新态势下炼化企业数字化转型探讨

曹晓红

[摘    要] 我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，面对经济发展的新态势和炼化产业面临的挑战，利用数字化技术，加速推进炼化企业实现高效化、绿色化和智能化的产业升级转型，已经成为整个行业的共识。针对炼化企业特点，提出了数字化转型的思路和目标，探讨了通过工业互联网赋能数字化转型的平台架构和应用框架，对培育数字化创新生态提出看法。

[关键词] 炼化企业;数字化转型;工业互联网;创新生态

1      引    言

当前，数字经济正在席卷全球，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，与我国工业转型升级形成历史性交汇。为在新一轮产业和技术革命中抢占先机，越来越多的传统企业正在加快数字化转型的步伐，作为经济社会发展支柱产业的炼化企业，怎样通过数字化转型，实现提质增效、绿色可持续发展，成为保持市场竞争力的关键。

2      炼化企业数字化转型的背景与意义

2.1   炼化企业面临的挑战

经过几十年的发展，我国炼化产业无论是在产业布局、加工规模、装置结构与产品数量方面，还是加工工艺、技术装备、自动化及信息化方面，都取得了长足的进步，已發展成为世界第二大炼化工业制造国家。

但是，我们也应清醒地看到，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，面对经济发展的新态势，炼化产业面临着诸多问题与挑战，主要表现在：①炼油能力严重过剩，成品油消费增速放缓，成品油供需矛盾突出;②传统石化产品产能过剩，高端产品短缺;③资源与能源利用率不高，产品质量升级和节能减排压力大;④安全环保生产形势严峻，行业监管政策法规趋严;⑤国企、民企和外企竞争主体多元化市场格局已经形成，行业竞争将异常激烈。作为国民经济主要支柱产业之一的炼油化工行业，在我国经济加快转型、社会主要矛盾发生变化的新形势下，面对严峻的挑战，迫切需要加快结构调整，推动提质增效，实现转型发展。

2.2   炼化企业数字化转型的意义

我国炼化工业虽然有了长足发展和进步，产业结构逐步优化，关键技术不断取得突破，然而总体效能与国际先进水平相比还有一定差距，资源、能源、环境与安全约束下的创新水平亟待提升，利用数字化技术，加速推进炼化企业实现高效化、绿色化和智能化的产业升级转型，已经成为整个行业的共识。

一是积极响应国家“制造强国”战略的具体体现。通过数字化转型，加快推动新一代信息技术和炼化行业深度融合，拓展“智能+炼化制造”，打造新型制造模式，将成为炼化企业转型升级，实现可持续发展的重要推动力。

二是企业提高节能减排能力，实现绿色安全生产的需要。通过数字化转型，加强安全环保的实时管控，开展用能监管和优化，将大大提高企业安全生产和节能减排能力，引领企业健康发展，打造平安工厂，实现绿色生产。

三是企业提升生产运营质量，提高核心竞争力，实现可持续发展的新动能。通过数字化转型，建立数字化、网络化、智能化的生产运营新模式，提升管理与决策能力，从而稳健应对国内外市场变化，提质增效，实现卓越运营，为企业可持续健康发展注入强劲新动力。

3      新态势下的企业数字化转型

发展“数字经济”已被我国政府确认为一种重要的经济形态和创新增长的新动能，也是推动供给侧结构性改革的重要支撑。数字经济的构成包括信息技术产业的发展、建立在信息技术支撑和应用上的传统产业增值和基于信息技术催生的新业态、新经济和新模式，数字化转型应运而生，并有效助力产业转型升级。

3.1   对数字化转型的理解

全球知名调研机构IDC此前曾对2 000位跨国企业CEO做过一项调查，结果显示到2018年，全球1 000强企业中的67%、中国1 000强企业中的50%都将把数字化转型作为企业的战略核心。数字化转型已经不再是一道选择题，而是一道生存题，那么究竟何谓数字化转型？

笔者认为，数字化转型是利用当今先进的数字技术（如：云、物、移、大、智）与传统的实体经济充分融合，通过递进式发展，改变现有的生产方式、生产组织、运营模式、营销模式，最终实现组织活动、流程、业务模式和员工能力等方方面面的重塑和业态创新，寻求新的增长点，实现高质量发展。比如消费服务方面的电商、数字化媒体等，制造方面的个性化定制、网络化协同、智能化生产等等，而这背后的原动力，一方面是新一代IT技术的发展，另一方面则是产业变革驱动。

不同的行业数字化转型有不同的表现形式与内涵。我们看到，在互联网、零售、传媒、交通等许多消费服务行业里，数字化的商业形态已经逐渐代替传统的商业形态，数字化重构成为主流和必然趋势。而对传统的工业制造业来说，企业的商业形态并非以数字化形式表现，数字化转型对于企业更多的是意味着企业从流程驱动升级为数据驱动，以数字化手段进行生产运营优化，从而实现提质增效和业务增长。因此，数字化转型要与企业的战略相匹配，应当明确自身所处的转型类别，选取合适的方案策略，从而顺利实现转型升级的目的。

3.2   炼化企业数字化转型的思路和目标

对传统制造业来说，要实现数字化转型，要具备数字化运营和数字化创新双重能力。首先要提升数字化运营能力，通过IT技术与OT技术的真正融合，有效强化当前核心业务，实现精准运营;其次要提升数字化创新能力，将数字化手段融入业务创新探索，为企业培育新型竞争力，引领企业的未来发展。这两大能力相辅相成，迭代演进，以推动企业高质量可持续发展。

从全球能源发展趋势来看，油气仍然会是未来三十年能源消费主体，数字技术的应用水平将直接决定油气行业发展与转型的质量。因此，对于油气行业中传统的炼化生产企业来说，利用数字化技术，与炼油化工管理和生产技术深度融合，开展智能工厂探索实践，实现从原油选择、采购、加工、储运到产品销售出厂全产业链数字化管理，提高资源利用率，实现绿色安全生产，有效节能减排，降低生产成本，提升生产效率，创新生产运营模式，将是当前数字化转型的重点和有效途径。

（1）树立数字化转型战略思维。数字化转型首先是战略思维转型，数字化转型不单单是引进某几项数字化技术那么简单，而是一场由思维转换、管理变革、模式转型、技术支撑的综合性数字化革命，需要构建数字化领导力，对数字化转型所需要的技术、人才、投入、管理体系进行重构，要有战略定力。

（2）建立數据驱动的转型框架。数字化时代的数据已经成为新的生产要素，所以数据的采集、加工以及基于数据洞察做出的决策将成为企业提升生产运营质量效率的创新驱动力。炼化企业生产全生命周期形成了大量的多维度工业数据资源，建立全方位、全过程数据互联互通，以及数据驱动的业务处理与决策框架，对数字化转型至关重要。

（3）规划“三步走”转型路线图。开展数字化转型顶层设计，规划好从以生产数字化、流程自动化和管理信息化为主导的“数字炼化”，到以感知预测、生产优化、集成协同和决策支持为核心的“智能炼化”，再到以分子管理、人工智能和数字孪生为代表的“智慧炼化”的“三步走”数字化转型发展策略，循序渐进，稳步推进。

4      工业互联网赋能企业数字化转型

近年来，为促进包括传统制造业在内的制造业转型升级，国家出台了一系列战略规划和政策措施，推动我国制造业数字化水平不断提升，处在产业发展前沿的工业互联网应用也在不断拓展。今年“两会”，总理政府工作报告明确提出：打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。

4.1   工业互联网是数字化转型有效载体

以互联网为代表的新一代信息技术与制造业交织融合，推动两化融合进入新阶段，工业互联网应运而生。工业互联网是互联网技术从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体，是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物，通过构建连接机器、物料、人、信息系统的基础网络，实现工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成科学决策与智能控制，是制造业数字化、网络化、智能化的重要平台。

企业数字化转型是在新一代数字化技术的基础上，以业务数字化为前提，以数据资源为关键要素，以数字化技术和业务技术深度融合为发展路径，以数字化运营和数字化创新为主要标志的一种企业转型升级的模式，需要新的平台化工具，需要新的数据采集和管理工具，需要新的智能化应用创新载体。工业互联网的本质就是通过对工业数据深度感知、实时传输、快速计算及高级建模分析，实现生产及运营组织方式的变革，它与企业数字化转型诉求非常契合，已逐步成为数字化转型的赋能载体。

炼化企业开展基于工业互联网的智能工厂建设，通过构建连接人、机、物、系统的互联协同平台，开展工业大数据的集成应用，实现对生产运营的全方位感知、全过程管控、全流程优化和全生命管理，是对数字化转型的有益尝试。

4.2   炼化企业工业互联网应用架构

根据工业互联网产业联盟（IIA）发布的工业互联网平台架构（见图1），工业互联网平台呈现出清晰的层级架构，涵盖边缘层、基础设施层（IaaS层）、平台层（工业PaaS层）、应用层（工业SaaS层）以及贯穿上述各层级的安全防护。其中，边缘层、平台层、应用层是工业互联网平台的三大核心层级，以实现海量异构数据采集汇聚与存储计算、基于工业机理和大数据建模分析与知识沉淀复用、工业创新应用敏捷开发与运行，从而支撑生产运营智能、业务模式创新、资源优化配置。其主要应用模式归纳为以下四类。

（1）智能化生产：利用工业互联网部署，实现对生产过程全方位管控与优化。

（2）服务化延伸：基于工业互联网实时监控产品状态，开展远程运维等服务。

（3）网络化协同：借助工业互联网平台整合组织资源，缩短产品的研制周期。

（4）个性化定制：通过工业互联网推动用户与企业深度交互，实现产品定制。

根据炼化企业生产运营的特点及智能工厂的目标需求，笔者认为炼化企业工业互联网应用应基于智能化生产应用模式（应用模式1），围绕“模型定义，数据驱动，智能服务”，实现工厂物理系统“人、机、料、法、环”的智能化感知互联、分析预测、协同决策、精准执行，来构建炼化企业工业互联网应用平台架构（见图2）。

平台实现“采、存、服、用、管”功能，包括：一是泛在互联，支持多源多类型数据采集，多渠道数据交换集成;二是存储计算，构建海量工业数据存储、处理和分析的计算环境;三是模型服务，提供基于机制模型和数据模型的统一能力服务;四是创新应用，具备工业APP开发环境，为企业业务应用提供支持;五是安全管控，基于设备、网络、数据和应用的安全防护体系。

平台构建的核心理念是：一是建立数据边缘接入后台，通过边缘计算、物联网和工业协议适配等技术，全面感知“人、机、料、法、环”数据，实现生产运营数据互联互通;二是构建数据服务中台，统一数据资源、数据模型、机理模型和工业知识管理，支撑全方位数据洞察，构建技术服务中台，统一应用架构、开发框架、技术组件和业务组件管理，支撑敏捷化应用开发;三是按照企业生产运营核心业务域，打造前台应用。

4.3   炼化企业工业互联网关键应用

炼化企业通过开展基于工业互联网的智能工厂建设，来实现数字化运营和数字化创新双轮驱动的数字化转型，应着力于安全生产、生产优化、设备健康、节能减排、产品营销等核心业务，发力于全面感知、预警预测、生产管控、协同优化、决策支持等关键能力，基于工业互联网平台形成工业应用场景（见图3）。

（1）在生产管控方面，统一进行生产过程优化控制、生产作业实时协同、生产异常预警分析、安全环保在线管控，自动化与信息化集成整合，实现生产操作智能化。

（2）在生产优化方面，形成面向装置运行、生产运营和供应链的三大优化闭环，开展生产操作动态优化、计划生产协同优化、上下游一体化资源优化，实现资源利用最大化。

（3）在设备健康方面，构建智能巡检、大机组在线监测、机泵群在线监测、腐蚀在线监测在内的设备状态监测诊断与预防预测维修系统，提高设备健康水平。

（4）在節能减排方面，构建能管中心，涵盖全厂综合能耗监控、装置用能监控、设备能效监控、公用工程消耗监控，开展用能分析与优化，实现能源管理可视化和能流平衡优化。

（5）在工艺技术方面，以机制模型定义和生产大数据驱动为核心，围绕生产热点难点，实施自建模、多维度、全过程动态监控分析，开展装置体检，消除瓶颈，优化生产运行。

（6）在产品营销方面，开展电子商务与智能物流一体化应用，以加油站为核心，通过“互联网+”提供多渠道服务，建立以人车为本的营销生态圈，助力销售业务转型。

（7）在经营决策方面，建立经营绩效核算与分析模型，基于物料、能源和产供销日平衡，以及市场和物流跟踪，形成一套行之有效的经营预测和决策预案体系，支撑科学决策。

4.4   培育数字化创新生态

企业数字化转型的驱动力来自业务和技术两个方面，数字化转型实际是业务的转型升级，要从业务视角主动思考转型的目标和路径，把数字化新技术变为实际的业务价值，推动业务持续转变。因此，数字化转型不仅需要数字化技术人才，还需要业务人才，更需要能够将数字化技术与业务结合起来的跨领域创新人才，通过数据改变传统的管理思路和模式，形成企业数字文化。

怎样营造企业数字文化？依托工业互联网应用平台，构建开放的数字化创新应用生态是一个有效途径。在工业互联网平台上开辟用户开放生态中心，业务人员可利用统一数据资源、服务组件和易用的应用开发工具，结合实际业务需求进行敏捷开发，迭代形成专业化APP，实现数字化创新应用，切实解决企业生产运营中的热点难点问题，既可形成以平台为中心的众创氛围，又可提升IT与OT的黏合度，同时还能加速业务知识的沉淀与复用，从而在人才培养、文化建设和平台赋能等方面最终形成数字化转型的动力源泉。

5      结    语

数字技术正在驱动方方面面的变革，也孕育了新的发展机遇，中国经济从高速增长向高质量增长转变，制造业通过数字化转型，寻找新的增长点，已成为关乎企业生存与发展的重大命题。炼化企业打造基于工业互联网的智能工厂，不失为一条数字化转型的有效途径，全面推进“智能+炼化制造”，伴随着经营理念、管理模式、组织结构、企业文化等诸多方面的变革，必将为企业赋予新的强劲动能，实现高质量发展。

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