以两化融合为契机 推动石化行业高质量发展

赵旭飞

[摘    要] 以“人工智能”“工业互联网”“智能制造”和“大数据”为主要特征的新一轮信息化浪潮给传统制造业带来了新的挑战和发展机遇，更是我国石油化工行业实现资源高效集约化、过程绿色低碳化和发展动能转换的必由之路。本文总结了现阶段我国石油化工行业智能制造的现状，结合典型案例对产业链上中下游出现的“两化”融合新形态进行了归纳，并就未来发展趋势，提出了搭建集中集成平台、建设统一规范标准、消除信息孤岛，大力发展智能仪表，加快信息系统和工业软件国产化步伐和推进“管理信息化”和“人的信息化”，提高IT治理能力等关键点。

[关键词] 石油化工;两化融合;智能油田;智能炼化;智能销售

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

[中图分类号] F270.7    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）17- 0052- 04

0      引    言

2019年两会，李克强总理在政府工作报告中提到了“智能+”，并提出“打造工业互联网平台，拓展‘智能+，为制造业转型升级赋能”[1]。“智能+”有望成为培育更强劲新动能的新路径，更事关我国能否抓住新一轮科技革命和产业变革的机遇。《人民日报》也于3月29日整版讨论新型工业化的新特点和新趋势[2]。石化行业作为流程工业中最重要的制造业组成部分，是经济社会发展的支柱产业和实体经济的重要基石。经过几十年的发展，中国炼油能力、乙烯产能均已位居世界第二，其中炼油工业在产业布局、加工原油适应性、加工装置配置与产品结构调整、油品质量升级、清洁生产、配套的催化剂与工艺技术、装备与过程自动化水平以及产业工程化能力等方面均取得了长足进步。但是，经济发展进入新常态以后，如何加快实现炼化一体化、产品结构转型升级与区域优化，借助信息化浪潮，以“两化”深度融合为契机，推动行业迈向高质量可持续发展，实现绿色化和高效化是炼化产业发展的必然方向和要求[3-5]。

1      石油化工行业信息化现状：千树万树梨花开

1.1   上游：从数字油田到智能油田

1999年末，国内大庆油田首次提出“数字油田”概念。在此后的几年间，大港油田、胜利油田、塔河油田先后提出了基于自身特点的“数字油田”建设规划。数字油田的基本特征有标准化、数据化、网络化、可视化、自动化和制度化，强调信息化的整体性、一致性和业务板块的协调性，是对早期信息化建设理念的重大提升。数字油田的总体框架主要包括IT基础设施架构、数据结构、应用架构、门户架构和IT治理框架五部分[6]。随着信息技术深度融合，更高階段的“智能油田（Smart Field）”逐步出现。“智能油田（Smart Field）”是在数字油田的基础上，借助先进信息技术和专业技术，全面感知油田动态，自动操控油田行为，预测油田变化趋势，持续优化油田管理，科学辅助油田决策，使用计算机信息系统智能的管理油田[7-8]。2010年以来，全球已有20多个智能油田（Smart Field）项目在世界各地实施。在中国，以中国石油新疆油田和中国石化胜利油田为试点的智能油田实践已成星火燎原之势。新疆油田的应用架构图如图1所示。

1.2   中游：智能工厂的运营管理新模式

我国炼化企业信息化架构基本上采用的是经典的三层模型结构，即底层的控制层、中间的生产执行层和上层的经营决策层。这实际上是美国ARM公司（Advanced Manufacturing Research）于1992年最早倡导的，现在有新增加一层作为信息展示层即企业信息门户的[4-5]。

信息系统是智能工厂的“血管”，按照ARM三层架构，根据业务流程对接，炼化企业的信息系统可以划分为三个层次：第一是经营管理层，以ERP为核心，进行财务、物料、销售、设备、人力资源等方面统筹管理，第二是生产运营层，主要包括APS、MES等相关系统，利用生产过程的各种物质、能量、装置和市场信息，形成以经济效益最大化的生产方案，第三是操作控制层，主要是利用SIS、DCS、APC等获取操作实时数据，保证装置安全平稳生产，并可以进行实时优化等[9-10]。

以中国石化镇海炼化为例，镇海炼化运用移动互联网、大数据、云计算、物联网等新技术，按照“两化”深度融合的理念制定智能工厂建设方案，实现了生产运行智智能化、设备管理智能化、管控信息化、创新协同化、环保管理智能化、安全管理智能化、经营决策管理智能化和产业链协同智能化，形成了图2所示的信息系统总体架构图。总结镇海炼化的经验，可以发现，智能化建设，需要有一定的基础条件，如一定的加工规模、较高的自动化控制水平以及已有的一些核心软件与硬件。例如，装置操控配备了分布式控制系统（DCS）、紧急停车系统（ESD）、压缩机控制系统（CCS）、可编程逻辑控制系统（PLC）等自动化控制系统;建立了桌面工厂模拟流程对日常生产管理进行优化计算，关键生产装置实现了先进控制（APC）和在线优化（RTP）等，同时最为基础的是，具备完善、高速、安全、可靠的IT基础设施[11-12]。

1.3   下游：培育新业态，打造新动能

在信息化大趋势下，传统的石化行业也加入互联网平台大军。例如，中国石化建成了统一的电子商务和客户关系管理基础平台，支撑国内最大的工业品电商“易派客”以及“石化e贸”等专业电商平台上线运营，促进了公司“互联网+”新业态的发展。中国石化在私有云上构建了互联网服务平台，支撑采购、销售、物流、服务等业务创新，积极培育发展平台经济，打造石化商业生态圈。同时，中国石化成立共享服务有限公司，是央企首家多专业一体化共享服务专业化公司，通过这一平台来支撑信息化战略、监督标准规范落实、推动企业数字化转型和提供IT服务。

2      石油化工行业信息化发展趋势和关键点：喜看稻菽千重浪

在国家层面的战略规划和行业层面的趋势引导下，我国石化行业必将在信息化浪潮中呈现“喜看稻菽千重浪”的局面。综合来看，有以下五点趋势和关键点值得关注。

2.1   搭建集中集成平台，建设统一规范标准，解决重复建设，消除信息孤岛

传统流程企业经过多年信息化发展，建成投用了包含核心业务、ERP、MES等在内的一系列系统，显著提升了管理效率，但由于建设初期缺乏整体设计，系统建设各自为战，没有统一规划和标准，最终形成了庞大复杂的应用环境，各个系统就像一座座资源“孤岛”，虽然积累了丰富的管理和业务数据，但数据间关联性差，数据库无法兼容，系统间资源无法实现交换流通。同时，因为数据共享困难，往往企业存在重复建设的问题，同一批次数据反复录入，极大地影响了工作效率，耗费了不必要的建设成本。除此之外，孤岛”系统还普遍存在数据质量低、可靠性差等问题，这些因素都阻碍了企业上层应用的构建以及经营管理决策。

从国内外流程工业信息化发展趋势和经验看，集成平台建设是解决“孤岛”和消除重复建设的关键，通过以SOA（面向服务的架构）为基础构建统一的集中集成平台，对已有分散的系统和数据进行集成整合，解决系统间数据交互共享问题，同时新建系统按照统一的标准规范进行模块化构建，以此支撑企业级的数据分析应用，打造大平台的信息化格局[4，12，13]。

2.2   智能仪表是石化行业智能化的关键

目前，石化行业中主要采用的智能仪表包括温度仪表、压力仪表、液位仪表、流量仪表及分析仪表等。由于石化行业生产过程中存在高温（低温）、高压的工况，原料和产品也属于危险化学品的行业特性，石化行业对仪表安全性、可靠性具有极高要求。另外，石化行业生產工艺复杂多样，对仪表的要求也不尽相同，这就要求智能仪表产品无论是在功能方面，还是安全性与可靠性方面都要具备较高的设计制造标准。当前，石化行业在仪表技术应用方面需要在传感器技术、自动化检测技术、自动化控制技术、安全仪表技术、无线技术、专家决策支持系统、整体解决方案等方面取得一定突破，缩小与国际先进仪表厂家的差距，尤其是在设计及制造技术上要进行创新，要把发展的重点放到加强基础研究投入、激励研发新制造工艺、提高产品质量与可靠性、鼓励开发高端产品、强化行业的协调与管理等方面上。

2.3   加强信息化的“软硬基础设施”建设，大力开发具有自主知识产权工业通信网络、工业应用系统和工业软件

工业通信网络是智能制造系统中极为重要的基础设施，无线通信网络作为其重要组成部分，正逐步向工业数据采集领域渗透，但目前使用的WiFi、Zigbee和WirelessHART等无线通信网络尚无法满足智能制造对于数据采集的灵活、可移动、高带宽、低时延和高可靠等通信要求，仅能充当有线网络的补充角色。然而随着5G商用部署的临近，无线通信网络在工业领域的应用将迎来爆发式增长。

在应用系统和软件层面，国内石化行业在信息化建设中多采用国外系统和软件。国外的技术较为成熟、稳定性高，但局限也很明显，尤其是知识产权不在我们自己手中，对我国石化行业构成了潜在的安全威胁，同时，国外的系统和软件封闭性强，一旦采用后受制于人，定制化二次开发难度大，需要缴纳高额维护费和更新费，无形中增加了信息化建设的成本[4，14]。我们要加快信息化的“软硬基础设施”建设和国产化步伐，要将核心技术牢牢把握在自己手里。同时，要逐步鼓励和推广国产系统和软件的应用，国产化的系统和软件，一是性价比高，二是开放性强，能够开放数据接口，实现设备、系统、软件的多维度互联，努力形成具有自主知识产权的信息化基础设施，推动行业行稳致远发展。

2.4   推动“人的信息化”和“管理信息化”

“人”是智能工厂最关键的决定性因素，智能工厂体现的是“人与机器的共舞”。未来，人才是最稀缺的资源，智能制造将人、机器和数据连接起来，“人”是其中最为关键的一环，其角色将由“服务者”、“操作者”转换为“规划者”、“协调者”和 “决策者”，因此，在升级智能制造和装备的同时，提升员工的创新思想和培训相关的信息化知识和技能是十分重要的。培养新一代的信息化人才以及将现有人才信息化是智能制造不可或缺的关键步骤[4，15]。

管理模式与业务流程的优化也是信息化建设中不可忽视的重要因素。石化企业的管理，从效率和效果这一终极目标出发，越发要求从直线智能管理向网格流程管理转变，从分散管理向集中管控转变，从人工管理向自动管理转变。越来越多的实践表明，以业务为对象，以管理增值为目标，实施业务集中重组与优化，实施业务流程化、流程表单化、表单信息化、实现穿透式、端到端自动智能管理势在必行。具体可从以下两个方面实施，第一是机构和业务管理从分散走向集中，从经营管控业务和运行保障业务两方面逐步实现管控一体化。第二是团队和人才管理从刚性走向柔性，集中生产经营和各装置模型优化工程师形成全流程优化的横向专业团队。

2.5   提高IT治理能力，改进IT治理体系

在石化企业中，IT组织主要有两种，一是企业独立建制的单一信息部门，自身全部承担IT的管理、建设、运维等，即“管+建+维”内一体;二是企业独立建制的单一信息部门+源于企业的IT公司或纯外部的IT公司，自身承担IT管理和建设，IT运维则外包给IT公司，即“管+建”与“维”的外分离。以上两种模式，存在不同程度的效率低、专业性差、持续生存能力弱以及快速响应慢等不足[4-5]。

随着智能化建设的加速，可以尝试建立独立建制的职能管理部门+独立建制的信息专业技术部门，即“管+建”与“维”的内分离。“管”是企业层面的专业职能管理，“建”是信息化建设业务层面的专业技术管理，“维” 是信息化运维业务层面的专业技术管理，关系如图3所示。

3      总    结

石油化工行业加快推进智能制造，是顺应时代发展的迫切需要，是落实党中央战略部署的具体行动，也是企业转方式调结构、提质增效和实现动能转换的内在需求。随着“两化融合”的不断深入和“智能+”的大力推进，我国的石化行业正沿着数字化、网络化、智能化的道路大步前进，正在实现从智能油田、智能炼化、智能销售到智能管网的全产业链绿色、低碳和高效，通过不断夯实数字基础、紧跟智能步伐、科学系统规划、深化应用创效，就一定能实现资源高效集约化和过程绿色低碳化，塑造我国石化行业的新未来。

主要参考文献

[1]李克强.政府工作报告[Z].2019-03-05.

[2]赵昌文.新型工业化的三个趋势[N].人民日报，2019-03-29.

[3]吴青. 炼化企业数字化工厂建设及其关键技术研究[J]. 无机盐工业，2018，50（2）：1-7.

[4]覃偉中，谢道雄，赵劲松.石油化工智能制造[M].北京：化学工业出版社，2019.

[5]吴青.智能炼化建设——从数字化迈向智慧化[M].北京：中国石化出版社，2018.

[6]蒙慧亮. 信息技术在油田数字化建设中的应用[J]. 化工管理， 2018，488（17）：114.

[7]边孝琦. 数字化油田生产管理措施探讨[J]. 化工管理， 2018（3）：216.

[8]陆升阳， 唐古月. 浅谈数字油田中的勘探井位快速部署技术[J]. 科技经济导刊，2018（18）：25.

[9]林融. 智能化生产技术在炼化一体化项目上的应用策略探讨[J]. 乙烯工业，2005， 17（4）：1-7.

[10]杨继刚. “智能制造+”石化行业，打造中国石化行业升级版[J]. 中国工业评论，2016（6）：79.

[11]覃伟中. 传统石化企业的智能工厂建设探索[J]. 中国工业评论， 2016（1）：38-43.

[12]覃伟中. 积极推进智能制造是传统石化企业提质增效转型升级的有效途径[J]. 当代石油石化， 2016， 24（6）：1-4.

[13]吴潜. 大数据背景下石化工业实现智能制造的思考[J]. 化学工业， 2016， 34（2）：15-18.

[14]杨金华，邱茂鑫，郝宏娜，等. 智能化——油气工业发展大趋势[J]. 石油科技论坛，2016（6）：40-46.

[15]袁志宏，覃伟中，赵劲松.炼油和石化行业的智能制造[J]. Engineering，2017（2）：66-74.

[16]覃伟中， 冯玉仲， 陈定江，等. 面向智能工厂的炼化企业生产运营信息化集成模式研究[J]. 清华大学学报：自然科学版， 2015（4）：373-377.

[17]张景涛. 基于多智能主体的炼化企业ERP系统应用研究[D].天津：天津大学， 2004.