石化化工行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，具有產(chǎn)品種類多、工藝流程長(zhǎng)、物料物性復(fù)雜、工況苛刻等特點(diǎn)，同時(shí)多涉及危險(xiǎn)化工工藝和化學(xué)品。近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的加速融合創(chuàng)新，以及資源環(huán)境約束的不斷增強(qiáng)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為推動(dòng)石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。本文通過對(duì)石化化工行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀的分析，探討了生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、工藝參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備健康管理、本質(zhì)安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保低碳等五類數(shù)字化轉(zhuǎn)型的典型場(chǎng)景，并提出了以標(biāo)準(zhǔn)為引領(lǐng)，系統(tǒng)性、模塊化、場(chǎng)景化、圖譜化推進(jìn)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵路徑和政策建議。

  一、石化化工行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀分析

  (一)轉(zhuǎn)型發(fā)展階段各異，實(shí)施進(jìn)度參差不齊

  《2025-2030年全球及中國(guó)化工和石化系統(tǒng)集成商行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》石化化工行業(yè)作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型起步相對(duì)較晚。近年來，以央企“三桶油”為代表的部分領(lǐng)先企業(yè)通過落實(shí)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向高端化、智能化、綠色化發(fā)展，構(gòu)建了現(xiàn)代石化化工產(chǎn)業(yè)體系。例如，中國(guó)石化推動(dòng)構(gòu)建了全新的石化工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型管理體系，聚焦集團(tuán)一體化管控能力、板塊創(chuàng)新創(chuàng)效能力、專業(yè)化統(tǒng)籌管理能力和新經(jīng)濟(jì)價(jià)值創(chuàng)造能力的提升;中國(guó)石油按照業(yè)務(wù)發(fā)展、管理變革、技術(shù)賦能三大主線實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型;中國(guó)海油大力推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助力公司降本增效與高質(zhì)量發(fā)展。然而，相比頭部企業(yè)，大部分民營(yíng)石化企業(yè)、石化化工產(chǎn)業(yè)鏈下游部分企業(yè)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型程度相對(duì)不足，主要體現(xiàn)在全員數(shù)字化轉(zhuǎn)型意識(shí)有待提高、管理環(huán)節(jié)及現(xiàn)場(chǎng)依賴傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式、大部分停留在傳統(tǒng)信息化的階段。亟待從理念層面以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)方面引領(lǐng)和推動(dòng)這部分企業(yè)迎頭趕上，以期實(shí)現(xiàn)石化化工行業(yè)整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型水平的提高。

  (二)轉(zhuǎn)型細(xì)分領(lǐng)域眾多，場(chǎng)景有待深入發(fā)掘

  石化化工產(chǎn)業(yè)鏈冗長(zhǎng)，細(xì)分領(lǐng)域眾多，每個(gè)環(huán)節(jié)都具有獨(dú)特的生產(chǎn)工藝和流程、產(chǎn)品特性與市場(chǎng)需求，其相應(yīng)的數(shù)字化需求也存在差異。例如，石油煉制需確保原油高效轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)燃料和化學(xué)品，其數(shù)字化需求集中在確保安全環(huán)保生產(chǎn)的前提下，優(yōu)化生產(chǎn)工藝、節(jié)能降碳提高能效方面;基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)品生產(chǎn)則關(guān)注原料配比、反應(yīng)條件精準(zhǔn)控制，以減少副產(chǎn)物、提升產(chǎn)品純度;高分子材料合成與成型環(huán)節(jié)，則對(duì)新材料研發(fā)、材料性能預(yù)測(cè)、成型過程模擬有較高要求。當(dāng)前，智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能決策等方面的應(yīng)用場(chǎng)景尚未完全開發(fā);高分子材料生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、高分子材料合成過程模擬等細(xì)分行業(yè)轉(zhuǎn)型需求都有待進(jìn)一步挖掘和實(shí)現(xiàn);各細(xì)分領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用場(chǎng)景百花齊放，效果各異。亟待在各領(lǐng)域先進(jìn)典型場(chǎng)景推廣應(yīng)用的同時(shí)，推動(dòng)各領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景的深度發(fā)掘與探索。

  (三)轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)保障不足，指南引領(lǐng)亟待加速

  石化化工行業(yè)規(guī)模分析提到當(dāng)前，新一代信息技術(shù)在石化化工行業(yè)的滲透率仍然較低，工藝機(jī)理模型與智能算法的研究和完善尚不充分，尚未充分滿足行業(yè)深度轉(zhuǎn)型的需求。同時(shí)，行業(yè)內(nèi)缺乏既具備扎實(shí)石化行業(yè)知識(shí)又精通信息技術(shù)的復(fù)合型人才，人才隊(duì)伍建設(shè)亟待加強(qiáng)。此外，石化化工行業(yè)缺乏全面、系統(tǒng)的行業(yè)轉(zhuǎn)型指南，用以指導(dǎo)企業(yè)明確轉(zhuǎn)型方向和路徑，延緩了行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。因此，亟待站在石化化工產(chǎn)業(yè)鏈視角，立足專業(yè)管理，對(duì)行業(yè)各個(gè)專業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型重點(diǎn)方向、技術(shù)工具、人才能力等給予指導(dǎo)和引領(lǐng)。

  二、石化化工行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型五類重點(diǎn)典型場(chǎng)景

  (一)石化化工生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度：智能協(xié)同提升企業(yè)運(yùn)營(yíng)收益

  石化化工行業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度是確保生產(chǎn)連續(xù)性和高效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一是智能生產(chǎn)計(jì)劃制定?；诠S工藝路線及模型、原料及產(chǎn)品市場(chǎng)需求、工廠運(yùn)營(yíng)成本及邊界制約因素，運(yùn)用先進(jìn)的智能算法，以效益最大化為目標(biāo)函數(shù)生成最優(yōu)的年度、季度、月度排產(chǎn)計(jì)劃，確保生產(chǎn)資源的合理配置和高效利用。二是實(shí)時(shí)生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤與動(dòng)態(tài)調(diào)度。在優(yōu)化的月度計(jì)劃指導(dǎo)下，分解到日，班組的運(yùn)行調(diào)度計(jì)劃指導(dǎo)生產(chǎn)，并根據(jù)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過人工智能算法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，從傳統(tǒng)的異常報(bào)警調(diào)度處置向預(yù)測(cè)生產(chǎn)異常預(yù)測(cè)預(yù)警的事前調(diào)整模式轉(zhuǎn)變，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)庫(kù)、決策樹、操作導(dǎo)航等技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)整方案的自動(dòng)優(yōu)化和推動(dòng)，最大限度地利用新技術(shù)保障企業(yè)平穩(wěn)運(yùn)行和準(zhǔn)確高效的異常處置。三是生產(chǎn)資源智能協(xié)同。通過構(gòu)建計(jì)劃—調(diào)度—現(xiàn)場(chǎng)的一體化協(xié)同，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源(如設(shè)備、人員、物料等)的智能調(diào)度和協(xié)同作業(yè)，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性和高效性。例如，中國(guó)石化九江分公司利用計(jì)劃生產(chǎn)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化一體化模型，從優(yōu)化原油選擇到調(diào)度精準(zhǔn)運(yùn)行指令的協(xié)作，通過對(duì)原料采購(gòu)及產(chǎn)品分布的優(yōu)化，每年經(jīng)濟(jì)效益新增近億元。

  (二)石化化工工藝參數(shù)優(yōu)化：精準(zhǔn)調(diào)控提高裝置運(yùn)行效益

  石化化工行業(yè)的生產(chǎn)工藝復(fù)雜多變，工藝操作的平穩(wěn)控制及參數(shù)的精確控制對(duì)于提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。一是工藝操作的平穩(wěn)控制。通過先進(jìn)的算法和模型，在彈性操作區(qū)域內(nèi)找出最優(yōu)操作點(diǎn)，并利用先進(jìn)控制技術(shù)，將裝置穩(wěn)定在該操作點(diǎn)處，通過卡邊操作，改善控制品質(zhì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更快速地適應(yīng)生產(chǎn)條件變化，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，減少能源和設(shè)備損耗，最大限度地發(fā)揮裝置的生產(chǎn)能力。二是工藝參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析。實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等關(guān)鍵工藝參數(shù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，深入挖掘數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性和規(guī)律性，實(shí)現(xiàn)工藝運(yùn)行的實(shí)時(shí)分析與研判。三是工藝實(shí)時(shí)優(yōu)化的應(yīng)用。工藝優(yōu)化目前有兩條技術(shù)路線：一條是傳統(tǒng)的結(jié)合石化化工數(shù)字化表達(dá)的裝置機(jī)理模型，基于實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與優(yōu)化算法，構(gòu)建以效益最大化為目標(biāo)的實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù);另一條技術(shù)路線是基于分子工程技術(shù)，數(shù)字化表達(dá)分子級(jí)的石化化工的原料及產(chǎn)品、構(gòu)建分子級(jí)反應(yīng)及分離等工藝模型，裝置反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)表達(dá)，結(jié)合優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)分子級(jí)流程模擬和優(yōu)化，為增加高附加值組分產(chǎn)物、降低干擾性組分產(chǎn)物選擇性調(diào)整等分子級(jí)資源加工與高效利用提供新技術(shù)支撐。例如，中國(guó)石油大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)在中國(guó)石化湖南石化完成的連續(xù)催化重整裝置分子煉油科研驗(yàn)證，全部采用國(guó)產(chǎn)化自主可控核心技術(shù)，裝置分子級(jí)模擬誤差小于1%，年增效千萬元以上。

  (三)石化化工設(shè)備健康管理：預(yù)測(cè)維護(hù)保障企業(yè)安穩(wěn)運(yùn)行

  石化化工行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備主要分動(dòng)設(shè)備、靜設(shè)備、電氣設(shè)備、儀表類設(shè)備等，種類繁雜，技術(shù)密集。其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)效益。設(shè)備智能管理成為轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵點(diǎn)。一是設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)采集設(shè)備的振動(dòng)、溫度、壓力、流量等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，結(jié)合專家?guī)旎虼髷?shù)據(jù)分析算法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中異常情況，為設(shè)備維護(hù)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。二是設(shè)備智能巡檢。利用無人機(jī)、機(jī)器人等智能巡檢設(shè)備，結(jié)合圖像識(shí)別、語音識(shí)別等人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化、智能化巡檢。三是設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)?；趯?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能巡檢收集的數(shù)據(jù)，構(gòu)建精確的預(yù)測(cè)模型，前瞻設(shè)備壽命與故障，科學(xué)規(guī)劃維護(hù)，降低檢維修運(yùn)營(yíng)成本，避免設(shè)備故障帶來的非計(jì)劃停工效益損失或安全事故。例如，中國(guó)石油長(zhǎng)慶石化通過搭建動(dòng)、靜、電、儀9套智能化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警、智能診斷、技術(shù)在線分析等，預(yù)知性維修降低設(shè)備檢維修成本10%;動(dòng)設(shè)備漸變性故障識(shí)別達(dá)100%，預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)95%;配電室無人值守提高巡檢工作效率約50%，電氣設(shè)備健康度保持在99%以上，降低全廠電耗6.9%;智能儀表在線實(shí)時(shí)巡檢，漏檢誤檢率降低為0，故障處置效率提升3倍以上，故障儀表數(shù)量下降90%。

  (四)石化化工本質(zhì)安全生產(chǎn)：監(jiān)控預(yù)警守護(hù)生產(chǎn)安全防線

  石化化工生產(chǎn)環(huán)境中存在著高溫、高壓、易燃易爆等多重危險(xiǎn)因素，安全生產(chǎn)成為企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的基石。一是安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估。通過實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，及時(shí)識(shí)別潛在的安全隱患，提高對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的敏感度和響應(yīng)速度。二是安全事件模擬預(yù)測(cè)。利用風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，結(jié)合歷史安全事件數(shù)據(jù)與當(dāng)前生產(chǎn)狀況，對(duì)可能發(fā)生的安全事件進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，為制定有效預(yù)防措施與應(yīng)急預(yù)案提供科學(xué)依據(jù)。三是應(yīng)急指揮與協(xié)同。依托數(shù)字化應(yīng)急指揮平臺(tái)，整合各方資源，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的應(yīng)急響應(yīng)和協(xié)同作戰(zhàn)，最大限度地減少事故損失，保護(hù)員工生命財(cái)產(chǎn)安全。例如，中國(guó)海油惠州石化基于應(yīng)急管理部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ/T 3034—2022《化工過程安全管理導(dǎo)則》，對(duì)生產(chǎn)過程安全相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行要素化管控，建立安全要素?cái)?shù)據(jù)湖和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”應(yīng)用群。通過5G專網(wǎng)防爆手持終端、5G防爆智能巡檢機(jī)器人、5G作業(yè)AI監(jiān)護(hù)、5G+AR遠(yuǎn)程協(xié)作等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)作業(yè)受控管理、可燃或有毒有害氣體泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控與隱患排查治理、異常報(bào)警等17個(gè)安全生產(chǎn)典型應(yīng)用場(chǎng)景，確保生產(chǎn)作業(yè)安全，工廠監(jiān)控成本降低30%，生產(chǎn)事故的發(fā)生。

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