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炼企深耕数字化智能化转型

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5月16日,昆仑数智总承包的广东石化全厂智能化项目正式上线,开启了新一代炼化企业智能工厂的里程碑。3年来,昆仑数智锚定高水平科技自立自强、创新引航、技术赋能,奏响数智时代炼化产业转型升级的智能化强音,并积累了独具特色的智能工厂解决方案和产品方案,为智能工厂建设提供有益的借鉴。

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“我们引入云原生架构等新技术,构建了中国石油炼化企业首家企业级云平台,对核心业务系统进行微服务重构,为广东石化提供敏捷的智慧‘大脑’。”谈及广东石化全厂智能化系统总体技术架构设计时,昆仑数智首席技术专家、项目总负责人王华如是说。

针对广东石化装置规模大、业务流程长,炼油和化工装置之间物料互供流程线路复杂多变等特点,昆仑数智技术团队历时10个月的技术攻坚,自主研发物料平衡建模技术,突破传统物料平衡算法,创新提出分组平衡与业务规则相融合的方法,实现物料平衡模型软件自主可控,将生产数据“班跟踪、日平衡”的设想落地实现。“炼化智能储运物流系统率先实现炼厂与供应链上下游各销售公司间数据集成和业务流程集成,实现从原料采购到产成品物流、销售等整个业务链的产销协同和优化管理。”昆仑数智广东石化全厂智能化项目副经理杨传江介绍。

智能化炼化装置是数字化炼化装置的延伸,也是满足痛点需求最智慧的方案,其控制系统一般采用过程控制层(PCS)、制造执行层(MES)、经营管理层(ERP)集成的现代化系统,可对生产经营进行科学的分析、评价和预测,及时调整生产计划和经营策略,以适应多变市场要求。其中,过程控制层是基础,可实现对生产工艺过程自动控制。过程控制层主要包括分布式控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)两种方式,可以实现数字动能化和高精度测量,并从现场设备中获取先进的诊断信息,以提高产品产量和质量。

炼化行业属于流程工业,生产工艺流程复杂,具有连续性强、数据量大、关联度高等特点。同时,装置数量多,区域范围广,任何一套装置、单元的加工过程出现问题,都会影响产品的数量及质量;化工产品市场则变化快速、瞬息万变。这些都对炼化企业的生产、经营和决策提出了挑战,倒逼着炼化企业切实推动数字化转型,提高及时反应和科学决策能力,从而保障装置操作安全平稳,提高产能和收率,最大程度地提高企业经济效益,实现装置“安、稳、长、满、优”运行。

“炼化企业通过信息化建设的持续推进,自动化控制、企业资源计划、制造执行系统等传统信息系统已基本覆盖,解决了工业控制、信息传输等问题。但从数字化层面来看,转型近两三年才真正开始,仍处于探索阶段。”昆仑数智常务副总经理杨文军表示,“摸索的过程中,各企业都成立了相应的机构来开展工作。部分企业从局部开始尝试,然后逐步扩大应用规模,另一部分企业则更强调整体性,优先进行顶层设计。”

国内炼化企业正在加速布局数字化应用,推进智能工厂建设,长庆石化、镇海炼化等智能制造示范试点为行业内树立了良好的典范。以长庆石化为例,2017年正式启动智能工厂建设以来,目前已搭建了国内首套全厂级、高精度的三维数字化工厂模型,建立了覆盖生产管理、设备管理、安全管理、能源管理等六大领域的可视化管控系统和平台,初步实现了管理精益化、运行自动化、设备智能化、安全可靠化。在已建立的三维数字化平台上,操作及技术管理人员可随时随地调取现场高清实景,查询异常参数的相关历史数据及报警信息,有效提高了生产运行的受控管理水平。除长庆石化外,中国石油在独山子石化、四川石化、广西石化、云南石化、大连石化也基本建成了智能工厂1.0企业。与此同时,中国石油正在建设的广东石化2000万吨/年炼化一体化项目以及长庆和塔里木两套乙烷制乙烯项目在建设之初即固化智能基因,以数字孪生、智能物联、大数据等技术赋能建设“绿色、智能、效益型世界级炼化基地”。

数字化转型是涉及整个组织、多个功能、全部架构的变革,是覆盖企业战略管理、业务模式、组织形态、运营方式和文化价值等多个层面的转型。数字化转型的推进有多种形式,可以是点状的突破,也可以是线性的推进,或者是对所有业务进行整体的重新设计和塑造,不过真正采取最后一种方式的企业并不多,因此,要准确地计算数字化转型的成功率或失败率是非常困难的。当前,数字化转型已成石油石化行业共识,但“为何转、转什么、如何转”等问题一直萦绕在企业心头。中国石化信息和数字化管理部副总经理李剑锋表示,受内外部多重因素影响,石油石化行业急需先进的智能化技术,实现流程变革和业务重构,实现体验提升、效率提高、模式创新,应对碳中和、环保等挑战,解决运营成本高、劳动效率低等问题,支撑企业高质量发展。

麦肯锡调研了全球800多家传统企业发现,尽管其中约70%启动了数字化,但是有71%只是停留在试点阶段,而且约85%的企业停留的时间超过一年以上,一直没有实现规模化推广。这种“试点困境”,主要是由于企业的业务、技术以及组织转型中存在种种陷阱和障碍。传统企业数字化转型不是从0到1,而是从1到100。数字化转型的过程,也是应用场景从简单到复杂,从局部到整体,持续改进和优化的过程。从传统石化企业来看,根据工信部2022年的一项报告,我国石化企业智能制造能力成熟度在1.8级—3.5级,行业整体水平较低,企业间差别很大。截至2022年9月,全球公认的90家“数字化制造”示范标杆企业中,我国石化企业只有一家上榜。

目前我们普遍面临装置复杂性低、产业链延展度不够的问题,炼化装置纳尔逊复杂性系数平均值不高。“纳尔逊复杂性指数”是衡量石油加工水平的一项指标,数值越高,原油加工程度越高,加工产品越丰富,是石油加工行业普遍使用的评价指标。我国新增炼化项目的纳尔逊复杂性系数甚至高达14以上,但地方炼油厂目前的复杂性系数普遍在7—8级,这意味着其在产品转化能力上要远远落后于主营炼厂,在未来市场发展中的抗压性也偏弱。中国化工企业管理协会数字化转型委员会秘书长蓝照斌强调,目前市场上IT概念多、厂商杂,给石化企业数字化转型带来挑战。目前,他认为,有必要在同类企业中树立行业数字化发展的灯塔和标杆,组织企业对标学习数字化发展优秀案例。

“数字化转型是我们要面对的必答题,而不是选择题。如果不做数字化转型,我们可能不会犯‘错误’,但会错过一个时代。”国家管网集团数字化部总监骆科东表示,数字化转型涉及深层次的流程变革和业务重构,是一场深刻的自我革命。任何不触及流程变革的数字化转型都是“装样子”。

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李剑锋表示,当前石油石化行业受碳中和、环保管控、市场博弈等外部因素影响,以及自身存在稳产压力大、运营成本高、安全环保管控难度大、劳动生产率不高等问题,急需先进的智能化技术推动企业数字化转型,变革劳动组织形式和生产运营模式。

中国石油勘探开发研究院信息化管理处副处长张弢介绍,麦肯锡发布的《引领中国自主创新数字化研发升级的迫切性》显示:74%的企业在启动数字化项目时,都难以走出最初的试点阶段。其原因有三:一是企业缺少明确的数字化战略目标,不愿意对现有业务模式进行变革;二是数据价值未能有效挖掘,缺少数据资源流动的技术和政策保障;三是数字技术与业务场景融合度低。

智能化转型是我国石油化工行业未来发展方向,但在具体实施层面还有许多功课要做。首先,与世界石油化工强国相比,我国在化工信息化建设方面资金投入不足,这也是大而不强的原因之一。智能制造的基础是CPS(虚拟—物理系统),而CPS建设是需要足够投入来推动的,没有这一前提,智能化就无从谈起。其次,目前我国制造服务业服务能力十分有限,特别是针对石油和化工行业的IT技术服务更是羸弱不堪。虽然国内网购和电子商务很发达,但制造业和IT产业还是两张皮,还没有看到有影响力的制造服务商。石油化工行业的复杂性,让许多IT公司望而却步,国内鲜有专业软件/互联网等IT公司愿意深耕这一领域。几家特大型石油化工企业虽有内部IT队伍,但其母公司均没有想将其彻底进行体制改造,打造成面向行业提供社会化、专业化服务的公司。与之相反的是,国际一些知名软件/互联网等IT公司的跨界延伸服务已深入到实体制造业中。

“跨越式发展,这是中国发展最显著的特点。下一步,中国企业是否还有跨越式发展的机会?答案是数智化。”中国中化控股有限责任公司原党组书记、董事长宁高宁指出,面对逆全球化压力,唯有拥抱变局,紧抓国内经济全面升级的大好机遇,充分利用5G、大数据、区块链、人工智能、物联网等新一代信息技术,应用更先进的科学技术打造更强的竞争优势。石油央企将加快推进数字化转型,调动和运用内外部一切积极因素和优质资源,打造真正成为具有核心竞争力的世界一流的综合性化工企业。

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2023年, 第10期
刊出日期:2023.10
单月刊,1984年创刊
主管单位:中国石油天然气集团有限公司
主办单位:中国石油企业协会,中国石油企业协会海洋石油分会
国际标准刊号:ISSN 1672-4267
国内统一刊号:CN11-5023/F
国外发行代号:M1803
国内邮政编码:100724
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