化工厂数字化转型应用前景

杜威

摘要：近年来， 全球主要工业发达国家都把发展数字化工厂作为传统化工产业结构升级调整的重点发展战略之一，通过借助互联工厂等技术，以期在成本、安全、质量、产品交付以及环境安全等方面取得持续改进和发展。在化学4.0和工业物联网时代，越来越多的中国化工企业也开始注重创新发展与数字化转型升级，通过打通管理层与机器设备层的信息断层，利用工业互联网新技术、新模式，实施数字化网络化智能化升级，进一步降低经营成本、提升生产效率、提高产品质量、降低能耗排放、优化产业协同发展。

关键词：互联工厂；数字化；数字化转型；网络化；

1. 背景

我们先来看一个典型的数字化人工智能例子：自动驾驶。自动驾驶指的是，在实际交通环境中，在没有司机干预的情况下，车辆能够独立地按照指定方向行驶。这不仅颠覆了人们日常的思维范式，更是技术演进的结果，它得益于交互式智能传感器、自动执行装置和通信的相继出现，也源于这些新设备能与机器辅助决策系统进行完美结合。进一步来讲，车辆传感器使用摄像头、雷达或激光不间断地记录周边环境以及诸如车速、加速度或车辆位置坐标等信息，车辆装载的自主计算机将传感器数据（主要是车辆环境状况信息）加以融合、作出自动驾驶决策并传递给车辆的执行装置，如方向盘、引擎控制或制动器。这期间，大量的数据必须在短时间内得到处理，同时计算机能精准学习并掌握控制算法。随着自动驾驶车辆的不断成熟，传统驾驶逐渐演进为使用驾驶员辅助系统的（巡航控制、距离控制和跟踪系统）的半自动驾驶甚至逐渐实现各子系统间的高度自动化。

与上述例子相类似的是，在化学工程领域，我们同样能看到数字化带来的发展红利：通过长时间设备故障监测的海量数据预知装置运行风险，“治未病”以降低维护成本；利用催化剂配方和催化性能之间的关联，准确、快速地预测催化剂的性能和使用寿命；手机装上APP就可随时随地轻松跟踪产品状态，与客户互动；通过数据建模，从上万种可能的方案中确定适当的聚合物结构，进而合成能大幅提高乳液浓度的配方聚合物……在数字化时代，像化工这样的传统行业，也正经历着大数据带来的颠覆性变革。

那么，化工厂数字化转型有哪些应用前景？首先，我们要搞清楚什么是数字化工厂，数字化工厂是一个以与物理工厂一一对应的三维模型为基础，集成了与之关联的设计、采购、施工和试车等数据的虚拟环境，且同时具备了工厂属性和工程属性，本质上是实现信息的集成，人机交互，核心是以客户为导向，实现无缝客户体验，它涉及到数字化基础设施、核心信息化平台、数据资产管理、生产设备及现场管理等一系列数字化平台体系的投入和建设。因此，笔者认为，化工厂数字化转型包括以下三个方面：1）工程的数字化交付和生产的数字化运营相结合； 2）经营管理的数字化变革；3）拥有数字技能的员工队伍和领导模式。

2. 工程的数字化交付和生产的数字化运营相结合

目前，化工企业做数字化转型主要注重运营阶段，但在工程实施阶段也有诸多数字化的概念，而两者结合目前比较薄弱。数字化工程一旦建好了再去改变，投入会更大，所以在工程阶段如何做数字化，以及和将来的数字化工厂如何结合是很重要。现阶段，工程数字化交付的应用场景主要包括：项目设计、采购、施工和试车各阶段产生的模型、资料文档、工厂对象属性以及工厂对象与资料文档的关联关系。具体来讲，它们包括1）三维模型；即使用三维建模设计软件完成工厂模型，涵盖了总图、配管、自控、电信、电气、设备、给排水、消防、结构及暖通等专业；2）管道IDF文件；即使用三维设计软件生成的管道轴测图数据文件；3）智能P&ID图，这是基于种子文件绘制的智能P&ID文件，包括图形文件、参考数据库以及相应的报表等；4）智能仪表设计；使用智能仪表设计软件完成仪表索引表和仪表规格书的设计并按交付要求输出相关设计成品；5）资料文档；针对每个类型的工厂对象，需要交付的非结构化资料文档。包括供应商需按规范要求提交的三维模型、属性数据及文档资料，施工单位需按照规范提交的属性数据及文档资料。那么，工程交付成果与生产的数字化运营能否相融合的关键要素就是要建立一套安全可靠、使用简单、易于维护、性能稳定、可扩展、兼容性和集成性强的交付平台，以确保各主要建设内容之间的数据能得到充分流转和利用，为工厂大数据分析，基于大数据管理以及建立数字化工厂提供数据支持，并不断扩大数据资产价值。

3. 经营管理变革：构建共创共享型治理体系、打造用户中心型的商业模式。

企业在数字化转型过程中，企业内部结构在会发生较大变化：各部门之间、企业和企业之间会进一步加强连接与协作，以加速创新、扩展新的解决方案。发生这种变化的原因有两方面：一是企业为了加速对外界变化和客户需求的响应，获取更多的信息和数据，就必须拓宽与外部客户和合作伙伴接触的界面；二是为了加强信息在组织内部传递的速度，以及信息的对称性，提升产品和服务能力，给客户更多自内而外的反馈，通过双向反馈循环，推动企业转型和发展。

然而由于不同部门追求的目标不同，各部门的职权和利益也不同，从更深层次看，各部门的思维习惯和行为特征也不同，管理者和员工在企业的身份大多烙上了部门的印记。而很多企业内部推崇的“赛马文化”，加剧了部门之间“内部保护主义”的行为惯性。

面对不同部门之间的隔阂，企业可以采用两种方式：正式结构调整和非正式连接。前者通常是通过自上而下的结构性调整，增加信息的横向流动和层层协调，同时减少矛盾上交。具体的做法包括在高层、中层和基层等各个层级设立横向联系机制，例如正式的协调人、跨部门联席决策委员会，必要时甚至设立专职的协调机构；或者从整体上调整组织结构。

企业还可以采用非正式的加强人际关系的设计，例如通过一些跨部门活动加强利益的一致性、态度的相似性和交往的密切性，最终形成协同的文化。通过非正式的、人际关系的方式打通“部门墙”，通过塑造新的文化促进员工协同，是组织和管理者在数字化转型过程中最能发挥创造力的领域。

4. 拥有数字技能的员工队伍和领导模式

在组织实施数字化管理的过程中，不管企业规模是大是小，领导者都扮演着不可或缺的关键角色。企业的数字化是一场深层次的变革，它不仅是改变公司运营体系中技术上的辅助应用，而且是改变整个公司对数字智能时代的认知，从心智模式和战略前瞻上带领组织迎接智能时代的到来。

首先，领导者必须具备远见卓识，要认识到企业的数字化组织能力是长期竞争的必备条件，不但要重视数字化管理，而且要务实，不是走形式，为数字化而数字化。

其次，除了认知“升维”，还要不断加强学习，努力跟上数智变革的步伐。领导者必须对数字化技术及其运营管理有深刻理解，才能带领企业建立适合智能时代的企业文化和组织结构，设计合理的业务流程和管理流程，并打造数字化管理的团队，培养数字化运营必备的人才。

数字化转型的关键资源是人，需要一大批人才具备不同层次、不同类型的能力：比如熟悉数字化产业政策和产业生态知识，具有构建数字化商业模式和数字化经营、打造数字化产品和服务的能力等。有些企业很注重吸引精通数字技术的IT人才，但对其他人员的数字化管理技能不够重视。在企业数字化转型的过程中，不但业务运营人员需要提高自己的数字化运营技能，职能部门也要培养自己的数字化管理理念和技能。因此，越是在数字化上领先的企业，在员工能力升级方面的投入就更多。在岗实践与培训相结合、大规模个性化学习、构建学习社区与学习网络等，都是被验证过的行之有效的方式。

此外，数字化运营和管理方式需要对员工更多地授权与赋能，这样才能调动员工的积极性，使拥有了数字化工作方式和思维模式的员工更努力、更高效地完成组织的任务，帮助组织达成设定的目标，同时让自己的个人价值得到认可。企业领导者和人力资源管理部门应该把打造数字化人才作为工作的一大重点。

结语

数字化交付是建设数字化工厂，智能工厂的核心基础。在未来，在新一轮数字化大潮中，相信越来越多的化工企业能将公司的业务与管理数字化全面推进，支撑公司战略与业务的升级与转型。