油气企业数字化转型的现状与对策浅析

杨丹丹 李 烈 刘有超

1. 中国石油工程建设有限公司西南分公司, 四川 成都 610041；2. 中国石油国际勘探开发有限公司, 北京 100034

0 前言

自20世纪60年代以来,随着新一代信息技术的蓬勃发展,数字经济成为全球最重要的商业乃至产业基础,成为驱动全球经济的关键引擎,助推全球化浪潮。2020年,在新冠疫情和油价波动的双重冲击下,全球能源行业负重前行,油气企业的商业模式和盈利能力面临巨大挑战[1]。在外部压力与内部需求的共同作用下,油气企业的数字化转型已经驶入快车道。清晰地认识到油气企业的数字化转型现状,顺应数字化时代发展趋势,并且充分利用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等新一代信息技术手段,围绕产业价值链,驱动引领油气企业数字化转型,对促进中国油气企业的高质量发展具有重要意义。

1 数字化转型的背景

数字经济已经成为全球经济发展的主线,成为重塑世界经济格局的重要力量。数字化转型强力推进了各大行业实现颠覆性创新,传统以资源要素为主的生产盈利模式逐渐变革为以数字技术为核心的科技资产盈利模式,行业格局被重塑[2]。国际上，各大国际油气公司均将数字化作为未来发展的重要战略之一,积极进行数字化转型。壳牌、雪弗龙、英国石油等公司均制定了数字化转型战略[3],积极布局数据中心、云平台建设及智能装备制造等领域;哈里伯顿、斯伦贝谢等油服公司也积极行动,抢占数字化发展机遇[4]。在国内，中国经济已进入增速换挡、结构优化和动力转换的新阶段。传统产业的数字化转型是中国经济转向高质量发展的重要途径之一。数字技术的应用,改变了传统的商业逻辑,为产业发展注入了新的活力。中国已经是全球最大的数字化消费市场。2017年,数字化经济首次被写入中国政府工作报告。根据中国信息通信研究院发布的数据,从2005年到2017年,中国数字经济融合的总规模从占GDP的7%上升到25.4%。数字经济对中国经济发展的贡献度不断提高。伴随数字技术的深度发展和广泛应用,中国企业的数字转型进入新阶段[5]。以三桶油为代表的国内油气企业,积极推进“两化融合”,数字化转型目标日益清晰,数字化转型基础不断夯实,以技术融合和产业创新为方向,不断整合升级产业链,构建新商业模式、新生产模式和新产业生态。

2 油气企业数字化转型的内涵

不同国家和不同行业对数字化转型的定义和内涵有所不同。数字化转型是传统行业与IT技术的深度融合[6],其本质是通过数据流动,挖掘数据价值,提升产业效率,优化产业模式。数字技术的应用,颠覆了传统油气产业的运营模式,为油气产业注入了新动力。但油气企业的数字化转型不是简单的技术应用或技术升级,而是运用数字技术,以“信息化为基础,数字化为核心,智能化为方向”,通过业务、管理、组织、运行等全方位的数字化,提高运行效率和质量,为生产者、决策者和消费者，带来更便捷的体验、更优质的服务和更显著的价值。结合油气行业特点,油气企业数字化转型的内涵是运用先进的信息技术,围绕产业价值链,构建数据采集、传输、存储、处理和反馈的完整闭环系统,通过实现经营管理精细化、设计研发一体化、生产运行协同化、操作控制智能化、安全防控系统化,提高行业整体的运行效率,推动价值体系重构和产业转型升级,为油气企业带来新的生产力,构建全新的油气数字生态圈。

3 油气企业数字化转型对策浅析

随着信息技术的更新迭代,国内外油气企业纷纷加快数字化转型步伐,油气企业转型已进入重要时期。近年来,各大石油公司在上、中、下游越来越多地采用数字化解决方案,极大地提高了整体运行效率和运营水平[7-10]。但要真正实现油气产业模式、业态的深刻变革,全面推动数字化转型,当前众多的数字化解决方案的系统性、兼容性、敏捷性等方面仍有待完善。油气企业的数字化转型要以顶层战略为引领,价值链为核心,IT架构为基础,数字技术为手段,制度建设为保障,逐步实现经营管理精细化,设计研发一体化,生产运行协同化,操作控制智能化,安全防控系统化。

3.1 公司顶层战略是引领

随着数字化浪潮席卷全球,全球各大油气企业纷纷制定清晰的战略愿景和战略目标,将数字化转型作为未来发展的重要战略之一,通过业务与技术的深度融合,自上而下的统筹规划,对于数字化转型进行布局,制定明确的转型路线,通过战略牵引,分阶段、分层次推动数字化转型。哥伦比亚管道公司将智慧管道建设上升至公司战略层面,采用通用电气公司的智慧管道解决方案,使用大数据来监控24 140.16 km长的天然气输送管道网络,彻底改变传统的管网巡检模式,提高其运营能力和水平。

3.2 价值链是核心

价值链理论是由哈佛大学商学院教授迈克尔·波特于1985年提出的，他认为“每一个企业都是在设计、生产、销售、发送和辅助其产品的过程中进行种种活动的集合体。所有这些活动构成了一个创造价值的动态过程,即价值链”。具体而言,产业数字化转型的价值维度体现在驱动产业效率提升、推动产业跨界融合、重构产业竞争模式以及赋能产业升级四个方面[11-12]。油气价值链是指围绕油气资源从勘探开发到加工处理再到运输储存以及用户使用等整个生产转化过程,运用技术和服务形成的能够产生价值的系统而复杂的链条。石油和天然气的价值链主要分为上、中、下游,见图1。由图1可看出，上游主要为油气的勘探、开发和生产，中游主要为油气的运输、储存，下游主要为油气深加工和市场销售等。由于油气企业价值链较长、环节较多,受国际油价及行业竞争等因素影响较大。因此,油气企业的数字化转型应紧密围绕上游增储上产、中游提质增效、下游跨界融合和服务创新等价值链核心,为油气企业创新与转型提供不竭动力。

图1 石油和天然气的价值链Fig.1 Value chain for oil and gas

3.3 IT构架是基础

以先进的信息技术为手段,结合油气行业具体业务特点,构建以业务为导向的IT构架,为油气企业的数字化转型提供坚实基础。该IT构架主要分三个层次:一是数据采集层，即将传统油气行业的生产运营过程转化为定量数据；二是数据处理层，即通过融合业务、集中数据、赋能应用,运用各类数据平台能够应对大量复杂数据计算与分析,将分散于企业生产运营各环节的数据进行整合转换,促进业务水平提升、生产效率提高；三是数据应用层，即构建数字资产,加速从数据到价值的转换,通过数字孪生等技术,将物理世界与虚拟空间相连接,虚拟整个产业链的全过程,构建信息物理系统(CPS),使油气行业各领域间的敏捷协作成为可能。数字化转型的IT构架,见图2。

图2 数字化转型的IT构架Fig.2 IT Framework for digital transformation

3.4 数字技术是手段

数字技术的迅速发展,是数字化转型的重要手段。只有将先进的数字技术与业务有机融合,才能根据油气企业的实际打造智慧运营、塑造数字生态,形成企业的数字化核心竞争力。在数字化转型过程中,油气企业要重视自身技术研发能力建设,加大自主创新力度,与新一代信息技术加速融合,塑造商业模式变革的重要驱动力量;同时要在技术和应用的安全性上下功夫,保障数据和系统的安全。

在油气企业数字化转型过程中,跨界合作、强强联合广泛存在,且成效显著。由于油气行业数字化进程较通讯、科技等行业相对落后,因此在数字化推进过程中,可引入其他行业的优秀实践经验和成熟技术,制定更清晰、高效、实用、安全的数字化技术路线。例如：英国石油公司BP收购Ubiworx,打造智能互联、创新高效的能源系统。埃克森美孚携手微软,运用“数据湖”技术升级完善上游生产等。

3.5 制度建设是保障

油气企业应着力加强和完善与数字化转型相匹配的制度建设,推动企业的多元治理,建立企业数据治理规范制度、创新容错机制、数字化复合型人才培养机制、绩效激励机制等相关制度,为数字化转型提供坚实的制度保障。

4 某石油公司数字化转型实践

某石油公司坚持“价值导向、战略引领、创新驱动、平台支撑”的总体原则,按照“业务发展、管理变革和数字赋能”三条主线,积极推动数字化转型,构建“一个整体、两个层次”的数字化转型战略体系,着力打造“数字石油公司”[13]。

4.1 数字化转型目标和路线明确

4.1.1 转型目标

某石油公司制定了明确的数字化转型总体目标,即:利用自动感应实时采集油气产业链运行数据,通过互联互通获取内外部数据,运用数字化技术持续优化业务执行和运营效率,“十四五”末初步建成“数字石油公司”。构建物理石油企业与数字孪生体融合交互的闭环系统,推进实体业务与数字世界的双向链接,形成内外部的互联、共享、协同机制,实现降本增效、协同共享、持续创新、风险预控和智慧决策,不断提高全员劳动生产效率和资产创效能力[13]。

4.1.2 转型路线

将数字技术融入到油气产业链全过程,通过转变发展理念、重构价值体系，变革运营管理、优化工作模式，重视科技研发、鼓励技术创新，升级管理体制、灵活管理机制等措施,将传统的产能驱动转变为创新驱动的发展模式,围绕油气产业链,打通IT和OT界限,打造智能化生产、网络化协同、个性化服务等新型核心竞争力[14],构建以数据为基础、以用户为中心、以创新为驱动的全新生产模式和商业模式。

4.2 数字化转型成效显著

4.2.1 数字化转型基础逐步夯实

经过近20年的摸索实践,某石油公司已经建立起涵盖生产经营、基础设施和网络安全于一体的信息系统,某石油公司数字化信息体系构架[15-17],见图3。在集团层面,打造集中统一的经营管理统一平台;在业务层面,建设涵盖全产业链的生产运营平台;在运行层面,构建了“三地四中心”的云数据中心,骨干网络涵盖158家所属单位和353家国内外分支机构,数据传输和存储计算能力大幅提升;在安全层面,通过规范身份认证、网络出口和终端管理等措施,已构建起基于大数据技术的信息安全分析平台。

图3 某石油公司数字化信息体系构架Fig.3 Digital information system framework of an oil enterprise

4.2.2 数字化试点稳步开展

某石油公司所属单位积极探索,开展数字化试点,成果丰硕。A油田公司已建立油气生产物联网,通过实时数据采集,动态数据分析,有效支撑油田生产管理和经营决策。B设计公司建立了基于产业链和数据链逻辑的智能油气田数字化交付体系[18],实现了信息共享、资源共享;云端协作、实时沟通;定制设计、协同建设,在多个工程项目中取得良好应用效果。

4.3 转型的困难与挑战

某石油公司数字化转型经过近20年的探索实践,取得了巨大进展。但是作为典型的传统能源企业,在转型过程中依然面临诸多挑战。

1)虽然公司层面非常重视,制定了明确的战略目标和发展路线,但所属单位数量较多、业务繁杂,对数字化转型的认识和重视程度参差不齐,数字化发展不均衡。

2)数字技术应用与业务结合深度不够。由于油气产业链较长,各环节的业务特点、转型需求不同,很难用一种模式涵盖。目前的概念性设计较多、平台较多,但部分核心业务板块存在技术短板,在实际应用中较难落地,不能完全满足业务的数字化需求。

3)数据应用和拓展程度不足。数据的集成、分析、共享等仍缺乏集中有效的机制和平台,支持生产及管理决策程度不足;上、中、下游数据缺乏统一标准,“数据孤岛”尚未打通,缺乏有效梳理分析机制;多数企业还停留在数据采集和储存阶段,数据应用的广度和挖掘的深度不足。

4)与数字化转型配套的制度保障尚不完善。数字化技术应用保障机制、跨专业学科的合作机制及数字化人才培养机制等尚需完善。

5 我国油气企业数字化转型对策建议

中国油气企业的数字化转型实践已取得较大进展,但作为传统能源企业,面临的管理体制复杂、生产环节较多、安全防护要求高等问题和挑战,更需要从企业战略高度,依托数字技术,加快转型升级,促进治理模式转变,降低运营成本,实现企业的高质量发展。

5.1 加强顶层设计

做好顶层设计是油气企业数字化转型的重要保障。中国油气企业应持续对标跟进、学习油气行业数字化转型的成功经验、借鉴其他行业数字化转型的先进做法,并结合自身产业链特点,做好顶层设计,将数字化转型上升至企业战略层面,明确战略目标和转型路径及实施计划。促进系统进化迭代,实现管理模式与商业模式转型,提高企业的核心竞争力。油气企业可考虑以新一代信息技术为手段,建立以信息基础设施与运维平台为基础,涵盖经营管理层、生产执行层和操作控制层的纵向架构体系,结合贯穿上、中、下游全产业链的横向集成架构,实现经营管理的规范化、生产运营的精细化、操作控制的集中化。

5.2 推进数字技术与业务深度结合

数字化转型是先进技术与商业模式的深度融合。中国油气企业要抓住数字化转型机遇,本着开放共赢的心态,积极拥抱新技术、新理念,将以IT技术为引领、以业务为主导,通过推进核心业务数字化与全业务流程数字化相结合,重构业务体系;积极应用云计算、大数据等技术,加快信息和数据流动[19],推动经营管理精细化,设计研发一体化,生产运行协同化,操作控制智能化,安全防控系统化,打造新型核心竞争力。在开放创新的同时,要注意加强风险防控,重视网络安全,有针对性地做好预判和防范,为数字化转型提供安全保障。

5.3 深度挖掘突破数据治理瓶颈

由于油气产业链环节较多,数据来源复杂,数据类型多样,数据标准不统一,数据孤岛普遍存在。数据管理不能局限于对数据的采集、存储,更应关注对数据的梳理、应用[20],通过制定统一完善的数据标准,梳理上、中、下游数据关联,创建实现数据采集、管理的自循环工作流,构建数据的聚合与集成平台,构建数据资产化体系,打破数据孤岛,融合多维数据,为数字化转型夯实基础。

5.4 融合创新推动智能应用研发

基于数字孪生体等技术,通过外部合作与自主创新相结合,开发一批对油气产业的基建、生产、管理等关键环节产生巨大价值的智能应用。通过重点环节突破,逐步带动整个产业链的智能化研发和应用。例如:工程建设管理领域,开发基于三维模型的智能采购与施工模拟等应用,逐步实现经营管理精细化；生产运行领域,基于AI和AR等技术,逐步实现设备可靠性管理和生产运行协同化。

6 结论

油气企业数字化转型是一个漫长而复杂的过程。中国油气企业要结合油气企业自身实际,深入分析自身的组织、流程和业务特点,深度开展先进技术应用、管理体制升级、商业模式变革,积极推进企业数字化转型,创新发展能源互联网,破解多维目标平衡挑战,挖掘更大绿色发展效益,从而推动中国能源行业向能源数字化、智慧化转型。