数字石化 孪生智造—石油石化数字孪生白皮书

IDC 数字石化李生智造 一石油石化数字李生白皮书 Contents 第一章纵横李生：数字业务、数字石化与数字李生01 1.1聚焦李生石油石化发展新机遇01 1.2定义李生—走进数字李生03 1.3纵横李生构建高度协同行业生态·06 第二章制造李生：突破生产难点，实现深度数字化11 2.1工厂李生12 2.2生产李生20 第三章生态李生：推动产业重构，实现信息透明化27 3.1资源开发28 3.2管道储运29 3.3产品销售32 第四章决策李生：促进集团运营，，实现决策科学化37 4.1智慧经营38 4.2智能运营42 第五章驾驭李生：做好组织准备，保证战略落地45 5.1确定目标，顶层设计46 5.2规划数据，✁立模型50 5.3技术落实，文化✯持51 第六章体验李生：走进李生案例，探索创新标杆 .·54 6.1中科炼化一李生融合工业互联网，搭建“原生”智能工厂·54 6.2九江石化一李生助力智能化进阶，打造“领航”智能工厂57 第七章未来李生：深度产业智能与工业元宇宙的联合盛宴60 7.1深度产业智能工业互联与生成式AI融合下的数字新企业60 7.2工业元宇宙—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聚焦李生—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（致字中国建设整体布局规划对各行业致字化发展的意义 最高规格数字化发展行动织领：《规划》由中共中央和国务院共同发布，规格与（中人民共和团团民经济和社会发愿第十图个五年规划和2035年选景日标编要》相同，高于国务院发布的（“十四五”数字经济发愿规处，是盗今为止最高 规格的数字化相关的规划，将成为所有行业数字化发愿的量高行动绸机。 量具期照全面数字化发展日标：从时间降度上，近期到2025年，中期到2035，日标涉及数字基没施、数据资源与要 素、散字经流与文化、数字创新与应用、数字治理与安全、数字暂域国际化等。这量连今为止最款陷、最全面的的数字化 发展日标，也特推动行业和企业重新没定自已款字化发展日标。 量大体现数字接求的应用价值：在（规划》的杠架布恩中，首次提出“五位一体”深度胜合，即推进致字技术与经济、政治、文化、社会、生态文明建设“五位一体”采照合，充分青定了数字化的价值，这将引起各组政府和各行业企业的高 ￥ 最能利落末来五年数罕化股资：(规划》发布后，全国已有至少17个省、直转市或自区启动了2023年度重大项日，北 京市日前项日总投资2.4万亿元、福建省总投资4.09万亿元、广东省年度投票1万亿元、山东省总投需2.5万亿元、重庆市总股资3万亿元，量然这些投资不完全与数字化相关，但无疑会加大数字化接资比重，5G网络、干渠光网、IPv6、移动物联网、北斗卫量、东数西算等基础设缩建设得提速， 最有利于畅通数据资源大需环：在数字化业务时代，致损的业务化是格核心。不同绍门间、不同企业间、不同行业间的数据 0品岛现象是常高，这大大限期了数弱价值的发挥。（规划）明确提出促进数据资源大错环，特别规出如快建立数摄产投制 度，开展数据查产计价研究，建立数据要表按价值责障参与分配机制，这益政策将在一定程度打破致据摄岛，加快款据变 来源：IDC整理，2023 01 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 结构布局合理、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。 如快创新发展调整产业结构优化产业布厨魅动数字化转型坚守燥色安全 到2025年，规上企业 研发投入占主营业务收 大宗化工产品生产集中 度进一步提高，产使利 城镇人口置集区急险化 学品生产企业据迁改造 石化、煤化工等重点领 域企业主要生产装置白 大宗产品单经产品能柜和碳排放明下降，挥 入比重达1.5%以上。 用率到80%以上；乙 任务全面完成，形成TO 控率达到95%以上，建 发性有机物帮放总量比 实速20跌以上关键共性 场当量保障水平大幅摄 个左右具有竞争优势的 成30个在右智能制通示 “十三五”降低10%以 技术和40项以上关键薪 升，化工薪材科保障水 化工园区。到2025 范工厂、50家左右智慧 上，本质安全水平显著 产品 平达75%联上 年，化工园区产值占行 化工示范园区 提高，有效温重持大 业总产值70%以上 生产安全事故 《关于“十四五”准动石化化工行业高质量发展的指等意见 来源：IDC整理，2023 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%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。为此，数字李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。 02 1.2定义李生—走进故字李生 根据石油石化行业数字李生应用路线图，数字李生当下虽然已被应用在诺多业务场景中，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 数字李生形成系统性的认知，业务场景应用的梳理也不尽完善。不可吾认，数字李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石油石化行业数字享生度用路线图 生 化上下 第二 正在解化：行业内正在解化、已部 第一层分采用或正在测量成果转化 第三层 未来可能：技术君在的空用场量，或有待长期丰富 行业存在：已在行业内广泛采用，并持续发展送代的段 来源：石化盈科&IDC，2023 03 IDC定义，数字李生是一种虑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，数字李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送代，数字李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、提高决策效率等方面发挥重要作用。 图4IDC技术构成模型(IDCTechScape)：数字李生 可息 产主皮式迎计 AI&ML 认分析的基球上进行了可度量的改进，可以科象更好 *30可 BIM 达修计算产品创新平台认如供应证 低代妈乎台 机会型 先违网请安全区块捷基于特定的拥例发展，在改速 NER长期 来源：IDC，2023 IDC技术构成模型将数字李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送代，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。 04 目前，企业在数字李生方面的应用融合了模拟仿真、5G、认知分析、3D可视化等技术，致力于提升 数字李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数字李生成熟度 业务赋能虚拟星现物模美联注程可视决集控制白我学习单点试验L1技术上使用了传感器等喝点取数娱介。获取享生哦点实时状态能力。业务上同时获得虚联呈现信息 12技术上引入机理模型，将物理实体与虚拟互联，李生水平基于模型质量与数量；业务上物理与虚拟完全晚购 扩晟复制L3技术上率生体间可关联并相互影响，实现闭环及过程可视，业务上各业务续依存关系可通过率生无量接 酒营管理L4技术上依存关系案密连接，享生仿真效果增强，形成享生体闭坏，业房上决策控精准，不出李生体闭坏 优化划新L5技术上已实现完整李生体闭环，通过引入智境，李生体可实现自我送代，业务上获得自我学习更新政进能力 技术深度传感取数对象建模依存拓展虚卖互功实时享生 源：石化科&IDC，2023 05 基于数字李生的定义及技术构成，从业务赋能与技术深度两个角度，本文将数字李生成熟度分为 L1~L5五个级别。对应的数字李生路线图有“两次飞跃”，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数字生路线图 机理模型显著增 加，虚拟实体不但 与享生体相关的其估序 生体可实现互联。虚技实体变成了过程上的一 个实停，透过对遭数实L5:白我掌习 可反应实体运行状体的控制，将影响过程 速，还能造过虚拟上的其他物理实体，整 实体对零数调整反个过程可视，形成漏环L5:实时率生 内控制物理实体L4：决策控制智陷技术被引入至 L3:过程可视享生体的送代，物 虚拟实体可反应物L2:物栖关联L4:虚实互动理空同的改变，不 理实体的个别当L3：旅存拓展再需要人工建模及 数。可通过管单可物理空间的各事生体调整，而是通过人 视化，实理虚拟模L2对象建模运行状态，可晚射到工智能，实时对季 型对实体状态了解虚拟空间，相关方可生体调整，李生体 业务战熟店 L1:虚拟量现 遇过对虚拟空间的控 制，实现决策传导，对物理空间做直接控制。对虚拟空间的控 获得自我学习能力 技术战熟度L1:传效 制等同于对物理空间 来源：石化盈科&IDC，2023 1.3纵横李生—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裤益。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，需要将数字李 生与产业上中下游相结合，充分释放数字李生的生态价值。 1.3.1全景李生：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，数字李生将加速产业链要素的整 合，为持续优化供应链、价值链及信息链提供底层支持。 06 数字享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。 全景李生以工业互联网平台为底座，从纵观、横观角度观察数字李生对石油石化行业的赋能及支持 （下图）。其中，纵观李生聚焦数字李生在不同业务层级的赋能价值，横观李生则关注数字李生对 上中下游产业链的应用价值。 图7石油石化行业纵横李生全景图 拟观：制造享生 美观：生志实生 .r. 潜探开发管网 生 国模型国应用 工业互联网平台 来源；石化盈科&IDC，2023 1.3.2纵观李生：构建基于数据的制造李生 纵观石油石化行业李生，数据由底层设备向工厂、企业、集团、产业链传输，通过李生体整合各纵 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。 数字李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。 07 主要价值体现有