6月，国内首个“5G专网全覆盖、5G运营全流程、5G合作全生态、5G应用全场景”智能炼厂在长庆石化落地。这标志着我国石化行业开启了5G+智能应用。随着5G、人工智能、云计算和工业互联网等技术的推广，国内石化行业智能化转型的步伐不断提速。然而，行业智能制造仍面临核心技术缺失、协同优化能力偏弱、信息孤岛现象普遍、认知有偏差，以及专业人才缺乏等问题待解。未来，石化行业智慧化转型之路该如何走？
智慧化转型的先行者
中国石油和化学工业联合会（以下简称“石化联合会”）副会长傅向升在近日召开的山东省化工产业智能化改造推进会上指出，迎接数字时代，激活数据要素潜能，以数字化智能化转型加快石化产业的转型升级，是石化产业高质量发展的重要举措。
作为传统的化工大省，山东省化工行业转型升级的任务更加紧迫，智能化改造便是其中关键一环。7月初，汇丰石化集团公司与中国电信淄博分公司基于5G智慧炼厂签署战略合作协议，联合中兴通讯股份有限公司成立5G智慧炼厂深化应用联合项目组。项目组结合厂区实际生产特点，开展5G相关垂直应用探索，建设山东省首个5G智慧炼厂。汇丰石化5G智慧炼厂完成了传统炼化企业无法实现的安全管控、生产提效和环保监测等各个部分(环节)的互通互联。在设备监测、数据采集、数据传输、设备巡检等环节，炼化企业对无线网络使用有着诸多更加严苛的需求，5G智慧炼厂可以让炼厂的众多数据采集和监测点的数据传输效率提升30%。
作为从早期就开始探索智能化转型的石化企业之一，2016年7月，镇海炼化分公司“炼化智能工厂试点示范”项目，入围工信部公布的63个2016年智能制造试点示范项目名单。镇海炼化的智能化建设涵盖生产经营的每个环节，形成了新的、高效的生产运行管理模式，调度指挥由经验转向模型化、可视化，整体提升15%工作效率，降低无效报警50%以上，产品出厂网上实现预约提货智能管理，出厂效率提高50%以上。与2012年智能化工厂建设之前相比，镇海炼化生产数据自动化采集率由60%左右提升到98.5%以上。
2020年9月，上海市经济和信息化委员会等6部门联合发布了《上海市建设100+智能工厂专项行动方案（2020—2022年）》，计划三年推动建设100家智能工厂，打造10家标杆性智能工厂。2020年12月，上海市经济和信息化委员会认定授牌了首批20家上海市智能工厂。位于上海化学工业区的上海华谊新材料有限公司华谊新材料智能工厂就是其中之一。公司在原有化工仪表自动化控制基础上，大力推进智能工厂建设，先后在安全环保、生产调度、质量管控、智能物流、仓储方面进行了数字化应用实践，使新材料公司从“传统流程型生产”逐步向“可视化、集成化、自动化、模型化、数字化”转变。
以智能工厂探索高质量发展新路径
“十三五”以来，石化行业基于数字化、网络化、智能化的生产运营管理模式初步形成，全行业大力推动智能工厂建设。其中，通过两化融合贯标的企业数量超过1300家，在工信部和石化联合会的推动下，有27家企业先后入选国家智能制造试点示范。
智能化转型和智能工厂的试点示范，进一步激发了企业的创新力，提升了管理水平和运营效率，推动经营管理由粗放型向精细化转变，安全环保由事后管理向事前预测预警和事中控制转变，运行成本和物耗能耗都大幅降低，劳动生产率明显提升，为推动行业高质量发展探索了新路径。
与此同时，新一代信息技术也不断获得突破。例如，炼油化工行业通过搭建工业互联网平台，试点开展数字孪生应用，推动全流程在线实时优化；煤化工行业运用大数据和人工智能技术，进一步提升了煤炭的资源优选、生产优化和经营决策辅助水平；化肥农药行业通过构建农化大数据服务平台，推动个性化定制和精准营销；橡胶轮胎行业应用物联网、云计算、大数据建模和模拟仿真技术，进一步缩短产品研发周期，实现基于云平台的设备在线监测、故障预测与诊断。
转型路上的多重难题
即便如此，由于系统规模大、细分领域多、操作流程复杂、工艺参数波动频繁、耦合度高、企业规模和管理水平参差不齐等原因，石化行业的智能化转型虽然已经取得了一定的成效，但转型仍然在路上。这是一个长期过程，将伴随市场环境、竞争环境、技术环境不断演变而变革。并且大量中小企业刚刚起步，或尚未起步，仍处于基础建设阶段。
作为国民经济的核心产业，化学工业规模大、企业多、数字化市场容量大，各类数字化应用场景多，对安全生产信息化智能化管理要求高，是最适合数字化转型进行深入发掘的行业。当前，业内一批企业正处于搭建数字化平台的阶段，即将从设计、工程、生产、运维到服务的所有数据集成到一个数字化技术平台。为化工工艺流程系统建立细致精准的稳态、动态机理模型，求解工艺优化和生产运营的最佳值，这是化学工业走向数字化进程的关键一步。
这其中也用到很多智能化技术，但在一些业内专家看来，这并不是真正的智能工厂。一个真正的智能工厂需要持续学习、持续优化，这需要在基础的机理模型之上，充分结合自动化和数字化技术，将人工智能、云计算、建模、控制与优化等技术与工业生产过程的物理资源紧密融合与协同，使工厂智能感知物质流、能源流和信息流状况，自主学习和主动响应, 自适应优化决策企业生产目标、优化配置资源。事实上，对于化工企业这样的流程工业企业来说，生产全流程的整体优化是永恒的目标。一家智能工厂能在市场和原料变化的情况下，实现企业全局的产品质量、产量、成本和消耗等生产指标的优化，从而安全生产出高性能、高附加值产品，获得企业利润最大化。
有专家指出，化学工业作为流程工业典型代表，从数字化转型到智慧工厂的建设都面临机理难题、工艺难题、数据难题和经验难题等，也面临若干国产化工业软件缺失、国产化关键工艺和技术装备相对落后的困境。同时，一些企业对于数字化转型的重要性、紧迫性的认识还有待进一步提高。企业存在认识误区，将智能制造等同于生产自动化，智能制造投入与价值创造关系尚未理顺。此外，还存在数据标准不统一，数据信息共享应用不充分，网络安全整体防护能力不强，防护手段及技术水平不足等问题。总体来讲，还缺乏高层次的复合型人才。
“十四五”智慧化之路如何走？
“十四五”时期，是我国加快石化行业智能化改造的关键期，今年上半年石化联合会发布的《石油和化学工业“十四五”科技发展指南》（以下简称《指南》）对加快推进数字化智能化发展提出了以下几项建议：
一是从国家层面引导推进大型石化企业数字化智能化发展进程，实施关键环节的专项工程和示范工程，引导和支持大型石化企业深化应用智能装备、数字化工厂、数字化智能化关键技术。
二是建立专项资金，出台积极财税政策，支持关键环节数字化智能化建设，加快数字化智能化成果产业化和推广应用。
三是推动产学研共建国家级智能制造技术研究中心，促进自主创新成果产业化。
四是加大石化行业数字化智能化标准建设力度，重点制定共性基础标准规范，加快制定数据交换、基础编码、集成接口等支持综合集成的标准规范，鼓励成熟的行业标准或企业标准上升为国家标准。
五是引导行业数字化智能化建设实践和人才培养，培育一批流程行业掌握最新信息及自动化专业技术、熟悉生产工艺、了解企业经营管理、具有开发创新能力，技术水平高、知识结构合理、能够适应智能化发展管理和技术的复合型人才。
《指南》提出，要基于重点行业选出一批主业突出、核心竞争力强、管理水平高的企业作为突破点，并提出到2025年的智能化转型目标。其中，油气勘探开发与生产行业，到2025年，油气田物联网建设覆盖率超过85%，完成6~8家智能油气田应用推广；在石油化工行业，到2025年，炼化智能化应用取得显著成效，生产运营成本降低10%、劳动生产率提高10%；在现代煤化工行业，到2025年，煤炭资源利用水平明显提高，万元产值能耗降低3%以上；在农用化学品行业，到2025年，农化信息数据库和服务平台基本建立，服务能力明显增强；在化工新材料行业，到2025年，配方研发数字化应用率达到50%以上，核心装置智能控制覆盖率达到80%以上，生产效率提升10%以上，基于订单业务的柔性化智能制造模式基本形成……
针对化工中小企业智能制造基础薄弱、资金投入少、专业人员缺乏和实施力量不足等突出问题，《指南》提出，要积极引导有条件的化工中小企业在核心关键领域进行数字化升级与改造，提升数字化运营能力；在保证信息安全的基础上，推动这些企业设备上云和业务系统向云端迁移；构建企业信用监测、智能供需匹配、大数据风控等服务体系，提升中小企业融资能力和效率。到2025年，化工中小企业主要装置自控率达80%以上，生产执行系统（MES）应用覆盖率达到50%以上，数字化转型初现成效。
在德国化工巨头巴斯夫的路德维希港基地，有一台拥有1.75 petaflop计算能力（1 petaflop等于每秒1千万亿次浮点运算）的全新超级计算机——Quriosity。凭借Quriosity，再复杂的模型也是有计算可能性的，巴斯夫的科研人员用计算出的分子属性创造了一个巨大的数据库。这些属性可以通过机器学习与巴斯夫产品的性能联系起来，可能帮助其寻找最有潜力的分子。这仅是石化智慧化转型的一个小的方向，在错综复杂的工艺流程和日新月异信息技术的碰撞下，相信未来石化行业智慧化之路定会越走越宽。