数字石化孪生智造-石油石化数字孪生白皮书2024.1.docx

Contents第一章纵横挛生：数字业务、数字石化与数字挛生011.1 聚焦挛生石油石化发展新机遇011.2 定义挛生一走进数字孳生031.3 纵横学生构建高度协同行业生态06第二章制造挛生：突破生产难点，实现深度数字化112.1 工厂挛生122.2 生产享生20第三章生态挛生：推动产业重构，实现信息透明化273.1 资源开发283.2 管道储运293.3 产品销售32第四章决策挛生：促进集团运营，实现决策科学化374.1 智慧经营384.2 智能运营42第五章驾驭挛生：做好组织准备，保证战略落地455.1 确定目标，顶层设计465.2 规划数据，建立模型505.3 技术落实，文化支持51第六章体验挛生：走进李生案例，探索创新标杆546.1 中科炼化一季生融合工业互联网，搭建“原生”智能工厂546.2 九江石化一一挛生助力智能化进阶，打造“领航”智能工厂57第七章未来挛生：深度产业智能与工业元宇宙的联合盛宴607.1 深度产业智能工业互联与生成式AI融合下的数字新企业607.2 工业元宇宙一一虚拟元宇宙与石油石化工业的互联互动62第一章纵横李生：数字业务、数字石化与数字李生1.1聚焦挛生一石油石化发展新机遇2023年2月，中国政府发布数字中国建设整体布局规划，进一步明确了中国整体数字化发展与建设的目标，第一次提出了清晰的“2522”框架布局及完整的落地实施保障，为各行业的数字化发展指明了方向，更为未来中国的产业格局提供了蓝图指引。图1数字中国建设整体布局规划对各行业数字化发展的意义高提格敷字化发JR行动纲W：规划由中共中央和国务院共同发布，规格与中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要3,相同，高于国务院发布的“十四五”数字经济发展规划.是迄今为止最高规格的数字化相关的规划，将成为所有行业数字化发展的最高行动纲领.具防全面收字化发展目h从时间度度上，近期到2025年，中期到2035。目标涉及敷字基础设施、数据资源与要素、数字经济与文化、数字创新与应麻FT贾国际化等，这是迄今为止生前08、最全面的的数字化发展目标，也将推动行业和企业田新设定自己数字化发展目标，大体现敷字技术的应用价值I在规划的框架布局中，首次提出“五位一体”深度融合，即推进数字技术与经济,政治、文化、社会、生态文明建设“五位一体”深度融合,充分肯定了数字化的价值，这将引起各级政府和各行业企业的高速重视，政府和大型国企的领导都将把数字化建设进展与成效作为年度考核指标。健剌,未来五年敷字化投费Ig规划发布后，全国已有至少17个省'直镭市或自治区启动了2023年度重大项目，北京市目前项目总投资2.4万亿元、福建省总投资4.09万亿元、广东省年度投资1万亿元、山东省总投资2.5万亿元,重庆市总投资3万亿元，虽然这些投资不完全与数字化相关,但无段会加大效字化投资比重，5G网络、千兆光网、IPv6,移动物联网,北斗卫星、东数西算等基础设施建设将提速，量有利于修通依JHi大环I在数字化业务时代，数据的业务化是核心.不同部门间'不同企业间,不同行业间的数据孤岛现象是常态，这大大限制了数据价值的发挥，规划明确提出促进数据资源大循环，特别提出加快建立数据产权制度，开展数据资产计价研究，建立数据要素按价值贡献畚与分配机制，这些政策将在一定程度打破数据孤岛，加快数据变现过程.来源：IDC整理，2023能源安全在新时代社会主义现代化国家建设背景下凸显出重要的战略地位。关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见指出：到2025年，石化化工行业基本形成自主创新能力强、结构布局合理、绿色安全低碳的高质量发展格局，高端产品保障能力大幅提高，核心竞争能力明显增强，高水平自立自强迈出坚实步伐。图2关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见到2025年，规上企业 研发投入占主营业务收 入比重达1.5%以上。突破20项以上关键共性 技术和40项以上关键新 产品大宗化工产品生产集中 度进一步提高，产能利 用率达到80%以上；乙 烯当属保障水平大幅提 升，化工新材料保障水 平达75%以上城锹人口密集区危险化 学品生产企业搬迁改造 任务全面完成,形成70 个左右具有竞争优势的 化工园区。到2025 年，化工园区产值占行 业总产值70%以上石化' 煤化工等重点领 域企业主要生产装置自 控率达到95$以上，建 成30个左右智能制造示 范工厂、50家左右智越 化工示范园区大宗产品单位产品能耗 和碳排放明显下降，挥 发性有机物排放总量比“十三五”降低10%以 上，本质安全水平显著 提高，有效遏制重特大 生产安全事故推动数字化转型关于-+as"做础化！行业一一展怫甥处来源：IDC整理，2023基于关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见中明确的石化化工行业数字化转型的发展要求，石化、煤化工等重点领域企业主要生产装置自控率达到95与以上，这对于生产装置的精度及资产感知能力提出更高的要求。与此同时，优化产业布局及实现产业结构的优化需要生产与上下游深度打通，迈向产业智能。为此，数字挛生作为数字化重要底层技术从产业发展的幕后走向前台，在推动行业高质量发展中发挥重要作用。1.2 定义孽生一走进数字挛生根据石油石化行业数字挛生应用路线图，数字挛生当下虽然已被应用在诸多业务场景中，如设备状态监控、能耗数据监测等，但由于技术尚处于行业应用初期，业务部门乃至企业IT部门人员还未对数字挛生形成系统性的认知，业务场景应用的梳理也不尽完善。不可否认，数字挛生是智能化业务场景实现的基石，是促进未来石油石化行业全域优化的先决条件，对改变石油石化企业生产运营和集团管理模式具有极强的战略价值。图3石油石化行业数字空生应用路段图第一层行业存在：已在行业内广泛采用.并界缘发现比代就收分采用或正在衡量成果转化来源：石化盈科&IDC.2023IDC定义，数字挛生是一种虚拟仿真现实的数字技术聚合，通过仿真构建的虚拟空间与现实空间映射，通过对虚拟空间的控制，高精度模拟对现实空间的影响。石油石化行业有链条长、上下游关联紧密、高投入、高耗能、高风险、工艺复杂、过程连续、安全环保任务重等特点，数字挛生可以帮助企业基于丰富的实验数据与工程模型形成专业的信息化数字库，进而生成上中下游的产业链条的数字化镜像，以实现对产业链条每一个环节的精细化把控，真正实现可视、可控、可预见。通过对虚拟空间的控制与迭代，数字挛生将对石油石化产业深度赋能，特别是在提高生产效率'改善质量和安全、优化资源利用'实现智能制造、提高决策效率等方面发挥重要作用。图4DC技术构成模型(IDCTeChSCaPe):数字挛生短期长期高采用率低采用率来源：IDC,2023IDC技术构成模型将数字挛生技术采用的过程进行了可视化展示，根据技术对组织的影响将其分为三大类，并评估各技术在类别中的相对采用度。企业可根据IDC技术构成模型，结合自身风险偏好和转型潜力，制定相应的技术投资决策。其中，变革型指技术本身将创造新的业务及市场机会，从根本上改变当前的最佳实践；主导型指在现有技术的基础上进行可衡量的迭代，实现业务的增量创新；机会型指此类技术将随着落地场景的发展而发展，不会对当前最佳实践产生明显影响。目前，企业在数字挛生方面的应用融合了模拟仿真、5G、认知分析、3D可视化等技术，致力于提升数字挛生对场景环境和实验主体的模拟精准度。IDC认为，未来随着石油石化行业国际化和绿色可持续发展战略的深入推进，区块链、量子计算、网络安全等技术将成为不可忽视的技术变革力量，进一步推动企业提升应用场景的安全可控水平。图5数字季生成熟度虚拟呈现I物模关联I过程可视I决策控JI自我学习）1.l技术上使用了传感器等端点取数媒介，获取平生端点实时状态能力，业务上同时获得虚拟呈现信息来源：石化血科&IDC.2023基于数字孚生的定义及技术构成，从业务赋能与技术深度两个角度，本文将数字字生成熟度分为L1L5五个级别。对应的数字挛生路线图有“两次飞跃”，分别发生在L2和L5阶段，这是技术落实的两大难点及里程碑。图6数字孽生路线图来源：石化盈科&IDC20231.3 纵横挛生一构建高度协同行业生态石油石化行业具有产业链条长、协同资源多等特点，这愈加突出了数字化生态的重要性，行业数字生态系统对其未来发展大有裨益。数字李生有对物理对象再现、分析和决策的技术特点，具有为石油石化行业生态系统注能的巨大潜质，可助力构建具备韧性的行业生态系统。为此，需要将数字挛生与产业上中下游相结合，充分释放数字挛生的生态价值。1.3.1 全景季生：纵观装置到集团，横观产业链生态石油石化产业链条贯穿开采、运输、生产、仓储、销售等环节，数字学生将加速产业链要素的整合，为持续优化供应链、价值链及信息链提供底层支持。数字挛生通过对石油石化各场景的深度模拟，实现资产的数字管控，使呈现方式更直观，管控深度更精细，更有利于数据决策，能显著提高决策科学性，提升决策效率。同时，加强上下游之间的链接，打破一系列组织壁垒，并解决信息集成度不够所造成的“资源孤岛”和“数据孤岛”问题。全景挛生以工业互联网平台为底座，从纵观、横观角度观察数字挛生对石油石化行业的赋能及支持（下图）。其中，纵观挛生聚焦数字挛生在不同业务层级的赋能价值，横观挛生则关注数字挛生对上中下游产业链的应用价值。图7石油石化行业姒横孥生全景图横观，生杰孽生决策孥生集团爆 数字孥生.来源：石化盈科&IDC.20231.3.2纵观享生：构建基于数据的制造享生纵观石油石化行业挛生，数据由底层设备向工厂、企业、集团,产业链传输，通过挛生体整合各纵向单元，进而实现“纵向信息反馈链”，提升集团决策的精准性及对底层资产的运筹管控。数字季生将企业内数据整合，构建数据流动的良性循环，使人、装置、流程、应用相融合，推动物流、能流、资金流及信息流底层数据采集下沉，构建决策控制与数据支持的双向通道，拉近装置层至集团层的距离，精细化集团级运营管理能力。主要价值体现有：企业内信息透明化.石油石化企业纵向制造单元包含系统众多，不同的过程控制触点依立项时间不同、厂商不同、数据属性不同等存在数据孤岛现象。数字季生技术在不影响现有产线运营的状态下，可适配各类异构终端传感设备，重新构建数字挛生体，将底层的物理环境与经营管理的工业互联网平台环境打通，实现数据的贯通及后续的挛生替代，进而有助于精细化生产控制及优化。高层级决策信息精准化.信息从来源端的提取、转换与加载，到目的端的数据建模、分析、洞察与决策的过程，存在着实时性差、精准度差的问题。数字字生可实现高层决策者至生产要索间的端到端信息传递，拉近高层级与低层级间的信息距离，助力管理者实现敏捷精准决策。集团级资产碳可追溯化。数字率生通过追踪物联设备，重现油气单位生产能耗和碳排放，从而反向追踪生产耗能异常和排放异常，提升能源利用效率，为石油石化企业迈向绿色可持续奠定基础。图8姒观宇生一一装置级到产业级的纵向宇生产业霰率生贯彻国家产业数字化战略,提升 产业效率，降低不必要的浪费， 实现产业撇大做强及产业智能.集约石油石化发展通过底层季生提供的信 &.经营层可通过工蛆 互联网，实现集团及企 业的精准经甘，构建透 明, 高效、实时' 精准 的产业经营运营生态系 统产线l季生量皴孽生运营级零生 Operation企业袋孳生以经营为目标，将工厂季生过程中的运营信 息做整合，支持企业级经管决策及决策的实 时下放，管理层可实时了解执行情况基于平台整合各实体运营状态，通过生产装置 层孕生实时支掠集团级经营管理决策,便于集 团系统精细等资源规划，监控决策落实等Q经圾挛生Business工厂皴挛生一一方面代表,智能工厂设计、建设、交 付虚实映射；另一方面代表，工厂整体 制造、综合运维、环境管理等空间管理通过工业耳.联 网整合制造资 源，打通工厂 及制造各业务 段,实现端到 端的透明控制 及平台级决策 反馈，为经营 级李生提供实 时的享生信息以产品的生产为挛生体构建目 的，力求构建装置间的依存关实现对产线虚姒空网的报令操控映射到个装以装置为挛生体对象模拟.力 求实现实体运作信息同步及虚 拟空间实时对设备的控制来源：IDC整理，2023133横观季生：构建基于上中下游业务的生态挛生横观石油石化产业，产业的上中下游协作复杂。其中，上游向下逐步传递原料及产品，下游向上逐步传递环保和质量要求落实情况。任何一段的剧烈变化，都会引发巨大的“蝴蝶效应”。数字享生支持的工业互联生态，可加深产业上下游联系、保障供应的稳定与安全、降低运营成本、提高供应能力、改善制造工艺、模拟安全推演及预警、追溯环保指标、加速全流程可视化运营，同时也会间接影响产业链各个环节和相关的细分行业。与此同时，基于数字季生的工业互联网平台使物流、人力流动、生产能力、能源调配、后勤供给、装备检修检测、运力调配、仓储周转、成本核算等方面更为合理，可大幅提高整个产业链生态系统的运转效率，减少供应“过剩”和“短缺”现象，提高供应水平，降低生产和使用成本。以石油石化行业上中下游结合为例，目前国内大型石化企业上游油源分别来自国外采购、国外开采、国内开采。虽然上游采购的原油通过企业经营管理部门按照中下游需求统筹调配，但是由于油气开发项目要综合考虑当地气候与社会条件、油田生产状态、物流输送能力、履约情况等因素进行生产运输，国内和国外各地项目的生产配送周期、采购模式和产品需求也不一致，再加上港口信息和调配问题等，链条的协同变得异常复杂。这一系列在生产、运输、卸载等方面导致的问题，本质是物资、价格'运力等错配问题导致的不同层次、不同严重程度的“能源危机”。数字挛生可强化产业链统筹、统计、调配'监控的能力，大幅度提升物资管控能力，使“能源危机”得到缓解。基于数字挛生的工业互联网平台，将石油石化行业中游与上下游业务进一步打通，企业运用平台的实时分析与洞察能力，实现上中下游生态的“协同效益”,推动产业布局的优化。图9横观尊生一一业务场景、数字化目标与季生场景数字化目标数字率生场来源：石化盈科&IDC, 2023弟一早制造挛生：突破生产难点，实现深度数字化生产环节位于产业链中游，是石油石化产业链的关键节点及承上启下的中枢，具有工艺流程长、原料来源多、生产集成复杂、设备种类多、操控难度大、环境复杂、高低温并存、物料易燃易爆、安全环保要求高等特点。石油石化企业构建数字挛生智能工厂的基本架构可以分成三个层次：物理空间、交互层和挛生空间。物理空间为实体的装置、设备及工厂车间；交互层是支撑物理空间与数字空间的连接与映射，实现物联数据的采集'传输和边缘控制；挛生空间是从多维度、多空间尺度及多时间尺度对物理实体的描述与刻画，形成与物理本体实时联系的学生体。通过物理本体与学生体的全面、实时双向联动，企业将实现对产品和工厂的设计、开发、生产、服务、运营等过程的全生命周期管理，并可在挛生体上开展实验，进行预测优化，既能避免对本体的影响，也可提高效率、节约成本。石油石化智能工厂是面向石油石化行业的智造新范式，将新一代信息通信技术与生产过程的资源、工艺、设备、环境以及人的生产活动进行深度融合，提升全面感知、预测预警、协同优化、科学决策四项关键能力，以更加精细和灵活的方式提高工厂运营管理水平，并推动形成新的生产组织模式和商业模式创新。图10数字学生帮助石油石化企业应对挑战来源：石化盈科&IDC.20232.1 工厂挛生智能工厂搭建时即引入数字零生将为生产赋予工业可互联属性。随着工业互联网平台的控制迭代下沉，石油石化生产场景及装置实现数控化，进而提升资源高效利用、生产操控优化、设备可靠运行、安全环保低碳等智能运营水平。工厂享生以规划设计为引领，遵循石油石化智能工厂的工程项目EPC管理规定，按照“数据+平台+应用”的信息化发展新模式，构建智能工厂数字零生体，支撑信息化建设与工程项目建设同步规划、同步设计、同步建设、同步投用、同步验收，覆盖智能工厂由设计到运营的全生命周期管理，以实现智能工厂整体规划、整体设计、整体开发'整体实施和统一交付。图11石化智能工厂全生命周期数字享生服务平台架构图物理工厂TF石化智能工厂 数字化设计工程建设数据工厂三维建模虚拟仿真装配石化智能工厂T 智能建设石化智能工厂运行交付无形资产交付智能应用交付的确智能工厂设计智能工厂建设智能工厂交付智能工厂运营施工建设智能工厂有形资产交付的W生产运行智建工厂石化智能工厂智能运营来源：石化盈科，20232.1.1 设计数字化：新一代ICT技术田江厂，设计三维可视化智能工厂设计数字化即以工厂对象为核心，利用工程项目建设过程产生的静态信息，数字工厂承建方通过专门的三维设计平台进行数字化创建和设计，工艺、管道等设计专业在统一的设计平台进行信息传输，在工厂的设计阶段即融入数字挛生技术，形成标准数据格式的设计成品文件。企业可在三维数字设计平台反复修改、调整、评审，验证采购施工过程中的各个环节，分阶段输出准确的采购信息和施工信息。相比于传统二维纸质设计，承建方融入了数字学生的数字化三维工程设计，极大提高了各设计专业之间的信息传输效率，能充分发挥设计在整个工程建设过程中的指导作用，有利于设计、采购、施工各阶段工作的合理衔接，用较低成本在平台上完成试错和设计方案对比，有效克服设计、采购、施工相互制约和相互脱节的矛盾，帮助业主把控所有相关承建方的协同全过程，更好地保证全局视角的工程建设。图12设计数字化；建模设计与李生模拟来源：石化盈科，2023机械MFG格式CATIA, Invemtor 等建筑BIV格式Rhino. ReVit等基于模型的系统工程(MBSE)设计理念，结合新一代ICT技术，企业以工厂对象(装置、设备、结构等)管理为核心，确定工厂对象的属性数据、三维模型、文档及其相互间的关联关系，然后通过信息化平台，将工程建设阶段总图、建筑、工艺、机械等各个专业的设计、采购、施工等数据，按照数字化交付标准进行收集，叠加到工厂对象各类装置、设备等实体上，以此形成数字挛生体基本雏形，为工厂对象的全生命周期智能化管理奠定基础。基于各类装置、设备的数字化挛生体分析成果所搭建的数字挛生智能工厂，是在新一代信息通信技术和石油石化生产技术驱动下，通过成套技术的软件化封装、工程建设的数字化交付，并结合工业数据的混合建模修正，在工业互联网平台上构建以工业软件为核心的工厂数字挛生体。它以数据和模型为驱动，可以提升资源高效利用、生产操控优化、设备可靠运行、安全环保低碳水平，实现工厂的智能化运营。图13设计数字化：物理工厂与虚拟工厂ttIMI来源：石化盈科，20232.1.2 建设数字化：工业互联网平台+数字李生，打造全资产互联智能工厂石油石化企业进行“老厂”升级改造建设可通过工程数据导入和逆向建模两种方式结合，完成原有装置的三维数字零生体建模，并通过集成现场数据以及工业视频，形成基于三维可视化技术的数字化智能工厂。在数字化智能工厂建模过程中，企业可充分利用自身技术人员熟悉现场情况的优势，通过大规模的自主装置和设备结构逆向建模，形成一系列数字化模型标准规范，为基础设施的全面升级改造奠定基础。工业互联网平台运用数字零生技术为装置'管线等对象构建李生模型，并基于模型提供的看板、组态、数据分析和应用开发功能，支撑面向生产执行的工艺优化、设备管理、能源管理、安全管理等应用的开发。基于智能工厂的设计，融合数字挛生、大数据、5G、AR/VR、IOT等新一代信息技术，工业互联网平台将具备数模融合的虚实互动能力、多尺度数据集成能力、深度物联及多协议适配能力、云边端高效协同能力。图14建设基于工业互联网平台的智能工厂败模岫合的虚实互动跨尺度、海的业务数据与模型集 成,异构数据融合和工业数据资产 全生命周期管控；多孥生体构建及 统一石化业务化封装安计准备深度物联及多的狼遁配激光拉曼分析仪、高选择性烯烬检 测仪, 水质检测仪、高频压力传感 器等传感设备：选用百余种供应协 议解析协议的多媒介适配3多尺度数翕成破字孳生“云、边、”协同实现云边端附用、数据、算法和服 务协同,实现云之间应用、数据、 算法及服务的深度协同，敏捷式工 业部署构建工业数据湖.及多模数据的集 成整合及接口对接处理能力，支持 多接口互动及二次开发框架数据模 型支持云/边/端办同888大数提工业互联网平台数字交付来源：石化盈科&IDC.2023数字宇生工厂通过搭建装置级模型及运营全监控集成环境，实现资产全周期互联，建立资产全工厂闭环感知系统；同时，集成和融合工艺、质量'环保等各专业的工厂运营监控数据，实现虚拟工厂与实体工厂的信息共享、管理和控制的联动，提升工厂本质安全的水平，减少非计划停工，保障生产连续性、平稳性和安全性，实现资产利用的最大化。图15打造资产实时互联的数字化工厂运全Ik控拿虚集成和融合工艺、质量, 环保等 专业的工厂运营监控数据，打通 工厂虚实空间环境在线全册环星知在线设备信息自动采集、状态监 控、异常预警报警、故障诊断、检推特及实绩分析来源：石化蠹科&IDC20232.1.3 交付数字化：虚实空间双重数字交付，支持工厂未来数字化创新数字季生智能工厂工程设计的数字化交付，分为有形资产和无形资产的交付。“虚”“实”双重空间的交付模式，使工程建设、运营工艺工程、工程数据框架实现无缝衔接；采购、施工、调试等阶段数字化标准格式的整合交付，为工程设计、交付及运营的一体化奠定基础。在智能工厂建设过程中，数字挛生可实现无形资产数字化交付及知识产权保护，支撑智能工厂工艺优化和设备完整性管理。图16工厂交付数字化来源：石化盈科&IDC.2023目前，部分领先企业有形资产工程设计已具数字化交付能力，在无形资产方面，设备'钢结构及现场布置也全部实现了三维结构的数字化交付并开始步入商用。虚实一体的数字化交付，将大幅降低交付难度，使工厂运营迅速获得数字化的能力。图17交付数字化：天津南港LNG接收站数字化季生体交付运营来源：石化盈科&IDC20232.1.4 运营数字化：工业互联网+智能运营，工厂挛生到集团管控在“工业互联网平台+”模式下，通过智能感知设备将设备、装置等机器连接起来，实现生产过程相关数据的采集，以及基于数据分析和人机协同的运营数字化智能操作，在云平台终端上可以直接操作生产，实现工厂无人化和设备的全生命周期管理，让企业以更优的方式创造价值'传递价值、防范风险、降低成本、提升效率、挖掘潜能，助力企业各级管理者、操作者不仅能“看到”生产实时运行情况，还可以“主动防御”,提升装置、设备的全状态感知力与控制力，增强安全生产保障能力。“工业互联网平台+智能运营”使数字学生成为集团对工厂实现集中管控和协同优化的“纽带”。企业数字化转型所要求的不再是一个或几个系统模块，而是要连通企业内外部数据，实时整合终端数据并上传到云端，实现全域数据的全生命周期管理。石油石化工业互联网平台将满足从装置现场到集控室、企业经营管理层，再到集团的战略管控层的全链条管控要求和各层级个性化的应用需求，基于各类角色、面向丰富的工业应用场景，构建千人千面工作台，为内外操等基层员工提供移动操作工作台，为专业技术人员和经营管理人员提供管理工作台，为企业领导者建立“统一大脑”和领导驾驶舱，为集团、板块建立实时显示多个企业绩效的智能运营中心，有效提高能源、质量、安全、设备、操作各方面的管控能力，帮助集团和企业作出更明智的经营决策。图18工业互联网平台+智能运营：实现运营数字化管控tt*ww ntfra.路源保,石油石化工业互联网平台果父'曾M歌片实时连接®a.技术中台来原：石侬科，20S区别于传统的功能性单体运营模式，石油石化智能工厂运营基于工业互联网平台与数字挛生技术的双重支持，在IT/OT融合基础上，实现数据驱动的精细化运营，使生产更精益、供应链更高效、工厂更智能、销售更透明、研究更契合应用，推进集团“产-销-研”的数字化协同，实现基于数据洞察的决策提升、集团整体效益动态测算和优化、面向集团全业务链生产运行的动态监测及预警、打造生产应急一体化协同指挥能力等价值。2.2生产挛生数字挛生通过解构物理生产空间的相关各要素，构建虚拟空间，对生产数据做分层及抽象化处理，梳理生产的要素脉络，完善工艺流程，模拟原料流通及生产集成，加强资产感知，打通与工业互联网平台的互联，进而实现生产的一体化运营、迭代寻优、全场景安全管理。图19石油石化生产过程数字享生来源：石化盈科&IDC,2023石油石化生产过程安全影响因素较多，涉及温度、湿度、气压、化学物质、粉尘噪音、潜在安全事故等，且各因索之间也存在交叉影响。长期提升石油石化企业生产安全能力的最佳方案是实现智能化生产安全。智能化生产安全主要指通过工业互联网平台、数字挛生等技术，帮助企业提升安全生产的感知、监测、预警、处置能力，使设备及平台具备安全韧性，使生产具备“免疫力”,大幅降低事故发生风险，对安全经验和人的依赖降至最低。数字挛生可通过构建安全数字字生体的方式对生产安全因素进行抽象及整合，通过虚实控制提升安全感知能力，集成至工业物联网中。生产企业可通过对工业互联网平台的控制，实现对生产安全要素进行感知控制。来源：石化盈科&IDC,2023智能化生产安全终端将进一步细化安全控制的颗粒度及提高精确度，而且“智能硬件+”赋能的设备或装置可极大地降低运维成本，进一步解放劳动力。目前，智能硬件不仅在生产安全领域发挥重要作用，还为石油石化行业上、中、下游工业生产现场的智能巡检方面深度赋能。目前，智能硬件已被应用在原油开采、炼化生产、成品油存储、天然气运输等全链条安全管理场景中。图21“智能硬件+”赋能的生产安全端点智能工业机人系列产品TRl辘演人：l聚焦解决企业巡检人少事u- J多'老雌严重等问题， Ak 完成炼化企业日常巡检工 - 一作。At幡醐国人I聚焦解决企业现有腐蚀检测 手段耗时耗人、检测结果不 直观等问网，搭载智能机械 鸭进行管线的全线腐蚀检测有毒有害气体耀n监熏溯雪产品一沸圳人：聚焦解决企业送样路途遥 I 远、采样频繁, 取样点分 I散等问题，完成现场到化验中，i的送样。MV聚焦解决炼化企业存在的取样 不及时, 取样温呈复杂等问 题,配合分析设备，完成取热红外气体旭皿捌 聚焦企业危险气体泄 漏无法动态捕捉、难 以追踪溯源等，依据 光谱分电带性发现气 体泄漏并定位。受隈作业空间监测类产品实现受B艮空间内人员作业操作和生命体征 智能识别与跟踪, 有毒有害气体分布动态 iR别，实时传输作业实况和气体浓度数 据，发现隐患及时报警。能隔离板锂能惠应银危化品运车辆追溯盲板管理一实时获 取盲板在位状态； 一张图可清楚快速 了解盲板信息；规 范盲板装拆流程。漕运车实时雌， 杜绝不按规定路线 私自装卸 偷气和掺假等来源：石化盈科，20232.2.2资产感知：全生命周期+数字学生，资产诊断优化与智能运维石油石化行业具有重资产、工艺复杂的特点，将生产装置及运行依存因素构成数字挛生体，可解决资产难感知、资产生命周期无法统一管理的难题。工业互联网平台可将挛生体连接，使设备仪器在线化，实现设备的故障诊断及预知性维修。通过建立故障模式库、状态分析模型及设备全生命周期模型，企业可实时评估资产状况，形成预知诊断、腐蚀评估提示及故障早期提醒等报告，从而大幅降低对工人经验的依赖。图22资产感知：沟建资产全生命周期管理李生体提炼关键参数， 结合物理环境算 法，构建智绕诊 断大数据库，实 现金生命周期管MMIM费产感知享生构建搭建加速度包络 分析、动态电压I 电流分析, 温度I 分析、转速分析 等模型，实现资 产的实时监控及数据分析工艺W合 M工艺数据与设 瞽运行状态数据 相结合，结合预 警模型，打通虚 实资产连接b6 «故障特征，积素 故障模式库并与 新故障匹配诊断提取设备特征， 形成机组概貌 图、振动比较 图、单多值棒 图、轴心轨迹 图、震动全频谱通过新旧资产状 况的整合，构建 学生体，导入智 能模型实现资产 全生命周期管 理，辅助决策支 持及自动诊断来源：石化盈科&IDC2023随着射频识别、温振传感器'5G高精度混合定位、防爆智能终端、VR眼镜等智能硬件设备与数字学生的深度结合，资产的感知能力得到了进一步的增强，智能硬件将资产感知与生产业务协同连接，提升了巡检效率及安全管理效率，降低了资产生命周期管理负担。案例：石化水厂的工业水系统，大多分布较为分散，生产信息传递效率低,无法做到信息共享，过往的“经验式管理”已无法满足工厂数字化运营的要求。通过【。入数字挛生及工业互联网平台的资产层应用，可对水厂的数据进行分析，实现水厂的全方位、多层次可视化指标检测，进行预测预警和决策支持，构建全面感知的管控体系，全面提高水厂运营管理及服务保障能力。天津石化水厂智能管理模块于2019年立项，智能决策系统的常态化应用辅助企业管理人员、调度人员和操作人员进行精细化管理。同时，通过厌氧节约电量、风机节约电量'节氧优化、污泥减量优化、增加烯燃区域和热电区域污水回用等，优化了工业水系统的运行成本，大幅减少了能源的消耗。1. 2.3工艺调优：模型工艺库+虚实互动，装置在线监控与智能寻优石油石化生产受资源环境影响较大。以乙烯工业生产为例，节能环保关乎成本及可持续发展，生产安全关乎企业的未来运营。生产技术人员可通过监测数据，结合工艺模型和设备机理的集成应用，提升裂解炉生产安全运转水平和乙烯装置源头减排能力。图23数字挛生支持下的工艺调优来源：石化盈科&1DC.2023典型场IL聚烯燃装置工艺条件苛刻，对设备和操作控制要求高，与国际先进装置相比，国内聚烯燃装置的硬件水平基本相当，但在生产操作技术管理等软实力上，仍存在很大的提升空间。数字挛生通过融合机理模型、工艺分析、操作经验等知识，并运用可视化工具，组成质量控制器、产量控制器、牌号切换管理器、在线实时优化等模块，满足装置的质量提升、产品多样、产能挖潜、运行平稳、绿色低碳等提升要求。图24石油石化生产装置与设备性能调优实现产品品质的 提前感知和实时 预警，提升质量 管控能力提升新产品开发能力和开 发速度，缩短新产品试生 产周期提升装置日常操作的 标准化与安全性批次产品级管 理为产品生.产方案优化提供数据支撑先进控制4ll号切换&在线优化,.4Lw.flwA.AwA 1w VAAAAA L ，E 介 r” E 中控制性可信实现对控制系统 的在线评估与辅 助运地决策来源：石化盈科,2023案例：以压缩机挛生体构建为例，压缩机数字挛生体模拟了开工过程中工艺操作参数与系统关键组成的变化过程，结果建议主密封气管路增加高于60C的保温或伴热，为规避压缩机系统开工运行风险提出了工艺指导，且为后续的工艺调优打下坚实基础。2021年，中国石化海南炼化分公司落实方案后，降低了开工各步序下复杂的工艺操作过程对压缩机运行状态的影响，提高了油气密封管伴热温度，使之比露点温度60提高20,减少了在装置开工过程中工艺操作频繁性变化对机组造成的安全性影响。2. 2.4生产提效：多模型控制+无人作业，生产装置优化与智能控制生产自动化'数字化、无人化是提升企业安全生产、稳定操作、生产提效的重要手段。基于工业互联网平台数据采集与分析能力，石油石化企业对生产操作、调度、实验和仿真培训进行挛生化处理，大幅集约炼厂的生产及管理资源，加上长期的数字优化迭代，实现企业生产操控业务的整体智能化管控，达到提升产品品质、延长企业检修周期'提高企业经济效益的目标。图25数字挛生支持下的生产提效作业无A化上L采用特种机器人对炼化多种场景 开展智能无人作业械作业无人化通过机器人、机器视觉等技术实 现混合模式在线智能巡检及质检酬祚业编成化建立装置的动态控制多模型及数 据驱动软测量仪表，利用过程控 制技术协调控制变量环境通过对多装置模型的整合及优 化，对模型参数变化大的作业进行稳态闭环控制及优化智能硬件支持车间机器人，实现 分拣、运输、清洁等工作的无人 自动化，提升仓库运营效率智能仓库的入库、存储、分 拣、配送等自动化操作，将大 幅降低人员成本及操作风险，支持7 X 24作业来源：石化盈科&IDC,2023智能仓库基于工业互联网平台的数据采集与分析能力，引入自动化硬件设备，如穿梭车、自动化分拣设备和吊装设备、计量设备、消防设备等，运用大数据、云计算、A1、深度学习、物联网、机器视觉等技术，企业搭建智能化、数字化无人仓库，对石油石化行业仓库原材料、半成品及成品的出入库、存储、分拣、配送等过程进行高效的现场管控，降低企业的仓储成本，包括作业成本、存储成本、人工成本等，提高企业仓库运营效率，强化企业核心竞争力。案例：对关键工艺指标缺乏有效的实时了解，贸然生产将大幅增加生产风险。基于工业互联网平台及数字挛生的SZorb,中国石化济南分公司实现了装置的在线实时优化闭环，实现了生产全流程模拟的精确预测计算，基于稳定的数字挛生体，实现了复杂石化生产流程的标准化，显著提升生产效能。2019年，中国石化济南分公司通过使用SZOrb装置在线实时优化模块，在保证装置脱硫效果的前提下，使产品汽油辛烷值损失降低048个单位，提高了装置的运行平稳率，挖潜增效3500万元。第三章生态挛生：推动产业重构，实现信息透明化石油石化产业链中游生产环节的挛生优化，将推进数据向产业上下游的融通，直接或间接影响产业链其他数字化环节。资源开发及管道储运将决定生产的原材料供应、成本及流程稳定性，生产也保证了下游产品销售有稳定、质量如一的产品及信息支持。» « 1* JS 5人力夷及二盲贸易管理是攻略弓决策看0台除向&殳厂恒电化咨询,数字化产务若询空*牝.8ists * M字化核生需Ii、纹水中台)科研管理安以便工程IfJI2安全&敷梅中心，星 业务中台也JR附中台g云工葱网络图26石油石化产业链全景图来源：石化盈科，20232.1 资源开发全球各大油田数字挛生开发如火如荼，壳牌公司的RiOS系统寻求利用IoT对设备的各项属性如温度、压力'流量等进行监测，力求杜绝可能发生的事故；雪佛龙的SnlartSPhere系统基于传感器、控制阀、电动潜油泵等终端设施，寻求应用数字挛生加强对油井的