石油石化全产业链数字化转型实践与展望

贾京坤，朱 英，谈 捷，刘小桐，张 瑶，戴 尧

（1.中国石化集团经济技术研究院有限公司，北京 100029；2.中国石油化工集团有限公司科技部，北京 100728）

石油石化行业与数字技术融合发展是新时代推动我国能源产业基础高级化、产业链现代化的重要引擎，是落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略和建设新型能源体系的有效措施[1-4]。然而，石油石化行业不同业务的数字化转型仍存卡点、难点，对产业链的转型方向与趋势把握不准确、不清晰。因此，本文立足勘探开发、炼化、销售、科研、金融、管理与数字生态共同体等典型场景，力图描绘出行业未来发展图景，探索产业数字化转型路径，为我国新型能源体系构建和石油石化企业转型提供有效参考和理论支撑。

1 开展数字化转型的重要性及必要性

“十四五”时期是我国全面开启数字化转型新征程的重要机遇期，石油石化企业在当前内外部环境的严峻考验下，应把握数字化转型机遇，从国家、行业、企业不同维度进行全面的提升拓展。

从国家层面看，油气在中长期内仍将占据未来能源供需结构重要地位，且当前我国油气消费持续增长，能源对外依存度加大，能源供应安全仍是我国能源政策的首要目标。但国内油气勘探开发面临着资源劣质化和环境复杂化的问题，同时绿色低碳要求提高、油气市场周期波动加速、生产成本上涨都给勘探开发领域带来挑战。而数字化转型将有助于行业增储上产、降本增效，为上游带来新生机，保障国家能源安全。

从行业层面看，石油石化产业链条长、周期长、参与方众多，信息流、物质流和资金流的融合不充分限制了产业链价值的高效传递和整体的边际效益，受“双碳”政策与大宗原材料市场价格波动的影响，石油石化行业正在加快淘汰落后产能，处于一个产业转型的阵痛期。新兴数字技术则有望解决产业痛点，带来业务创新、模式创新和价值创造的新机遇。

从企业层面看，伴随新一代数字技术的蓬勃发展及其与经济社会各领域的加速渗透融合，传统石油石化行业转型升级将实现产业跃迁，通过提升数字化管理能力和业务价值重塑能力，加快向数字化、智能化、低碳化转变，提升企业竞争力、实现可持续发展。

2 石油石化行业数字化转型的内涵

在数字化转型趋势下，企业内外数字化“双生态”新格局正在形成，将加速打造石油石化行业发展的新图景（见图1）。数字化转型是以价值创造为目的，用数字技术驱动产业变革，促进行业高质量发展。数字技术正逐步重塑石油石化企业的战略体系、生产运营、商业模式、组织架构等方面，推动内部数字化生态形成。除了企业内部的协同共进，对外，石油石化企业已与科技公司、其他类型能源企业、政界、学术界、客户群等多方联动，通过生产制造流、产品生命周期流和价值创造流的集成和优化，跨界共筑数字生态共同体，促进产业价值链的重塑[4-5]。

图1 石油石化行业数字化转型“双生态”新格局

3 企业内部数字化生态下的典型场景研究

云计算、物联网和人工智能等技术的发展普及，推动数字化转型在企业内各业务场景中展开实践，渗透到生产运营、组织管理等不同环节，加速行业全链条、全周期、全方位的价值重塑[4,6-8]。物质流和信息流实现从供给端到消费端的高效流通与融合，数字产业与传统产业相互协同，推助石油石化企业迈向高质量发展新阶段。

3.1 “四化”转型打造石油石化智能生产新图景

智能生产应用物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术，以数据湖、云平台为基础，构建运营中心、科研平台支撑体系，通过生产运营一体化、作业现场智能化、研究生产协同化、全链生产低碳化等路径，实现生产业务的数字化转型[9-12]（见图2）。

图2 智能油田新图景

3.1.1 生产运营一体化，实现全面实时管控

通过在生产现场部署传感器、控制器等智能设备，搭建数字化生产指挥/调控中心，全面掌握机器、设备运行情况，并利用大数据模型分析生产现场，提供油田、工厂完整运作情况，实时管控生产现场，精准把控运行态势，从而推进区域整合运营、资源统一调度，达到生产运营一体化。

3.1.2 作业现场智能化，实现自主操作

作业现场的智能化是智能生产最常见的应用场景之一，主要包括4类：一是电子巡检、无人值守。通过智能装备及终端，实时监测厂区环境状态，可通过多种终端进行查看或远程操作；二是自主操作。通过物联网、网络化设备直接处理现场收集的数据，自主采取相应措施，无需人工手动操作；三是自动化生产决策。通过实时监控、处理和解释生产数据，准确预测油田、工厂动态，自动形成可操作的优化方案决策[6]；四是资产智能化，设备健康自管理。随着数字技术的不断发展，无论是油田的油井还是炼化厂的设备装置，都可通过设施健康模型对自身进行智能化判断和预测性预警，减少维修成本和非计划性脱机。

3.1.3 生产研究协同化，更快响应“未知领域”反馈

对于上游业务，“未知领域”即地下油气藏的黑箱状态。目前，油气田勘探开发作业普遍存在地质、开发、工程等脱节严重，传统科研工作方式下数据资料收集整理费时费力、多学科协同难度大。对于下游业务，“未知领域”则是客户需求和产品迭代的变化趋势。新冠疫情暴发后，企业供应链中断，传统工业制造业对客户需求不敏感，无法洞察市场、快速决策问题更加突出；在激烈市场竞争下，产品迭代速度加快，领先一步将新产品/服务推向市场，才有机会获得更大市场占有率。因此，无论上游还是下游，都需要利用数字技术，建立协同研究平台，与作业前线/市场终端无缝链接，实现跨专业、跨部门的滚动式生产研究高效协同，提高响应速度，提升企业效益。

3.1.4 全链生产低碳化，推动工业绿色转型

作为节能减排的主战场，石油石化行业可应用数字技术，有效解决碳排放高、产业结构和能源使用结构不平衡、资源利用效率低等问题，加快推进绿色低碳发展。未来，全流程实时碳排放跟踪、智能能耗管理都将在虚拟数字世界内完成。如，在能效提升方面，新加坡正在建设的榜鹅（Punggol）数字智慧园区的智能电网项目，通过统一数字化管理界面的定制、终端整合以及城市级操作系统的应用，提高能源效率并降低碳排放，预计该项目每年可减少1 700吨碳排放量。

3.2 客户需求驱动，创造销售业务新价值新业态

石油石化企业的销售环节将从传统的“以产定销”能源供应商，转变为“以客户需求为中心”、业务范围覆盖“产品＋服务”的综合能源咨询服务商。

3.2.1 以客户为中心重塑C端，深挖数据价值

对于终端用户或消费者（To C端），企业转型的根本目的是提升产品和服务的竞争力。随着人们对数字化交互的日渐依赖，综合能源服务站作为24小时营业的重要场景，解决不同人群在不同时段的不同诉求，提供个性化的定制体验是未来服务站的发展方向。石油石化企业需聚焦“在线搜索—到达综合能源服务站—移动到服务区—加油/充电/加氢—非能产品选购—支付—汽车服务—反馈”端到端的个性化服务，分析客户核心需求，创新数字化服务场景，增强客户黏性，更好地提升客户生命周期价值。

中国石化广西南宁石油已投入试运行了国内首款智能加油机器人，整套方案由中国石化自主研发，配合智能化系统，采用多项人机交互技术，大幅提升用户体验感的同时，也标志着国内智能加油站迈上市场应用的关键一步。未来，数字孪生等技术将进一步提供沉浸式和差异化的购买体验，推动与客户的互动。营销内容根据最新数据自动生成，根据客户选择的配置动态生成虚拟现实/增强现实（VR/AR）体验，让客户体验产品的同时，增加与所处环境的互动。

3.2.2 联合生态伙伴赋能B端，创新商业模式

与To C端不同，对于企业用户（To B端）的个性化服务对象不是单一客户，而是一个企业[13]。石油石化企业围绕“平台＋用户＋伙伴＋解决方案”的思路，不仅要打通上游供应商、下游客户的全产业链，还要与新型互联网技术公司、能源设备服务商形成合力，发挥各自优势，重塑产业价值链，实现共赢。能源化工企业将不再仅是能源供应商和中间服务商，还可独立为合作伙伴提供能耗管理、预测性维修、实时监控等智慧运营解决方案。未来，在搭建各类车联网生态基础上，以保险、汽车后市场、生活社交、车辆交易、智能交通等与车和人直接相关的场景为切入口，获得大量有价值的数据；整合、归类上述数据，利用机器学习、智能图谱、边缘计算等新型大数据工具进行深入分析，为企业提供实时、可操作的战略决策指导，以此提高效率、降低成本，实现智能化运营。

3.3 “三大方向”打造石油石化行业智能科研新模式

新一代数字技术大幅提升了科研效率和创新能力，未来在实现更大范围知识共享和协同创新的同时，将进一步促进科技成果转化与应用能力，提高科研数字化管理水平，打造从客户需求出发到反馈服务于客户的闭环。

3.3.1 构建知识图谱管理引擎，助力科研智能化决策

基于自然语言处理、知识图谱、多模态知识挖掘等人工智能技术，将企业积累的海量内部数据和外部第三方数据进行处理提炼，基于知识图谱进行知识推理，通过可视化、可问答的方式，展示目标对比、关联分析结果，为科研人员的分析研究提供智力支持[14]。如，斯伦贝谢建立的Studio Manager平台将地质学、工程和油藏模型等方面的知识进行统一管理，形成内外部数据的知识图谱集成，为其Petrel软件系统提供支撑。

3.3.2 优化科技研究过程，打造创新生态

数字技术支持并加速了新产品的开发过程，像超级计算机的数字孪生和数字建模等技术有效加速了研发过程，而机械臂等技术则进一步提高了操作效率和精确度，提升了研发效率。同时，数字技术也有力推进产业链数据贯通、资源共享和业务协同，充分利用技术资源，实现行业共性技术突破，从而推动科研创新跨越式发展。如，中国电信、中国电子、中国汽车技术研究中心等12家央企携手成立汽车数字化转型协同创新平台，共同探索关键核心技术的突破，这正是石油石化行业发展创新生态的方向。

3.3.3 拓展技术服务方式与范围，大幅提升服务效率

数字技术正在改变人员和企业的互动方式，企业通过强化数字化远程管理，建立技术服务中心，实现对全球优秀技术专家资源的集成共享，为作业现场提供远程协助、远程诊断和技术支持，大力推动服务效率提升、服务成本降低。如，澳大利亚伍德赛德石油公司采用数据分析和认知计算技术，实现设备巡检维修技术咨询服务，利用数字技术综合分析拟合典型情景，提出处理建议。

3.4 数字化转型开启产融结合、以融促产的新途径

数字技术驱动产业金融在连接、融通、风控等各环节进行创新突破，不断强化产融结合、以融促产的服务能力。大数据、区块链、人工智能等技术在金融业务板块的深度应用，围绕“管控＋赋能＋协同”核心价值，探索金融服务全周期、一体化、协同性的发展新战略、新模式，在金融综合服务能力、以融促产能力和供应链金融三方面逐步转型升级，向智能化、普惠化、生态化演进，切实推动石油石化产业—金融同频共振的高质量发展。

3.4.1 综合金融服务体系构建，提升金融服务效率

数字技术应用对产业服务能力的大幅提升主要表现在，升级完善金融业务应用，支持各类服务开展，科学制定投资策略，穿透管控金融风险。如，“十四五”期间中国石化计划打造的金融云，除支撑理财、保险、信贷等金融业务开展，还将推进包括统一资产投资管理应用等基于产业的服务延伸业务，整合优势资源，确保资产配置的合理性，提升金融综合服务能力。

3.4.2 客户网络构建，强化以融促产能力

数字技术让金融业务的发展与客户需求实现精准对接，同时扩大新增客户和服务半径。客户网络的数字化转型将有效整合客户信息、金融产品、投研能力、外部服务等资源，支持核心企业及相关产业链客户商机共享、最优分派，实现社会资本的优化配置；同时，充分挖掘客户需求，将金融服务覆盖企业的全产业链、全生命周期，赋能石油石化企业不同发展阶段。

3.4.3 金融科技驱动供应链金融发展，提供综合服务和解决方案

在金融科技的驱动下，供应链金融整合物流、资金流、信息流等，构建金融供给体系和风险评估体系，快速响应全产业链的金融综合服务需求。如，浙江国际油气交易中心拟推出的产能预售机制，通过中心对接供需两端实体企业，使发售方能提前7～90天对未来产能和产品进行在线预售，该机制是产融结合、数字化发展的生动实践，提升以油气为主的大宗商品资源配置能力。

3.5 数字技术推动企业管理变革，形成灵活高效的柔性组织

企业组织结构的转型方向是形成网络化、平台化、扁平化的柔性组织，高效实现自组织、自适应。数字化赋能下，服务型环节整合共享的方式将实现环节的全面增值，提升组织信息和知识的存取性、存储量、传播性。形成的柔性组织将以大平台、小前端的网络化组织形态，大幅提升组织效能和灵活性。高效灵活的组织结构更强调竞争性、应变性、实时性，实时洞察客户个性化需求、响应市场需求变化。

组织的战略决策将向着科学化、高效化和全员化发展。数字化转型从主体、依据、技术方法3个层面，对组织的战略决策模式进行重塑。零信息壁垒下，各级人员均能获取决策信息、主动参与企业决策，使组织决策实现全员化；大数据等技术深入分析企业经营能力、市场环境要求，增强决策依据支撑力度，使战略决策更加科学化；通过数字化决策支持系统的开发运用，以更加智能高效的技术支撑决策合理性。

4 多方协同共筑数字生态共同体

对于数字化转型新格局的外生态而言，石油石化行业正跨界构建数字生态共同体，形成以客户需求为核心，以能源化工企业、科技企业双向赋能为基础，联合包括政府、高校、客户、投资机构、专业服务机构等各方参与者，积极发挥产业、科技、金融、政策等联动效应，共同打造极致“产品＋服务”、完善应用场景、重塑行业价值的生态系统[15]。

数字生态共同体的建立需要经过3个阶段：一是共生阶段。将数字技术融入企业经营决策、人机协同生产运营中，实现数据、经验高效的连接、计算和管理，以“生态共建者”的方式促进产业互联与协同发展。二是共创阶段。打破产业、科技等行业边界混合创新。建立开放平台，实现资源、技术、服务的共享；促进数字技术与行业技术融合、基础科学与前沿科研的探索。三是共赢阶段。共同创造与分享价值成果。发挥核心作用，形成多边市场，激发网络效应，带动能源化工产业再增长；促进创新成果价值在数字生态圈各参与者中有效分享，形成生态良性循环。

在能源革命与数字革命的深度融合趋势下，数字生态共同体的建设就是促进传统能源产业智能化现代化转型，构建出“油气保障，新储并济，数字互联”的多元化智慧能源体系。借助数字技术打破时空、平台桎梏，多元化智慧能源体系将重构能源利用方式、优化能源资源配置，在时间上实现错峰储能，在空间上实现多元能源体系间互补，总体上实现不同能源体系灵活响应、用能端和需求端灵活交互，从而充分激发多元化能源的潜力，提高能源管理的精细化水平和能源利用的整体效率，有力支持新型能源体系的有序联接、高效畅通和安全防护，对于实现“双碳”目标和确保能源安全，具有重要的战略意义。