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中石化副总工程师王子宗:石化工业软件分类及自主工业软件老练度剖析!

发布时间:2022-05-29 15:12:47 来源:环球体育注册

  原标题:中石化副总工程师王子宗:石化工业软件分类及自主工业软件老练度剖析!

  1.我国石油和石化工程研讨会定于2022年5月在四川成都举行“2022(第 二届)我国石油化工仓储及储运罐区工业技能大会”。2.我国化工学会定于2022年5月16-18日在宁波举行“2022年(第三届)我国石油化工设备检修理技能大会”。3.我国化工学会定于2022年5月在江苏南京举行“2022 年(第二届)我国石油化工企业电气技能高峰论坛”。4.我国化工学会定于2022 年 5月 24-26 日在宁波举行2022年(第六届)世界烯烃及聚烯烃大会。超级石化(ID:superpc91 )

  超级石化首要内容:加速开展自主可控的工业软件,是我国石化职业完结高质量开展的燃眉之急,而摸清现状、找准短板是精准施策的条件。本文在对比剖析几种干流智能制作参阅模型的根底上,提出了石油化工职业“产品链、财物链、价值链”三链视图模型,进而将石油化工工业软件分为五大类,即研制规划类、出产管控类、石油供应链办理类、财物办理类和运营办理类,制作了石化工业软件全景图谱和分类图谱;从功用、技能、商业三个维度规划了软件老练度点评方针,经过对三大公营石化公司(我国石化、我国石油、我国海油)、部分大型民营企业、六十余家软件供货商调研,研讨剖析了自主石化工业软件的商场和老练度状况,编制了自主软件老练度图谱和供货商图谱,厘清了短板软件清单,构成对我国石油化工工业软件体系化的知道,为相关工业开展方针拟定供给决策依据。

  工业软件是工业技能长时刻堆集、沉积并在运用中迭代进化的软件化产品, 是工业化老练度的表现。工业软件现已成为支撑现代工业体系开展和立异的“国之重器”之一,可谓是“工业之魂”。工业软件正从产品、技能、事务形状、工业开展方法等多维度重塑工业体系,现代工业正从“以配备为中心的工业”向“以软件界说的工业”改变。软件界说制作激发了研制规划、仿真验证、出产制作、运营办理等环节的立异生机,加速了智能化出产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸等新方法的开展[1]。一同,随同新一代信息技能开展,工业软件呈现出集成化、渠道化、组件化、服务化、订阅化等趋势。云边协同新技能架构也为工业软件的研制与运用供给了立异的技能途径与商业方法。

  现在,我国石化职业运用的工艺规划、工程规划、流程模仿、专用反应器模型、进程操控优化、原油分子表征、物性数据库以及根底研制东西等国外软件占比90%以上,根本被国外软件独占,石化职业高质量正面对工业软件短板之痛。一同,艾斯 本(AspenTech)、 施 耐 德 电 气(Schneider Electric)、 西 门 子 (Siemens)、 横 河 机 电(Yokogawa)等跨国流程工业企业近年来纷繁加速并购优质工业软件脚步,构筑护城河。因而,开展以流程模仿为代表的自主石化工业软件,现已成为我国石化工业高质量开展的火急需求:一方面我国的石化工业软件与石化工业出产规模和才能不相匹配;另一方面,我国石化工业现已开展到了转型晋级的要害阶段,面对结构优化、绿色低碳、智能晋级等需求,火急需求开展中心工业软件,推进石化工业高质量开展,这是开展我国石化工业软件的内生动力和历史性时机。

  本文依托我国石化集团公司和我国工程院两个石化工业软件开展战略研讨课题,首要树立了石油化工工业软件分类体系,进而将石油化工工业软件分为五大类,即研制规划类、出产管控类、石油供应链办理类、财物办理类和运营办理类。经过问卷调查、企业调研、专家访谈、专题研讨、理论研讨等方法,对其间18 小类、68 种工业软件从技能开展、商场运用和自主软件老练度等方面进行了剖析研讨。制作出自主软件老练度图谱和供货商图谱,构成对我国石油化工工业软件现状的体系化知道,厘清了短板软件清单,为石化职业工业软件高质量开展战略、方针和途径规划奠定了根底。

  首要,从两个维度刻画出石油化工中心工业软件的全景图,如图1所示。横向是事务维度,包含产品研制规划、工程规划、工程建造、出产运营、维护/服务办理等;纵向是ISA95 关于企业信息体系和自动化操控体系的架构分层维度,从下往上包含进程层操控层(PCS)、出产履行层(MES)、运营办理层(ERP)等。全景图能够协助界定石油化工工业软件的规模,为了区别不同软件间的差异,以及各体系之间数据的集成联系,需求进一步对软件进行分类研讨。

  现在,国内对工业软件(industry software)的界说没有一致,有不同的了解和表述。工业软件的界说和鸿沟决议了其商场定位、价值定位,将对相关工业开展方针发生深远影响。现在有一些不正确的工业软件界说在有意无意地边缘化中心工业软件,这种避实就虚的做法必将损伤中心工业软件的国产化进程,值得警觉。

  国内较早发布关于工业软件的方针是《上海市复兴工业软件专项举动方案(2010—2012 年)》。江勇在上海工业软件开展回忆一文中初次明晰地给出工业软件界说[2]:“工业软件是指专用于或首要用于工业出产制作范畴,为进步工业企业研制、制作、运营办理水平缓工业配备技能水平、工业产品功用的软件。”尔后,在工业和信息化部相关文件及赛迪研讨院的职业陈述中都沿用了这种表述。本文选用上述界说,但“专用于或首要用于工业范畴”是“一个软件是工业软件”的必要条件,而非充分条件,不能把用于工业的软件都称为工业软件,这简单让工业软件范畴随意扩展,导致工业软件鸿沟含糊。

  石油化工是典型的流程型制作业,出产流程是由原子/分子层级的进程、单元/设备层级的进程以及工厂层级的进程相互嵌套组合,经过非线性相互效果、动态耦合、网络化、结构化等集成协同机制构建而成[3]。承载石化范畴常识的化工软件既有与离散职业相通的当地,也有表现石化单元操作、“三传一反”的职业特征之处。因而,有必要对石油化工工业软件进行分类和界定,以构成体系化的知道。

  近年来,中、美、德、日等国相继发布了各自国家的智能制作开展战略和相应的智能制作参阅模型,其间参阅模型是拟定规范的根底,起到规范、支撑和引领工业界更好地吸收和选用新技能的效果。参阅模型明晰地论述了术语之间的联系,促进业界达到一致,一方面作为根底进行分类和点评现有的规范,另一方面识别出能够促进智能制作体系完结的新规范活动范畴。工业软件是智能制作的柱石,因而这些智能制作参阅模型能够作为软件分类的考虑结构。比较闻名的参阅模型有我国智能制作参阅模型IMSA[4]、 德国工业4.0 参阅模型RAMI4.0[5]、日本工业价值链参阅模型IVRA[6]、美国国家规范与技能研讨院(NIST)智能制作生态体系参阅模型SMS[7]等。工业企业在实践中也提出了相关模型,如西门子的“三条价值链”数字化转型模型[8]、我国石化在智能工厂建造中提出的“三条事务主线]等。其间,NIST SMS、西门子价值链模型和石化智能工厂的事务主线等尽管表述方法和侧要点不同,但实质上都是环绕制作业的三个中心,即产品、出产线和出产商业活动。

  本文以为,石油化工全工业链流程首要分为产品链、财物链和价值链这三条链,三链的交叉处是制作金字塔,如图2所示。

  产品链是石化工业价值发明的中心,把低价值质料转化为高价值的产品。石油加工进程的实质是将结构散布规模较宽的原油分子,经过选择性别离及定向转化,出产具有特定分子组成的液体燃料、润滑油产品和精细化工品等。换句话说,现代石油炼制工业商业方法的实质是将低附加值的质料分子转化为高附加值的产品分子。产品链上包含石油分子办理、原油谐和优化、流程模仿、工艺规划以及成品油谐和优化等。在产品链上,软件开展方向是石油分子办理、一体化流程建模、生命周期数字孪生模仿等。

  财物链是指从工厂规划、工程建造、数字化交给到运营与维护的工厂全生命周期财物办理。财物运营是完结价值发明的桥梁。石化是典型的重财物职业,工厂的出资、规划、建造、运转、维护等环节是石化企业财物办理的要点。在财物链上,软件开展趋势是一体化工程规划、数字化交给、一体化运维、财物绩效办理、财物生命周期办理等。财物链与产品链在工艺规划与工程规划阶段现已走向集成,多专业数字化协同规划和数字化交给是开展要点。

  价值链是指供应链及出产操控优化等价值发明活动,包含原油收买、方案优化、调度优化、物流优化、进程操控与优化、仓储、出售服务等。事务流程的数字化能够促进更好的协作,进步灵活性,构成优化的价值链。在价值链上,软件开展方向是供应链协同优化、出产集成管控与在线自主出产优化等。

  制作金字塔是石化企业制作体系的中心,产品链、财物链、价值链在这儿会聚和交互,从进程操控到出产履行,再到企业运营办理决策,数据流的纵向集成发挥效果。

  石化企业的办理运营水平缓数字化水平需求归纳调查其在三条链上的表现。经过数字化技能和中台理念,能够从三条链上在数据和事务两方面打破各个独立子体系以及数据源之间的壁垒,完结跨过价值链的数据交融和协同,然后有用办理数据财物,优化出产运营,完结更高的灵活性、更高的出产功率、更高的产品质量和更短的产品上市时刻。这是数字化转型的驱动力,也是商业寻求的方针。

  经过剖析世界工业企业收买吞并事例,能够明晰地看出环绕“三链”打造集成化的生命周期解决方案这一趋势,也是世界工业巨子完善软件产品线的根本逻辑地点。例如,艾斯本、西门子、施耐德、剑维、海克斯康等公司依据高度互补的软件产品组合,结成战略联盟,提出从概念规划、根底规划、详细规划、工程建造,到运营维护全生命周期办了解决方案。

  依据石油化工“三链”视图,将石油化工工业软件分为五大类,即研制规划类、财物办理类、石油供应链办理类、出产管控类、运营办理类。

  包含产品链与财物链的左端部分,支撑产品/工艺研制立异、工艺规划、工程规划、工程施工、数字化交给等活动范畴的软件。进一步可分为根底东西与数据库、石油分子办理、工艺规划与流程模仿、工程与工程规划等4个子类。

  包含支撑对设备财物的事务性办理、设备财物检修理、财物绩效办理以及对工厂财物生命周期办理等软件。进一步能够分为外表设备办理(AMS)、企业财物办理(EAM)、设备维护、修理和大修(MRO)、财物绩效办理(APM)、财物生命周期办理(ALM)等5个子类。

  将供应链办理与运营办理区别开,首要是因为石油化工职业的供应链办理(或称石油供应链,PSC)有其特别内在,包含供应链办理(SCM)、厂际物流网络优化软件、方案优化软件、调度优化软件、原油谐和优化软件、成品油谐和优化软件、罐区办理、仓储办理软件等。

  包含进程操控体系和出产履行体系,支撑对设备和操控体系进行管控、数据收集、出产履行和安全运转等出产活动范畴的软件。进一步能够分为进程操控体系、先进进程操控与优化、出产履行与办理等三个子类。

  包含企业资源方案(ERP)、客户联系办理(CRM)、供货商联系办理(SRM)、商业智能(BI)、运营绩效剖析、一体化运营渠道等软件。

  (1)某些高端工业软件,不适用于石油化工工业,如芯片规划用的电子规划自动化(EDA)软件、离散职业的核算机辅佐制作(CAM)、核算机辅佐工艺规划(CAPP)等软件,不在本文研讨规模。

  (2)当同一类型软件产品的供货商较多时,研讨的要点一是选取在石油化工范畴运用广泛的软件,二是选取头部企业。

  (3)嵌入式软件,是跟终端设备亲近绑缚的一类软件,一般跟着产品一同出售。嵌入式软件在移动通讯、消费电子、轿车电子、机器人、数控机床、电信等范畴商场份额比较大,关于石油化工职业,首要表现在工业进程操控体系以及一些智能配备中,因而只是一个子类。

  (4)有些根底性软件,比方流程模仿软件列为研制类,但现已运用于从概念规划、根底规划、详细规划到出产优化的全生命周期。

  (5) 产品生命周期办理(product lifecycle management,PLM)。PLM 有三个层面的了解,即PLM 范畴、PLM 理念和PLM 软件产品。而PLM 软件的功用是产品数据办理(PDM)软件的扩展和延伸。依据世界闻名PLM 研讨机构CIMdata 的界说,PLM 首要包含三部分,即CAX 软件(产品立异的东西类软件)、cPDM 软件(产品立异的办理类软件,包含PDM 和在网上同享产品模型信息的协同软件等)和相关的咨询服务等。考虑到职业习气,本文在分类时直接用详细软件来代替PLM。

  为了进一步对分类后的石化工业软件进行画像,这儿提出一套标签(tags),以反映软件的不同IT 特点,包含渠道、套件、东西、数据库、实时、嵌入式等6个标签。

  指集成化的渠道软件,包含三个层面,即工业运用软件的集成渠道(如工艺集成规划渠道、流程模仿渠道等)、工业软件开发渠道(如低代码开发渠道等)、工业互联网渠道(IIOT)等。

  指专用核算、剖析、仿真等东西软件,如工艺核算软件、结构应力剖析软件、原油切开东西软件等。

  包含各类数据办理体系,例如化工物性数据库、实时数据库等;广义的还包含各类算法库(library)、模型库(models)、程序库(packages)等。

  处理实时数据的软件,如出产履行体系、在线实时优化、在线油品谐和优化、实时数据库等。

  综上所述,经过剖析石油化工的“三链”视图,将石油化工工业软件分为五大类,每大类进一步分红若干子类,每个子类里包含若干详细的软件,再加上IT 特点标签,根本上完整地反映了石油化工工业软件的全貌。如图3 所示,是对全景图进行分类,构成石油化工工业软件分类图谱。

  关于工业软件老练度点评,本文从功用、技能、商业三个方面树立点评方针,以对自主工业软件进行老练度点评。

  包含数据效验、体系功率、扩展性、代码开放性、毛病处理、需求改变、集成等。

  依据点评方针,经过供货商自评、专家点评等方法对自主软件进行打分,然后经过专家研讨、归纳剖析。关于工业软件,不只要看功用是否完结,用户体会是否好,还要看够不够安稳。只是做出一个能用的软件是很难参加商场竞赛的。由一个软件从原型到产品工程化需求投入更多的财力和人力,在工业软件产品工程化阶段,公司软件工程师人数投入可能是在0-1阶段的数倍。

  产品老练度与商场占有率有必定联系,也与技能把握状况有关。没有特别阐明,本文的商场仅指石油化工职业。商场占有率低,并不必定意味着产品老练度低,可能与商场结构乃至其他职业商场状况有联系,要从商场结构和技能把握状况归纳剖析。关于运用商场,存在高端与中低端、存量与增量等结构性特征。高端商场首要为大型集团企业、中低端商场首要是中小型企业。存量是已有运用商场,增量是近年来新建项目中的运用。

  本文将软件产品老练度划分为相对老练、进入商场、根本空白三类。相对老练,指该类技能国产化工业软件现已比较老练,具有较高的商场占有率(>50%),能够和国外同类软件在商场上一争高低;进入商场,指该类技能已根本把握,完结了产品化,也已占有必定商场份额(20%~40%),但在技能或商场化上还有显着距离,商场干流仍是国外软件;根本空白,指该类技能国产化软件商场占有率极低(<10%),或许在国产化软件方面根本是空白,商场上简直彻底依托国外软件。

  调研的企业用户包含:以我国石化、我国石油两大公司总部及其部属炼化企业、规划院、研讨单位为主;我国海油、中化集团及少数大型民营石化企业;石化软件供货商60 余家。在对18 小类、68 种中心石油化工工业软件调研剖析的根底上,从技能把握状况、商场占有率、产品老练度以及代替国外产品的难度等方面进行剖析,见表1~表5。

  将表1~表5 中老练度剖析成果,制作自主软件老练度图谱,如图4。其间,关于根本空白的自主性软件阐明如下。

  (1)全体上看,越是与制作技能(OT)有关的底层根底性软件,空白越多,老练度越低;越是与信息技能(IT)有关的办理类软件,自主软件老练度越高。这恰恰表现了工业软件的实质,即工业软件是工业技能的软件化,是工业化老练度的表现,需求长时刻的技能堆集和常识沉积。

  (2)研制规划类软件是短板中的断板,其间工艺规划、流程模仿、化工物性数据库以及根底东西等都是具有职业特征的支撑性根底软件,是需求要点打破的卡脖子软件。CAD尽管有必定的通用性,但石化工程规划更注重工艺流程走向、设备与管道的安置,以及各类设备与管道之间的磕碰干与检查与处理。世界抢先的供货商如海克斯康、剑维、西门子等公司,面向流程工业提出了“一体化工程到一体化运维”的工程数据财物全生命周期解决方案,这些都是很难打破的技能壁垒。

  (3)实时数据库(Historian)、先进进程操控(APC)、DCS 等软件/体系,尽管高端存量商场被国外软件占有优势,但在增量商场自主软件已有必定竞赛力乃至具有必定优势,并继续向中高端商场打破,现在首要缺少更多商场时机。

  (4)方案优化、调度优化等尽管商场占有率低,但已有多款产品,需求进一步商品化和商场推广。

  本文在调研国内外石油化工软件供货商的根底上,制作了供货商图谱,如图5所示。供货商图谱能够看成是一种常识图谱,供给了对详细软件的竞赛联系以及技能、常识产权等资源信息的指引。石化工业软件触及面广,面对的瓶颈、短板很多。开展工业软件需求会聚政府、企业、研讨机构、高等院校和用户等各类资源,构建起工业软件政产学研用工业生态链。

  工业软件的开展是一个长时刻的体系性工程,触及技能、资金、人才、商场、科技成果转化、常识产权维护等很多要素,需求构建政产学研用工业生态链,构成协同开展的合力。关于开展自主可控工业软件,现在各界现已构成一致。

  2021年2月初,科技部发布《国家要点研制方案“工业软件”要点专项2021 年度项目申报攻略主张(征求意见稿)》,将环绕制作业数字生态及根底前沿技能、产品生命周期中心软件、智能工厂技能与体系、工业协同技能与渠道4 个技能方向,发动17 个攻略使命。研制规划类软件、出产管控类软件和工业互联网渠道在此次攻略规划中,但首要偏重于离散职业。流程职业,特别是石油化工职业特有的研制规划类软件没有触及。

  从实际看,因为石油化工工艺规划软件、通用流程模仿渠道软件、实时优化(RTO)以及化工物性数据库等根底性和开发难度大,补短板很难彻底依托商场机制完结。为此,亟需加速推出针对石油化工细分职业的研制规划类软件精准扶持方针,进步这类软件在战略性新式工业方针扶持中的优先排序。回来搜狐,检查更多

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