)已在公司經(jīng)營、產(chǎn)品優(yōu)化和流程管理等領(lǐng)域形成了很好的現(xiàn)代數(shù)字化平臺。在世界原油市場與石化工業(yè)領(lǐng)域國際競爭激烈的形勢下，企業(yè)從數(shù)字化改造向高端化、綠色化和智能化的推進，已形成必然趨勢。尤其是在油田、管網(wǎng)、煉化、石油、銷售等各個領(lǐng)域，怎樣提高各種行業(yè)的自動化程度，促進各種行業(yè)之間的協(xié)調(diào)聯(lián)動發(fā)展，已形成石油與化工公司所追求的主要目標。

目前，以現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡為基礎(chǔ)的創(chuàng)新應用正在成為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵選擇，參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0。在產(chǎn)業(yè)、企業(yè)和商業(yè)、應用、能力等層面行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用具有顯著需求。

3） 數(shù)字化轉(zhuǎn)型。推進企業(yè)數(shù)字化改造，根據(jù)國家計劃，進行頂層設(shè)計，實施“并行式推進、一體化發(fā)展”的路徑，全面推進中國石化智慧企業(yè)發(fā)展，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用為突破口。開展數(shù)字化工程設(shè)計，完成企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計過程數(shù)字化管理、工程施工階段數(shù)字化管理、產(chǎn)品經(jīng)營過程全生命周期數(shù)字化管控；開展企業(yè)組織自動化管理，在該領(lǐng)域供應鏈協(xié)同方面與公司的供應鏈優(yōu)化協(xié)同；促進產(chǎn)品自動化，實現(xiàn)縱向集成公司的控制；加速推進設(shè)計軟件國產(chǎn)化步伐，完成石化工業(yè)的控制系統(tǒng)全面自主化，工程設(shè)計開發(fā)過程的自主化；實施全自動化的企業(yè)知識控制與運營管理，建立了管控一體化的跨專業(yè)垂直整合管理系統(tǒng)。

（2） 石化行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用實踐

經(jīng)過近幾年的發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在石油和化工行業(yè)的應用不斷產(chǎn)生新的模式和應用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在石化行業(yè)的應用主要集中在安全生產(chǎn)場景、設(shè)備健康場景、生產(chǎn)優(yōu)化場景、供應鏈協(xié)同場景等方面。以下分析幾個重點業(yè)務域的應用實踐和成效。

1） 設(shè)備管理。將設(shè)備的歷史故障情況和修復歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備現(xiàn)場工作歷史數(shù)據(jù)，以及與故障診斷知識庫基礎(chǔ)相連接后，運用機器學習和知識圖譜信息技術(shù)，完成了對設(shè)備故障狀態(tài)的檢查、診斷與定位。昆侖數(shù)智產(chǎn)業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)平臺，為中石油海外油田設(shè)施實現(xiàn)全球油田的遠程技術(shù)支持，做到了50%以上的故障無需工程服務商前來處理，通過技術(shù)人員進行檢測、工程師維修培訓的方式解決問題。

2） 工藝優(yōu)化。煉化公司在投產(chǎn)時，對油田天然氣資源結(jié)構(gòu)、流程、煉化裝置等進行了數(shù)字孿生建模研究，對工藝配方、工藝流程參數(shù)等進行了全方位的仿真建模研究，對原料比例系數(shù)、裝置設(shè)計路徑等進行了調(diào)整，進而確定了最佳的煉化技術(shù)方法。中國石油云南石化公司對已投產(chǎn)原油的煉化流程進行了仿真研究，確定了各種技術(shù)參數(shù)，并以此進行了投產(chǎn)作業(yè)，成功實現(xiàn)了常減壓裝置、制氫聯(lián)合裝置等核心裝置開車一次成功。九江石化從2014年開始，利用全過程的協(xié)同管理優(yōu)勢，從催化汽油切割溫度、提升品種構(gòu)成、優(yōu)化生產(chǎn)汽油和航煤品種等領(lǐng)域累積優(yōu)化措施四百余項，累計增效資金5億多。

3）供應鏈協(xié)同。指公司內(nèi)部以企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，集成上下游企業(yè)，形成了物流、信息流、資金流相互協(xié)調(diào)的產(chǎn)供銷各方聯(lián)合經(jīng)營系統(tǒng)。對企業(yè)的運營狀況進行了信息收集與分析，對公司低效資源配置過程加以分析，并提供了改進措施，提升了公司的資源配置效益。而中石化鎮(zhèn)海煉化公司通過從原料供應、資源配置、設(shè)備運營、生產(chǎn)管理、營銷物流等的全方位模擬，對企業(yè)戰(zhàn)略協(xié)同的關(guān)鍵點、優(yōu)勢潛力點等進行了分析，共累積測算各種戰(zhàn)略優(yōu)勢措施637條，累積獲得了利潤3.9億。

企業(yè)間供應鏈協(xié)同效應顯現(xiàn)。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)的供應鏈協(xié)同管理不斷向產(chǎn)業(yè)鏈上下游拓展，促進數(shù)據(jù)共享、信息互通、業(yè)務協(xié)同，跨企業(yè)、跨地區(qū)、跨產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化配置社會化資源。新冠肺炎疫情時期，鎮(zhèn)海煉化公司以中國石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了產(chǎn)品動態(tài)優(yōu)化調(diào)配，增強了疫情期間所需的原料供給能力，同時通過與口罩、防護服制造企業(yè)進行互動，協(xié)調(diào)排產(chǎn)，完成了安全衛(wèi)生用品資源配置動態(tài)優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)效益得以顯著提高。

4）安全生產(chǎn)。利用先進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行智能安全監(jiān)測，并運用先進工業(yè)無線、4G、NB-IOT等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，全方位了解并匯聚石化產(chǎn)業(yè)的安全及相關(guān)資訊。對非正常狀況和安全風險可進行報警，同時利用統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)與現(xiàn)場部門和消防機構(gòu)的聯(lián)絡協(xié)作，對產(chǎn)生的安全隱患進行迅速處理，確保石化工作穩(wěn)定、持續(xù)開展。例如，中石化構(gòu)建起貫通指揮部、公司、事故現(xiàn)場的三個統(tǒng)一應急網(wǎng)絡平臺，對關(guān)鍵環(huán)境污染點進行100%的監(jiān)測，進行關(guān)鍵領(lǐng)域的模擬分析，對救援預演等進行了支撐。依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，中石化茂名石化匯集企業(yè)內(nèi)部安全信息，整合安全應急系統(tǒng)，實現(xiàn)了企業(yè)非正常情況和安全危險的信息預警，對1 800多處異常情況實施快速識別和排查，減少了多起突發(fā)事件的出現(xiàn)。

5）健康安全管理。健康安全環(huán)境管理（Health、Safety、Environment，HSE）是石化行業(yè)作為危化企業(yè)必不可少的一項重要工作。上海華誼集團基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在SaaS層形成應用HSE APP集綜合事件管理，風險評估管理，勞動防護，化學品安全管理，職業(yè)健康，工作許可，承包商管理等功能于一體。將多種業(yè)務流程整合在HSE APP中，實現(xiàn)信息化的HSE管理固化，減少人為因素的波動。此外，HSE APP可以生成安全標準化要求的臺帳、報表，幫助企業(yè)達標復檢，推動安全標準化落地。有效降低安全事故。

6）智能建模仿真。以石化行業(yè)典型的工藝流程為基礎(chǔ)，運用能量平衡原理、反應動力學原理等進行機制模型的建立，將化工裝置實際運行數(shù)據(jù)進行整合，結(jié)合智能優(yōu)化算法，對裝置機理模型的核心參數(shù)進行實時校正，提高模型的準確性，并以此作為預報模型；最終基于全流程機制模型，運用新一代人工智能技術(shù)，探索出以數(shù)據(jù)和知識為驅(qū)動，智能優(yōu)化生產(chǎn)全流程的模型應用研發(fā)，為先進的控制和優(yōu)化化工生產(chǎn)過程提供模擬平臺打下基礎(chǔ)。通過打造化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，建立智能模型開展生產(chǎn)優(yōu)化，上海華誼集團能耗降低3%至5%，裝置處理量提高1%至3%，安全事故降低10%，集團整體運營效率提高10%以上。

7）產(chǎn)業(yè)鏈價值鏈一體化。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺打通了產(chǎn)業(yè)鏈價值鏈的一體化，提高企業(yè)一體化協(xié)同效益。中國石化的化工板塊，將動態(tài)監(jiān)測企業(yè)、產(chǎn)品鏈和裝置盈利情況，掌握市場預測變化趨勢，并適時采取措施以適應需求轉(zhuǎn)變，積極增產(chǎn)高附加值品種，2017年優(yōu)化停車生產(chǎn)裝置39套，增產(chǎn)35萬t乙烯，增效6.6億。

石化行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型展望

新一代信息技術(shù)，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、智能制造等，都是和產(chǎn)業(yè)開放合作、深度融合的，促進石化行業(yè)優(yōu)質(zhì)發(fā)展。數(shù)字化、智能化的潛力將得到充分利用。為石化企業(yè)的安全運行、優(yōu)化生產(chǎn)、提高工廠效率等方面持續(xù)帶來價值。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為石化企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升發(fā)展質(zhì)量的重要推動力。石化企業(yè)還必須充分考慮當前行業(yè)發(fā)展中遇到的新情況和新問題（如碳達峰、碳中和），將計算機、新一代人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等嶄新技術(shù)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用為抓手。利用技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能，促進數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟的融合發(fā)展。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)企業(yè)內(nèi)外部資源，加快產(chǎn)業(yè)升級。未來在需求引領(lǐng)下，推動著數(shù)字化技術(shù)迭代升級，加速全要素數(shù)字化，通過數(shù)據(jù)治理提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，貫通工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)鏈條，挖掘數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值，激發(fā)數(shù)字生產(chǎn)力，加快石化產(chǎn)業(yè)的平臺經(jīng)濟、共享經(jīng)濟、無人經(jīng)濟等新模式和新業(yè)態(tài)發(fā)展。