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智慧石化建设:从信息化到智能化

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李剑峰

中国石油化工集团有限公司信息和数字化管理部

摘 要:智慧石化建设是智能化时代中国石化转型发展的重要战略。通过顶层设计和试点建设,开展了智能油田、智能工厂、智能管道、智能研究院、智能加油服务站、智能客户服务系统、智能物流系统的建设工程。从信息化到智能化的道路,自2000年以来经历了4个阶段的建设与发展,已经初步形成一系列具有中国石化特色的建设思路、业务流程、规范标准和技术平台。以平台化、服务化、生态化为核心理念的智能化建设道路,展现了良好的经济效益和强大的技术生命力。智慧石化建设依然任重道远,企业还需要保持战略定力,培育全员数字文化,建立与企业转型发展相适应的IT 人才队伍,做好数据治理,坚持平台化路线,进一步提高装置与设施的自动化水平特别是物联化水平。

关键词:智慧石化;智能油田;智能炼厂;智能管道;加油站;客户服务系统;平台化;人工智能

中国石油化工集团有限公司(简称中国石化)是世界第一大炼油公司和第二大化工公司,加油站总数位居世界第二,在2018年《财富》世界500强中排名第三,业务涵盖油气生产、炼油化工、工程科研、油品销售等石油化工全产业链。如此复杂的业务、庞大的体量,在当今瞬息万变的国际政治经济局势下,如何才能跟得上国际原油市场形势和国内消费市场需求的变化,随需应变,让“大象起舞”。中国石化借助最新的信息与通信技术(ICT),全面打造智慧石化,走出了一条“业务驱动、数字赋能、智能引领”的永续发展之路。

1 数字革命引领中国石化信息化建设

中国石化一直非常重视信息化的发展,集团公司领导担任信息化领导小组组长,全面推进信息化发展,在各层级落实信息化一把手工程,强调信息化“六统一原则”(统一规划、统一标准、统一设计、统一投资、统一建设、统一管理),重视顶层设计。


1.1 建设覆盖集团各层面的信息系统


从2000年开始,中国石化推进集团整体的ERP建设,并以此为核心,打造集中统一的经营管理平台,建设了集团层面的办公系统、视频会议系统、合同系统、资金集中系统等一系列业务应用,提供了强有力的集团管控手段,大幅度提升了集团管控能力。在生产层面,建设了油田企业的勘探开发数据库系统、炼化企业的生产执行系统(MES)、销售企业的加油卡系统等。这些系统在生产业务中发挥了巨大作用,如中国石化的加油卡,基本上实现了“一卡在手全国加油”的目标。

到“十一五”后期,集团经营管理层面的信息化建设基本完成,ERP覆盖股份公司所有企业,集团报表统一出具,基础网络、OA系统、邮件系统、视频会议系统、集团网站群等全覆盖,石化信息化基本实现规模化。这一阶段是石化信息化建设逐步走向规范化并快速发展阶段(图1)。


1.2 从信息化向数字化升级换挡


“十一五”后半期到“十二五”,中国石化的信息化建设进入集中集成、深化应用阶段,这一阶段是信息化向数字化迈进的升级换挡期,也是智能化建设的试点探索期。该时期信息化建设节奏加快,系统集中集成要求提高,信息化应用水平提高,注重升级发展、提质提效,企业效果显现。

主要建设成果体现在建成了经营管理、生产营运、信息基础设施与运维三大平台,基本完成了ERP大集中建设。经营管理层的合同管理、全面预算、电子商务、客户关系管理、审计集成、业务公开、综合办公、共享服务、远程教育、数据仓库等系统,以及生产营运层的总部生产运营指挥系统、供应链及物流管理、安全环保、源头数据采集、油气生产指挥、勘探开发业务协同平台、炼化生产执行、能源管理、设备管理、加油卡、物流等系统全部建成投用或得到集成升级。信息系统贯通全产业链上中下游,覆盖了各核心业务领域,成为公司生产运营和经营管理的“中枢神经系统”。


1.3 描绘智慧石化发展全景蓝图


“十二五”后期,伴随云计算、大数据、人工智能等新技术发展,企业数据治理、大数据应用、数字化转型等方面工作受到重视并开展探索。2012年中国石化在石化行业启动了智能制造探索,陆续启动了智能工厂、智能油田、智能研究院的规划、设计、建设,将新一代信息技术与企业业务进行深度融合,初步描绘了石化集团智能化发展的全景蓝图(图2)。

智慧石化的基本内涵是通过全面应用以新一代人工智能为核心的ICT技术,改造和提升企业的生产方式、管理方式和组织方式,激发企业创新活力,促进两化深度融合。以平台化支撑全业务链条的一体化,构建快速响应市场变化、敏捷支撑业务变革、直面最终用户的商业生态,全面推进企业的数字化转型和可持续发展。不同业务板块的智能化建设从业务上各有侧重,强调价值引领,在技术上实现统一平台、统一标准,强调生态和共享。

进入“十三五”,中国石化制定实施了“价值引领、创新驱动、资源统筹、开放合作、绿色低碳”五大战略,信息化建设进入了集成共享、协同创新阶段。信息化工作重心由支撑内部运营管理,向“对内支撑卓越运营、对外推进开放互联”转变,全面支撑公司战略实施,推进生产方式、管理方式、商业模式变革。对内支撑卓越运营就是要持续提升经营管理集约化、一体化水平,积极推进智能工厂、智能油田等建设,构建数字化、网络化、智能化的生产营运管理新模式,促进传统产业转型升级,提质增效;对外推进开放互联就是要积极推进电子商务、客户关系管理、支付与金融等统一平台建设,构建以客户为中心、互联网为载体的石化商业新业态,形成从生产制造、产品销售到市场反馈的闭环,着力打造石化商业生态圈,促进跨界经营、创新发展。

2 全面推进智能化建设取得系列成果

“十三五”期间,按照“大平台、大安全、大运维”的思路,中国石化智能化建设全面推进,运用新技术、新理念、新模式,建成了集成共享的经营管理平台、协同智能的生产营运平台、互联高效的客户服务平台、敏捷安全的技术支撑平台,构建标准化和信息安全两个体系,建立一套信息化管控机制(简称421工程)。进一步提高系统集中集成度,着力提升信息化综合能力和智能化决策服务能力,全面支撑石化集团可持续、高质量发展。

中国石化先后开展了智能油田、智能工厂、智能管道、智能化研究院、智能化加油服务站、智能化客户服务系统、智能物流系统的建设工程,把最新的人工智能、物联网、VR/AR、大数据、机器人等技术融入石化核心生产业务,采用产学研结合的方式,按照“信息化/ 数字化建设全面提升,智能化技术关键点突破”的建设模式,因地制宜,建设有效益的信息化,不搞花架子,形成了一系列可喜成果。


2.1 智能油田建设


中国石化智能油田是在数字油田的基础上,围绕上游的油藏、井、管网、设备设施等核心资产,借助信息技术全面辅助资产管理和效益优化,通过物联化、集成化、模型化、可视化等手段,建设全面感知、集成协同、预警预测和分析优化4项能力,助力高效勘探、效益开发,达到资产价值最大化。

集团公司采取统一设计,结合国际领先实践和中国石化的管理、业务特点,智能油气田建设立足油公司模式,关注核心业务,遵循业务导向,重点围绕覆盖6个业务域(勘探、开发、生产、集输、生产辅助和QHSE管理)的16项内容开展建设。其中,勘探和开发领域包括勘探目标优选、方案管理(勘探方案、开发方案)、协同研究、油气藏动态管理、石油工程远程作业管理、工程项目管理(勘探项目、开发项目);生产和集输领域包括一体化生产指挥、应急响应、生产运行优化、单井管理、管网管理、工程项目管理(生产项目、集输项目);生产辅助领域包括设备管理及QHSE管理。2017年下半年开始,已在中国石化的普光气田和西北油田分公司采油三厂开展了智能油气田建设试点。


2.2 智能工厂建设


石化智能工厂于2012年开展总体设计;2013年开始在中国石化燕山石化公司(简称燕山石化)、中国石化镇海炼化公司(简称镇海炼化)、中国石化茂名石化公司(简称茂名石化)、中国石化九江石化分公司(简称九江石化)4家企业试点建设;2015年底,智能工厂试点项目上线运行;2018年底,镇海炼化、茂名石化两家企业提升项目整体上线(年底完成整体验收工作)。九江石化、镇海炼化、茂名石化被工信部评为国际智能制造示范;燕山石化被评为北京市绿色工厂;九江石化被评为国家智能制造标杆企业。智能工厂建设促使企业的生产、管理、经营各方面的自动化、可视化、数字化水平显著提升,有效促进了转型升级、提质增效,为企业创效逾数十亿元,企业劳动生产率提高20%以上,初步形成了智能工厂建设理论体系,即“123456”模式。

一个目标:智能工厂建设目标是实现卓越运营,达到劳动力生产率高、能耗物耗低、安全环保水平高、经济效益好的目标。

两大体系:一是技术支持体系,包括工业物联网、云计算、移动互联、工业大数据、虚拟现实/ 增强现实与人工智能等技术;二是标准体系,包括技术标准、数据标准、应用标准、服务管理标准和信息安全标准5个部分。

三条主线:一是“炼化一体化优化”,实现供应链全过程的价值增值,在优化深度上,通过计划、调度、装置、控制4个层面上的一体化优化,实现生产全过程效益最大化;二是“炼化生产集成管控”,实现经营管理层、生产营运层、过程控制层的纵向集成,形成新一代生产营运指挥新模式;三是“全生命周期资产管理”,实现从工厂的项目筹建、工程设计、建造交付,到工厂运行与设备维护、资产报废的资产生命全过程数字化管理。

四项能力:石化智能工厂贯穿运营管理全过程,通过技术变革和管理创新,提升企业的全面感知能力、优化协同能力、预测预警能力和科学决策能力。

五化特征:石化企业的智能化主要体现数字化、集成化、模型化、可视化、自动化5个方面。

六大核心业务域:石化智能工厂涵盖了生产管控、供应链管理、设备管理、能源管控、安全管控、环保管控6个核心业务领域。


2.3 智能管道建设


中国石化的大多数管道分布在我国东部发达地区,多数是已经建设运行了10年甚至是几十年的老管道。这些年社会建设快速发展,管道所处的荒郊野外,很多被拓展为城区、居民区甚至是学校,老管道的占压情况、埋深甚至是走向等基本情况不清,安全风险高,运行管理难度大。2013年青岛“11·22”事故教训深刻,事后中国石化立即行动起来,启动智能化管线建设,2015年全面建成。至此,中国石化集团下辖的所有管道全部实现在线管理,形成以“数字化、自动化、标准化、可视化、智能化”为特征的一体化智能管道管理系统(图3)。

管线基础资料实现标准化、数字化、可视化,在生产运行监控、风险隐患监管、快速应急响应等方面发挥日益重要的作用,逐步成为油气管线日常管理的有力抓手。系统上线后在油品泄漏测算、管输监控管理、调度运行管理、异常事件管理等诸多方面都发挥了重要作用。例如,中国石化管道储运有限公司打孔盗油事件由原来的每年数百起降至1起,中国石化化工销售有限公司华中分公司盗油事件率由3.80降低到0.63,提高了管道隐患治理和油气管网安全运行水平,经济效益和社会效益显著。


2.4 智能研究院建设


中国石化拥有8家研究院,研究领域涵盖石油工业上中下游的各个领域,拥有实力雄厚的科研队伍,每年的创新成果和专利申请在全国名列前茅。打造智能化研究院的目的,就是要利用以人工智能为代表的ICT新技术,发挥科研人员的作用,激发创新活力,更好地服务石化企业核心业务的创新发展。

智能化研究院基于统一的“石化智云”平台(SSCP),围绕科研管理、科研创新、技术服务3条业务主线,探索与中国石化科研发展模式相适应的信息化支撑体系。采用云计算、物联网、大数据和人工智能等新一代信息技术,支撑研究院科研管理、科研创新、技术服务业务,全面提高科研工作的数字化、网络化、智能化水平。实现对科研力量的有效整合,对科研资源的灵活调度,对科研手段的持续升级,对技术市场的快速响应,以及智能化的科学实验支持、系统化的知识沉淀共享、体系化的人才能力培养和定制化的科研技术服务。

2018年,中国石化已开始智能化研究院试点建设。试点主要围绕科研管理,加强过程管控,提升精细管理能力;围绕科研创新,释放创新活力,提升科技研发能力,建成炼化知识管理系统,实现知识推送个性化、知识传承网络化。现已建成数字化实验室、技术服务管理系统和在线技术服务中心,围绕技术服务,变革服务模式,提升在线服务能力。石化智能化研究院试点建设已在中国石化大连石油化工研究院全面展开,2019年底主要功能有望上线运行。


2.5 智能加油服务站建设


加油站是炼油企业实现价值的前沿阵地。这些年市场竞争的日趋激烈和人们消费方式、支付方式的转变,给加油站转型发展提出了新的课题。中国石化的智慧加油站建设主要围绕“从加油站向综合服务站转变”这一核心课题,采用移动支付手段和新一代人工智能技术,改善用户加油体验,增加用户黏性,做好“客户画像”和精准营销,试点无人便利店等新零售理念,油品销售和非油品销售全面升级,打造新一代智能加油服务站(图4)。近年来,试点工作已在广东、江苏、湖南、北京等十几个省市的中国石化加油站展开,初步实现车牌识别、智慧支付、数字营销等服务功能。


2.6 智能客户服务系统建设


中国石化拥有统一的客服电话号95388,建设了统一的客服中心,服务化工销售、润滑油销售、易派客电商、中国石化商旅平台等多个业务领域。这套服务系统负责为各家企业的客户提供咨询、投诉应答、意见建议回复等,客服业务主要包含来电识别、客户识别、交互记录、服务工单、外呼管理等。随着业务的发展, 客户快速增多, 客服系统压力越来越大。

2018年,中国石化启动智能客服建设,一期智能化建设主要内容包括:一是智能机器人接听电话、应答咨询、业务回访、业务引导、7×24小时值班等;二是智能知识库建设,包括知识管理、知识学习、知识图谱构建等;三是智能质检,重点在智能化的服务监督、服务评价(图5)。通过精细化的客户画像,感知客户意图,全生命周期挖掘客户潜能,机器人全业务指导用户,助力市场营销,提升销售转化率。目前,一期建设项目已经进入试运行阶段。

3 智慧石化建设仍需要久久为功

智慧石化企业建设不是一个项目,而是一个需要持续很长时间的重大工程;不是由一个项目组或者一个IT建设团队来承担,而需要企业的全员参与,尤其是企业最高决策层要亲力推动。


3.1 打造支撑智能化建设的云平台


平台化建设是信息化建设的新阶段。传统的烟囱式、补丁式信息化发展模式已经无法满足业务快速发展变化的需求,特别无法满足大数据时代智能化应用的需求,必须在统一的平台环境下,才能形成智能化技术的不断积累和共享,构建弹性的可动态调整的业务服务,让各种复杂的技术标准真正落地使用。

中国石化打造了支撑智慧石化建设的统一的“石化智云”平台(图6),并明确要求“一切应用上云,一切开发上平台”(All in Cloud)。上云就是上石化智云,上平台就是上石化智云平台。所有的创新和技术都要在平台上形成积累和共享,所有的标准都要在平台上落地和实现管控。平台既是应用平台、开发平台,也是共享平台、管控平台。用服务化、组件化的理念实现共享,用生态化的思路实现平台建设的可持续。

不同业务板块之间的共享通过3 条途径来实现:一是基于持续交付平台的标准化来实现共享;二是设备、安全、环保、工程管理等共性业务从一开始就通过跨板块的统一设计来实现共享;三是算法、工具类的功能通过逐渐沉淀来实现共享。随着持续建设的推进和积累,同一业务板块内可以实现全面共享,跨板块之间的功能性共享可以超过20%,数据的共享效果更加明显。


3.2 数字化转型使石化企业永葆基业长青


互联网时代的来临,打破了传统固有的企业边界,制造了很多“边缘崛起、跨界成功”的经典案例。中国石化作为大型石油石化企业,在很多领域都形成了自己的优势积累,如何借助ICT技术,把这些优势转变为企业新的经济增长点,是传统企业转型发展的“低成本、低风险、高回报”主要方向。物资采购就是这样一个典型领域。中国石化几十年发展过程中长期承担保供任务,每年数千亿元的采供量,培育了一支高水平的专家型采购团队,他们对供需两端都有深刻了解,对各类物资和装备的性能、质量有透彻的认识。这种优势可以通过电商平台的方式打包成一个“采购服务”产品,向社会出售,从而在原有人员团队和内部任务不变的情况下,承揽新业务,创造新价值。

“易派客”工业品电商平台自2016年正式上线运行以来,秉持“专家采购、管家服务”的理念,业务不断扩大,目前已成为国内最大的工业品电商平台,为中国石化以及社会企业提供采购服务、销售服务、金融服务和综合服务。2017年被列为金砖国家工商理事会2017年8项核心成果之一,指定为服务金砖国家唯一的工业品电子商务平台,2017年12月被联合国全球契约中国网络授予“实现可持续发展目标2017中国企业最佳实践”,2018年5月被“第二届中国品牌价值评价信息发布会”评估品牌价值74.03亿元。“易派客”工业品电商平台为中国石化及社会企业提供采购服务、销售服务、金融服务和综合服务。截至2019年6月底,累计上线商品451万种,上线单品5249万个,交易金额7769亿元。国际业务平台已汇聚全球采购商超1万家,供应商超1200家,在“一带一路”沿线国家累计交易金额达92.5亿美元。平台为中国石化创造了巨大的经济效益和很好的社会效益,为传统大型国有企业数字化转型树立了一个新标杆。


3.3 智慧石化建设依然任重道远


智慧石化建设仍面临一些困难和挑战,主要体现在以下几个方面:

一是坚持企业的战略定力。需要企业的顶层设计和持之以恒的投入,一曝十寒难以达成最终目标。从策略上看,项目组织者要从最容易见效的业务入手,很快显现的效果有助于增强决策者持续支持的决心。

二是培育企业全员的数字文化。快速发展的数字技术已经在不同业务领域之间造成了“数字鸿沟”,数字文化的普及有助于消弭鸿沟,实现跨业务的沟通与协作。

三是建立一定规模的IT人才队伍。两化融合首先是人才的融合,石化企业不缺少石油化工专业人才,但IT人才严重不足,成为智能化持续发展的重要障碍。

四是认真做好企业的数据治理。数字化是智能化的基础,就目前发展情况看,企业数据治理水平普遍偏低,企业级数据资源中心建设滞后,无法满足应用的发展,数据池建设亟待加强。

五是坚持平台化建设。只有坚持平台化,所有的标准才能真正落地,实现共享和构建生态,形成技术积累,从本质上消除信息孤岛的产生,能实现建运一体,大幅度降低企业的信息化成本。

六是企业装置、设施的自动化水平特别是物联化水平,成为智能化发展的瓶颈。譬如炼化企业的装置缺少计量仪表特别是在线分析仪,很多实时优化分析就无法开展;大型机组的传感设备配备不到位,无法采集足够的数据开展大数据建模,也就无法实现设备的预知性维护。生产装置的自动化计量、分析、数采、控制等方面的仪器仪表建设亟待加强。

4 结束语

智慧石化建设方兴未艾,各领域初步应用展现的良好效果,为加速智能化建设发展提振了信心,已经形成的一些技术积累和成功经验,为进一步升级换代打下了基础。在平台化、服务化、生态化的“石化智云”不断建设升级的基础上,人工智能各种新技术、新理念与石油石化生产业务需求不断融合,快速落地,支撑企业优化生产、细化管理、降本增效,引领生产科技的不断创新。在当今高度复杂、快速变化、激烈竞争的市场大环境下,智慧石化的建设,为业务敏捷应变和转型升级、为企业应对竞争和永续发展打造了“领先一步、智高一筹”的先进技术平台。


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