化工产业数字化、智能化拓展的若干认识——代“数字化工论坛”开篇词

当今世界，工业互联网已经成为连接工业全要素、全价值链、全生命周期的基本纽带，推进工业经济的数字化转型是必然趋势。利用移动互联网的思维和工具，在工业的各个领域建立全新的数字化生态系统，不仅会使得越来越多的企业享受到类似移动互联网社会中普通人们所享受到的信息化红利，更重要的会在根本上改变整个工业经济的原有面貌，包括生产制造、现场运行、人员配置、供应链组织、财务管理和商业价值拓展等等，甚至会在很大促使研发、设计和创意这些产业链高端领域的模式变化。然而长期以来，由于对行业特性及其规律认知方面存在诸多偏颇，有关工业数字化的理论、描述和推进措施，多局限于直观性强的机械装备制造业领域（Manufacturing Industry），而占工业领域相当大份额、也包括化学工业在内的“过程产业”（Process industry），对其互联网条件下的专业认知却相对薄弱。虽然上述两类产业具有一些共同之处，但确存在诸如离散制造特性（Intermittent discrete）和流程生产特性（flow production）等本质差别。遗憾的是，许多人忽视或不了解了这些差别，常常混淆了它们的特性异同，从而使得包括化工在内的过程产业数字化智能化进程明显滞后。对此情况，非常有必要正本清源，下大力气予以改变。河南省石油和化学工业协会联合“凤凰卫视河南频道”开播的“数字化工论坛”，对于普及新时代化学工业数字化的相关知识，总结经验，推出典型，提升认知，深入探究实施举措，有着非常好的积极作用。

笔者认为，有效推进化学工业的数字化、智能化和互联网化进程，探索其发展路径和转型模式，至少应在以下几个方面积极努力、谋求突破。

其一，紧紧抓住化学工业作为典型“过程产业”的基本特性，切实解决好基于“单元操作”的数字化构架、数据获取及自动化控制这些基础问题。由于每种化工产品都是由若干独立的生产单元串联或交互操作来实现的，所以，必须首先打好“单元操作”数字化和工业控制智能化这个底盘，才能推进全工艺流程及相关链条的信息化，实现更高层次的工业互联网目标。虽然不少人认为，目前我们即将进入工业4.0时代，企业信息化高水平发展的核心是搭建工业互联网平台+打造工业APPs生态，但其实上，过程产业中大量的中国企业并没有完成工业3.0亦即自动化的任务，多停留在2.0、2.5阶段，甚至还存在通过手工记录数据、没有半自动化的情况。而在现实中，实现操作单元的数字化、自动化以及融入工业互联网体系，需要在相关专业领域做许多艰苦的基础工作和验证探索，是费力不讨好的事儿，技术成果常常容易被别人“搭便车”。但是，这是绕不开的基础问题，总是要有人付出的，当然也需要更好的产业政策支持。

其二，基于互联网思维，从化工生产及运营的实际出发，统筹解决好“取什么数据、搭什么构架、实现什么目标、怎么来实现”这些问题。表面上看，数字化是建立了控制整个企业或整个流程的“互联网平台”，但本质上则是打破单个设备或单体单元的“数据孤岛”，形成嵌入互联体系。现在有人过分看重“平台”这张皮的作用，认为“皮之不存、毛将焉附”，而在实际探索过程中，平台与单元数据，以及与流程工艺、装备操作这样的看不见内容，并非一般性的“皮”与“毛”的关系，实现整体优化的基本要求，常常需需要数据体系、工控设备、工业软件、人机交互、单元交互以及平台功效等多方面的有效协同，需要建立相应的技术规范划和流程，即建立真正意义的数字化工厂系统。当然，现在已经有了一些比较成熟可行的工业互联网构架和实施技术，也出现了一些有价值的经验模式，但由于化工产品的多样化、生产工艺和设备控制的复杂性，现有成果远不能满足化工产业实际需求，必须持续深入探索。

其三，利用数字化解决好安全生产这个卡脖子的大问题。实现安全生产是石油化学工业正常运行的基本保障，是底线、红线、生命线。包括“安全生产双预控”等措施实施效果等越来越多的案例证明，没有有效的海量数据积累及其对应的数字化安全治理方案支撑，即使倚重于管理学家们所推崇“制度”作用，其实也无法从根本上解决化工生产运行中的安全问题。比如，如何从数字化角度体现工艺设计、设备结构、运行控制的安全可靠，如何建立基于大数据的安全自动诊断系统，构建什么样的智能安全处置措施以及决策执行机制即什么样情况下单元或整个流程“停”或“不停”，开发什么样的专用软件实现人机交互和单元交互等，必须依托数字化支撑。

其四，如何大力发展化工产业的数字经济形态，实现韧性、强劲、可持续方向转变。与以上三个部分不一样，推进化工产业经济形态的数字化，即包含流程生产的特殊技术特征、又涉及特殊的产业经济属性。众所周知，现阶段化工产业发展的外部环境越来越趋紧，化工行业欲实现高质量发展的经济目标和包容发展的社会目标，除了克服供求关系等市场周期性波动影响外，好必须把环境保护压力、碳中和目标新要求作为为企业发展的“内生性”因素，需要在推进生产技术、流程管理层面数字化的基础上，不断强化基于大数据的产品多样定制、流程柔性优化和嵌入式单元自适应，实现与产业链、价值链、供应链、要素链、创新链的数据匹配和智能融合。同时，还要利用技术手段和借用政策性机遇，利用数字化节约集约利用资源，促进与生态环境和谐相处。

其五，积极探索数字化、智能化的化工园区建设新模式。这个问题是显而易见的，因为化工企业必须“入园”已经成为行业生存发展的一个规则，而园区的数字化和智能化基础条件和运行能力已经成为决定区域产业竞争力的必然条件，只有依托园区整体智慧体系并挖掘利用各个主体的数字化资源，才能在循环经济、产业链拓展、污染治理、安全减灾、能源综合利用的技术路线及实施策略方面实现协同优化，释放普惠效应，所以，必须持续推进化工园区信息化基础建设，夯实数字经济发展根基，发挥技术和制度双重作用推进园区信息“无障碍”流动，助力包容性发展。

其六，积极创新数字化支持下的中试研发。这是一个全新的还处于起步阶段领域。化工和化学两学科在实现机制上存在很大区别，“化学”往往完成了某一新产品、新工艺的实验室工作就算大功告成；“化工”则是在实验室原理成功的基础上，经过多轮的中试放大和方案比较，验证和确定最佳的工艺流程、装备结构、控制手段、安全处置以及物料平衡、能源平衡和经济性方面的参数，努力实现成熟、可靠、有效的产业化流程。需要其间，不仅需要持续的经验积累，还要面临着种种技术风险和市场风险，需要大量的人力物力和资金投入，非一般的公司和科研机构所能够承担的，这恰是我国化学工业中最薄弱的领域。许多年来，当一种新的全球性化工产品问世并形成产业化规模时，其关键共性技术、核心设备和控制单元多倍国际跨国公司控制，而我国多为引进或跟进。数字化技术和关于互联网的深入发展，为尝试采用已积累的实验或验证大数据，搭建计算机试验模型，并结合物理结构原型开展智能化中间多方案中试及效果判认，提供了可能。或许会从根本上改变原有化学工业从实验室到成熟流程转化的探索方式，极大的降低资金成本和人力资源，拓展数字化研发的崭新空间，其前景未来可期。

（作者：河南省石油和化学工业协会总顾问、河南省人民政府发展研究中心研究员李政新博士）