劉倩 孟小雨 閻君 杜國敏 趙黎明 王敏

（1.中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院；2.中國石油大學(xué)（北京））

0 引言

國內(nèi)綜合性石油公司多是上中下游一體化的企業(yè)集團(tuán)，具有業(yè)務(wù)鏈流程長、業(yè)務(wù)類型多、生產(chǎn)組織和管理協(xié)調(diào)難度大、應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化所需調(diào)整時(shí)間長等特點(diǎn)。其中原油業(yè)務(wù)鏈涉及“生產(chǎn)、煉油化工、運(yùn)輸、銷售、儲(chǔ)存、貿(mào)易”6個(gè)環(huán)節(jié)，天然氣業(yè)務(wù)鏈涉及“生產(chǎn)、調(diào)運(yùn)、調(diào)峰、銷售、儲(chǔ)存、貿(mào)易”6個(gè)環(huán)節(jié)。隨著石油公司上中下游業(yè)務(wù)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展期，各環(huán)節(jié)的相互關(guān)聯(lián)與影響日益密切，如何實(shí)現(xiàn)上中下游協(xié)調(diào)發(fā)展，提升業(yè)務(wù)鏈整體效益已成為石油公司實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵問題。

近年來，許多綜合性石油公司圍繞原油和天然氣兩條業(yè)務(wù)鏈開展了大量的一體化優(yōu)化研究，在提高經(jīng)營計(jì)劃、運(yùn)行調(diào)度、營銷和投資決策水平以及生產(chǎn)經(jīng)營效益等方面發(fā)揮了重要作用。但也存在一些問題與不足：一是業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化所需要的數(shù)據(jù)無法及時(shí)、順暢的獲?。欢菢I(yè)務(wù)鏈優(yōu)化技術(shù)手段和優(yōu)化方法有待進(jìn)一步完善和提高；三是缺乏一整套系統(tǒng)化、數(shù)字化和信息化的業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化決策支持工具。

基于以上現(xiàn)狀，考慮到業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化是一項(xiàng)需要長期持續(xù)、不斷深化的研究和應(yīng)用工作，建議建立專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)性、基礎(chǔ)性、持續(xù)性的業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化研究。

1 業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室構(gòu)想

1.1 建立業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的總體思路

建立業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的總體思路：以石油公司整體效益最大化為目標(biāo)，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，聚焦生產(chǎn)經(jīng)營方案優(yōu)化、產(chǎn)運(yùn)銷矛盾破解和生產(chǎn)經(jīng)營策略制定等重大問題，以運(yùn)營管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)、計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)等理論方法為基礎(chǔ)，借助信息化、智能化、大數(shù)據(jù)和云技術(shù)等現(xiàn)代工具，建立業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室。依托實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，研發(fā)業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化模型技術(shù)，開展業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化應(yīng)用方法、生產(chǎn)經(jīng)營方案和策略建議等方面的分析、模擬和研究。

1.2 建立業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的具體任務(wù)

建立業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的具體任務(wù)：一是建立數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，形成一個(gè)信息資源集中、管理規(guī)范、常態(tài)化、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)獲取通道，為業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化提供集成的數(shù)據(jù)環(huán)境，并以此平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息共享、信息處理和信息發(fā)布［1］；二是開發(fā)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)，以此為基礎(chǔ)開展模型技術(shù)研發(fā)、模型模塊化開發(fā)，為優(yōu)化和相關(guān)研究提供集成、共享的模型和先進(jìn)的工具軟件；三是在數(shù)據(jù)集成平臺(tái)和業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)的基礎(chǔ)上，持續(xù)開展市場(chǎng)研究、價(jià)格研究、業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化方法與模型研究、優(yōu)化應(yīng)用及策略研究等。

1.3 實(shí)驗(yàn)室整體架構(gòu)

業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室采用分層體系架構(gòu)設(shè)計(jì)，自下而上，由數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)支撐2層平臺(tái)組成（見圖1）。數(shù)據(jù)集成平臺(tái)是業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)鏈數(shù)據(jù)的集成、分析和查詢，及資料共享和成果管理。業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)直接面向?qū)嶒?yàn)室研究人員，是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化研究和應(yīng)用分析等功能的窗口。通過2層平臺(tái)的搭建，形成統(tǒng)一集成的優(yōu)化環(huán)境，滿足業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化應(yīng)用的需要。

圖1 實(shí)驗(yàn)室整體架構(gòu)示意

2 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)

數(shù)據(jù)集成平臺(tái)是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立的支持優(yōu)化分析和模型研究所需數(shù)據(jù)的自動(dòng)化集成平臺(tái)，功能是將多來源數(shù)據(jù)按計(jì)劃接入、清洗和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)多環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集和集中存儲(chǔ)管理，實(shí)現(xiàn)集成數(shù)據(jù)的在線查詢、下載和實(shí)時(shí)圖表分析等。該平臺(tái)是業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)室提供先進(jìn)、穩(wěn)定和安全的數(shù)據(jù)服務(wù)，為業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

數(shù)據(jù)集成平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)集成管理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理兩部分功能。

2.1 數(shù)據(jù)集成管理

數(shù)據(jù)集成管理提供內(nèi)、外部多類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)抽取和采集調(diào)度，以及清洗管理等，為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、入庫提供保障。同時(shí)，建立各類型數(shù)據(jù)采集接口，為實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化研究提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支持。根據(jù)數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)形式的不同，采用多種采集方式，包括集成接口方式、網(wǎng)絡(luò)抓取方式、文件上傳和手工填報(bào)錄入等4種。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理采用工業(yè)大數(shù)據(jù)分布式數(shù)據(jù)集群存儲(chǔ)技術(shù)，集成各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，建立宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫、國內(nèi)市場(chǎng)數(shù)據(jù)庫、價(jià)格數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)庫等5類數(shù)據(jù)庫，提供海量存儲(chǔ)環(huán)境和實(shí)時(shí)應(yīng)用能力。

3 業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)

業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)是通過集中部署相關(guān)模型，并提供多種優(yōu)化和分析工具，實(shí)現(xiàn)模型間的數(shù)據(jù)集成共享、模型版本管理、模型建模計(jì)算、工具調(diào)用和結(jié)果輸出，為實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化應(yīng)用研究提供支撐。不同角色優(yōu)化人員可在同一平臺(tái)上進(jìn)行優(yōu)化協(xié)作、成果共享，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化的有序流轉(zhuǎn)和高效協(xié)同。

業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)具有模型及工具管理、輸入管理、應(yīng)用管理三部分功能。

3.1 模型及工具管理

對(duì)優(yōu)化應(yīng)用相關(guān)的模型進(jìn)行整合，集成到統(tǒng)一的平臺(tái)中，全面、有效地支持實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化應(yīng)用需要。

平臺(tái)中集成的模型一般包括成品油/化工品/天然氣需求預(yù)測(cè)模型、國際油價(jià)預(yù)測(cè)模型、油品/化工品可實(shí)現(xiàn)價(jià)格測(cè)算模型、原油業(yè)務(wù)鏈一體化優(yōu)化模型、天然氣業(yè)務(wù)鏈一體化優(yōu)化模型等。上述模型均采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室研究人員可以通過登錄云終端，進(jìn)入預(yù)置的模型環(huán)境，便捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加載、模型調(diào)用和模型應(yīng)用計(jì)算，快速開展優(yōu)化研究。同時(shí)，平臺(tái)還提供與第三方成熟工具軟件的接口，可以直接調(diào)用工具軟件的計(jì)算功能，擴(kuò)展計(jì)算方法。

可以調(diào)用的工具軟件包括求解器軟件和分析軟件兩類。求解器軟件主要應(yīng)用于求解計(jì)算特定的數(shù)學(xué)問題。分析軟件主要應(yīng)用于數(shù)學(xué)建模、分析和優(yōu)化工作，包括GAMS（通用代數(shù)建模系統(tǒng)）、SPSS（社會(huì)科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件包）和SAS（統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)）等。

3.2 輸入管理

將模型應(yīng)用所需要的所有數(shù)據(jù)分成直接調(diào)用型和參數(shù)輸入型兩類，設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸入界面，通過不同的界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)用和參數(shù)輸入。

根據(jù)數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，完成數(shù)據(jù)調(diào)用有兩種方式：一是針對(duì)來源單一、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的數(shù)據(jù)，可以通過平臺(tái)內(nèi)集成的BI（商業(yè)智能）工具，將查詢數(shù)據(jù)包推送給相應(yīng)模型工具；二是針對(duì)來源較多、格式復(fù)雜的數(shù)據(jù)，無法通過BI工具直接獲得，可以通過定制開發(fā)組件的方式，將繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)指定格式數(shù)據(jù)包的自動(dòng)化生成，并推送給相應(yīng)模型工具。

3.3 應(yīng)用管理

優(yōu)化研究人員可以利用集成的研究環(huán)境，進(jìn)行多種優(yōu)化應(yīng)用；也可以在模型應(yīng)用模塊中，采用Web Service（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）組件化技術(shù)，將已經(jīng)具備實(shí)用條件的模型進(jìn)行整合封裝，加入工具箱，使各類用戶都可以實(shí)時(shí)調(diào)用模型，并快速、直觀地查看運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果，實(shí)現(xiàn)模型應(yīng)用步驟的簡化和易用化。

4 依托實(shí)驗(yàn)室開展優(yōu)化研究

業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的核心功能是為石油公司業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化的各項(xiàng)研究工作，提供集成的數(shù)據(jù)環(huán)境、統(tǒng)一的研究環(huán)境。因此，可以依托實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，持續(xù)開展市場(chǎng)需求和價(jià)格預(yù)測(cè)、業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化方法與模型研究、多情景模擬實(shí)驗(yàn)、關(guān)鍵瓶頸分析、價(jià)值鏈分析、生產(chǎn)經(jīng)營策略動(dòng)態(tài)研究等（見圖2），將傳統(tǒng)的項(xiàng)目制“被動(dòng)研究”轉(zhuǎn)變?yōu)閱栴}導(dǎo)向制的“主動(dòng)研究”，為石油公司生產(chǎn)經(jīng)營提供更加高效、科學(xué)的決策支持服務(wù)。

圖2 可以依托實(shí)驗(yàn)室開展的優(yōu)化研究工作

4.1 市場(chǎng)需求研究

市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)是業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化的基礎(chǔ)。對(duì)市場(chǎng)需求的研究是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)鏈整體優(yōu)化、制訂生產(chǎn)計(jì)劃的重要前提和基礎(chǔ)支撐。

依托實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可以重點(diǎn)開展生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境研究、成品油需求預(yù)測(cè)研究、化工品需求預(yù)測(cè)研究和天然氣需求預(yù)測(cè)研究，以及需求預(yù)測(cè)方法論、標(biāo)準(zhǔn)化和模型化技術(shù)等方面的基礎(chǔ)研究。

4.2 價(jià)格研究

價(jià)格預(yù)測(cè)也是業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化的基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)結(jié)果將作為業(yè)務(wù)鏈整體優(yōu)化的重要輸入?yún)?shù)，對(duì)優(yōu)化結(jié)果具有明顯導(dǎo)向性作用。

依托實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可以重點(diǎn)開展國際原油價(jià)格預(yù)測(cè)研究、國際成品油價(jià)格研究、油品可實(shí)現(xiàn)價(jià)格測(cè)算研究、化工品價(jià)格預(yù)測(cè)研究和天然氣價(jià)格測(cè)算研究，以及價(jià)格預(yù)測(cè)方法論、標(biāo)準(zhǔn)化和模型化技術(shù)等方面的基礎(chǔ)研究。其中，油品可實(shí)現(xiàn)價(jià)格測(cè)算研究包括價(jià)格走勢(shì)研究、價(jià)差規(guī)律研究、與原油聯(lián)動(dòng)調(diào)價(jià)規(guī)律研究、國內(nèi)加工油種掛靠國際油價(jià)的定價(jià)機(jī)制研究、石油產(chǎn)品掛靠國際油價(jià)的定價(jià)機(jī)制研究等。

4.3 業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化方法與模型研究

統(tǒng)籌安排“原油生產(chǎn)和進(jìn)口-煉油化工-成品油銷售、天然氣生產(chǎn)和進(jìn)口-管輸和儲(chǔ)氣-銷售”等各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)兩條業(yè)務(wù)鏈整體最優(yōu)的資源平衡和物流優(yōu)化。

4.3.1 原油業(yè)務(wù)鏈

重點(diǎn)圍繞原油資源配置、煉化物料、成品油物流與市場(chǎng)等重要環(huán)節(jié)，開展一體化優(yōu)化方法研究、整體優(yōu)化模型研究、模型輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)化研究、模型應(yīng)用功能擴(kuò)展性研究和模型運(yùn)算效率提升研究等。研究成果可以指導(dǎo)統(tǒng)籌安排原油采購與物流、煉化加工、成品油物流等各環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)原油業(yè)務(wù)鏈整體最優(yōu)的資源平衡、轉(zhuǎn)換和物流優(yōu)化，形成一體化優(yōu)化生產(chǎn)方案和生產(chǎn)經(jīng)營策略建議。

4.3.2 天然氣業(yè)務(wù)鏈

重點(diǎn)圍繞國內(nèi)天然氣生產(chǎn)和進(jìn)口貿(mào)易資源的配置、管輸和儲(chǔ)氣、銷售配置等重要環(huán)節(jié)，開展一體化優(yōu)化方法研究、整體優(yōu)化模型研究、模型輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)化研究、模型應(yīng)用功能擴(kuò)展性研究和優(yōu)化計(jì)算效率提升研究等。

4.4 優(yōu)化應(yīng)用及策略研究

利用優(yōu)化模擬技術(shù)、價(jià)值鏈分析方法和動(dòng)態(tài)博弈方法等，開展石油行業(yè)的多情景優(yōu)化模擬研究、關(guān)鍵瓶頸發(fā)現(xiàn)和分析研究、油氣業(yè)務(wù)價(jià)值鏈分析研究，以及針對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營重點(diǎn)問題的專題研究。

4.4.1 多情景模擬優(yōu)化

開展基于不同生產(chǎn)經(jīng)營形勢(shì)下的油價(jià)多情景、市場(chǎng)需求多情景、批零價(jià)差多情景、天然氣夏季促銷和壓產(chǎn)多情景的模擬優(yōu)化，開展基于不同生產(chǎn)經(jīng)營決策下的外購或自己加工、國內(nèi)銷售或出口銷售的多情景對(duì)比分析和靈敏度分析。

4.4.2 關(guān)鍵瓶頸發(fā)現(xiàn)及分析

分析和發(fā)現(xiàn)制約公司整體效益提升的宏觀物流瓶頸和制約公司競(jìng)爭(zhēng)力的微觀生產(chǎn)瓶頸。

4.4.3 價(jià)值鏈分析

價(jià)值鏈分析包括分環(huán)節(jié)效益測(cè)算分析、整體效益測(cè)算分析、分資源-銷售渠道效益測(cè)算分析、單油種加工效益測(cè)算分析、單煉廠加工效益測(cè)算分析、進(jìn)口氣效益測(cè)算分析和內(nèi)部合理價(jià)格測(cè)算分析等。

5 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)室建成后，可以為石油公司業(yè)務(wù)鏈優(yōu)化的各項(xiàng)研究工作，提供集成的數(shù)據(jù)環(huán)境和統(tǒng)一的研究環(huán)境。通過持續(xù)開展市場(chǎng)需求和價(jià)格預(yù)測(cè)、業(yè)務(wù)鏈一體化優(yōu)化、多情景模擬實(shí)驗(yàn)、價(jià)值鏈分析等研究，為石油公司生產(chǎn)經(jīng)營提供更加高效、科學(xué)的決策支持服務(wù)，成為解決石油公司生產(chǎn)經(jīng)營實(shí)際問題、有效服務(wù)于石油公司生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化管理工作的軟科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。