数字化转型网灯塔制造专题
数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等，从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念，帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。
人类社会每一次经济形态的转变都伴随着重大技术革命、生产方式变革和社会结构的变化。自20世纪60年代末以来，以计算机、互联网为代表的信息技术对生产方式、管理方式和消费模式产生了深刻影响，持续推动经济发展方式变革，催生出数字经济萌芽。进入21世纪后，以互联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代IT技术快速发展，与社会各行业深度融合，数字经济形态快速成长，推动人类社会进入数字经济时代。数字经济以数字化的信息和知识为关键生产要素，推动经济发展质量、效率和动力变革，并带来治理模式的深刻变化。为应对新一轮技术革命带来的大变局，适应数字经济的新要求，国家提出新型工业化的发展方式，以实现工业的高效率、高质量、可持续发展。炼油化工行业作为国民经济的支柱产业，面对新一轮技术革命和激烈的市场竞争，运用新一代IT技术和产品，持续推进数字化转型，打造智能化生产运营方式，加快新型工业化进程。炼化企业以智能制造为发展目标，以智能工厂为主要抓手，持续改进生产模式、运营模式和决策模式，涌现出一批智能工厂案例和典型应用场景，劳动生产率和价值创造能力等方面取得了明显提升。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
一、新型工业化产生背景和内涵
1、数字经济的产生与数字化转型趋势
1.1信息技术催生数字经济
20世纪90年代后，随着互联网商业化，特别是万维网（World Wide Web）的蓬勃发展，引发互联网革命，各种互联网平台的创建及其广泛应用，凸显了网络的价值和创造新模式的能力。1996年“数字经济之父”唐·泰普斯科特首次提出数字经济（The Digital Economy）概念，将数字经济定义为“可互动的多媒体、信息高速公路及互联网所推动的以人类智慧网络化为基础的新型经济”，并详细论述了互联网对数字经济的影响。数字经济逐步被各国政府接受，用来形容由互联网等信息技术所引发的经济和社会变革，2016年G20杭州峰会上给出的数字经济定义被广泛接受和认可。一般认为，数字经济由数字产业化、产业数字化和数字化治理3个方面组成，其中数字产业化和产业数字化是数字经济发展的核心。近年来，数字经济快速增长，占GDP比重越来越高，成为全球经济发展最具活力的经济成分。
1.2数字化转型是适应数字经济的必然选择
为适应数字经济的发展要求，世界各国纷纷制定数字化转型战略，将数据作为新的生产要素，打造新的发展动能。数字化转（Digital Transformation）概念首次出现于2011年11月。2020年，迪迪埃·博内特（Didier Bonnet）和乔治·韦斯特曼（George Westerman）在论文中提出包括商业模式、客户体验、运营、员工体验4个业务领域和数字化平台的数字化转型框架模型，指导数字化转型方向和要素。为顺应时代发展趋势，国家相关部委相继出台了一系列政策文件，对数字化转型工作给予支持和指导。2020年8月，国务院国资委印发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，提出产品创新数字化、生产运营智能化、用户服务敏捷化、产业体系生态化4个转型方向，加快推进国有企业数字化转型，打造数字经济新优势。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
2、新型工业的内涵与特征
在技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级的大趋势下，在总结国内外工业化经验教训的基础上，结合新时代的发展要求，国家提出了新型工业化的发展理念。新型工业化指不断适应时代变革和科技进步，以实现高效率、高质量、可持续发展的工业化进程。其以工业化与数字化、网络化、智能化、绿色化融合发展为特色，带动各产业、领域协同发展，特征是高端化、智能化、绿色化。
3、智能制造是新型工业化的关键路径
随着大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术与工业技术深度融合，引发以智能化为特征的第四次工业革命。智能制造已成为全球制造业高质量发展的方向，也是数字化转型成功的标志。“智能制造”概念首次提出于1988。20世纪90年代，随着信息技术和人工智能的发展，智能制造技术引起发达国家的关注，智能制造研究取得长足进步。例如，2008年美国成立智能流程制造（Smart Process Manufacturing，SPM）组织，专门对流程工业智能制造进行研究，2009年11月，该组织发布《智能过程制造—运营和技术路线图》白皮书，提出智能流程制造的定义、特征、路线图和实施领域与推动力等，为炼油化工等流程行业智能制造提供参考。进入21世纪，发达国家把智能制造作为未来制造业的主攻方向，以抢占国际制造业竞争的制高点，制造业加速向智能化转型。2013年4月，德国政府宣布启动“工业4.0”（Industry 4.0），把智能制造作为工业4.0的主题。在我国《“十四五”智能制造发展规划》中，将智能制造定义为基于新一代信息技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征，旨在提高制造业质量、效益和核心竞争力的先进生产方式。为推进智能制造，工业和信息化部自2015年启动实施智能制造试点示范专项行动，促进工业转型升级，加快制造强国建设进程。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
二、炼化智能工厂建设现状与趋势
1、炼化企业面临的形势与信息化基础
经过数十年发展，我国已成为世界第二石化大国，炼油、乙烯等产能居世界前列，炼油技术处于世界先进水平，但也面临着国内炼油能力过剩、环保和安全标准日益严格、替代能源发展迅速、碳减排压力大等多重挑战。目前，全球领先的炼化企业一般具有以下几方面竞争因素：（1）先进的工艺装置和创新体系；（2）上下游一体化产业链条和高价值产品；（3）大规模生产效应和低能耗；（4）优越的配套基础设施和物流体系；（5）完备的环保安全设施和应急响应系统；（6）高度数字化智能化的生产运营体系和管理体系。可以看出，这些因素与新型工业化特征十分契合，因此加快数字化智能化步伐，是炼化企业提升核心竞争力、走新型工业化的重要举措。长期以来，炼化企业十分重视自动化、数字化技术的应用，在自动化控制、数字化基础、信息化建设等方面走在流程工业前列。信息系统在炼化企业得到广泛应用，建成ERP、MES（炼油与化工运行系统）、APS、APC（先进过程控制）、流程模拟、设备管理、安全环保、能源管理、物联网等系统，基本实现数据自动采集、生产过程实时监控、经营数据集成分析，有力地支持了经营管理、生产运行、优化排产、安全环保、装置长周期运行、油品质量升级、成本费用管控等工作，实现了传统意义的智能化。
2、炼化智能工厂建设现状
我国炼化企业认真落实国家新型工业化战略，积极响应智能制造试点示范专项行动，大力推进智能工厂建设，涌现了一批智能制造示范企业。中国石油化工集团有限公司（简称中国石化）于2013年开展燕山石化公司、镇海炼化分公司、茂名分公司、九江分公司（简称九江石化）4家企业试点建设，至今已建设10多家智能工厂，其中九江分公司、镇海炼化分公司、茂名分公司等多家企业被工信部评为智能制造示范工厂。中国石油天然气集团有限公司（简称中国石油）自“十三五”以来以建设示范企业为抓手推进智能工厂建设，建成长庆石化公司、兰州石化公司榆林乙烷制乙烯、独山子石化公司塔里木乙烷制乙烯、广东石化公司等多家智能工厂及项目，其中长庆石化公司被评为国家智能制造试点示范企业、智能制造标杆企业，广东石化公司、独山子石化公司2023年入选“国家智能制造示范工厂”名单。中国海洋石油集团有限公司在中海油惠州石化有限公司等企业开展智能工厂建设，惠州石化2023年入选“国家智能制造示范工厂”名单。国内炼化智能工厂建设历程可大致分成两个阶段。第一个阶段，以生产管控、供应链管理、设备管理、能源管理、安全环保管控、质量管理、决策支持等业务领域为核心，加强专业应用系统数字化、集成化、模型化能力，提升数据自动采集率、生产过程先进控制率，从而提高劳动生产率，降低能耗物耗。第二个阶段，以云、边、端协同的工业互联网平台为支撑，在平台上提供可复用的服务组件、模型、算法等，对传统单体系统进行微服务化重构，实现业务应用场景的敏捷开发、快速部署、迭代升级，形成以技术平台为基础构建智能工厂的新模式。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
三、国内典型炼化智能工厂案例分析
1、九江石化智能工厂
九江石化是中国石化第一批智能工厂试点企业，先后获评国家智能制造试点示范企业、标杆企业。“十四五”企业愿景目标是“打造世界领先绿色智能炼化企业”，培育绿色低碳、智能工厂两大核心竞争优势。九江石化将新一代信息技术与石化工艺技术深度融合，围绕经营管理、生产运行、安全环保、设备管理、基础设施五大业务域，持续完善和提升面向数字化、网络化、智能化制造的基本框架。
1.1主要建设和应用效果
（1）在经营管理域，在以ERP为核心的各类综合管理系统基础上，深度互融共享各业务域数据资源，建立了企业边缘侧工业互联网平台，统一基础应用框架。（2）在生产运行域，集成MES、ERP、LIMS等重要数据，实现了生产计划、流程模拟、生产调度与执行一体化联动；建立基于核磁技术的原料油快评系统，开发主装置国产化机理模型，推广APC应用，试点RTO（实时优化），实现炼油全流程一体化协同优化，助推企业经济效益稳步提升，系统集成架构见图1。（3）在安全环保域，建立“集中接警、信息共享、部门联动”的统一应急指挥模式，4G/5G智能巡检实现生产运行单位全覆盖，运用AI技术建成智能火焰识别系统，环保地图系统集成各类环境监测数据。（4）在设备管理域，面向动、静、电、仪各类设备，持续提升现场全面感知的广度和深度，扩大设备运行状态实时监测、异常预警、趋势分析、故障诊断、预知维修的能力和范围。（5）在基础设施域，以数据中心为中枢，搭建企业级中央数据库（ODS），搭建国产自主可控的统一数字化交付平台，将新建装置的数字化交付信息与已有装置的逆向建模信息融合为一体，对工厂实体装置、设备等进行三维建模型，通过集成工艺、设备、HSE、视频等数据，实现了实体工厂与虚拟工厂的动态联动；开展了工业企业复杂环境下的4G/5G技术深度应用，实施网络安全与运维服务一体化集中管控。（6）通过“智能工厂”建设，员工总数减少21%，运行成本降低22.5%，能耗降低2%。
ORION—调度模拟软件；DCS—集散控制系统；RTDB—实时数据库
1.2案例分析
九江石化在已有工厂基础上结合新建装置规划和建设智能工厂，将新建系统与已有资产有机融合，赋能核心业务绩效提升。九江石化在计划、调度与执行一体化、数字孪生、炼油全流程协同优化、智能巡检、环保地图等方面处于行业领先水平。
2、中科炼化智能工厂
中科（广东）炼化有限公司（简称中科炼化）是新建炼化一体化企业，采用“数据+平台+应用”的新模式，建成中国石化首家全面基于工业互联网平台的智能工厂，实现了数据标准化，全面消除了数据孤岛，入选2022年国家智能制造示范工厂揭榜单位。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
2.1主要建设和应用效果
（1）基于中国石化工业互联网平台ProMACE进行建设，平台提供通用技术组件、业务组件和集成组件，以微服务形式构建业务应用，实现“即用即上”的低代码开发，为企业专业知识的沉淀和应用快速构建提供支撑。（2）依托平台的数据采集及集成能力，通过运营数字仓库作为数据交换枢纽，实现了数据集成共享和业务的协同应用，从而规避了信息孤岛。（3）作为中国石化首家开展全厂数字化交付的项目，采用设计单位、设备供应商和施工单位全产业链数字化集成联动，实现正向建模，为三维数字工厂提供了精准模型和数据信息。（4）建成并应用“千人千面”个人工作台，使业务用户通过个人工作台完成“一站式”业务处理，大幅提高工作效率，全面实现业务协同。（5）自动收集视频监控信息、火灾报警等仪表探头、周界报警等信息，给出应急处置方案，提高应急处置效率。（6）持续上线智能化应用，如防爆式轮式巡检机器人、智能立体仓库、装置全流程智能控制等系统，并开展APC+RTO应用。（7）通过智能工厂，定员比同规模企业减少75%，生产效率提升20%，效益提升10%。
2.2案例分析
中科炼化是新建大型沿海炼化企业，没有传统企业新老系统共存、资源共享难度大等问题，“一张白纸绘蓝图”，按照蓝图以总承包方式组织开展智能工厂建设实施。中科炼化在工业互联网平台、数据集成共享、“千人千面”个人工作台、数字化交付与应用、进出厂业务系统集成联动、固体化工产品立体库等应用处于行业领先水平。
3、广东石化智能工厂
中国石油广东石化公司智能工厂2018年与工程项目同步进行设计，2020年9月开始建设实施，2023年5月智能工厂各系统正式上线运行，为广东石化建设成为“绿色、智能、效益型世界一流炼化基地”提供全面支撑。2023年广东石化作为揭榜单位入选国家智能制造示范工厂。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
3.1主要建设和应用成果
（1）按照数据管理与数据治理并重的理念设计全厂数据架构，建立统一的数据标准和数据模型，创新研发企业综合数据库管理系统，实现数据采集和服务的自动调度，建成无信息孤岛的智能工厂（图3）。（2）对业务流程进行梳理优化，设计并打通了计划调度、生产运行、工艺技术、能源管控与优化、供应链管理、经营管理、设备全生命周期管理、安全环保管控、数字化接收与应用等9个端到端流程，实现业务、数据与应用的融合和贯通。（3）建立以MES为核心的智能生产运行平台，集成全厂关键数据和指标，实时监控全厂生产运行状态，敏捷应对各种事件；建立覆盖全厂各节点和路由关系的物料平衡模型，实现装置和全厂两级物料平衡，实现精细化管理。（4）建成集生产计划、生产调度、装置操作、效益预测于一体的生产协同系统，通过模型、业务流程和人员能力的体系化建设，实现纵向集成和全流程生产优化。（5）打通客户、销售企业、承运商、生产企业的业务流程和数据流，实现成品油和化工品全过程数据和单据网上自动流转，显著提高了发运效率、结算效率、客户体验。（6）建设覆盖全部厂区的公网专网融合、4G和5G兼容的工厂无线网络，为智能巡检、作业票管理、人员车辆定位、应急指挥等应用提供可靠的通信链路。（7）建成融合通信平台，融合行政电话、调度电话、无线集群对讲、智能终端等系统，实现数据的互联互通。（8）搭建PaaS为核心的企业云平台，利用微服务、容器等技术，对应用系统进行重构和云化部署，支撑应用系统敏捷开发、快速部署，建成工业互联网架构的云原生智能工厂。（9）生产过程数据自动采集率98%以上，应用系统国产化率90%以上，劳动生产率提高20%，万元产值能耗下降9%。
3.2案例分析
广东石化与中科炼化类似，是新建特大型沿海炼化企业，智能工厂与实体工厂同步建设，采用领域驱动设计（Domain-Driven Design）方法，设计了覆盖全部业务的智能工厂蓝图，按照蓝图以总承包方式组织开展智能工厂建设实施。广东石化是中国石油炼化企业首家基于工业互联架构的云原生智能工厂、首家无信息孤岛炼化企业，在企业云平台、综合数据库、生产协同优化系统、炼油与化工运行系统、成品油与化工品产销协同、三维数字工厂、融合通信、端到端业务流程贯通等方面处于行业领先水平。
四、智能工厂未来建设方向思考
智能化是新型工业化特征之一，加快数字化、智能化技术与先进制造技术的融合应用是实现新型工业化的关键。数据是新的生产要素，要加强数据全生命周期的治理和管理水平，充分发挥数据价值，赋能生产制造全过程。要着力提高工业装备智能化水平，积极应用新技术，推进人机协同制造、软件定义制造等智能制造新模式。未来新一代炼化智能工厂建设的总体目标是以智能工厂为载体，以生产制造过程智能化为核心，以全域数据标准化为基础，广泛应用新一代人工智能技术，不断提升企业的敏捷响应、实时优化和智能决策水平（图4）。具体建设方向包括：（1）智能化应用系统在以PaaS为核心的云平台上开发、部署和运行，实现资源共享、快速迭代，及时满足不断变化的业务需求。（2）以工业互联平台为依托，融合技术，聚合知识与模型，整合数据，敏捷开发部署工业APP，赋能企业与员工。（3）打通端到端的业务流程，消除信息孤岛和业务壁垒，实现业务、数据与应用的融合，提升跨部门、跨企业的协作协同能力和工作效率。（4）积极应用大数据分析、图像识别、语音识别、机器学习及AI大模型等新技术，将数据模型与机理模型相结合，提升实时分析能力、隐患识别能力、故障预测能力、优化调整能力、决策支持能力。
数字化转型网灯塔智造专题
数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等，从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念，帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网灯塔智造专题活动包含以下内容：
1、灯塔智造外脑支持：通过平台外脑的力量，让决策者拥有更多的聘请超过100位的智能制造专家、超过1000家的智能制造软硬件技术公司、超过10000份学习资料，为企业提供强大的智造外脑支持，助力企业打造智能工厂、灯塔工厂。 数字化转型网（www.szhzxw.cn）
2、灯塔智造研习社：与制造业顶尖精英一起学习！数字化转型网建立了一个专门讨论智能制造、灯塔工厂等相关技术的研究学习社区，与各位同学一起成长！
3、灯塔智造论坛：智能浪潮！引领未来！数字化转型网打造的智造论坛，旨在通过高端对话推动行业树立正确理念，减少行业噪音，正本清源，助力行业发展！
4、灯塔工厂参观研学：目前灯塔工厂全球已有153家，目前中国已有62家，数字化转型网计划组织灯塔研习社的同学们先后参观国内的施耐德、海尔、博世、美的、三一重工、宁德时代、联合利华、宝洁、青岛啤酒等等，以及赴国外参观全球的灯塔工厂。
5、灯塔标杆案例研学：除了灯塔工厂外，数字化转型网仍然关注驱动整个制造业数字化转型、制造业智能制造、数字创新技术，我们将以不积跬步无以至千里的精神，关注每一个在细微处取得伟大成绩的“灯塔标杆”案例，组织灯塔研习社社员学习行业标杆！
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本文由数字化转型网（www.szhzxw.cn）转载而成，来源于石油科技论坛杂志；编辑/翻译：数字化转型网Jack。
