石油石化全產業鏈數字化轉型實踐與展望

賈京坤，朱 英，談 捷，劉小桐，張 瑤，戴 堯

（1.中國石化集團經濟技術研究院有限公司，北京 100029；2.中國石油化工集團有限公司科技部，北京 100728）

石油石化行業與數字技術融合發展是新時代推動我國能源產業基礎高級化、產業鏈現代化的重要引擎，是落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰略和建設新型能源體系的有效措施[1-4]。然而，石油石化行業不同業務的數字化轉型仍存卡點、難點，對產業鏈的轉型方向與趨勢把握不準確、不清晰。因此，本文立足勘探開發、煉化、銷售、科研、金融、管理與數字生態共同體等典型場景，力圖描繪出行業未來發展圖景，探索產業數字化轉型路徑，為我國新型能源體系構建和石油石化企業轉型提供有效參考和理論支撐。

1 開展數字化轉型的重要性及必要性

“十四五”時期是我國全面開啟數字化轉型新征程的重要機遇期，石油石化企業在當前內外部環境的嚴峻考驗下，應把握數字化轉型機遇，從國家、行業、企業不同維度進行全面的提升拓展。

從國家層面看，油氣在中長期內仍將占據未來能源供需結構重要地位，且當前我國油氣消費持續增長，能源對外依存度加大，能源供應安全仍是我國能源政策的首要目標。但國內油氣勘探開發面臨著資源劣質化和環境復雜化的問題，同時綠色低碳要求提高、油氣市場周期波動加速、生產成本上漲都給勘探開發領域帶來挑戰。而數字化轉型將有助于行業增儲上產、降本增效，為上游帶來新生機，保障國家能源安全。

從行業層面看，石油石化產業鏈條長、周期長、參與方眾多，信息流、物質流和資金流的融合不充分限制了產業鏈價值的高效傳遞和整體的邊際效益，受“雙碳”政策與大宗原材料市場價格波動的影響，石油石化行業正在加快淘汰落后產能，處于一個產業轉型的陣痛期。新興數字技術則有望解決產業痛點，帶來業務創新、模式創新和價值創造的新機遇。

從企業層面看，伴隨新一代數字技術的蓬勃發展及其與經濟社會各領域的加速滲透融合，傳統石油石化行業轉型升級將實現產業躍遷，通過提升數字化管理能力和業務價值重塑能力，加快向數字化、智能化、低碳化轉變，提升企業競爭力、實現可持續發展。

2 石油石化行業數字化轉型的內涵

在數字化轉型趨勢下，企業內外數字化“雙生態”新格局正在形成，將加速打造石油石化行業發展的新圖景（見圖1）。數字化轉型是以價值創造為目的，用數字技術驅動產業變革，促進行業高質量發展。數字技術正逐步重塑石油石化企業的戰略體系、生產運營、商業模式、組織架構等方面，推動內部數字化生態形成。除了企業內部的協同共進，對外，石油石化企業已與科技公司、其他類型能源企業、政界、學術界、客戶群等多方聯動，通過生產制造流、產品生命周期流和價值創造流的集成和優化，跨界共筑數字生態共同體，促進產業價值鏈的重塑[4-5]。

圖1 石油石化行業數字化轉型“雙生態”新格局

3 企業內部數字化生態下的典型場景研究

云計算、物聯網和人工智能等技術的發展普及，推動數字化轉型在企業內各業務場景中展開實踐，滲透到生產運營、組織管理等不同環節，加速行業全鏈條、全周期、全方位的價值重塑[4,6-8]。物質流和信息流實現從供給端到消費端的高效流通與融合，數字產業與傳統產業相互協同，推助石油石化企業邁向高質量發展新階段。

3.1 “四化”轉型打造石油石化智能生產新圖景

智能生產應用物聯網、大數據、云計算、人工智能等新技術，以數據湖、云平臺為基礎，構建運營中心、科研平臺支撐體系，通過生產運營一體化、作業現場智能化、研究生產協同化、全鏈生產低碳化等路徑，實現生產業務的數字化轉型[9-12]（見圖2）。

圖2 智能油田新圖景

3.1.1 生產運營一體化，實現全面實時管控

通過在生產現場部署傳感器、控制器等智能設備，搭建數字化生產指揮/調控中心，全面掌握機器、設備運行情況，并利用大數據模型分析生產現場，提供油田、工廠完整運作情況，實時管控生產現場，精準把控運行態勢，從而推進區域整合運營、資源統一調度，達到生產運營一體化。

3.1.2 作業現場智能化，實現自主操作

作業現場的智能化是智能生產最常見的應用場景之一，主要包括4類：一是電子巡檢、無人值守。通過智能裝備及終端，實時監測廠區環境狀態，可通過多種終端進行查看或遠程操作；二是自主操作。通過物聯網、網絡化設備直接處理現場收集的數據，自主采取相應措施，無需人工手動操作；三是自動化生產決策。通過實時監控、處理和解釋生產數據，準確預測油田、工廠動態，自動形成可操作的優化方案決策[6]；四是資產智能化，設備健康自管理。隨著數字技術的不斷發展，無論是油田的油井還是煉化廠的設備裝置，都可通過設施健康模型對自身進行智能化判斷和預測性預警，減少維修成本和非計劃性脫機。

3.1.3 生產研究協同化，更快響應“未知領域”反饋

對于上游業務，“未知領域”即地下油氣藏的黑箱狀態。目前，油氣田勘探開發作業普遍存在地質、開發、工程等脫節嚴重，傳統科研工作方式下數據資料收集整理費時費力、多學科協同難度大。對于下游業務，“未知領域”則是客戶需求和產品迭代的變化趨勢。新冠疫情暴發后，企業供應鏈中斷，傳統工業制造業對客戶需求不敏感，無法洞察市場、快速決策問題更加突出；在激烈市場競爭下，產品迭代速度加快，領先一步將新產品/服務推向市場，才有機會獲得更大市場占有率。因此，無論上游還是下游，都需要利用數字技術，建立協同研究平臺，與作業前線/市場終端無縫鏈接，實現跨專業、跨部門的滾動式生產研究高效協同，提高響應速度，提升企業效益。

3.1.4 全鏈生產低碳化，推動工業綠色轉型

作為節能減排的主戰場，石油石化行業可應用數字技術，有效解決碳排放高、產業結構和能源使用結構不平衡、資源利用效率低等問題，加快推進綠色低碳發展。未來，全流程實時碳排放跟蹤、智能能耗管理都將在虛擬數字世界內完成。如，在能效提升方面，新加坡正在建設的榜鵝（Punggol）數字智慧園區的智能電網項目，通過統一數字化管理界面的定制、終端整合以及城市級操作系統的應用，提高能源效率并降低碳排放，預計該項目每年可減少1 700噸碳排放量。

3.2 客戶需求驅動，創造銷售業務新價值新業態

石油石化企業的銷售環節將從傳統的“以產定銷”能源供應商，轉變為“以客戶需求為中心”、業務范圍覆蓋“產品＋服務”的綜合能源咨詢服務商。

3.2.1 以客戶為中心重塑C端，深挖數據價值

對于終端用戶或消費者（To C端），企業轉型的根本目的是提升產品和服務的競爭力。隨著人們對數字化交互的日漸依賴，綜合能源服務站作為24小時營業的重要場景，解決不同人群在不同時段的不同訴求，提供個性化的定制體驗是未來服務站的發展方向。石油石化企業需聚焦“在線搜索—到達綜合能源服務站—移動到服務區—加油/充電/加氫—非能產品選購—支付—汽車服務—反饋”端到端的個性化服務，分析客戶核心需求，創新數字化服務場景，增強客戶黏性，更好地提升客戶生命周期價值。

中國石化廣西南寧石油已投入試運行了國內首款智能加油機器人，整套方案由中國石化自主研發，配合智能化系統，采用多項人機交互技術，大幅提升用戶體驗感的同時，也標志著國內智能加油站邁上市場應用的關鍵一步。未來，數字孿生等技術將進一步提供沉浸式和差異化的購買體驗，推動與客戶的互動。營銷內容根據最新數據自動生成，根據客戶選擇的配置動態生成虛擬現實/增強現實（VR/AR）體驗，讓客戶體驗產品的同時，增加與所處環境的互動。

3.2.2 聯合生態伙伴賦能B端，創新商業模式

與To C端不同，對于企業用戶（To B端）的個性化服務對象不是單一客戶，而是一個企業[13]。石油石化企業圍繞“平臺＋用戶＋伙伴＋解決方案”的思路，不僅要打通上游供應商、下游客戶的全產業鏈，還要與新型互聯網技術公司、能源設備服務商形成合力，發揮各自優勢，重塑產業價值鏈，實現共贏。能源化工企業將不再僅是能源供應商和中間服務商，還可獨立為合作伙伴提供能耗管理、預測性維修、實時監控等智慧運營解決方案。未來，在搭建各類車聯網生態基礎上，以保險、汽車后市場、生活社交、車輛交易、智能交通等與車和人直接相關的場景為切入口，獲得大量有價值的數據；整合、歸類上述數據，利用機器學習、智能圖譜、邊緣計算等新型大數據工具進行深入分析，為企業提供實時、可操作的戰略決策指導，以此提高效率、降低成本，實現智能化運營。

3.3 “三大方向”打造石油石化行業智能科研新模式

新一代數字技術大幅提升了科研效率和創新能力，未來在實現更大范圍知識共享和協同創新的同時，將進一步促進科技成果轉化與應用能力，提高科研數字化管理水平，打造從客戶需求出發到反饋服務于客戶的閉環。

3.3.1 構建知識圖譜管理引擎，助力科研智能化決策

基于自然語言處理、知識圖譜、多模態知識挖掘等人工智能技術，將企業積累的海量內部數據和外部第三方數據進行處理提煉，基于知識圖譜進行知識推理，通過可視化、可問答的方式，展示目標對比、關聯分析結果，為科研人員的分析研究提供智力支持[14]。如，斯倫貝謝建立的Studio Manager平臺將地質學、工程和油藏模型等方面的知識進行統一管理，形成內外部數據的知識圖譜集成，為其Petrel軟件系統提供支撐。

3.3.2 優化科技研究過程，打造創新生態

數字技術支持并加速了新產品的開發過程，像超級計算機的數字孿生和數字建模等技術有效加速了研發過程，而機械臂等技術則進一步提高了操作效率和精確度，提升了研發效率。同時，數字技術也有力推進產業鏈數據貫通、資源共享和業務協同，充分利用技術資源，實現行業共性技術突破，從而推動科研創新跨越式發展。如，中國電信、中國電子、中國汽車技術研究中心等12家央企攜手成立汽車數字化轉型協同創新平臺，共同探索關鍵核心技術的突破，這正是石油石化行業發展創新生態的方向。

3.3.3 拓展技術服務方式與范圍，大幅提升服務效率

數字技術正在改變人員和企業的互動方式，企業通過強化數字化遠程管理，建立技術服務中心，實現對全球優秀技術專家資源的集成共享，為作業現場提供遠程協助、遠程診斷和技術支持，大力推動服務效率提升、服務成本降低。如，澳大利亞伍德賽德石油公司采用數據分析和認知計算技術，實現設備巡檢維修技術咨詢服務，利用數字技術綜合分析擬合典型情景，提出處理建議。

3.4 數字化轉型開啟產融結合、以融促產的新途徑

數字技術驅動產業金融在連接、融通、風控等各環節進行創新突破，不斷強化產融結合、以融促產的服務能力。大數據、區塊鏈、人工智能等技術在金融業務板塊的深度應用，圍繞“管控＋賦能＋協同”核心價值，探索金融服務全周期、一體化、協同性的發展新戰略、新模式，在金融綜合服務能力、以融促產能力和供應鏈金融三方面逐步轉型升級，向智能化、普惠化、生態化演進，切實推動石油石化產業—金融同頻共振的高質量發展。

3.4.1 綜合金融服務體系構建，提升金融服務效率

數字技術應用對產業服務能力的大幅提升主要表現在，升級完善金融業務應用，支持各類服務開展，科學制定投資策略，穿透管控金融風險。如，“十四五”期間中國石化計劃打造的金融云，除支撐理財、保險、信貸等金融業務開展，還將推進包括統一資產投資管理應用等基于產業的服務延伸業務，整合優勢資源，確保資產配置的合理性，提升金融綜合服務能力。

3.4.2 客戶網絡構建，強化以融促產能力

數字技術讓金融業務的發展與客戶需求實現精準對接，同時擴大新增客戶和服務半徑?？蛻艟W絡的數字化轉型將有效整合客戶信息、金融產品、投研能力、外部服務等資源，支持核心企業及相關產業鏈客戶商機共享、最優分派，實現社會資本的優化配置；同時，充分挖掘客戶需求，將金融服務覆蓋企業的全產業鏈、全生命周期，賦能石油石化企業不同發展階段。

3.4.3 金融科技驅動供應鏈金融發展，提供綜合服務和解決方案

在金融科技的驅動下，供應鏈金融整合物流、資金流、信息流等，構建金融供給體系和風險評估體系，快速響應全產業鏈的金融綜合服務需求。如，浙江國際油氣交易中心擬推出的產能預售機制，通過中心對接供需兩端實體企業，使發售方能提前7～90天對未來產能和產品進行在線預售，該機制是產融結合、數字化發展的生動實踐，提升以油氣為主的大宗商品資源配置能力。

3.5 數字技術推動企業管理變革，形成靈活高效的柔性組織

企業組織結構的轉型方向是形成網絡化、平臺化、扁平化的柔性組織，高效實現自組織、自適應。數字化賦能下，服務型環節整合共享的方式將實現環節的全面增值，提升組織信息和知識的存取性、存儲量、傳播性。形成的柔性組織將以大平臺、小前端的網絡化組織形態，大幅提升組織效能和靈活性。高效靈活的組織結構更強調競爭性、應變性、實時性，實時洞察客戶個性化需求、響應市場需求變化。

組織的戰略決策將向著科學化、高效化和全員化發展。數字化轉型從主體、依據、技術方法3個層面，對組織的戰略決策模式進行重塑。零信息壁壘下，各級人員均能獲取決策信息、主動參與企業決策，使組織決策實現全員化；大數據等技術深入分析企業經營能力、市場環境要求，增強決策依據支撐力度，使戰略決策更加科學化；通過數字化決策支持系統的開發運用，以更加智能高效的技術支撐決策合理性。

4 多方協同共筑數字生態共同體

對于數字化轉型新格局的外生態而言，石油石化行業正跨界構建數字生態共同體，形成以客戶需求為核心，以能源化工企業、科技企業雙向賦能為基礎，聯合包括政府、高校、客戶、投資機構、專業服務機構等各方參與者，積極發揮產業、科技、金融、政策等聯動效應，共同打造極致“產品＋服務”、完善應用場景、重塑行業價值的生態系統[15]。

數字生態共同體的建立需要經過3個階段：一是共生階段。將數字技術融入企業經營決策、人機協同生產運營中，實現數據、經驗高效的連接、計算和管理，以“生態共建者”的方式促進產業互聯與協同發展。二是共創階段。打破產業、科技等行業邊界混合創新。建立開放平臺，實現資源、技術、服務的共享；促進數字技術與行業技術融合、基礎科學與前沿科研的探索。三是共贏階段。共同創造與分享價值成果。發揮核心作用，形成多邊市場，激發網絡效應，帶動能源化工產業再增長；促進創新成果價值在數字生態圈各參與者中有效分享，形成生態良性循環。

在能源革命與數字革命的深度融合趨勢下，數字生態共同體的建設就是促進傳統能源產業智能化現代化轉型，構建出“油氣保障，新儲并濟，數字互聯”的多元化智慧能源體系。借助數字技術打破時空、平臺桎梏，多元化智慧能源體系將重構能源利用方式、優化能源資源配置，在時間上實現錯峰儲能，在空間上實現多元能源體系間互補，總體上實現不同能源體系靈活響應、用能端和需求端靈活交互，從而充分激發多元化能源的潛力，提高能源管理的精細化水平和能源利用的整體效率，有力支持新型能源體系的有序聯接、高效暢通和安全防護，對于實現“雙碳”目標和確保能源安全，具有重要的戰略意義。