油氣企業數字化轉型的現狀與對策淺析

楊丹丹 李 烈 劉有超

1. 中國石油工程建設有限公司西南分公司, 四川 成都 610041；2. 中國石油國際勘探開發有限公司, 北京 100034

0 前言

自20世紀60年代以來,隨著新一代信息技術的蓬勃發展,數字經濟成為全球最重要的商業乃至產業基礎,成為驅動全球經濟的關鍵引擎,助推全球化浪潮。2020年,在新冠疫情和油價波動的雙重沖擊下,全球能源行業負重前行,油氣企業的商業模式和盈利能力面臨巨大挑戰[1]。在外部壓力與內部需求的共同作用下,油氣企業的數字化轉型已經駛入快車道。清晰地認識到油氣企業的數字化轉型現狀,順應數字化時代發展趨勢,并且充分利用云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術手段,圍繞產業價值鏈,驅動引領油氣企業數字化轉型,對促進中國油氣企業的高質量發展具有重要意義。

1 數字化轉型的背景

數字經濟已經成為全球經濟發展的主線,成為重塑世界經濟格局的重要力量。數字化轉型強力推進了各大行業實現顛覆性創新,傳統以資源要素為主的生產盈利模式逐漸變革為以數字技術為核心的科技資產盈利模式,行業格局被重塑[2]。國際上，各大國際油氣公司均將數字化作為未來發展的重要戰略之一,積極進行數字化轉型。殼牌、雪弗龍、英國石油等公司均制定了數字化轉型戰略[3],積極布局數據中心、云平臺建設及智能裝備制造等領域;哈里伯頓、斯倫貝謝等油服公司也積極行動,搶占數字化發展機遇[4]。在國內，中國經濟已進入增速換擋、結構優化和動力轉換的新階段。傳統產業的數字化轉型是中國經濟轉向高質量發展的重要途徑之一。數字技術的應用,改變了傳統的商業邏輯,為產業發展注入了新的活力。中國已經是全球最大的數字化消費市場。2017年,數字化經濟首次被寫入中國政府工作報告。根據中國信息通信研究院發布的數據,從2005年到2017年,中國數字經濟融合的總規模從占GDP的7%上升到25.4%。數字經濟對中國經濟發展的貢獻度不斷提高。伴隨數字技術的深度發展和廣泛應用,中國企業的數字轉型進入新階段[5]。以三桶油為代表的國內油氣企業,積極推進“兩化融合”,數字化轉型目標日益清晰,數字化轉型基礎不斷夯實,以技術融合和產業創新為方向,不斷整合升級產業鏈,構建新商業模式、新生產模式和新產業生態。

2 油氣企業數字化轉型的內涵

不同國家和不同行業對數字化轉型的定義和內涵有所不同。數字化轉型是傳統行業與IT技術的深度融合[6],其本質是通過數據流動,挖掘數據價值,提升產業效率,優化產業模式。數字技術的應用,顛覆了傳統油氣產業的運營模式,為油氣產業注入了新動力。但油氣企業的數字化轉型不是簡單的技術應用或技術升級,而是運用數字技術,以“信息化為基礎,數字化為核心,智能化為方向”,通過業務、管理、組織、運行等全方位的數字化,提高運行效率和質量,為生產者、決策者和消費者，帶來更便捷的體驗、更優質的服務和更顯著的價值。結合油氣行業特點,油氣企業數字化轉型的內涵是運用先進的信息技術,圍繞產業價值鏈,構建數據采集、傳輸、存儲、處理和反饋的完整閉環系統,通過實現經營管理精細化、設計研發一體化、生產運行協同化、操作控制智能化、安全防控系統化,提高行業整體的運行效率,推動價值體系重構和產業轉型升級,為油氣企業帶來新的生產力,構建全新的油氣數字生態圈。

3 油氣企業數字化轉型對策淺析

隨著信息技術的更新迭代,國內外油氣企業紛紛加快數字化轉型步伐,油氣企業轉型已進入重要時期。近年來,各大石油公司在上、中、下游越來越多地采用數字化解決方案,極大地提高了整體運行效率和運營水平[7-10]。但要真正實現油氣產業模式、業態的深刻變革,全面推動數字化轉型,當前眾多的數字化解決方案的系統性、兼容性、敏捷性等方面仍有待完善。油氣企業的數字化轉型要以頂層戰略為引領,價值鏈為核心,IT架構為基礎,數字技術為手段,制度建設為保障,逐步實現經營管理精細化,設計研發一體化,生產運行協同化,操作控制智能化,安全防控系統化。

3.1 公司頂層戰略是引領

隨著數字化浪潮席卷全球,全球各大油氣企業紛紛制定清晰的戰略愿景和戰略目標,將數字化轉型作為未來發展的重要戰略之一,通過業務與技術的深度融合,自上而下的統籌規劃,對于數字化轉型進行布局,制定明確的轉型路線,通過戰略牽引,分階段、分層次推動數字化轉型。哥倫比亞管道公司將智慧管道建設上升至公司戰略層面,采用通用電氣公司的智慧管道解決方案,使用大數據來監控24 140.16 km長的天然氣輸送管道網絡,徹底改變傳統的管網巡檢模式,提高其運營能力和水平。

3.2 價值鏈是核心

價值鏈理論是由哈佛大學商學院教授邁克爾·波特于1985年提出的，他認為“每一個企業都是在設計、生產、銷售、發送和輔助其產品的過程中進行種種活動的集合體。所有這些活動構成了一個創造價值的動態過程,即價值鏈”。具體而言,產業數字化轉型的價值維度體現在驅動產業效率提升、推動產業跨界融合、重構產業競爭模式以及賦能產業升級四個方面[11-12]。油氣價值鏈是指圍繞油氣資源從勘探開發到加工處理再到運輸儲存以及用戶使用等整個生產轉化過程,運用技術和服務形成的能夠產生價值的系統而復雜的鏈條。石油和天然氣的價值鏈主要分為上、中、下游,見圖1。由圖1可看出，上游主要為油氣的勘探、開發和生產，中游主要為油氣的運輸、儲存，下游主要為油氣深加工和市場銷售等。由于油氣企業價值鏈較長、環節較多,受國際油價及行業競爭等因素影響較大。因此,油氣企業的數字化轉型應緊密圍繞上游增儲上產、中游提質增效、下游跨界融合和服務創新等價值鏈核心,為油氣企業創新與轉型提供不竭動力。

圖1 石油和天然氣的價值鏈Fig.1 Value chain for oil and gas

3.3 IT構架是基礎

以先進的信息技術為手段,結合油氣行業具體業務特點,構建以業務為導向的IT構架,為油氣企業的數字化轉型提供堅實基礎。該IT構架主要分三個層次:一是數據采集層，即將傳統油氣行業的生產運營過程轉化為定量數據；二是數據處理層，即通過融合業務、集中數據、賦能應用,運用各類數據平臺能夠應對大量復雜數據計算與分析,將分散于企業生產運營各環節的數據進行整合轉換,促進業務水平提升、生產效率提高；三是數據應用層，即構建數字資產,加速從數據到價值的轉換,通過數字孿生等技術,將物理世界與虛擬空間相連接,虛擬整個產業鏈的全過程,構建信息物理系統(CPS),使油氣行業各領域間的敏捷協作成為可能。數字化轉型的IT構架,見圖2。

圖2 數字化轉型的IT構架Fig.2 IT Framework for digital transformation

3.4 數字技術是手段

數字技術的迅速發展,是數字化轉型的重要手段。只有將先進的數字技術與業務有機融合,才能根據油氣企業的實際打造智慧運營、塑造數字生態,形成企業的數字化核心競爭力。在數字化轉型過程中,油氣企業要重視自身技術研發能力建設,加大自主創新力度,與新一代信息技術加速融合,塑造商業模式變革的重要驅動力量;同時要在技術和應用的安全性上下功夫,保障數據和系統的安全。

在油氣企業數字化轉型過程中,跨界合作、強強聯合廣泛存在,且成效顯著。由于油氣行業數字化進程較通訊、科技等行業相對落后,因此在數字化推進過程中,可引入其他行業的優秀實踐經驗和成熟技術,制定更清晰、高效、實用、安全的數字化技術路線。例如：英國石油公司BP收購Ubiworx,打造智能互聯、創新高效的能源系統。埃克森美孚攜手微軟,運用“數據湖”技術升級完善上游生產等。

3.5 制度建設是保障

油氣企業應著力加強和完善與數字化轉型相匹配的制度建設,推動企業的多元治理,建立企業數據治理規范制度、創新容錯機制、數字化復合型人才培養機制、績效激勵機制等相關制度,為數字化轉型提供堅實的制度保障。

4 某石油公司數字化轉型實踐

某石油公司堅持“價值導向、戰略引領、創新驅動、平臺支撐”的總體原則,按照“業務發展、管理變革和數字賦能”三條主線,積極推動數字化轉型,構建“一個整體、兩個層次”的數字化轉型戰略體系,著力打造“數字石油公司”[13]。

4.1 數字化轉型目標和路線明確

4.1.1 轉型目標

某石油公司制定了明確的數字化轉型總體目標,即:利用自動感應實時采集油氣產業鏈運行數據,通過互聯互通獲取內外部數據,運用數字化技術持續優化業務執行和運營效率,“十四五”末初步建成“數字石油公司”。構建物理石油企業與數字孿生體融合交互的閉環系統,推進實體業務與數字世界的雙向鏈接,形成內外部的互聯、共享、協同機制,實現降本增效、協同共享、持續創新、風險預控和智慧決策,不斷提高全員勞動生產效率和資產創效能力[13]。

4.1.2 轉型路線

將數字技術融入到油氣產業鏈全過程,通過轉變發展理念、重構價值體系，變革運營管理、優化工作模式，重視科技研發、鼓勵技術創新，升級管理體制、靈活管理機制等措施,將傳統的產能驅動轉變為創新驅動的發展模式,圍繞油氣產業鏈,打通IT和OT界限,打造智能化生產、網絡化協同、個性化服務等新型核心競爭力[14],構建以數據為基礎、以用戶為中心、以創新為驅動的全新生產模式和商業模式。

4.2 數字化轉型成效顯著

4.2.1 數字化轉型基礎逐步夯實

經過近20年的摸索實踐,某石油公司已經建立起涵蓋生產經營、基礎設施和網絡安全于一體的信息系統,某石油公司數字化信息體系構架[15-17],見圖3。在集團層面,打造集中統一的經營管理統一平臺;在業務層面,建設涵蓋全產業鏈的生產運營平臺;在運行層面,構建了“三地四中心”的云數據中心,骨干網絡涵蓋158家所屬單位和353家國內外分支機構,數據傳輸和存儲計算能力大幅提升;在安全層面,通過規范身份認證、網絡出口和終端管理等措施,已構建起基于大數據技術的信息安全分析平臺。

圖3 某石油公司數字化信息體系構架Fig.3 Digital information system framework of an oil enterprise

4.2.2 數字化試點穩步開展

某石油公司所屬單位積極探索,開展數字化試點,成果豐碩。A油田公司已建立油氣生產物聯網,通過實時數據采集,動態數據分析,有效支撐油田生產管理和經營決策。B設計公司建立了基于產業鏈和數據鏈邏輯的智能油氣田數字化交付體系[18],實現了信息共享、資源共享;云端協作、實時溝通;定制設計、協同建設,在多個工程項目中取得良好應用效果。

4.3 轉型的困難與挑戰

某石油公司數字化轉型經過近20年的探索實踐,取得了巨大進展。但是作為典型的傳統能源企業,在轉型過程中依然面臨諸多挑戰。

1)雖然公司層面非常重視,制定了明確的戰略目標和發展路線,但所屬單位數量較多、業務繁雜,對數字化轉型的認識和重視程度參差不齊,數字化發展不均衡。

2)數字技術應用與業務結合深度不夠。由于油氣產業鏈較長,各環節的業務特點、轉型需求不同,很難用一種模式涵蓋。目前的概念性設計較多、平臺較多,但部分核心業務板塊存在技術短板,在實際應用中較難落地,不能完全滿足業務的數字化需求。

3)數據應用和拓展程度不足。數據的集成、分析、共享等仍缺乏集中有效的機制和平臺,支持生產及管理決策程度不足;上、中、下游數據缺乏統一標準,“數據孤島”尚未打通,缺乏有效梳理分析機制;多數企業還停留在數據采集和儲存階段,數據應用的廣度和挖掘的深度不足。

4)與數字化轉型配套的制度保障尚不完善。數字化技術應用保障機制、跨專業學科的合作機制及數字化人才培養機制等尚需完善。

5 我國油氣企業數字化轉型對策建議

中國油氣企業的數字化轉型實踐已取得較大進展,但作為傳統能源企業,面臨的管理體制復雜、生產環節較多、安全防護要求高等問題和挑戰,更需要從企業戰略高度,依托數字技術,加快轉型升級,促進治理模式轉變,降低運營成本,實現企業的高質量發展。

5.1 加強頂層設計

做好頂層設計是油氣企業數字化轉型的重要保障。中國油氣企業應持續對標跟進、學習油氣行業數字化轉型的成功經驗、借鑒其他行業數字化轉型的先進做法,并結合自身產業鏈特點,做好頂層設計,將數字化轉型上升至企業戰略層面,明確戰略目標和轉型路徑及實施計劃。促進系統進化迭代,實現管理模式與商業模式轉型,提高企業的核心競爭力。油氣企業可考慮以新一代信息技術為手段,建立以信息基礎設施與運維平臺為基礎,涵蓋經營管理層、生產執行層和操作控制層的縱向架構體系,結合貫穿上、中、下游全產業鏈的橫向集成架構,實現經營管理的規范化、生產運營的精細化、操作控制的集中化。

5.2 推進數字技術與業務深度結合

數字化轉型是先進技術與商業模式的深度融合。中國油氣企業要抓住數字化轉型機遇,本著開放共贏的心態,積極擁抱新技術、新理念,將以IT技術為引領、以業務為主導,通過推進核心業務數字化與全業務流程數字化相結合,重構業務體系;積極應用云計算、大數據等技術,加快信息和數據流動[19],推動經營管理精細化,設計研發一體化,生產運行協同化,操作控制智能化,安全防控系統化,打造新型核心競爭力。在開放創新的同時,要注意加強風險防控,重視網絡安全,有針對性地做好預判和防范,為數字化轉型提供安全保障。

5.3 深度挖掘突破數據治理瓶頸

由于油氣產業鏈環節較多,數據來源復雜,數據類型多樣,數據標準不統一,數據孤島普遍存在。數據管理不能局限于對數據的采集、存儲,更應關注對數據的梳理、應用[20],通過制定統一完善的數據標準,梳理上、中、下游數據關聯,創建實現數據采集、管理的自循環工作流,構建數據的聚合與集成平臺,構建數據資產化體系,打破數據孤島,融合多維數據,為數字化轉型夯實基礎。

5.4 融合創新推動智能應用研發

基于數字孿生體等技術,通過外部合作與自主創新相結合,開發一批對油氣產業的基建、生產、管理等關鍵環節產生巨大價值的智能應用。通過重點環節突破,逐步帶動整個產業鏈的智能化研發和應用。例如:工程建設管理領域,開發基于三維模型的智能采購與施工模擬等應用,逐步實現經營管理精細化；生產運行領域,基于AI和AR等技術,逐步實現設備可靠性管理和生產運行協同化。

6 結論

油氣企業數字化轉型是一個漫長而復雜的過程。中國油氣企業要結合油氣企業自身實際,深入分析自身的組織、流程和業務特點,深度開展先進技術應用、管理體制升級、商業模式變革,積極推進企業數字化轉型,創新發展能源互聯網,破解多維目標平衡挑戰,挖掘更大綠色發展效益,從而推動中國能源行業向能源數字化、智慧化轉型。