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石化企业数字化转型路径选择分析

作者:张敏 魏娟 | 作者单位:中国石油兰州石化公司自动化院

油气行业作为传统工业产业,面对能源革命和能源转型加快推进的新形势新趋势,必须有效利用云计算、物联网、5G、大数据、人工智能等为代表的数字技术,驱动业务模式重构、管理模式变革、商业模式创新与核心能力提升,实现产业的转型升级和价值增长。中国石油兰州石化公司(简称“兰州石化”或“公司”)七届四次职代会明确指出,要打造集团公司创新型企业和数字化转型智能化发展企业,加快推进数字化转型智能化发展。重点围绕8个一级场景和22个二级场景,建立以效益最大化为核心的“智能价值链”、以精益高效为核心的“智能产品链”、以可靠运行为核心的“智能资产链”、以协同共享为核心的“智能创新链”,建成公司智能运营一体化平台、乙烯及常减压两个智能车间和榆林乙烯智能化工厂,形成可复制可推广的数字化转型方案。根据以上精神和要求,深入思考推进兰州石化数字化转型以驱动公司高质量发展的路径。

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一、数字化转型的必要性

(一)国际形势对加快数字化转型有大局要求

面对百年未有之大变局,数字经济逆流而上,以数据带动高水平融合,以创新驱动数字化转型,以智能引领高质量发展,彰显出强劲的发展韧性和巨大的发展潜力。

(二)国家对加快数字化转型有总体要求

数字化转型已成为国家网络强国战略的具体要求。数据作为新型生产要素,与土地、劳动力、资本、技术等传统要素并列为主要要素之一,成为数字经济时代的关键基础设施。2023年是实施“十四五”规划的关键之年,如何把握数字化转型机遇,实现高质量发展成为众多企业信息化的重中之重。

(三)中国石油对加快数字化转型有基本要求

中国石油把信息化纳入创建世界一流示范企业的目标体系,把数字化转型作为贯彻习近平总书记关于建设网络强国、数字中国等重要指示精神的具体行动,戴厚良董事长多次在集团公司会议上提出,要把加快数字化转型作为推进公司治理体系和治理能力现代化的重大战略举措,大力推动互联网、大数据、人工智能等与油气业务融合应用,着力培育新的增长点,加快形成新动能,驱动公司高质量发展。2020年成立了“昆仑数智”,标志着中国石油推进数字化转型智能化发展迈出重要一步。

(四)公司自身发展对加快数字化转型存在本质要求

公司七届三次职代会,以及“十四五”的规划中坚持把数字化转型和智能化发展作为解决老企业发展难题的关键一招,有效利用云计算、物联网、5G、大数据、人工智能等数字技术,加快数字化转型步伐,推动工业技术与信息技术深度融合,创新生产组织、运行管控、经营管理方式,打造简洁高效组织,推动产业转型升级,提升整体创新能力。突出解决信息“孤岛”问题和核心业务系统缺失问题。对于石化企业来说,在保障安全生产的安、稳、长、满、优外,在严格的环保、安全法规要求下,企业亟需数字化运营模式的庇护,以实现安全、绿色和可持续。

数字化转型是一种战略、是一道必答题。兰州石化如何管理好数字化转型工作,是个新课题。公司有必要通过数字化转型构建核心优势,对新模式、新业态、新生态进行全面的顶层设计,实施全面的数字化转型方案,助推公司高质量发展。

二、实现数字化转型的路径具有多样性

(一)国际石油公司智能化转型路径

全球领先油气企业已纷纷将数字化转型提升至战略层面,使之成为企业发展战略的重要组成部分。以壳牌公司为代表的国外石油公司大多通过在Azure上部署物联网平台并开发各类人工智能应用,将机器学习、计算机视觉、自然语言处理广泛应用于上游、炼化、管输和零售业务。

(二)中国石化服务化转型模式

对大型央企尤其适用,因为需要两个条件,一是信息化建设达到高级阶段,具备平台化基础;二是具备传统业务领域的优势。服务化就是利用信息化数字化平台,把传统业务的优势转化为一种线上的服务。如中国石化物资采购部门,在多年的保供实践中培育出了一支实力雄厚的采购专家团队,通过信息平台,把这支队伍的保供能力服务化,为整个社会提供服务。

(三)中国石油共享化转型

之前,中国石油通过增强资源整合能力,提升集团公司经营管理效率和整体竞争实力,完成“共享中国石油”,包括建立共享财务、共享人力资源等。下一步,中国石油之前计划利用自动感知实时采集油气产业链运行数据,利用全面互联广泛获取内外部数据,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“数字中国石油”。

三、兰州石化数字化转型面临的难题

兰州石化的信息化基础薄弱,数字化转型亟待上线。兰州石化顺利通过国家工信部“两化”融合管理体系认证,取得“两化”融合管理体系评定证书,建成了以ERP、MES、APS、APC等统建系统为核心的100多个信息系统构成的业务运行环境,实现了信息化从分散向集中、从集中向集成、从集成向共享的阶段性跨越。信息网络基础设施建设实现了“云化”部署,为信息化健康绿色发展提供了支撑。在此基础上,兰州石化投用了MES2.0系统,为炼化生产“班跟踪、日平衡”提供了数据支持。在过程控制方面,公司建成了先进控制系统,投用丁腈橡胶装置质量软仪表预测系统,提升了装置效能测算。兰州石化建成了覆盖所有二级单位和车间的办公网络,并延伸到域外榆林、长汀等单位,核心层万兆连接,汇聚层千兆连接。此外,公司建成了云平台,将80套信息系统部署在云平台上,节约了服务器等硬件设备投资费用,提升了硬件资源的利用率。但是公司自建与统建系统众多,数据定义杂乱,形成信息孤岛,数据共享难度大,动辄几十万、上百万的接口集成费用,缺乏工业大数据处理能力,业务数据价值发挥不足,核心业务系统还有缺失,对数字化转型形成制约。

四、兰州石化数字化转型现实路径分析

企业数字化转型绝不仅仅是技术部门的事,涉及企业的业务、管理流程、人才和组织等各个方面,是企业借助技术手段创造新的商业模式和新价值的过程。因此,不能头痛医头,而是要有统一的愿景,从合规和战略的层面出发,通盘考虑业务、运营、人才、技术等各个方面,转型才能落到实处,真正赋能业务,促进创新和发展。经过梳理考虑通过构建“12321”管理模式,加快推进数字化转型。

从坚持一个变革愿景,构建两个核心驱动,贯彻三个关键过程,创造两个保障条件,打造一个数字底座(平台),整体上做好兰州石化的数字化转型,从而助推公司高质量发展。

(一)聚焦数字化转型“新赛道”

转型是一把手工程,需要机遇定位明确企业的变革愿景。戴厚良董事长指出,要牢牢把握数字经济发展战略机遇,聚焦数字化转型“新赛道”。数字化转型不是做与不做的“选择题”,而是必须做好的“必答题”。公司数字化转型的最终目标是全面实现智能化工厂,为了更好地处理当前和长远的关系,分三步走。

“十四五”前两年,完成兰州石化数字化转型试点建设。实施公司装置全流程自动控制优化项目,公司网络架构更加优化,网络安全保障体系更加完善,信息化专业人员资质认证率达到80%,建成职责清晰、流程明确的信息化管理体系。到2025年,规划项目建成投用,各类基础信息高效采集、集成,公司“感知能力”大幅提高。各专业领域实现模型化分析、全局性调优,公司分析、优化能力显著提升,智能工厂雏形基本显现,逐步发挥黄河流域炼化企业高质量发展试点示范作用。到2030年,智能化新技术普遍使用,满足新增业务需求,全面覆盖公司业务,实现数据采集自动化、操作运行数字化、业务协同集成化、综合展示可视化、业务架构模型化、决策支持智能化,达到板块标杆企业标准,信息化建设和应用保持国内领先、达到世界先进水平,关键装置实现在线实时优化(RTO)控制,打造出具有国际先进水平的全新的智能化工厂。

(二)构建两个核心驱动体系

一个是业务要素,一个是技术要素,双轮驱动。

1. 业务要素。数字化转型首先是业务转型,为了能够更好的从业务的角度,评估分析公司现有信息化水平,以公司业务能力模型为基础,结合公司的组织机构设置对各业务进行关联性分析,参考总部集成模型,从经营管理和生产运行两大领域归纳出公司14条业务主线。其中经营管理领域:统筹决策、财务控制与资产管理、投资与建设一体化管理、人力资源管理、供应链管理、销售—客服管理、企业风险管理、协同办公管理;生产运行领域:计划调度统计闭环管理、生产工艺优化、设备长周期运行管理、生产运行与优化控制、能源管理与优化、QHSE管理。

2. 技术要素。“云大物移智”等新兴技术为数字化转型赋能,企业在智能时代下的数字化转型已不仅仅是依靠传统意义的信息软件服务,而是云计算、物联网、人工智能乃至5G等新兴技术与企业业务的深度融合。以传统制造业为例,物联网中的各类智能终端采集各个节点的数据,通过云计算、人工智能、大数据等技术对这些数据进行处理和分析,从而规范企业自身行为,优化研发、生产、运输、销售等各个环节,提升企业的经营效率。

(三)贯穿三个关键过程

规划、建设、运营一体化统筹,要一张蓝图绘到底并重点突破。转型不是一个简单的产品交付,也不是传统的交钥匙过程,需要迭代运营,持续解决问题,创造价值。

1. 规划。公司遵循集团公司“一个总体、两个层次”的总体要求,按照“六统一”原则,紧密围绕企业“提质增效”的要求,重点打造感知、分析优化、预测、协同4项能力,推进大数据等智能化技术与核心业务的融合,完成乙烯厂试点单位的数字化转型,加快推进企业数字化、可视化、自动化、智能化发展,实现公司局部的“企业智能”。开展“计划—调度—优化—控制”的全局协同优化,重点打造计划调度一体化、生产经营一体化两个方向,实现由局部优化向全局优化、协同优化的转变,实现生产优化、日效益测算与核算、经营分析的协同应用,为公司生产经营管理赋能。开展“计划—调度—监控—分析”协同,重点打造计划优化、生产监控、工艺分析、用能优化、安全管控等5个一体化,实现各业务数据在系统间的自动流动推动业务向高效、协同转变。形成“可靠性—健康—维修”协同,推动设备运行向安全、可靠转变,建立机电仪维修调度协同平台,对全程的机电仪进行集中管控、报警预警分析、维修任务审核、工作调派、检维修任务的跟踪落实、维修绩效的KPI考核,实现检维修全过程的闭环管理,最大化保障生产过程的本质安全,设备维修由状态维修向预测维修转变。

2. 建设。炼化数字化转型分三个阶段:①核心业务的数字化。在公司实施主要的核心业务系统,补齐业务数字化的短板,实现对核心生产要素的数字化全覆盖。②炼化运营智能化。在公司搭建智能化运营平台,基于公司全量数据资源的数据湖,以数据驱动为核心,逐步开发形成包含各业务应用场景的核心数据资产。

③炼化业务互联网化。在公司搭建工业互联网平台,将开发的数据资产承载,未来也可快速释放到其他炼化企业;以微服务为载体,快速打通公司与炼化分公司之间的数据壁垒,实现数据的快速自动流动;打造敏捷、共享、协同的数字化创新生态,推动炼化业务与技术的迭代转型,将公司打造成为数据驱动的现代化企业。

3. 运营。中台体系是指将企业的核心能力随着业务不断发展以数字化形式沉淀到平台,形成以服务为中心,由业务中台和数据中台构建起数据闭环运转的运营体系,供企业更高效地进行业务探索和创新,实现以数字化资产的形态构建企业核心差异化竞争力。从中台可以提炼各个业务条线的共同需求,并将这些功能服务能力下沉到一个统一的中台服务,然后以API服务的形式提供给前台各业务部门使用。过去IT公司提供的主要是满足下游客户后台管理的需求,而中台可以将后台应用和前台创新打通,从而帮助客户实现业务创新、快速响应,完成数字化转型的同时实现软件运营业务的开展。

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(四)创造两个保障条件

数字素养和人才队伍。企业数字化转型需要构建数字化的文化、氛围、知识、技能,并通过人才和组织进行固化。

1. 数字素养。数字化转型真正的第一步是转观念,提升公司全体员工对数字化转型的认知能力,不能仅靠信息人员。自动化院要主动营造数字化转型发展氛围,面向公司全体干部员工特别是技术、管理人员,采用专题报告、专家讲座、现场宣讲、网上推送等形式,讲解集团公司、公司数字化转型的规划、目标、具体内容、应用效果,努力在公司内部各专业系统、各单位培养一批热心智能化应用的骨干积极分子,有力保障信息系统的开发应用。要以生态方式推动数字化转型,吸引多类型内外部的业务、技术、管理、资金、策略等资源协同联动、优势互补。

2. 人才队伍。组织建设、人员管理是管理工作的最基础、最具有战略意义的管理。积极推进信息化组织向数字化组织的转型升级,组织保障是企业数字化转型过程中重要的基石,数字化转型需要依托一个强有力、专业化的全新数字化组织,确保在“一把手”积极推进转型工作的前提下,决策层、管理层和运营层均可敏捷地支持数字化项目的建设。针对数字化项目,制定一套鼓励创新、允许试错的项目考核及激励措施。同时成立服务中心,以业务为单位提供开发运维服务,保证与业务部门紧密结合推进创新。

最后,加强数字化人才队伍建设,重点围绕三个方面:①对于管理团队,要提升数字化战略规划能力,作为转型的引领者,以国际化、前瞻性的视野和开放的胸襟,立足当下并放眼全局,从战略规划角度应率先看清未来数字化转型的机遇与挑战,充分了解兰州石化的优势和劣势,提前布局并从转型中获取最大的价值。②对于运营团队,要提升创新研发能力,着重培养既懂业务又懂数字化技术的人才,深入一线业务,了解业务痛点与发展方向,敏捷开展数字化解决方案设计并快速迭代,推动解决方案不断完善。

③对于服务团队,要提升专业化技术能力,作为转型的坚实保障,快速响应运营团队提出的转型需求,提供专业化的解决方案落地服务。公司数字化转型需要整合来自各业务和IT部门的领军数字化人才,致力于研发兼具可用性和成本效益的数字化解决方案,实现高效的数字化运营,促进人工智能、物联网和5G等技术加速融入公司业务中。

(五)打造一个数字底座(平台)

一个数字底座(平台)就是智能化数据平台,按需实现万物互联、平台赋能、数据使能、智慧引领。通过智能化数据平台对数据的规范与改造,形成开放可用数据,释放数据潜能,将为企业运营能力带来极大提升:

1. 全面提升企业的洞察力。洞察力提升才能支撑风险预知、降本增效等运营目标。以动态设备为例,传统监测系统只局限于数据采集、阈值告警、人工看图谱诊断,企业对设备的感知粗略、不完整、不连续。通过对动设备振动数据和相关工艺数据进行智能化改造,数据可以支撑物理模型、机器学习、可视化等所需的运算能力,实现更精细化的设备状态以数字孪生体的形式呈现。企业对设备的感知精细、实时、完整、连续,使企业具备设备预知维护的能力。类似的提升同样适用于工艺、静态设备、生产过程等领域。

2. 动态开展运营的预测预警。现有IT/OT系统虽然在企业经营活动中具有一定的信息传递功能,但是很多中间环节需人工干预、进行数据手工整理与填报,在及时性、准确性、全面性等方面存在先天不足,导致生产预测预警不准确。智能化数据平台,打通了各域之间的数据壁垒,有效降低日常工作流程流转中的人为因素,大幅提升企业运营效率,降低差错率,将更多人力从重复性工作中解放出来,转移到创新型工作中去,提升企业预测预警的准确性和及时性。

3. 持续优化生产运营水平。企业日常运营累计的历史数据,是运营优化的重要源泉。运用工业大数据技术,进行历史数据挖掘,可以发现过去有价值的实践,如高效能的工艺参量组合、最佳库存方案等,作为当前及将来的重要参照;也能提炼不足的一面,如设备异常停机、装置性能降低等,并通过数据寻找原因,从而完善日常操作规程。

4. 形成基于数据驱动的决策。在当前数据封闭的情形下,工厂或集团决策层所掌握的信息多是层层填报汇总所得,信息与现实往往存在一定偏差,如信息滞后、表达不清晰、全面性不足等。智能化数据平台的建设旨在将数据资产化,利用真实数据作为信息源头,通过智能化运算提取有效信息,并将工具化工业软件作为信息载体,提高信息的准确性和解读效率,确保工厂与集团信息对称,从而有效解决传统填报模式带来的问题,实现真正意义上的数据驱动的决策。

五、结论

(一)兰州石化公司数字化转型路线可行

自动化院在实施长庆石化智能化工厂建设过程中,对数字化转型进行了深入的探索与实践,选用国内自主研发厂商,率先将工业大数据技术引入动态设备领域,并开发出国内领先的技术与产品。基于对该项目实施过程及效果的初步评估,我们预计在一年内,公司在关键领域如动态设备、工艺等方面可以完成数字化转型试验,并形成可复制推广的技术产品与建设模式。

(二)数字化转型路径优化

在相对封闭的信息系统圈之上创建一个大的开放的信息圈,数据主要来自对目前IT系统数据的智能化改造,以及新增的数据采集,这样改造的方案相对简单,只需要各厂家开放数据接口,由专门具有智能化改造能力的厂商实现,这样代价最小并且避免了原有系统升级的风险。在新建信息圈里,以标准规范推行公平竞争,以专业工具保障效率,以开放性保持源源不断的创新,而原有IT系统,以维持运转作为根本原则,随着新业务形态的逐步完善,企业的运营逐步会迁移到这个开放的信息圈,实现整体的数字化转型目标。

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2024年, 第3期
刊出日期:2024.03
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
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