数字化基础设施以建设数据采集、汇聚、有序流动等数据驱动能力为基础,推动在不同范围、层级建设数据驱动的感知、分析、决策、控制的优化迭代闭环能力,为上层数字化转型做好技术准备和数据积累,如图1所示。
生产制造数字化能力建设是逐步从点到线、面、体的过程,从单点设备试点开始,逐渐扩展到生产线、车间和工厂,以数字化基础设施为支撑,实现数据的实时流动和共享。这个过程还包括将数字和物理要素紧密结合,建立起物理世界和数字世界的实时映射和双向互动。这样可以提升要素的网络化和智能化水平,加速生产管理质量和效益的优化。
运营管理数字化能力建设在数据驱动下,加快传统设计、研发、生产、运营、管理、商业等信息化技术的变革升级,加速各个环节的整合与联动,推动资产数字化、运营数字化、劳动力数字化,提升运营效率。
新能力、新模式和新业态是数字化转型阶段的发展成果,也是下一个阶段启动的支点。在不断打通、贯通、整合、融合全要素、全价值链的过程中孵化出新型数字化能力,并以此带动新的技术应用场景和新模式的涌现,推动形成新的产品、服务和商业模式。
2. 基于工业互联网的数字化转型参考实施路径
工业互联网作为新一代信息技术与工业经济深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式,通过人、机、物的全面互联,实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接,构建形成全新的工业生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径。因此,基于工业互联网的 数字化转型参考实施路径是一个伴随着组织变 革的能力建设、资源整合、融合创新的过程,如图2所示。
在能力建设阶段,企业通过机房搭建和扩容对IT基础设施进行升级,提升企业数字化计算能力,同时积极引入云计算、大数据、智能分析等技术建设计算分析平台,通过架设物联网、5G等推进内外网改造,配合信息安全防护的保障,完成了数字化基础设施建设。此外,数字化基础能力的建设也提升了工艺数控化,设备装置等联网化水平,推进了人、机、物全面连接,增强了数据采集、汇聚、流动的集成能力,为企业数字化转型提供了坚实的基础。
在资源整合阶段,依托数字化基础设施,构建“数据+平台+模型+应用”的工业互联网整体解决方案,通过数据驱动不断突破整合企业已有业务软件。例如,以MES为核心整合APC先进控制、LIMS等软件,构建生产运行平台,以ERP为核心整合供应链管理、客户管理等软件,构建经营管理平台。在推进软件整合过程中不断对流程进行解耦、重构和连接,通过流程协同在平台上产生和沉淀工业机理模型微服务组件,孵化形成软件定义能力,进一步支持数据的实时处理、分析、洞察和驱动业务自我学习构建数字孪生体,推动业务运营的智能化,形成闭环并持续优化改进。
融合创新阶段是资源整合过程中不断探索、积累形成的,本质上是企业生产、运营、商业模式的重构,主要包括新能力、新模式和新业态。通过推进数字化转型,企业逐步积累设备、产品、质量全生命周期、全过程数字化管理的新型能力,延伸形成网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新应用场景和模式,催生了以供应链生态和公共服务为代表的平台经济新业态。
(二)石化化工行业数字化转型参考路径全景
石化化工行业以流程工业为主,进行批量、连续生产,以工艺优化等智能生产、生产计划调度等运营为核心需求,但不同细分行业的工艺流程、核心装置大不相同,数字化转型的实施重点应有所区别。在基于工业互联网的数字化转型参考路径的指引下,本文以石化化工行业的转型需求为牵引,形成了石化化工行业数字化转型的典型落地场景,如图3所示,涵盖了石化化工行业数字化转型的11个重要方面、18个典型落地场景。
石化化工行业数字化转型过程中,组织保障是一切的前提,数字化设计、安全管理、能耗管理等为通用场景。生产制造追求一体化优化,每个细分行业则侧重不同。炼化等流程行业以APC先进控制、RTO实时优化等应用追求 “安稳长满优”;轮胎等兼具流程和离散特点的行业应用智能化装备以贯通各生产环节。在运营管理方面,不同细分行业对新模式、新业态的探索呈现多样化特征,炼化等上下游关联广泛的行业侧重推动产业链现代化建设,以提升整体链式竞争力;轮胎等终端产品行业侧重服务化转型;化肥等行业侧重贯通农业、工业、交通运输业、服务业等。
表 1 石化化工行业数字化转型参考路径全景
由表1可见,本文从炼化、轮胎和化肥等细分行业的智能制造示范工厂企业中提炼数字化基础设施、生产制造数字化能力、运营管理数字化能力等不同建设阶段共计46项数字化转型路径具体措施。其中,“路径转型节点”表明当前企业所处数字化转型阶段,“着力点” 是指在所处阶段下数字化转型建议落地实施的场景,“发力点”是指实施过程中的抓手,“具体举措”是指实施过程中的关键任务, “培育新能力/新模式/新业态”是指通过行业观察和总结,伴随实施完成相应的落地场景,企业获得新型生产/经营能力、开启新的生产/业务模式和创新产业链的新型业务形态。
四、建议及结论
石化化工行业数字化转型是产业顺应第四次信息科技革命的必然趋势。因此,需要不断深化云计算、大数据、人工智能、物联网、区块链等新一代技术融合应用,盘活并发挥炼化、煤化工、化肥等行业多年来所沉淀数据的基础资源作用和创新引擎作用,打造基于数据要素驱动的生存能力、发展能力和创新能力,催生炼化及煤化工等智能化制造、轮胎等网络化协同、特种化学品等个性化定制、化工新材料等平台化设计、化肥及涂料等服务化延伸等发展新模式,推动产业加速质量变革、效率变革、动力变革,释放数字化对行业发展的放大、叠加和倍增作用。
(一)面向石化化工企业的实施建议
1. 注重组织保障
数字化转型的本质是释放数据要素价值,驱动业务、管理和商业模式等系统性、全局性组织变革,需要构建新的愿景、新的文化、新的组织制度等,转型过程涉及规划、计划、生产、销售等多个条线,需要优化体制机制和组织方 式,以协调解决重大问题。因此,组织保障是数字化转型的前提。只有一把手下定决心来推动才能成功,甚至一把手要引领、要以身作则,亲自领导组织变革,才能确保转型顺利落地。
2. 注重分类推进
数字化转型是一个多层级的复杂系统工程, 而石化化工行业细分领域众多,不同行业、不同企业的 IT 基础设施建设、信息系统应用不尽相同。转型过程中企业需要把握自身应用特点和基础条件,对标同类型企业开展评估诊断、顶层规划,坚持问题导向,明确阶段性关键环节和落地场景,实现循序渐进分类推进。
3. 注重人才培养
石化化工行业是典型的技术密集型行业,数字化转型过程中深挖数字要素价值需要通过基于“三传一反”等机理和大数据分析的算法模型不断释放,相较于其他行业,对人才的要求更高,需求也更为急迫。高校、科研院所、行业协会、企业等需要联合发力,探索新型人才培育体系,编制适合企业场景,理论与实践相结合的培训教材、课程等,开展数字化转型相关知识、技能的培训活动,夯实企业转型发展的人才基础。
4. 注重长期坚持
数字化转型是一个新旧模式长期共存的过程,从技术驾驭到业务创新、从数字化能力建设到系统人才培养等,都需要长期持续投入资源,在总结、继承和掌握已经取得经验的基础上积极实践、深入探索,努力创造新的经验,总结新的规律,不断取得新的成效,要坚持长期主义以实现量变到质变。
(二)面向政府的政策建议
1. 强化示范引领
试点示范是调动地方、行业和企业实施智能制造积极性的关键举措。建议在不同细分行业选择基础条件好、示范效应强、影响范围广的重点企业积极开展试点示范,推动生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期的快速感知、实时监控、智能分析和精准决策,打造可复制、可推广的示范样板,促进产业提质增效升级。探索数字化转型的集成应用创新实践,需要基于石化化工行业产业链条长的特点,围绕炼化、精细化工等上下游融合紧密的集聚产业,实施区域级融合试点示范项目,形成区域级扩散效应,将易推广、可复制的模式经验“带出去”,为产业链上下游供应商和客户提供经验参考和成功案例,推动形成因地制宜的数字化转型发展新格局。
2. 强化供应商培育
当前,数字化转型供应商已从单纯的产品或服务供应商转变为“综合性解决方案”供应商。建议通过重大专项、建设联盟等,重点培育一批行业市场份额大、具备自主研发能力的数字化转型系统解决方案供应商龙头企业,探索建立供应商推荐机制,形成“通用型 + 专业型+特色型”的供应商格局,引导促进供应商良性发展。通过组织共建、资源共享、活动共办、事务共商、人才共育、发展共促的“六共” 工作思路,组建数字化转型联盟等组织,引领产业高质量发展。
3. 强化政策保障
企业在数字化转型改造过程中需要承受较大的风险。建议相关部门加大政策和资金扶持力度,建立国家数字化转型投资基金和专项资金,引导企业加大数字化转型力度,重点支持数字化转型基础能力提升、关键共性技术研发、新技术应用研究、标准体系建设和标准规范研制等。发挥我国社会主义制度的优越性,协调各类国家研究计划,围绕石化化工行业数字化转型过程中传感系统、平台建设、工业软件等重大关键技术, 从基础与前沿研究、技术研发、产品研制到推广应用各类项目的投入与资助进行一体化部署,降低企业创新与转型风险。
4. 强化公共服务
由研究机构、行业协会等第三方组织牵头建设数字化转型行业公共服务平台,通过制定行业数字化转型相关标准规范,建设平台化的 “数字化转型诊断咨询工具”,建立包含战略、规划、路径、方法等在内的理论体系,营造数字化转型的良好社会环境,推动企业数字化转 型从自动化向数字化、智能化方向纵深推进。同时,要充分发挥第三方服务平台的公信力,引导工业互联网平台企业、专业服务商提供开发工具、知识组件、算法组件,形成第三方可调用的工具集,构建开放共享、资源富集、创新活跃的数字化转型解决方案生态体系,充分发挥公共服务平台的服务能力。同时,要推动行业加强关键共性技术研发,组织行业对数字化转型中涉及的工业知识、工艺流程、机理模型等关键共性技术进行梳理、研究和联合攻关,实现工业技术、经验、知识的模块化、标准化、工具化。不仅如此,还应推动国家级大数据中心体系的建立和发展,实现对多源数据的汇聚、管理、处理、分析,形成算法库、模型库、知识库等微服务,为工业互联网平台、解决方案服务商、企业进行赋能。
5. 强化人才培养
针对石化化工企业和ICT企业跨界合作不足、技术交流不畅的情况,需要持续强化人才培养,进一步加大复合型人才培养的支持力度。建立鼓励人才自主创新、协同创新的激励体系,完善人才梯队。同时,要充分发挥高校、科研院所、行业协会、企业等资源优势,协同开展人才培养工作。此外,要加强产业上下游交流与国际合作,拓宽国际视野,进一步提升石化化工行业国际竞争力。
文章来源:新型工业化(公众号)
作者简介:
尚舵,中国工业互联网研究院融通发展所副所长(主持工作) ,高级工程师,博士,研究方向:电力、石化行业数字化转型,工业互联网安全生产,数据科学,管理咨询;
李渊源,中国工业互联网研究院融通发展所化工行业研究员,研究方向:石化化工行业两化融合相关政策、标准、发展规划、项目评估等;
何慧虹(通信作者) ,中国工业互联网研究院融通发展所技术负责人,高级工程师,博士, 研究方向:石化化工工业互联网、大数据、云计算;
刘晓舟,中国工业互联网研究院融通发展所,工业互联网信息技术研究员,博士,研究方向:工业互联网、人工智能、计算机视觉、自动控制;
宋紫嫣,中国工业互联网研究院融通发展所,工业互联网信息技术研究员,硕士,研究方向:石化化工工业互联网、计算机网络架构、云计算;
高宇阳,中国工业互联网研究院融通发展所,工业互联网项目管理工程师,硕士,研究方向:工业互联网、战略管理、生产系统规划、 物流与供应链管理。