石化行業作為典型的流程型行業，數字化改造對其提質、增效、升級作用顯著。本文通過梳理石化行業數字化體系架構，結合我國石化行業典型應用案例，分析石化行業目前數字化應用現狀。同時，結合我國石化行業應用現狀及數字化需求，對石化行業未來發展趨勢進行預判。

一、石化行業特征及數字化需求

（一）石化行業特征

1、典型的流程型行業，環節復雜、安全防護要求高、生產裝置精密性強及管理難度大。2、在一系列油品加工移動過程中，涉及大量過程數據的實時采集與分析、生產現場設備與物料的監控、生產調度優化及能源合理供應等問題。3、數字化復制推廣性強，效益明顯。

（二）石化行業數字化需求

經營管理精細化、生產執行精益化、操作控制集中化、設備管理數字化、巡檢安防及時化、供應鏈協同化等方面。

二、石化行業數字化架構體系

石化行業數字化架構體系以信息基礎設施與運維平臺為基礎，形成了三層一體的架構體系：以ERP為核心的經營管理層，以MES、APC、LIMS、PIMS為重點的生產執行層，以DCS、SCADA、PLC、實時數據庫為支撐的操作控制層，涵蓋研發設計、工藝設計、生產執行、計劃排產、運行優化、執行監控、數據采集、操作控制、生產調度、設備管理、安全防護等多個環節。

通過裝置、生產線及車間之間的橫向集成，以及管理、生產、控制等業務流程間的縱向集成，實現經營管理的規范化、生產運行的精細化、操作控制的集中化。

三、我國石化行業數字化應用現狀

目前國內石化行業數字化應用已廣泛開展，主要集中在中石化、中石油、中海油等大型國有企業。國有大型石化企業通過自上而下的方式，分期開展數字化示范項目，統籌推進數字化建設。結合前期中石化相關企業調研，通過對生產執行層和操作控制層典型應用案例的研究，對我國石化行業數字化應用現狀進行分析。

（一）生產執行層

通過對生產加工全流程的優化以及生產過程的先進控制，實現生產效益最大化。

1、原油在線調和集成平臺，實現原油加工全流程的優化

九江石化原油調和集成平臺涵蓋原油調和優化、原油調和控制、原油快速評價等模塊，通過原油調和系統與罐區監控系統、LIMS、MES以及控制系統的信息集成，對原油進廠流程、調度作業流程進行優化與管控，實現原油調和優化、原油調度智能排產、原油調和組分比例精確控制，從而挖掘生產效益最佳的調和方案。

2、APC先進控制，提高裝置運行平穩性，實現增產增效

中石化目前已投用多個APC系統，其中茂名石化乙烯裂解爐在線模擬與優化系統，通過精確地預測不同原料下產品的分布情況，根據市場對乙烯裂解產品的需求及價格，優化裂解爐原料結構、工藝操作條件等環節，實現產量最大化、效益最優化。

（二）操作控制層

通過對生產操作的動態跟蹤、實時監控，生產指揮的集群管理，生產過程三維數字化、管線的自動化管理，實現操作控制的動態化、集中化、可視化、智能化。

1、實時數據庫通過對運行參數的監測，實現生產過程實時監控

茂名石化實時數據庫系統通過與生產裝置、罐區、裝卸臺（煉油生產裝置、化工生產裝置、罐區、熱電、水務、港口、鐵路等）以及與過程系統、傳感器、儀器儀表（DCS、SCADA、PLC等）的集成，實現生產過程實時監控、實時報警、運行參數分析等功能，為生產管理及調度指揮提供動態、有效的數據支撐。

2、多媒體集中管控平臺，實現生產調度全流程的閉環管理

九江石化基于MES系統的調度指揮平臺，通過總生產調度中心、車間中控層、外部裝置區的縱向互聯，實現生產調度指令編制、下發、執行、反饋和跟蹤的全流程閉環管理，實現由事后管理向事前預測和事中控制的轉變。通過現場數據實時回傳，實現全產業鏈的動態跟蹤、實時監控和綜合指揮，大幅提升生產運營管控水平與協同效率，打造集群調度、統一指揮的一體化運營模式。

3、三維數字化平臺，實現工廠環境的可視化

蘭州石化三維化、網絡化、可視化的煉油裝置模型，基于GIS（地理信息系統）、RFID、物聯網等技術，實現地下管線、地上實物和空間橋架的三維可視化。同時，地理信息三維一體化系統具有查詢統計、最優路線選擇等管理功能，從而實現對實時工廠的立體式監控和協同管理。

4、智能管線系統，實現地下管線數字化、自動化運營

九江石化智能管線系統采用GPS、GIS、移動通信等技術，通過對管道及周邊環境信息的收集及數字化改造，建立數據完整、真實可視、安全運行的管線管理系統，實現對長輸管線的全天候監控，提高長輸管線的智能化及安全管理水平。

四、石化行業數字化未來發展趨勢預判

（一）網絡高速化

全面感知能力是智能工廠建設的核心能力，需要全覆蓋的無線網絡和先進的傳感技術支撐。因此無處不在的高速網絡接入，是實現智能化的基礎保障。網絡包含兩方面：一是全面覆蓋的、高帶寬的工業4G網，實現遠程數據采集、無線視頻監控、人員定位、智能巡檢、無線抄表及生產現場設備運行狀態的實時監測等應用；二是工業無線測控網絡，配合相應WIA-PA無線適配器，實現對相對分散的計量、監測數據的低成本采集和傳輸。

（二）三維可視化

利用三維虛擬技術，實現工廠環境的可視化以及立體監控、侵入式交互、協同式管理，使設計到制造之間的不確定性降低，使生產過程在三維虛擬工廠中得以檢驗，提前發現設計和生產工藝中存在的不足，縮短從設計到生產的轉化時間。同時，滿足面向資產、綜合管理的三維應用需求，為數字工廠完整解決方案提供基礎支撐：一是設備管理的三維應用，集成現有工藝、設備狀態、視頻及各建設階段數據，實現設備部件級、毫米級的工廠模型管理；二是地下管線三維GIS可視化應用，管道及周邊環境信息的收集及數字化改造，實現對長輸管線的全天候監控，提升應急處置能力。

（三）業務集成化

基于企業服務總線ESB的應用集成平臺，通過多業務的有效集成與優化整合，實現業務一體化和協同化。一方面，ESB通過標準的適配器和接口來完成服務之間的相互操作，提升信息共享水平；另一方面，ESB與實時數據總線OPC、數據集成總線配合，支撐企業應用集成和業務集成，擴展企業運營數據倉庫的數據集成范圍及共享范圍，實現生產、經營數據的融合，實現數據標準化管理。

（四）應用智能化

結合地理信息系統（GIS）、電子標簽（RFID）、云計算、物聯網等先進技術，搭建四層一體的智能化應用體系——全面感知及智能數據采集的傳感終端層、可靠安全傳輸的網絡層、信息共享的智能平臺層、分析決策的智能應用層，實現裝置數字化、網絡高速化、數據標準化、應用集成化、感知實時化，為智能工廠奠定基礎。目前中石化全自動立體倉庫、智能巡檢、智能管線等智能化應用已逐步開展。