王 婷 青 霞

重慶市渝川燃?xì)庥邢挢?zé)任公司 重慶 401120

2020 年10 月，工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)王志軍在“十三五”工業(yè)通信業(yè)發(fā)展成就新聞發(fā)布會(huì)上介紹，“2019 年，我國(guó)制造業(yè)增加值達(dá)26.9 萬(wàn)億元，占全球比重28.1%，連續(xù)十年保持世界第一制造大國(guó)地位?！钡覈?guó)制造業(yè)還存在結(jié)構(gòu)性矛盾突出的問(wèn)題，自主創(chuàng)新、自主研發(fā)，以及制造業(yè)與數(shù)字化有效結(jié)合方面仍有欠缺，甚至還存在嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩等現(xiàn)象[1]。黨的十九大報(bào)告提出：供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革深入推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，數(shù)字經(jīng)濟(jì)等新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，需加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，為數(shù)字中國(guó)提供有力支撐。為此，石油石化企業(yè)需朝數(shù)字化方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級(jí)，通過(guò)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)內(nèi)生轉(zhuǎn)化，從本質(zhì)和內(nèi)核上推進(jìn)石油石化企業(yè)的深度發(fā)展。

1 石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型變革

2021 年，在全球油氣行業(yè)景氣復(fù)蘇預(yù)期下，世界各國(guó)石油石化企業(yè)紛紛加快布局?jǐn)?shù)字化的步伐，多家國(guó)際能源公司已達(dá)成共識(shí)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇進(jìn)行二次賦能。沙特阿美公司總裁兼首席執(zhí)行官Amin Nasser 表示，疫情加快了沙特阿美公司運(yùn)營(yíng)數(shù)字化，以及部署和利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的計(jì)劃；雪佛龍CEO 邁克爾·沃斯表示，疫情促進(jìn)了遠(yuǎn)程工作、數(shù)字鉆探、無(wú)人機(jī)等先進(jìn)數(shù)字工具的應(yīng)用；殼牌通過(guò)數(shù)字孿生建立虛擬工廠(chǎng)，提高煉油生產(chǎn)率、可靠性和安全性[2]。上述諸多公司的發(fā)展進(jìn)程都是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于油氣領(lǐng)域的體現(xiàn)。通過(guò)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，更加智能和高效地利用資產(chǎn)和配置資源，提升AI 融合技術(shù)與智能化能力。

我國(guó)的石油生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，已得到大幅提升，整體實(shí)力增速較快，在國(guó)際的影響力逐漸提高。智能制造已經(jīng)在逐步推動(dòng)與先進(jìn)制造技術(shù)的變通和深層次融合，現(xiàn)階段的信息化建設(shè)和數(shù)字化建設(shè)逐漸貫穿于制造活動(dòng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型將增進(jìn)市場(chǎng)活力，在區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、新興技術(shù)和云計(jì)算等領(lǐng)域拓展新的戰(zhàn)略重點(diǎn)、新的專(zhuān)業(yè)技能和新的工作方式，從敏捷運(yùn)營(yíng)、生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)籌、市場(chǎng)洞察活力和嶄新業(yè)務(wù)方式等視角開(kāi)展新型認(rèn)知與分析[3]。我國(guó)的石油企業(yè)經(jīng)過(guò)多年的信息化和數(shù)字化建設(shè)，已建成涵蓋生產(chǎn)管理、經(jīng)營(yíng)管理、綜合管理、基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)安全等80 個(gè)集中統(tǒng)一的信息系統(tǒng)，在數(shù)字化進(jìn)程中已完成從分散向集中、從集中向集成的兩次深度改革[4]。

2 石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)與特征分析

目前我國(guó)石油企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中面臨的主要挑戰(zhàn)是能耗比或單位能耗程度仍舊偏高，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不盡合理，原料進(jìn)口依賴(lài)性較高，供給矛盾還比較突出等。受全球能源格局瞬息變化、油價(jià)持續(xù)低迷、運(yùn)營(yíng)成本高昂，以及低碳環(huán)保要求提高等諸多影響，石油企業(yè)從自身效益出發(fā)降本提效，由內(nèi)自外地開(kāi)展數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是實(shí)現(xiàn)技術(shù)顛覆性創(chuàng)新和重塑行業(yè)格局的必由之路?，F(xiàn)有的數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要有四類(lèi)策略及其應(yīng)用，分別為企業(yè)全力壓注數(shù)字化技術(shù)、職能單元牽頭、業(yè)務(wù)單元牽頭和關(guān)鍵業(yè)務(wù)問(wèn)題導(dǎo)向。其中企業(yè)全力壓注數(shù)字化技術(shù)的方式總體回報(bào)率偏低，但未來(lái)效果可期。四類(lèi)數(shù)字化轉(zhuǎn)型策略及其應(yīng)用都是石油企業(yè)依據(jù)自身技術(shù)實(shí)力、業(yè)務(wù)目標(biāo)和轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)構(gòu)建的戰(zhàn)略與合作生態(tài)、數(shù)據(jù)價(jià)值的轉(zhuǎn)型升級(jí)[5]。

石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方向大多圍繞勘探開(kāi)采業(yè)務(wù)，現(xiàn)階段多以智能化技術(shù)的多元應(yīng)用和多維應(yīng)用為發(fā)展重點(diǎn)和突破口。比如，殼牌將數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)聚焦于提高效率和降低排放的智能技術(shù)；?？松梨趯⒅攸c(diǎn)放在可平衡其資產(chǎn)組合的突破性智能技術(shù)；BP 聚焦于傳統(tǒng)領(lǐng)先技術(shù)領(lǐng)域的智能化發(fā)展。因此，智能自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展在一定程度上推進(jìn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的具體性實(shí)施，數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程也反向推進(jìn)智能自動(dòng)化技術(shù)的軟硬件升級(jí)，互促互進(jìn)的轉(zhuǎn)型升級(jí)使石油企業(yè)能通過(guò)改變內(nèi)在本核適應(yīng)更加多變的外部市場(chǎng)。

為此，石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域需確定虛擬化、數(shù)字化目標(biāo)，通過(guò)建構(gòu)貫穿全生產(chǎn)鏈的數(shù)字化目標(biāo)，促進(jìn)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的全生命周期管理。可結(jié)合所使用的工藝過(guò)程和機(jī)理，進(jìn)行全流程的優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)虛擬制造打下流程基礎(chǔ)[6]。其中工程設(shè)計(jì)包括數(shù)字化工程交付、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)和全流程建模等內(nèi)容，智能自動(dòng)化技術(shù)的推動(dòng)和發(fā)展也可促進(jìn)石化企業(yè)數(shù)字化雙生工廠(chǎng)的建立。在供應(yīng)鏈領(lǐng)域需明晰數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最終目的，在全產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的視角下，有效發(fā)揮橫向和縱向協(xié)同集成效益，跨平臺(tái)、跨企業(yè)甚至跨產(chǎn)業(yè)協(xié)同運(yùn)營(yíng)等追溯到源頭，開(kāi)展基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的智能化技術(shù)應(yīng)用。通過(guò)智能化技術(shù)的全面應(yīng)用，提高物流服務(wù)效率，促進(jìn)石油企業(yè)降本增效，完善產(chǎn)供協(xié)同，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的綠色化和協(xié)同化。圍繞全生命周期進(jìn)行資產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)的集成管控，促進(jìn)量化生產(chǎn)一體化的優(yōu)化，推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型朝環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變，滿(mǎn)足石油企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的安全、穩(wěn)定和長(zhǎng)久的基礎(chǔ)要素，提高資產(chǎn)利用率和能源的可持續(xù)性利用[7]。在經(jīng)營(yíng)決策領(lǐng)域，確定網(wǎng)絡(luò)化、智能化和敏捷化目的，通過(guò)建設(shè)知識(shí)庫(kù)，聘請(qǐng)專(zhuān)家和人才展開(kāi)新一代的決策處理，有效解決未來(lái)經(jīng)營(yíng)管理中數(shù)字化轉(zhuǎn)型遇到的各種復(fù)雜問(wèn)題，推進(jìn)人機(jī)智能的協(xié)同發(fā)展，在企業(yè)經(jīng)營(yíng)分析能力、企業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程和市場(chǎng)響應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生促進(jìn)效益。在產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域，構(gòu)建數(shù)字化服務(wù)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈大型化、規(guī)?；?、高效化，使資源更加多元，促進(jìn)石油企業(yè)在管道輸送、物流配送、營(yíng)銷(xiāo)與服務(wù)等方面形成新的智能服務(wù)體系[8]。

由石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，可映射出石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的特征，分別為自動(dòng)化、數(shù)字化、可視化、模型化和集成化。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的自動(dòng)化是由手動(dòng)操作轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)控制，這是煉廠(chǎng)生產(chǎn)的基礎(chǔ)手段；數(shù)字化是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)感知，實(shí)現(xiàn)信息空間和物理空間的有效銜接，為精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)上的基礎(chǔ)；可視化是將生產(chǎn)的狀態(tài)和工業(yè)上的各種視頻等信息集中起來(lái)，為經(jīng)營(yíng)和決策提供真實(shí)可再現(xiàn)的演示環(huán)境，使決策過(guò)程更接近于真實(shí)；模型化是在生產(chǎn)過(guò)程中，將運(yùn)行的數(shù)據(jù)和專(zhuān)家的知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)工藝或業(yè)務(wù)模型提供支撐，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)用；集成化是與現(xiàn)有工藝或管理業(yè)務(wù)流程的集成來(lái)實(shí)現(xiàn)每一個(gè)環(huán)節(jié)的有效銜接，達(dá)到全局效能最優(yōu)。

3 石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能自動(dòng)化技術(shù)協(xié)同途徑

3.1 智能孿生工程數(shù)字化交付

數(shù)字孿生工廠(chǎng)可促進(jìn)智能工程數(shù)字化的交付，通過(guò)構(gòu)建數(shù)字化集成平臺(tái)，有效集工藝設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、原材料采購(gòu)、工程施工和項(xiàng)目管理等多功能于一體。可根據(jù)石油企業(yè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，通過(guò)明確企業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)則，確保每一個(gè)專(zhuān)業(yè)都能夠基于統(tǒng)一設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)則，展開(kāi)二維和三維協(xié)同設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和校驗(yàn)，保障數(shù)據(jù)有效性[9]。數(shù)字化集成平臺(tái)的文檔資料工作流程，甚至設(shè)計(jì)質(zhì)量都可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，確保整個(gè)過(guò)程向著集成化的方向發(fā)展。構(gòu)建智能孿生工程數(shù)字化交付，其平臺(tái)的采購(gòu)、施工和工程設(shè)計(jì)都是數(shù)字孿生工廠(chǎng)數(shù)字化的基礎(chǔ)，需要根據(jù)主數(shù)據(jù)和種子文件建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以數(shù)字化的方式將平臺(tái)提交給業(yè)主，可有效促進(jìn)石油企業(yè)智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)維過(guò)程數(shù)字化[10]。

3.2 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程智能自動(dòng)化

石油企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要各種類(lèi)型數(shù)量繁多的實(shí)施信息，但受現(xiàn)階段檢測(cè)技術(shù)和外部監(jiān)控環(huán)境等因素的限制，導(dǎo)致關(guān)鍵性運(yùn)行信息和重要性過(guò)程參數(shù)無(wú)法精確感知，生產(chǎn)過(guò)程性信息的不完備，很可能導(dǎo)致檢測(cè)機(jī)理的失效。因此，可采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模的方式，汲取建模機(jī)理，實(shí)現(xiàn)信息智能感知的高精度、高實(shí)時(shí)性和可靠性。與此同時(shí)，還可通過(guò)數(shù)據(jù)模型信息和機(jī)理模型有效融合，促進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程智能自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)信息智能感知和智能集成，在經(jīng)營(yíng)決策環(huán)節(jié)通過(guò)數(shù)據(jù)融合分析，實(shí)現(xiàn)人機(jī)智能融合。利用多元進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與異構(gòu)，數(shù)據(jù)分析與處理平臺(tái)的預(yù)篩選和預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能化和決策管理過(guò)程智能化，由此完成效益指標(biāo)的自動(dòng)化分析和評(píng)判。根據(jù)工藝設(shè)備或敏感性安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，增進(jìn)石油企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程智能自動(dòng)化。

3.3 優(yōu)化全流程協(xié)同控制與操作

石油企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中包含的工具數(shù)量比較多，每個(gè)工序又關(guān)聯(lián)多個(gè)關(guān)系較為復(fù)雜的工藝裝置。為進(jìn)一步完成生產(chǎn)全流程數(shù)字化轉(zhuǎn)化和控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增大產(chǎn)品產(chǎn)量，減少產(chǎn)品消耗，降低產(chǎn)品成本，確保各生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化，唯有協(xié)調(diào)好每個(gè)生產(chǎn)工序和生產(chǎn)工藝，才能從工藝和流程視角完成石油企業(yè)的全流程協(xié)同數(shù)字化轉(zhuǎn)型。全流程的協(xié)同控制和操作優(yōu)化可在控制系統(tǒng)的建立上進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)優(yōu)化，由此確保企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)因人為干預(yù)而導(dǎo)致無(wú)法自主運(yùn)行。全流程的協(xié)同與控制需人工智能技術(shù)參與，其知識(shí)挖掘和識(shí)別工業(yè)的過(guò)程，能夠有效融合生產(chǎn)過(guò)程機(jī)理，將生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行合理應(yīng)用，采用智能模型的方式從多角度、多維度和多目標(biāo)進(jìn)行整個(gè)流程的協(xié)同優(yōu)化和控制。

3.4 過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)智能化把控與管理

石油企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較大，部分地區(qū)生產(chǎn)和加工的條件極其苛刻，如果在生產(chǎn)過(guò)程中直接或間接使用易燃、易爆、有毒危險(xiǎn)化學(xué)品，會(huì)產(chǎn)生突發(fā)性或潛伏性安全事故，給企業(yè)帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，石油企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中須全程貫徹安全和環(huán)保理念，增進(jìn)自主感知，整合多源頭數(shù)據(jù)采集結(jié)果，完成數(shù)據(jù)預(yù)處理和二次篩選，深入挖掘新一代人工智能技術(shù)對(duì)石油企業(yè)發(fā)展的影響，促進(jìn)安全管控平臺(tái)的智慧化把控和過(guò)程性管理，在系統(tǒng)融通和整合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)智能化的管理[11]。針對(duì)生產(chǎn)或管理過(guò)程中的異常報(bào)警數(shù)據(jù)，要及時(shí)發(fā)送警示信息，利用新型智能自動(dòng)化技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)等復(fù)雜環(huán)境下的多源頭數(shù)據(jù)進(jìn)行并行采集，建立符合企業(yè)自身?xiàng)l件的知識(shí)庫(kù)模型，通過(guò)融合多個(gè)專(zhuān)業(yè)來(lái)提高信息的集成度。對(duì)于出現(xiàn)的異常信息等，會(huì)同專(zhuān)家診斷結(jié)果，形成智能預(yù)警預(yù)判模型。除此之外，石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中智能自動(dòng)化技術(shù)還廣泛應(yīng)用于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)仿真等領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)云計(jì)算的應(yīng)用便于追溯生產(chǎn)過(guò)程中安全異常信息到本源，通過(guò)建立事故后果仿真數(shù)據(jù)庫(kù)，有效預(yù)防安全事故的發(fā)生。過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)的智能化還體現(xiàn)在基于事故發(fā)生后的應(yīng)急響應(yīng)措施領(lǐng)域。事故發(fā)生后，可通過(guò)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信息，建立事故后果仿真數(shù)據(jù)庫(kù)，完善和預(yù)測(cè)事故后的發(fā)展趨勢(shì)，采用多模型的計(jì)算方法模擬求得最優(yōu)救援方法或救援路徑。

3.5 計(jì)劃調(diào)度與經(jīng)營(yíng)決策智能化

時(shí)至今日，石油企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中依然缺乏前瞻性智能化的方法和體系，無(wú)法將企業(yè)的頂層需求快速轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃。為了能讓企業(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)符合市場(chǎng)規(guī)律，石油企業(yè)需轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)觀(guān)念，以數(shù)字化運(yùn)營(yíng)和轉(zhuǎn)型為核心理念，并將該理念有效轉(zhuǎn)化為應(yīng)用層級(jí)，完善計(jì)劃調(diào)度和經(jīng)營(yíng)管理決策，以數(shù)字化為驅(qū)動(dòng)，建立智能自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)的智能管理與輔助性決策系統(tǒng)。以企業(yè)信息流為主導(dǎo)線(xiàn)，貫穿和影響企業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo)，使生產(chǎn)供給與資源配置二者形成智能化適應(yīng)和匹配，最優(yōu)化配置和利用資源，最大化發(fā)揮數(shù)字化應(yīng)用的功效。為此，石油企業(yè)需在調(diào)度和經(jīng)營(yíng)決策過(guò)程引入新型數(shù)字化的成果，內(nèi)在通過(guò)自主學(xué)習(xí)，外在通過(guò)應(yīng)用層級(jí)升級(jí)互通，從模型化和智能化多領(lǐng)域整合轉(zhuǎn)型，完成計(jì)劃調(diào)度與經(jīng)營(yíng)管理決策的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

4 結(jié)語(yǔ)

在傳統(tǒng)增速下降、產(chǎn)能過(guò)剩矛盾突出、要素推動(dòng)日益減弱、資源環(huán)境約束進(jìn)一步強(qiáng)化的新形勢(shì)下，石油行業(yè)生產(chǎn)裝置呈現(xiàn)的規(guī)模大型化、高度自動(dòng)化、決策智能化和數(shù)據(jù)信息化，原有依靠資源要素頻繁投入、一味追求規(guī)模性擴(kuò)張的不可持續(xù)性發(fā)展模式已難以為繼，以智能自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)石油企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為石油行業(yè)發(fā)展的新路徑。

智能自動(dòng)化技術(shù)能提升傳統(tǒng)企業(yè)效率、安全環(huán)保和節(jié)能管理水平，智能自動(dòng)化技術(shù)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深度融合成為石油企業(yè)的下一個(gè)風(fēng)口。石油企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型不是一次性交易，而是不斷修改、不斷發(fā)展和不斷發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，需打通內(nèi)部各環(huán)節(jié)，在人員、流程、資產(chǎn)、設(shè)備和動(dòng)力等方面通過(guò)數(shù)字方式進(jìn)行融通，利用智能自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷和柔性生產(chǎn)，以彌合差距、打破孤島，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的計(jì)劃、監(jiān)控、管理和協(xié)同，最終實(shí)現(xiàn)石油企業(yè)的一體化、集成化、柔性化、自動(dòng)化、數(shù)字化和全球化。