石化行业作为典型的流程型行业，数字化改造对其提质、增效、升级作用显著。本文通过梳理石化行业数字化体系架构，结合我国石化行业典型应用案例，分析石化行业目前数字化应用现状。同时，结合我国石化行业应用现状及数字化需求，对石化行业未来发展趋势进行预判。
一、石化行业特征及数字化需求
（一）石化行业特征
1、典型的流程型行业，环节复杂、安全防护要求高、生产装置精密性强及管理难度大。2、在一系列油品加工移动过程中，涉及大量过程数据的实时采集与分析、生产现场设备与物料的监控、生产调度优化及能源合理供应等问题。3、数字化复制推广性强，效益明显。
（二）石化行业数字化需求
经营管理精细化、生产执行精益化、操作控制集中化、设备管理数字化、巡检安防及时化、供应链协同化等方面。
二、石化行业数字化架构体系
石化行业数字化架构体系以信息基础设施与运维平台为基础，形成了三层一体的架构体系：以ERP为核心的经营管理层，以MES、APC、LIMS、PIMS为重点的生产执行层，以DCS、SCADA、PLC、实时数据库为支撑的操作控制层，涵盖研发设计、工艺设计、生产执行、计划排产、运行优化、执行监控、数据采集、操作控制、生产调度、设备管理、安全防护等多个环节。
通过装置、生产线及车间之间的横向集成，以及管理、生产、控制等业务流程间的纵向集成，实现经营管理的规范化、生产运行的精细化、操作控制的集中化。
三、我国石化行业数字化应用现状
目前国内石化行业数字化应用已广泛开展，主要集中在中石化、中石油、中海油等大型国有企业。国有大型石化企业通过自上而下的方式，分期开展数字化示范项目，统筹推进数字化建设。结合前期中石化相关企业调研，通过对生产执行层和操作控制层典型应用案例的研究，对我国石化行业数字化应用现状进行分析。
（一）生产执行层
通过对生产加工全流程的优化以及生产过程的先进控制，实现生产效益最大化。
1、原油在线调和集成平台，实现原油加工全流程的优化
九江石化原油调和集成平台涵盖原油调和优化、原油调和控制、原油快速评价等模块，通过原油调和系统与罐区监控系统、LIMS、MES以及控制系统的信息集成，对原油进厂流程、调度作业流程进行优化与管控，实现原油调和优化、原油调度智能排产、原油调和组分比例精确控制，从而挖掘生产效益最佳的调和方案。
2、APC先进控制，提高装置运行平稳性，实现增产增效
中石化目前已投用多个APC系统，其中茂名石化乙烯裂解炉在线模拟与优化系统，通过精确地预测不同原料下产品的分布情况，根据市场对乙烯裂解产品的需求及价格，优化裂解炉原料结构、工艺操作条件等环节，实现产量最大化、效益最优化。
（二）操作控制层
通过对生产操作的动态跟踪、实时监控，生产指挥的集群管理，生产过程三维数字化、管线的自动化管理，实现操作控制的动态化、集中化、可视化、智能化。
1、实时数据库通过对运行参数的监测，实现生产过程实时监控
茂名石化实时数据库系统通过与生产装置、罐区、装卸台（炼油生产装置、化工生产装置、罐区、热电、水务、港口、铁路等）以及与过程系统、传感器、仪器仪表（DCS、SCADA、PLC等）的集成，实现生产过程实时监控、实时报警、运行参数分析等功能，为生产管理及调度指挥提供动态、有效的数据支撑。
2、多媒体集中管控平台，实现生产调度全流程的闭环管理
九江石化基于MES系统的调度指挥平台，通过总生产调度中心、车间中控层、外部装置区的纵向互联，实现生产调度指令编制、下发、执行、反馈和跟踪的全流程闭环管理，实现由事后管理向事前预测和事中控制的转变。通过现场数据实时回传，实现全产业链的动态跟踪、实时监控和综合指挥，大幅提升生产运营管控水平与协同效率，打造集群调度、统一指挥的一体化运营模式。
3、三维数字化平台，实现工厂环境的可视化
兰州石化三维化、网络化、可视化的炼油装置模型，基于GIS（地理信息系统）、RFID、物联网等技术，实现地下管线、地上实物和空间桥架的三维可视化。同时，地理信息三维一体化系统具有查询统计、最优路线选择等管理功能，从而实现对实时工厂的立体式监控和协同管理。
4、智能管线系统，实现地下管线数字化、自动化运营
九江石化智能管线系统采用GPS、GIS、移动通信等技术，通过对管道及周边环境信息的收集及数字化改造，建立数据完整、真实可视、安全运行的管线管理系统，实现对长输管线的全天候监控，提高长输管线的智能化及安全管理水平。
四、石化行业数字化未来发展趋势预判
（一）网络高速化
全面感知能力是智能工厂建设的核心能力，需要全覆盖的无线网络和先进的传感技术支撑。因此无处不在的高速网络接入，是实现智能化的基础保障。网络包含两方面：一是全面覆盖的、高带宽的工业4G网，实现远程数据采集、无线视频监控、人员定位、智能巡检、无线抄表及生产现场设备运行状态的实时监测等应用；二是工业无线测控网络，配合相应WIA-PA无线适配器，实现对相对分散的计量、监测数据的低成本采集和传输。
（二）三维可视化
利用三维虚拟技术，实现工厂环境的可视化以及立体监控、侵入式交互、协同式管理，使设计到制造之间的不确定性降低，使生产过程在三维虚拟工厂中得以检验，提前发现设计和生产工艺中存在的不足，缩短从设计到生产的转化时间。同时，满足面向资产、综合管理的三维应用需求，为数字工厂完整解决方案提供基础支撑：一是设备管理的三维应用，集成现有工艺、设备状态、视频及各建设阶段数据，实现设备部件级、毫米级的工厂模型管理；二是地下管线三维GIS可视化应用，管道及周边环境信息的收集及数字化改造，实现对长输管线的全天候监控，提升应急处置能力。
（三）业务集成化
基于企业服务总线ESB的应用集成平台，通过多业务的有效集成与优化整合，实现业务一体化和协同化。一方面，ESB通过标准的适配器和接口来完成服务之间的相互操作，提升信息共享水平；另一方面，ESB与实时数据总线OPC、数据集成总线配合，支撑企业应用集成和业务集成，扩展企业运营数据仓库的数据集成范围及共享范围，实现生产、经营数据的融合，实现数据标准化管理。
（四）应用智能化
结合地理信息系统（GIS）、电子标签（RFID）、云计算、物联网等先进技术，搭建四层一体的智能化应用体系——全面感知及智能数据采集的传感终端层、可靠安全传输的网络层、信息共享的智能平台层、分析决策的智能应用层，实现装置数字化、网络高速化、数据标准化、应用集成化、感知实时化，为智能工厂奠定基础。目前中石化全自动立体仓库、智能巡检、智能管线等智能化应用已逐步开展。
(审核编辑: 智汇胡妮)
