趙旭飛

[摘? ? 要] 以“人工智能”“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“智能制造”和“大數(shù)據(jù)”為主要特征的新一輪信息化浪潮給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇，更是我國石油化工行業(yè)實現(xiàn)資源高效集約化、過程綠色低碳化和發(fā)展動能轉(zhuǎn)換的必由之路。本文總結(jié)了現(xiàn)階段我國石油化工行業(yè)智能制造的現(xiàn)狀，結(jié)合典型案例對產(chǎn)業(yè)鏈上中下游出現(xiàn)的“兩化”融合新形態(tài)進(jìn)行了歸納，并就未來發(fā)展趨勢，提出了搭建集中集成平臺、建設(shè)統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、消除信息孤島，大力發(fā)展智能儀表，加快信息系統(tǒng)和工業(yè)軟件國產(chǎn)化步伐和推進(jìn)“管理信息化”和“人的信息化”，提高IT治理能力等關(guān)鍵點。

[關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，拓展‘智能+，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能”[1]?！爸悄?”有望成為培育更強勁新動能的新路徑，更事關(guān)我國能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機(jī)遇?！度嗣袢請蟆芬灿?月29日整版討論新型工業(yè)化的新特點和新趨勢[2]。石化行業(yè)作為流程工業(yè)中最重要的制造業(yè)組成部分，是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)和實體經(jīng)濟(jì)的重要基石。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國煉油能力、乙烯產(chǎn)能均已位居世界第二，其中煉油工業(yè)在產(chǎn)業(yè)布局、加工原油適應(yīng)性、加工裝置配置與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、油品質(zhì)量升級、清潔生產(chǎn)、配套的催化劑與工藝技術(shù)、裝備與過程自動化水平以及產(chǎn)業(yè)工程化能力等方面均取得了長足進(jìn)步。但是，經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)以后，如何加快實現(xiàn)煉化一體化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級與區(qū)域優(yōu)化，借助信息化浪潮，以“兩化”深度融合為契機(jī)，推動行業(yè)邁向高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)綠色化和高效化是煉化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然方向和要求[3-5]。

1? ? ? 石油化工行業(yè)信息化現(xiàn)狀：千樹萬樹梨花開

1.1? ?上游：從數(shù)字油田到智能油田

1999年末，國內(nèi)大慶油田首次提出“數(shù)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(shù)字油田”建設(shè)規(guī)劃。數(shù)字油田的基本特征有標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、自動化和制度化，強調(diào)信息化的整體性、一致性和業(yè)務(wù)板塊的協(xié)調(diào)性，是對早期信息化建設(shè)理念的重大提升。數(shù)字油田的總體框架主要包括IT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、門戶架構(gòu)和IT治理框架五部分[6]。隨著信息技術(shù)深度融合，更高階段的“智能油田（Smart Field）”逐步出現(xiàn)。“智能油田（Smart Field）”是在數(shù)字油田的基礎(chǔ)上，借助先進(jìn)信息技術(shù)和專業(yè)技術(shù)，全面感知油田動態(tài)，自動操控油田行為，預(yù)測油田變化趨勢，持續(xù)優(yōu)化油田管理，科學(xué)輔助油田決策，使用計算機(jī)信息系統(tǒng)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(yīng)用架構(gòu)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(yè)信息化架構(gòu)基本上采用的是經(jīng)典的三層模型結(jié)構(gòu)，即底層的控制層、中間的生產(chǎn)執(zhí)行層和上層的經(jīng)營決策層。這實際上是美國ARM公司（Advanced Manufacturing Research）于1992年最早倡導(dǎo)的，現(xiàn)在有新增加一層作為信息展示層即企業(yè)信息門戶的[4-5]。

信息系統(tǒng)是智能工廠的“血管”，按照ARM三層架構(gòu)，根據(jù)業(yè)務(wù)流程對接，煉化企業(yè)的信息系統(tǒng)可以劃分為三個層次：第一是經(jīng)營管理層，以ERP為核心，進(jìn)行財務(wù)、物料、銷售、設(shè)備、人力資源等方面統(tǒng)籌管理，第二是生產(chǎn)運營層，主要包括APS、MES等相關(guān)系統(tǒng)，利用生產(chǎn)過程的各種物質(zhì)、能量、裝置和市場信息，形成以經(jīng)濟(jì)效益最大化的生產(chǎn)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(shù)據(jù)，保證裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)，并可以進(jìn)行實時優(yōu)化等[9-10]。

以中國石化鎮(zhèn)海煉化為例，鎮(zhèn)海煉化運用移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，按照“兩化”深度融合的理念制定智能工廠建設(shè)方案，實現(xiàn)了生產(chǎn)運行智智能化、設(shè)備管理智能化、管控信息化、創(chuàng)新協(xié)同化、環(huán)保管理智能化、安全管理智能化、經(jīng)營決策管理智能化和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同智能化，形成了圖2所示的信息系統(tǒng)總體架構(gòu)圖?？偨Y(jié)鎮(zhèn)海煉化的經(jīng)驗，可以發(fā)現(xiàn)，智能化建設(shè)，需要有一定的基礎(chǔ)條件，如一定的加工規(guī)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(tǒng)（DCS）、緊急停車系統(tǒng)（ESD）、壓縮機(jī)控制系統(tǒng)（CCS）、可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC）等自動化控制系統(tǒng);建立了桌面工廠模擬流程對日常生產(chǎn)管理進(jìn)行優(yōu)化計算，關(guān)鍵生產(chǎn)裝置實現(xiàn)了先進(jìn)控制（APC）和在線優(yōu)化（RTP）等，同時最為基礎(chǔ)的是，具備完善、高速、安全、可靠的IT基礎(chǔ)設(shè)施[11-12]。

1.3? ?下游：培育新業(yè)態(tài)，打造新動能

在信息化大趨勢下，傳統(tǒng)的石化行業(yè)也加入互聯(lián)網(wǎng)平臺大軍。例如，中國石化建成了統(tǒng)一的電子商務(wù)和客戶關(guān)系管理基礎(chǔ)平臺，支撐國內(nèi)最大的工業(yè)品電商“易派客”以及“石化e貿(mào)”等專業(yè)電商平臺上線運營，促進(jìn)了公司“互聯(lián)網(wǎng)+”新業(yè)態(tài)的發(fā)展。中國石化在私有云上構(gòu)建了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺，支撐采購、銷售、物流、服務(wù)等業(yè)務(wù)創(chuàng)新，積極培育發(fā)展平臺經(jīng)濟(jì)，打造石化商業(yè)生態(tài)圈。同時，中國石化成立共享服務(wù)有限公司，是央企首家多專業(yè)一體化共享服務(wù)專業(yè)化公司，通過這一平臺來支撐信息化戰(zhàn)略、監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范落實、推動企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和提供IT服務(wù)。

2? ? ? 石油化工行業(yè)信息化發(fā)展趨勢和關(guān)鍵點：喜看稻菽千重浪

在國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃和行業(yè)層面的趨勢引導(dǎo)下，我國石化行業(yè)必將在信息化浪潮中呈現(xiàn)“喜看稻菽千重浪”的局面。綜合來看，有以下五點趨勢和關(guān)鍵點值得關(guān)注。

2.1? ?搭建集中集成平臺，建設(shè)統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，解決重復(fù)建設(shè)，消除信息孤島

傳統(tǒng)流程企業(yè)經(jīng)過多年信息化發(fā)展，建成投用了包含核心業(yè)務(wù)、ERP、MES等在內(nèi)的一系列系統(tǒng)，顯著提升了管理效率，但由于建設(shè)初期缺乏整體設(shè)計，系統(tǒng)建設(shè)各自為戰(zhàn)，沒有統(tǒng)一規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，最終形成了龐大復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，各個系統(tǒng)就像一座座資源“孤島”，雖然積累了豐富的管理和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)性差，數(shù)據(jù)庫無法兼容，系統(tǒng)間資源無法實現(xiàn)交換流通。同時，因為數(shù)據(jù)共享困難，往往企業(yè)存在重復(fù)建設(shè)的問題，同一批次數(shù)據(jù)反復(fù)錄入，極大地影響了工作效率，耗費了不必要的建設(shè)成本。除此之外，孤島”系統(tǒng)還普遍存在數(shù)據(jù)質(zhì)量低、可靠性差等問題，這些因素都阻礙了企業(yè)上層應(yīng)用的構(gòu)建以及經(jīng)營管理決策。

從國內(nèi)外流程工業(yè)信息化發(fā)展趨勢和經(jīng)驗看，集成平臺建設(shè)是解決“孤島”和消除重復(fù)建設(shè)的關(guān)鍵，通過以SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）為基礎(chǔ)構(gòu)建統(tǒng)一的集中集成平臺，對已有分散的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行集成整合，解決系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互共享問題，同時新建系統(tǒng)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行模塊化構(gòu)建，以此支撐企業(yè)級的數(shù)據(jù)分析應(yīng)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(yè)智能化的關(guān)鍵

目前，石化行業(yè)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(yè)生產(chǎn)過程中存在高溫（低溫）、高壓的工況，原料和產(chǎn)品也屬于危險化學(xué)品的行業(yè)特性，石化行業(yè)對儀表安全性、可靠性具有極高要求。另外，石化行業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜多樣，對儀表的要求也不盡相同，這就要求智能儀表產(chǎn)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(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，石化行業(yè)在儀表技術(shù)應(yīng)用方面需要在傳感器技術(shù)、自動化檢測技術(shù)、自動化控制技術(shù)、安全儀表技術(shù)、無線技術(shù)、專家決策支持系統(tǒng)、整體解決方案等方面取得一定突破，縮小與國際先進(jìn)儀表廠家的差距，尤其是在設(shè)計及制造技術(shù)上要進(jìn)行創(chuàng)新，要把發(fā)展的重點放到加強基礎(chǔ)研究投入、激勵研發(fā)新制造工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性、鼓勵開發(fā)高端產(chǎn)品、強化行業(yè)的協(xié)調(diào)與管理等方面上。

2.3? ?加強信息化的“軟硬基礎(chǔ)設(shè)施”建設(shè)，大力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)和工業(yè)軟件

工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)是智能制造系統(tǒng)中極為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，無線通信網(wǎng)絡(luò)作為其重要組成部分，正逐步向工業(yè)數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域滲透，但目前使用的WiFi、Zigbee和WirelessHART等無線通信網(wǎng)絡(luò)尚無法滿足智能制造對于數(shù)據(jù)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(dāng)有線網(wǎng)絡(luò)的補充角色。然而隨著5G商用部署的臨近，無線通信網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將迎來爆發(fā)式增長。

在應(yīng)用系統(tǒng)和軟件層面，國內(nèi)石化行業(yè)在信息化建設(shè)中多采用國外系統(tǒng)和軟件。國外的技術(shù)較為成熟、穩(wěn)定性高，但局限也很明顯，尤其是知識產(chǎn)權(quán)不在我們自己手中，對我國石化行業(yè)構(gòu)成了潛在的安全威脅，同時，國外的系統(tǒng)和軟件封閉性強，一旦采用后受制于人，定制化二次開發(fā)難度大，需要繳納高額維護(hù)費和更新費，無形中增加了信息化建設(shè)的成本[4，14]。我們要加快信息化的“軟硬基礎(chǔ)設(shè)施”建設(shè)和國產(chǎn)化步伐，要將核心技術(shù)牢牢把握在自己手里。同時，要逐步鼓勵和推廣國產(chǎn)系統(tǒng)和軟件的應(yīng)用，國產(chǎn)化的系統(tǒng)和軟件，一是性價比高，二是開放性強，能夠開放數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)、軟件的多維度互聯(lián)，努力形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，推動行業(yè)行穩(wěn)致遠(yuǎn)發(fā)展。

2.4? ?推動“人的信息化”和“管理信息化”

“人”是智能工廠最關(guān)鍵的決定性因素，智能工廠體現(xiàn)的是“人與機(jī)器的共舞”。未來，人才是最稀缺的資源，智能制造將人、機(jī)器和數(shù)據(jù)連接起來，“人”是其中最為關(guān)鍵的一環(huán)，其角色將由“服務(wù)者”、“操作者”轉(zhuǎn)換為“規(guī)劃者”、“協(xié)調(diào)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(chuàng)新思想和培訓(xùn)相關(guān)的信息化知識和技能是十分重要的。培養(yǎng)新一代的信息化人才以及將現(xiàn)有人才信息化是智能制造不可或缺的關(guān)鍵步驟[4，15]。

管理模式與業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化也是信息化建設(shè)中不可忽視的重要因素。石化企業(yè)的管理，從效率和效果這一終極目標(biāo)出發(fā)，越發(fā)要求從直線智能管理向網(wǎng)格流程管理轉(zhuǎn)變，從分散管理向集中管控轉(zhuǎn)變，從人工管理向自動管理轉(zhuǎn)變。越來越多的實踐表明，以業(yè)務(wù)為對象，以管理增值為目標(biāo)，實施業(yè)務(wù)集中重組與優(yōu)化，實施業(yè)務(wù)流程化、流程表單化、表單信息化、實現(xiàn)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(jī)構(gòu)和業(yè)務(wù)管理從分散走向集中，從經(jīng)營管控業(yè)務(wù)和運行保障業(yè)務(wù)兩方面逐步實現(xiàn)管控一體化。第二是團(tuán)隊和人才管理從剛性走向柔性，集中生產(chǎn)經(jīng)營和各裝置模型優(yōu)化工程師形成全流程優(yōu)化的橫向?qū)I(yè)團(tuán)隊。

2.5? ?提高IT治理能力，改進(jìn)IT治理體系

在石化企業(yè)中，IT組織主要有兩種，一是企業(yè)獨立建制的單一信息部門，自身全部承擔(dān)IT的管理、建設(shè)、運維等，即“管+建+維”內(nèi)一體;二是企業(yè)獨立建制的單一信息部門+源于企業(yè)的IT公司或純外部的IT公司，自身承擔(dān)IT管理和建設(shè)，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(yè)性差、持續(xù)生存能力弱以及快速響應(yīng)慢等不足[4-5]。

隨著智能化建設(shè)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(yè)技術(shù)部門，即“管+建”與“維”的內(nèi)分離。“管”是企業(yè)層面的專業(yè)職能管理，“建”是信息化建設(shè)業(yè)務(wù)層面的專業(yè)技術(shù)管理，“維” 是信息化運維業(yè)務(wù)層面的專業(yè)技術(shù)管理，關(guān)系如圖3所示。

3? ? ? 總? ? 結(jié)

石油化工行業(yè)加快推進(jìn)智能制造，是順應(yīng)時代發(fā)展的迫切需要，是落實黨中央戰(zhàn)略部署的具體行動，也是企業(yè)轉(zhuǎn)方式調(diào)結(jié)構(gòu)、提質(zhì)增效和實現(xiàn)動能轉(zhuǎn)換的內(nèi)在需求。隨著“兩化融合”的不斷深入和“智能+”的大力推進(jìn)，我國的石化行業(yè)正沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的道路大步前進(jìn)，正在實現(xiàn)從智能油田、智能煉化、智能銷售到智能管網(wǎng)的全產(chǎn)業(yè)鏈綠色、低碳和高效，通過不斷夯實數(shù)字基礎(chǔ)、緊跟智能步伐、科學(xué)系統(tǒng)規(guī)劃、深化應(yīng)用創(chuàng)效，就一定能實現(xiàn)資源高效集約化和過程綠色低碳化，塑造我國石化行業(yè)的新未來。

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