数字石化孪生智造-石油石化数字孪生白皮书2024.1.docx

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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。

8、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

9、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、

10、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

11、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”，

12、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

13、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.

14、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

15、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