以兩化融合為契機 推動石化行業高質量發展

趙旭飛

[摘? ? 要] 以“人工智能”“工業互聯網”“智能制造”和“大數據”為主要特征的新一輪信息化浪潮給傳統制造業帶來了新的挑戰和發展機遇，更是我國石油化工行業實現資源高效集約化、過程綠色低碳化和發展動能轉換的必由之路。本文總結了現階段我國石油化工行業智能制造的現狀，結合典型案例對產業鏈上中下游出現的“兩化”融合新形態進行了歸納，并就未來發展趨勢，提出了搭建集中集成平臺、建設統一規范標準、消除信息孤島，大力發展智能儀表，加快信息系統和工業軟件國產化步伐和推進“管理信息化”和“人的信息化”，提高IT治理能力等關鍵點。

[關鍵詞] 石油化工;兩化融合;智能油田;智能煉化;智能銷售

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 17. 023

[中圖分類號] F270.7? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）17- 0052- 04

0? ? ? 引? ? 言

2019年兩會，李克強總理在政府工作報告中提到了“智能+”，并提出“打造工業互聯網平臺，拓展‘智能+，為制造業轉型升級賦能”[1]。“智能+”有望成為培育更強勁新動能的新路徑，更事關我國能否抓住新一輪科技革命和產業變革的機遇。《人民日報》也于3月29日整版討論新型工業化的新特點和新趨勢[2]。石化行業作為流程工業中最重要的制造業組成部分，是經濟社會發展的支柱產業和實體經濟的重要基石。經過幾十年的發展，中國煉油能力、乙烯產能均已位居世界第二，其中煉油工業在產業布局、加工原油適應性、加工裝置配置與產品結構調整、油品質量升級、清潔生產、配套的催化劑與工藝技術、裝備與過程自動化水平以及產業工程化能力等方面均取得了長足進步。但是，經濟發展進入新常態以后，如何加快實現煉化一體化、產品結構轉型升級與區域優化，借助信息化浪潮，以“兩化”深度融合為契機，推動行業邁向高質量可持續發展，實現綠色化和高效化是煉化產業發展的必然方向和要求[3-5]。

1? ? ? 石油化工行業信息化現狀：千樹萬樹梨花開

1.1? ?上游：從數字油田到智能油田

1999年末，國內大慶油田首次提出“數字油田”概念。在此后的幾年間，大港油田、勝利油田、塔河油田先后提出了基于自身特點的“數字油田”建設規劃。數字油田的基本特征有標準化、數據化、網絡化、可視化、自動化和制度化，強調信息化的整體性、一致性和業務板塊的協調性，是對早期信息化建設理念的重大提升。數字油田的總體框架主要包括IT基礎設施架構、數據結構、應用架構、門戶架構和IT治理框架五部分[6]。隨著信息技術深度融合，更高階段的“智能油田（Smart Field）”逐步出現。“智能油田（Smart Field）”是在數字油田的基礎上，借助先進信息技術和專業技術，全面感知油田動態，自動操控油田行為，預測油田變化趨勢，持續優化油田管理，科學輔助油田決策，使用計算機信息系統智能的管理油田[7-8]。2010年以來，全球已有20多個智能油田（Smart Field）項目在世界各地實施。在中國，以中國石油新疆油田和中國石化勝利油田為試點的智能油田實踐已成星火燎原之勢。新疆油田的應用架構圖如圖1所示。

1.2? ?中游：智能工廠的運營管理新模式

我國煉化企業信息化架構基本上采用的是經典的三層模型結構，即底層的控制層、中間的生產執行層和上層的經營決策層。這實際上是美國ARM公司（Advanced Manufacturing Research）于1992年最早倡導的，現在有新增加一層作為信息展示層即企業信息門戶的[4-5]。

信息系統是智能工廠的“血管”，按照ARM三層架構，根據業務流程對接，煉化企業的信息系統可以劃分為三個層次：第一是經營管理層，以ERP為核心，進行財務、物料、銷售、設備、人力資源等方面統籌管理，第二是生產運營層，主要包括APS、MES等相關系統，利用生產過程的各種物質、能量、裝置和市場信息，形成以經濟效益最大化的生產方案，第三是操作控制層，主要是利用SIS、DCS、APC等獲取操作實時數據，保證裝置安全平穩生產，并可以進行實時優化等[9-10]。

以中國石化鎮海煉化為例，鎮海煉化運用移動互聯網、大數據、云計算、物聯網等新技術，按照“兩化”深度融合的理念制定智能工廠建設方案，實現了生產運行智智能化、設備管理智能化、管控信息化、創新協同化、環保管理智能化、安全管理智能化、經營決策管理智能化和產業鏈協同智能化，形成了圖2所示的信息系統總體架構圖。總結鎮海煉化的經驗，可以發現，智能化建設，需要有一定的基礎條件，如一定的加工規模、較高的自動化控制水平以及已有的一些核心軟件與硬件。例如，裝置操控配備了分布式控制系統（DCS）、緊急停車系統（ESD）、壓縮機控制系統（CCS）、可編程邏輯控制系統（PLC）等自動化控制系統;建立了桌面工廠模擬流程對日常生產管理進行優化計算，關鍵生產裝置實現了先進控制（APC）和在線優化（RTP）等，同時最為基礎的是，具備完善、高速、安全、可靠的IT基礎設施[11-12]。

1.3? ?下游：培育新業態，打造新動能

在信息化大趨勢下，傳統的石化行業也加入互聯網平臺大軍。例如，中國石化建成了統一的電子商務和客戶關系管理基礎平臺，支撐國內最大的工業品電商“易派客”以及“石化e貿”等專業電商平臺上線運營，促進了公司“互聯網+”新業態的發展。中國石化在私有云上構建了互聯網服務平臺，支撐采購、銷售、物流、服務等業務創新，積極培育發展平臺經濟，打造石化商業生態圈。同時，中國石化成立共享服務有限公司，是央企首家多專業一體化共享服務專業化公司，通過這一平臺來支撐信息化戰略、監督標準規范落實、推動企業數字化轉型和提供IT服務。

2? ? ? 石油化工行業信息化發展趨勢和關鍵點：喜看稻菽千重浪

在國家層面的戰略規劃和行業層面的趨勢引導下，我國石化行業必將在信息化浪潮中呈現“喜看稻菽千重浪”的局面。綜合來看，有以下五點趨勢和關鍵點值得關注。

2.1? ?搭建集中集成平臺，建設統一規范標準，解決重復建設，消除信息孤島

傳統流程企業經過多年信息化發展，建成投用了包含核心業務、ERP、MES等在內的一系列系統，顯著提升了管理效率，但由于建設初期缺乏整體設計，系統建設各自為戰，沒有統一規劃和標準，最終形成了龐大復雜的應用環境，各個系統就像一座座資源“孤島”，雖然積累了豐富的管理和業務數據，但數據間關聯性差，數據庫無法兼容，系統間資源無法實現交換流通。同時，因為數據共享困難，往往企業存在重復建設的問題，同一批次數據反復錄入，極大地影響了工作效率，耗費了不必要的建設成本。除此之外，孤島”系統還普遍存在數據質量低、可靠性差等問題，這些因素都阻礙了企業上層應用的構建以及經營管理決策。

從國內外流程工業信息化發展趨勢和經驗看，集成平臺建設是解決“孤島”和消除重復建設的關鍵，通過以SOA（面向服務的架構）為基礎構建統一的集中集成平臺，對已有分散的系統和數據進行集成整合，解決系統間數據交互共享問題，同時新建系統按照統一的標準規范進行模塊化構建，以此支撐企業級的數據分析應用，打造大平臺的信息化格局[4，12，13]。

2.2? ?智能儀表是石化行業智能化的關鍵

目前，石化行業中主要采用的智能儀表包括溫度儀表、壓力儀表、液位儀表、流量儀表及分析儀表等。由于石化行業生產過程中存在高溫（低溫）、高壓的工況，原料和產品也屬于危險化學品的行業特性，石化行業對儀表安全性、可靠性具有極高要求。另外，石化行業生產工藝復雜多樣，對儀表的要求也不盡相同，這就要求智能儀表產品無論是在功能方面，還是安全性與可靠性方面都要具備較高的設計制造標準。當前，石化行業在儀表技術應用方面需要在傳感器技術、自動化檢測技術、自動化控制技術、安全儀表技術、無線技術、專家決策支持系統、整體解決方案等方面取得一定突破，縮小與國際先進儀表廠家的差距，尤其是在設計及制造技術上要進行創新，要把發展的重點放到加強基礎研究投入、激勵研發新制造工藝、提高產品質量與可靠性、鼓勵開發高端產品、強化行業的協調與管理等方面上。

2.3? ?加強信息化的“軟硬基礎設施”建設，大力開發具有自主知識產權工業通信網絡、工業應用系統和工業軟件

工業通信網絡是智能制造系統中極為重要的基礎設施，無線通信網絡作為其重要組成部分，正逐步向工業數據采集領域滲透，但目前使用的WiFi、Zigbee和WirelessHART等無線通信網絡尚無法滿足智能制造對于數據采集的靈活、可移動、高帶寬、低時延和高可靠等通信要求，僅能充當有線網絡的補充角色。然而隨著5G商用部署的臨近，無線通信網絡在工業領域的應用將迎來爆發式增長。

在應用系統和軟件層面，國內石化行業在信息化建設中多采用國外系統和軟件。國外的技術較為成熟、穩定性高，但局限也很明顯，尤其是知識產權不在我們自己手中，對我國石化行業構成了潛在的安全威脅，同時，國外的系統和軟件封閉性強，一旦采用后受制于人，定制化二次開發難度大，需要繳納高額維護費和更新費，無形中增加了信息化建設的成本[4，14]。我們要加快信息化的“軟硬基礎設施”建設和國產化步伐，要將核心技術牢牢把握在自己手里。同時，要逐步鼓勵和推廣國產系統和軟件的應用，國產化的系統和軟件，一是性價比高，二是開放性強，能夠開放數據接口，實現設備、系統、軟件的多維度互聯，努力形成具有自主知識產權的信息化基礎設施，推動行業行穩致遠發展。

2.4? ?推動“人的信息化”和“管理信息化”

“人”是智能工廠最關鍵的決定性因素，智能工廠體現的是“人與機器的共舞”。未來，人才是最稀缺的資源，智能制造將人、機器和數據連接起來，“人”是其中最為關鍵的一環，其角色將由“服務者”、“操作者”轉換為“規劃者”、“協調者”和 “決策者”，因此，在升級智能制造和裝備的同時，提升員工的創新思想和培訓相關的信息化知識和技能是十分重要的。培養新一代的信息化人才以及將現有人才信息化是智能制造不可或缺的關鍵步驟[4，15]。

管理模式與業務流程的優化也是信息化建設中不可忽視的重要因素。石化企業的管理，從效率和效果這一終極目標出發，越發要求從直線智能管理向網格流程管理轉變，從分散管理向集中管控轉變，從人工管理向自動管理轉變。越來越多的實踐表明，以業務為對象，以管理增值為目標，實施業務集中重組與優化，實施業務流程化、流程表單化、表單信息化、實現穿透式、端到端自動智能管理勢在必行。具體可從以下兩個方面實施，第一是機構和業務管理從分散走向集中，從經營管控業務和運行保障業務兩方面逐步實現管控一體化。第二是團隊和人才管理從剛性走向柔性，集中生產經營和各裝置模型優化工程師形成全流程優化的橫向專業團隊。

2.5? ?提高IT治理能力，改進IT治理體系

在石化企業中，IT組織主要有兩種，一是企業獨立建制的單一信息部門，自身全部承擔IT的管理、建設、運維等，即“管+建+維”內一體;二是企業獨立建制的單一信息部門+源于企業的IT公司或純外部的IT公司，自身承擔IT管理和建設，IT運維則外包給IT公司，即“管+建”與“維”的外分離。以上兩種模式，存在不同程度的效率低、專業性差、持續生存能力弱以及快速響應慢等不足[4-5]。

隨著智能化建設的加速，可以嘗試建立獨立建制的職能管理部門+獨立建制的信息專業技術部門，即“管+建”與“維”的內分離。“管”是企業層面的專業職能管理，“建”是信息化建設業務層面的專業技術管理，“維” 是信息化運維業務層面的專業技術管理，關系如圖3所示。

3? ? ? 總? ? 結

石油化工行業加快推進智能制造，是順應時代發展的迫切需要，是落實黨中央戰略部署的具體行動，也是企業轉方式調結構、提質增效和實現動能轉換的內在需求。隨著“兩化融合”的不斷深入和“智能+”的大力推進，我國的石化行業正沿著數字化、網絡化、智能化的道路大步前進，正在實現從智能油田、智能煉化、智能銷售到智能管網的全產業鏈綠色、低碳和高效，通過不斷夯實數字基礎、緊跟智能步伐、科學系統規劃、深化應用創效，就一定能實現資源高效集約化和過程綠色低碳化，塑造我國石化行業的新未來。

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