作者為中國石油化工集團公司總工程師。
在近期舉辦的第六屆中國石油化工重大工程儀表控制技術高峰論壇，中國石油化工集團公司原信息中心副主任兼總工程師張志檁主任就中國版工業(yè)4.0 與過程安全發(fā)表了精彩的演講報告。
本次演講詳細說明了能源工業(yè)大環(huán)境、工業(yè)4.0、流程工業(yè)智能化、自動化創(chuàng)新四個方面我國的行業(yè)現(xiàn)狀。
能源工業(yè)大環(huán)境
習總書記在主持的主持召開中央財經領導小組第六次會議中強調現(xiàn)在我國的能源處于能源消費革命時代。美國著名的能源專家羅伯特海夫納提出現(xiàn)在是能源的氣體時代。
石油行業(yè)遇到發(fā)展嚴冬時期，石油巨頭紛紛削減資本開支。目前，石油價格已跌至每桶50美元以 下，自去年夏天高位下跌超50%。 早在去年12月，康菲公司就曾表示要削減2015年20%開支至135億美元，如今再次表示進一步縮減15%至115億美 元。 西方石油公司表示將今年開支大幅削減33%，至58億美元。 油價下跌，英國石油損失慘重，不得 已采取壓縮開支、減少開采項目、裁減員工,甚至凍結員工薪酬等。 傅成玉表示，新常態(tài)下，中石化要過 緊日子，過去的投資方式不可取，未 來要改變公司的產業(yè)結構，提升產業(yè)價值鏈靠創(chuàng)新驅動。同時煉油化工板塊出現(xiàn)嚴峻的態(tài)勢。
阿里在美交所上市，和石油化工產業(yè)合作打開了石油化工產業(yè)的互聯(lián)網思維。石油行業(yè)面臨的跨界融合的威脅也是前所未有的。互聯(lián)網巨頭可以在短時間內完成與工業(yè)的跨界融合，但是在工業(yè)向互聯(lián)網經濟發(fā)展需要更長的時間。互聯(lián)網產業(yè)能過更快、更廣的了解客戶資源，能夠把工業(yè)資源集聚起來。
如何打造在新常態(tài)下的工業(yè)升級就成為現(xiàn)在首要問題
打造新常態(tài)下的工業(yè)升級具有新使命，工業(yè)是支撐經濟平穩(wěn)運行的主要力量、是經濟結構調整的主要戰(zhàn)場、同時也是實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的主要領域。新路徑：優(yōu)化產業(yè)結構、發(fā)展培育工業(yè)領域新增長點，實施創(chuàng)新驅動、重塑工業(yè)轉型發(fā)展新引擎，發(fā)揮智能制造、探索信心化條件下的生產新方式。加快綠色發(fā)展，推動形成低碳循環(huán)發(fā)展新模式。全面深化改革，釋放工業(yè)轉型升級新活力。擴大對外開放。開辟工業(yè)持續(xù)發(fā)展新空間。也會面臨新的挑戰(zhàn)：企業(yè)創(chuàng)新能力不足、產業(yè)結構不合理、發(fā)展環(huán)境亟待優(yōu)化、國際競爭目標激烈。
中國石化認識新常態(tài)、適應新常態(tài)下提出了五個“勢在必行”。從市場需求總量上看走內涵發(fā)展之路勢在必行，從產業(yè)結構上優(yōu)化上看去產能、調結構勢在必行。從市場開放程度上看，加快提高競爭能力勢在必行，從資源環(huán)境約束上看，加快綠色低碳發(fā)展勢在必行。從科技革命上影響上看依靠創(chuàng)新驅動發(fā)展勢在必行。未來中石化是發(fā)展方式可以簡化為：研發(fā)+制造+服務。現(xiàn)在是公司轉型升級的最佳時間，公司的成長與挑戰(zhàn)抓住工業(yè)4.0的機遇，公司的成長周期都會成為由起步、成長、頂峰、下降、消亡這個周而復使得周期規(guī)律，公司轉型一定要抓住成長周期轉型機遇。
工業(yè)4.0源于大國之間的博弈和戰(zhàn)略
美日中德四國工業(yè)企業(yè)實力500強企業(yè)數(shù)：美國第一，中國第二，日本第三，德國第五。中國是全球制造大國，在2012年我國制造業(yè)增加值為20792.62億美元，在全球的制造業(yè)占比約為20%，與美國相比成為世界制造大國。我國的企業(yè)成長速度很快，但是存在著大而不強的問題。在世界五百強的企業(yè)排行中，中國企業(yè)數(shù)量大，企業(yè)盈利能力稍差。中國的核心競爭力不足，使之中國就成為了世界工廠。
四個大國紛紛搶占先機.
德國從工業(yè)1.0發(fā)展到4.0。第一次工業(yè)革命是機械化大生產，機械化。第二次工業(yè)革命是能源動力革命電氣化。第三次工業(yè)革命是機提升機器操作能力，自動化。第四次工業(yè)革命是智慧革命，智能化。第四次工業(yè)革命是通過信息物理的全面融合，實現(xiàn)人、物、信息的全面統(tǒng)一。
美國：工業(yè)互聯(lián)網從制造到服務，重新定義價值鏈。在美國，GE倡導的“工業(yè)互聯(lián)網”革命正如火如荼。 與工業(yè)4.0的基本理念相似，它同樣倡導將人、數(shù)據(jù)和機器連接起來，形成開放而全球化的工業(yè)網絡。企業(yè)內部：從創(chuàng)造價值的角度來看，GE認為工業(yè)互聯(lián)網的價值可以從三方面體現(xiàn)：第一，提高能源的使用效率;第二，提高工業(yè)系統(tǒng)與設備的維修和維 護效率;第三，優(yōu)化并簡化運營，提高運營效率。企業(yè)外部：相比于工業(yè)4.0，工業(yè)互聯(lián)網更加注重 軟件、網絡、大數(shù)據(jù)等對于工業(yè)領域的服務方式 的顛覆—— 與德國強調的“硬”制造不同，“軟”服務恰恰是軟件和互聯(lián)網經濟發(fā)達的美國經濟最為擅 長的。美國政府提出：數(shù)字制造與設計創(chuàng)新研究計劃。
日本：“工業(yè)4.1J” 與 SMART CONSTRUCTION。
工業(yè)4.1J由以德國推進的“工業(yè)4.0”為代表的可稱為“第四次工業(yè)革命”的社會革新計劃發(fā)展而來。“4.1”表示安全級別比工業(yè)4.0更高一級，“J”表示源于日本。工業(yè)4.1J將分散在世界各地的工廠或辦公場所連接起來，以實現(xiàn)一個可綜合、安全的資產管理、消耗部件訂購管理、遠程服務、高級控制技術支持等的環(huán)境。比如，利用云上的監(jiān)控系統(tǒng)，實時模擬世界各地的工廠的最佳生產情況，并將其與現(xiàn)場的生產情況進行對比，就能掌握現(xiàn)場控制系統(tǒng)的異常運行情況。
中國：兩化融合是中國特色的工業(yè)現(xiàn)代化道路。兩化深度融合，四化同步發(fā)展。從五化并舉，兩化融合。2012年，十八大：堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化道路，推動信息化和工業(yè)化深度融合、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化良性互動、城鎮(zhèn)化和農業(yè)現(xiàn)代化相互協(xié)調，促進工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展。”2002年，十六大：堅持以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新 型工業(yè)化路子。2007年，十七大：五化(工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、市 場化、國際化)并舉，兩化融合 (Five simultaneously, the integration of two)2011年，十七屆五中全會：推動信息化和工業(yè)化深度融合。 2020年，全面建成小康社會：經濟持續(xù)健康發(fā)展。 工業(yè)化基本實現(xiàn)，信息化水平大幅提高，城鎮(zhèn)化質量明顯提高，農業(yè)現(xiàn)代化和社會主義新農村建設成效顯著。
中國提出兩個IT融合，過程系統(tǒng)工程是出發(fā)點和歸宿。《中國制造2025》的提出為我國的制造業(yè)提供了產業(yè)規(guī)劃和發(fā)展方向。中國制造2025”重點發(fā)展10大領域—傳統(tǒng)工業(yè)向新型工業(yè)靠攏。互聯(lián)網+工業(yè)”將重塑制造業(yè)“微笑曲線。雖然四大國的在工業(yè)上的政策規(guī)劃各有不同在實質上是一樣的。
工業(yè)4.0的目標是智能工廠和智能制造
智能工廠=物聯(lián)網+服務互聯(lián)網。高度自動化、信息化和網絡化。輻射范圍、跨度由車間、工廠到企業(yè)間。工業(yè)4.0是互聯(lián)的，核心也是連接。
核心是連接，要把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密地連接在一起。“工業(yè)4.0”適應了萬物互聯(lián)的發(fā)展趨勢，將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過信息物理系統(tǒng)(CPS)形成一個智能網絡，使得產品與生產設備之間、不同的生產設備之間以及數(shù)字世界和物理世界之間能夠互聯(lián)，使得機器、工作部件、系統(tǒng)以及 人類會通過網絡持續(xù)地保持數(shù)字信息的交流。生產設備之間的互聯(lián)。工業(yè)4.0的核心是單機智能設備的互聯(lián)，不 同類型和功能的智能單機設備的互聯(lián)組成智能生產線，不同的智能生 產線間的互聯(lián)組成智能車間，智能車間的互聯(lián)組成智能工廠，不同地域、行業(yè)、企業(yè)的智能工廠的互聯(lián)組成一個制造能力無所不在的智能 制造系統(tǒng)。
工業(yè)4.0是集成
一個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。
縱向集成。在企業(yè)內部實現(xiàn)所有環(huán)節(jié)信息無縫鏈接，這是所有智能化的基礎。
橫向集成。從企業(yè)內部的信息集成向產業(yè)鏈信息集成，從企業(yè)內部協(xié)同研發(fā)體系到企業(yè)間的研發(fā)網絡，從企業(yè)內部的供應鏈管理與企業(yè)間的協(xié)同供應鏈管理，從企業(yè)內部的價值鏈重構向企業(yè)間的價值鏈重構。
端到端集成。端到端的集成是一個新理念，所謂端到端就是圍繞產品全生命周期的價值鏈創(chuàng)造，通過價值鏈上不同企業(yè)資源的整合，實現(xiàn)從產品設計、生產制造、物流 配送、使用維護的產品全生命周期的管理和服務。
工業(yè)4.0的核心是數(shù)據(jù)
產品數(shù)據(jù)。運營數(shù)據(jù)。價值鏈數(shù)據(jù)。外部數(shù)據(jù)。獲取數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，共享數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是資產，數(shù)據(jù)是資源。過程控制獲得的海量實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)有待挖掘。MH370幾架飛機的遇難就是證例。
工業(yè)4.0真正價值源于數(shù)據(jù)和流程的深度集成
云框內的創(chuàng)新解決方案給制造業(yè)帶來全新的制造生產方式把REID射頻標簽嵌入產品，實現(xiàn)數(shù)字產品記憶 傳感器的物聯(lián)支持從供應、制造、存儲、運輸?shù)浇桓抖说蕉说漠a品跟蹤和追溯，無線互聯(lián)和物聯(lián)網幫助企業(yè)實現(xiàn)遠程服務管理 基于云平臺的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)幫助企業(yè)建立預測維修系統(tǒng)， 應用物聯(lián)網和各種感知技術，使制造業(yè)的產品賦予智慧的特征，從而生產智慧產品。
工業(yè)4.0是創(chuàng)新
技術創(chuàng)新。一是新型傳感器、集成電路、人工智能、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)在信息技術創(chuàng)新體系中不斷演進，二是傳統(tǒng)工業(yè)在信息化創(chuàng)新環(huán)境中，不斷優(yōu)化創(chuàng)新流程、創(chuàng)新手段和創(chuàng)新模式，在既有的技術路線上不斷演進。三是傳 統(tǒng)工業(yè)與信息技術的融合發(fā)展，它既包括信息物理空間( CPS)、智能工廠整體解決方案等一系綜合集成技術，也包括集成工業(yè)軟硬件的各種嵌入式系統(tǒng)、虛擬制造、工業(yè)應 用電子等單項技術突破。
產品創(chuàng)新。工業(yè)產品向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，使產品結構不斷優(yōu)化升級。制造裝備從單機智能化向智能生 產線、智能車間到智能工廠演進,提供工廠級的系統(tǒng)化、集成化、成套化的生產裝備成為產品創(chuàng)新的重要方向。
模式創(chuàng)新。生產模式、商業(yè)模式。從過去的“人腦分析判斷+機器生產制造”方式轉變?yōu)?ldquo;機器分析判斷+機器生產制造”方式。
業(yè)態(tài)創(chuàng)新。工業(yè)云服務、工業(yè)大數(shù)據(jù)應用、物聯(lián)網應 用都有可能成為或者催生出一些新的產業(yè)和新的經濟增長點。制造與服務融合的趨勢，使得全生命周期管理、總集成總承包、互聯(lián)網金融、電子商務等加速重構產業(yè)價值鏈 新體系。
組織創(chuàng)新。海爾張瑞敏提出企業(yè)無邊界、組織無領導、供應鏈無中心等新的管理理念。華為任正非提出讓聽見。炮火的人指揮戰(zhàn)斗，作戰(zhàn)的基本單元要從師一級縮小到旅、團、營、連，一直到班，以后的戰(zhàn)爭是“班長的戰(zhàn)爭”虛擬企業(yè)或集約化以及精細化。
工業(yè)4.0是轉型
大規(guī)模定制成為了企業(yè)模式。大規(guī)模生產、個性化定制、生產型制造、要素驅動到創(chuàng)新驅動。結合規(guī)模生產和定制生產的優(yōu)勢發(fā)展大規(guī)模定制生產。
工業(yè)4.0五個關鍵要素
一是垂直集成，是指業(yè)務管理系統(tǒng)、MOM制造運營管理系統(tǒng)和PCS生產控制系統(tǒng)的垂直 集成; 二是解決方案全生命周期管理，是指從構思、設計、計劃、制造、運營和服務的端到端解決方案集成;三是共享經濟，是指建立OEM,研發(fā)和創(chuàng)新及多級供應商的合作伙伴生態(tài)圈的業(yè)務協(xié)同; 四是社交網絡經濟，是指以網絡社交關系為基礎的新型經濟形態(tài).五是創(chuàng)新商業(yè)模式，即互聯(lián)網工業(yè)。
工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢，生產鏈環(huán)節(jié)之間融合，現(xiàn)實物理工廠與虛擬現(xiàn)實環(huán)境融合，自組織信息與物理部件設備融合。
工業(yè)4.0啟示
硬件價值正在被軟件價值所共享。商業(yè)價值正在從產品向云轉變。商業(yè)模式從產品轉向服務。服務是主要產品。工業(yè)4.0將顛覆自動化和信息化的模式。工業(yè)4.0目前主要針對離散制造業(yè)，流程工業(yè)要另下功夫，開拓出一條流程工業(yè)的工業(yè)4.0道路。信息化已經從懷疑，疏遠，觀望，經過接觸，學習，親近，過渡到自信，自覺，自主，自力。信息技術已經由特有、輔助技術變?yōu)橥ㄓ谩⒅髁骷夹g。信息化建設開始進入常態(tài)化，并駛入快車道。
流程工業(yè)智能化
流程工業(yè)化智能化的實踐。用機器代替人—機器人;用計算機代替大腦—電腦。體力勞動和腦力勞動的進步，用人工智能延伸和替代人的自然智能) 六個層次 1、智能設備(電子化，儀表化，信息化，自動化，設備 電腦化，設備操作系統(tǒng)OS) 2、智能檢測和分析(感知，測量，診斷，分析，變送， 采集) 3、智能控制(基本控制與優(yōu)化，高級先進控制與優(yōu)化)4、智能操作(操作診斷，操作仿真，操作指導，操作約 束，操作優(yōu)化) 5、智能運營(生產運行，企業(yè)經營智能化)6、智能決策(BI,OI;預測，決策)。
工廠運行控制系統(tǒng)精細化管理。PlantTriage是當前國際上比較領先和成 熟的CPM系統(tǒng)，是一套完善的生產過程控制實時監(jiān)測、故障診斷、優(yōu)化和持續(xù) 改進的綜合性自動化管理平臺。
工廠安全防護層—八層圓蔥模型。過程與設計、基本過程控制系統(tǒng)、安全儀表功能、警報及操作處理、物理防護(機械防護系統(tǒng)如壓力釋放，安全儀表系統(tǒng))、緩和，第二道物理防護(機械防護如防液堤、安全儀表系統(tǒng)的操作處理)、工廠緊急對應措、社會區(qū)域性的緊急應對措施。
自動化創(chuàng)新
自動化領域的創(chuàng)新的十三個關鍵詞。關鍵詞一：物聯(lián)網，傳感器網。傳感器和物聯(lián)網是基礎。CPS觸發(fā)了工業(yè)自動化模式的轉變。關鍵詞二：自動化。自動化前提。關鍵詞三：大數(shù)據(jù) Big data。大數(shù)據(jù)是工業(yè)領域核心生產經營要素。大數(shù)據(jù)不僅僅是一種可以長期的財富。而且是生產過程中不可或缺的生產要素。
