油氣領域數字化轉型智能化發展方法與路徑研究

馬濤 馬良乾 劉冰琰 王偉 毛駿

在過去十年中，數字經濟作為一種新興的、高質量發展的經濟形態，得到了快速有效的發展。其特征是直接或間接利用數據來引導資源從而推動新興生產力的發展。中國將數字經濟定義為使用數字化的知識和信息作為關鍵生產要素、以現代信息網絡作為重要載體、以信息通信技術的有效使用作為效率提升和經濟結構優化的重要推動力的一系列經濟活動；俄羅斯聯邦將數字經濟定義為以保障俄聯邦國家利益為目的，在生產、管理、行政等過程中普遍使用數字或信息技術的經濟活動。韓國則直接將數字經濟定義為以互聯網在內的信息通訊產業為基礎所開展的所有經濟活動，包括電子交易、互聯網購物、搜索服務等。

數字經濟主要包括產業數字化和數字產業化兩大方面。產業數字化是以改進傳統產業（包括農業、工業、服務業等）的耗能、低效、落后的生產方式為主要目的，將數字技術加以融合應用，從而形成對數字經濟的新貢獻。數字產業化是將信息通信技術、信息產品制造、信息技術服務、軟件應用服務等信息業務作為核心產業化發展，為數字經濟貢獻新的業態、新的模式和新的價值。

數字經濟發展為人類社會減少對實體資源（包括人力、土地、能源等）的依賴，獲得新的價值增長創造了條件。據中國信息通信研究院發布的《中國數字經濟發展白皮書（2020年）》顯示，2019年，我國數字經濟增加值規模達到35.8萬億元，占GDP比重已達到36.2%，足以說明當今社會正在全面步入數字經濟時代。

數字經濟發展具有網絡化、數字化、平臺化、智能化、生態化等特征，在重塑經濟發展形態，降低企業生產成本，提升精益生產能力，實現高質量、低碳環保、可持續健康發展方面，數字經濟與傳統經濟相比具有無法比擬的優勢。

隨著全球數字經濟的蓬勃發展，數字化轉型智能化發展成為企業快速融入數字經濟時代的關鍵途徑，數字化、智能化技術成為驅動與支撐數字經濟高質量發展的新動能。

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要（草案）》中提出了“加快數字化發展，建設數字中國”，打造數字經濟新優勢，營造良好數字生態的“十四五”時期目標任務；在國務院國資委印發的《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》中也提出了踐行新發展理念，促進數字經濟和實體經濟融合發展，構建新發展格局的總體定位。新一輪科技革命和產業變革迅猛發展，使全球經濟正處于一個前所未有的變軌期。在當前復雜多變的國際形勢下，加快數字化轉型，有效地激發企業創新活力，降低企業創新門檻和成本，加速推進新技術創新、新產品培育、新模式擴散和新業態發展，推動企業更廣更深融入全球供給體系，促進我國產業向全球價值鏈中高端發展。

在此機遇與挑戰并存的發展時代，企業唯有抓住機遇勇于迎接挑戰，才能在國家戰略引領下，走一條具有中國特色的創新發展之路。

2018～2020年，中國石油連續三年發布了勘探開發夢想云V1.0、V2.0和V2020，標志著夢想云平臺從理念落地正在走向成熟應用，助力中國石油油氣業務駛入數字化轉型智能化發展快車道。

“3T”，即信息通信ICT、物聯網IoT和數字技術DT，作為數字化轉型時代的基礎設施，為“ABCDE”，即人工智能（Artificial intelligence）、區塊鏈（Block chain）、云計算（Cloud computing）、大數據（big Data）和邊緣計算（Edge computing）等技術的成長與成熟奠定了基礎。3T技術在油氣行業得到普及應用，對優化簡化油氣工業工藝流程、提高運營與決策效率提供了數據信息感知、傳輸到應用的基本保障。

以“ABCDE”為代表的新興數智技術與傳統工業深度融合，在打造新型生產能力、構建新型生產關系、創新新型工業業態、塑造敏捷商業模式等多方面發揮巨大作用。

以物聯網、云計算和邊緣計算為例，傳統的油氣生產涉及單井（油井、氣井、注水井）、站庫（計量站O G M、轉油站FPF、中心處理站CPF）、管網（Pipeline）等生產單元，這些生產單元的設備設施又通過可編程邏輯控制器（PLC）、分布式控制系統（DCS）、數據采集與監視控制系統（SCADA）、閉路電視監控系統（CCTV）等進行獨立管理和控制。現在通過物聯網建設，實現了生產單元設備設施之間的互聯互通，經遠程終端單元（RTU）、工業交換機等進行數據匯聚與遠程傳輸通信，支撐生產現場的遠程智能監測與控制，從而進一步實現現場無人值守、安全操控和減人增效；利用邊緣計算技術，將一部分原有在云計算中心通過大數據分析或人工智能技術所實現的預警與報警模型及分析控制功能，前置到生產現場的測控單元中，實現“云-邊-端”一體化智能生產測控能力，從而進一步解決因工業現場環境惡劣、通信不暢、傳輸延時、人工監控難度大等因素導致的現場閉環控制不及時、自動調控不精確等問題，提高整體響應速度和計算效率，如圖1所示。

“3T”與“ABCDE”技術在油氣價值鏈上游領域中的應用如圖2所示。

油氣價值鏈包括：勘探、評價、開發、生產、集輸、儲運、煉油、化工與銷售等多個環節，產業價值鏈長，受國家環保政策、價格波動等影響巨大，通過對“3T”與“ABCDE”技術與傳統工業過程的融合應用，為油氣行業的轉型發展提供了強大的動力和能力。

國務院國資委《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》中給出了國有企業在產品創新數字化、生產運營智能化、用戶服務敏捷化、產業體系生態化四個轉型方向上的指導意見，旨在產品創新方面，提升產品與服務策劃、實施和優化過程數字化水平，打造差異化、場景化、智能化的數字產品和服務；在生產運營方面，推動跨企業集成互聯與智能運營，建設智能現場；在用戶服務方面建設數字營銷網絡和敏捷的響應服務體系，探索平臺化、集成化、場景化增值服務；在產業體系方面建設產業鏈數字化生態與協同平臺，探索跨企業、跨產業、跨界合作新模式。提出了開展數字新基建、發展數字產業、攻克關鍵技術三方面的賦能舉措，為國有企業數字化轉型指明了方向。

（一）中國石油上游業務數字化轉型智能化發展實踐

中國石油勘探開發夢想云平臺，打造了通用的技術底和面向行業共享的“數據+技術+業務”強大的能力中臺，面向應用集成、業務場景和業務定制構建了開放、共享的應用前臺，支撐上游全業務鏈數據互聯、技術互通、業務協同，助力業務生產、管理、決策和創新的數字化轉型與智能化發展，形成了共創、共建、共享、共贏的信息化新生態。

夢想云通過平臺化戰略，構建了“一湖、一云、一平臺、一門戶”，改變了以往面向領域或專業的信息化分散建設模式。研發了面向油氣業務的數據湖技術，構建了上游集成統一的數據連環湖（“一湖”），形成了強大的數據中臺（dPaaS）能力，消除了數據和信息孤島。采用PaaS云平臺技術，構建了通用的技術底臺iPaaS，向下實現對基礎設施資源（IaaS）的管理、智能調度與共享，向上滿足各種微服務組件或應用對資源應用的彈性需求；引入了開源的、面向技術開發與應用的技術中臺（tPaaS），包括大數據、AI算法、VR、AR組件等，研發了面向專業領域和專業應用的業務中臺（bPaaS），包括地震中心、井筒中心、油藏中心、采油氣中心、項目中心、協同研究等專業軟件、圖形組件、專業工具組件等，全面支撐面向新業務應用的敏捷式開發、對傳統業務應用的快速改造和集成與云化（aPaaS），形成了夢想云（“一云”）可持續發展與積累的共享服務中臺sPaaS（sPaaS=tPaaS+bPaaS+aPaaS）（“一平臺”）和應用前臺（SaaS），構成了可復用的強大能力和開放共享的數據生態、技術生態、能力生態、應用生態和運營生態，與傳統的信息化建設條塊化、長周期、低水平、低復用模式形成了鮮明對比。通過統一身份認證和門戶系統建設（“一門戶”），支持多種終端接入和個性化功能與應用定制，實現“多人多面、千人千面”的應用模式。

可以看到，通過數據中臺可以更好地支撐數據的匯聚、治理的提升、數據的安全、質量的改進和數據價值挖潛，促進油氣數據價值的保值、增值與價值潛力拓展。通過云平臺技術的應用，一方面助力突破傳統業務發展中的瓶頸，降低采購成本和能源消耗，實現了資源的重用與優化；另一方面推進了油氣上游業務快速步入“厚平臺、薄應用、模塊化、迭代式”敏捷模式，更好地賦能油氣勘探開發價值鏈向高質量和高效益方向發展，驅動企業的業務模式重構、管理模式變革、商業模式創新和核心競爭力的提升。

（二）企業數字化轉型智能化發展的技術路徑

圖3給出了企業發展戰略與數智技術之間的引領與支撐關系，可以看到企業核心業務是數字化轉型的主體，創新創效與高質量發展是數字化轉型智能化發展的核心目標，“淘汰舊產能，建立新產能”正在成為企業改革與數字化轉型升級的首要目標。

數字化轉型智能化發展階段，不再以單個或一組相關業務對象為核心，而是圍繞業務本體，關注業務全鏈條的優化（即整體優化）與效益最大化（見圖4）。這就要求在數字化轉型實踐中，不斷發現耗能、低效、低價值的劣質流程或環節，并通過平臺支撐、數智賦能，不斷對其“發現—改進-評價—再改進”式的敏捷再造，從而為整個業務鏈的高效運行與價值最大化提供保障。

基于上述認識，針對企業數字化轉型智能化發展戰略，給出企業數字化轉型方法與路徑如圖5所示。

按照圖4所示的業務敏捷創新模式和圖5所示的業務轉型方法與路徑，基于強大的中臺能力支撐，企業業務創新周期將大幅縮短，創新能力不斷增強，業務轉型升級成為企業發展的強勁動力，創新活動與創新文化成為企業發展的常態，并使企業在市場競爭中保持優勢。

（三） 數字化轉型的“中臺戰略”

采用通用的技術底臺iPaaS技術，如容器Docker、資源管理與應用調度Kubernetes、微服務Spring Cloud、開發流水線Pipeline等，一方面向下可以更加容易地與基礎設施云服務提供商提供的IaaS服務進行匹配，實現對計算資源的有效管理與監控、靈活調度和彈性應用，從而為中小型企業租賃IaaS服務提供了便利；另一方面向上為數據中臺、技術中臺和業務中臺等提供運行環境和面向業務管理、生產運行、動態分析、協同研究和大數據分析等各種需求的數據應用與服務環境。

構建面向共享服務能力的強大中臺sPaaS，包括數據中臺dPaaS、技術中臺tPaaS、業務中臺bPaaS和應用軟件中臺aPaaS等，為應用前臺SaaS中的各類業務應用APP提供可復用的數據檢索、知識查詢、數據建模、數據分析、流程服務、地圖服務、圖形繪制、專業算法、大數據分析、數據標注、智能計算等微服務組件、中間件、算法、工具等，以及面向業務鏈條的模塊化應用服務，如地震、井筒、油藏、采油氣、研究環境等，快速賦能應用，既可滿足業務應用場景構建需求，又可滿足個性化定制需求。因此，構建強大的中臺能力，成為數字化轉型智能化發展時期最為關鍵的“中臺戰略”。

以數據中臺為例，下面給出了數據中臺應具備的主要能力和數據生態建設目標（見圖6），其中，主要能力與目標包括但不限于匯聚數據、管理數據、治理數據，數據分析、數據洞察、數據完善、應用開發、可靠共享、資產價值增值、知識創造等。

勘探開發夢想云，通過中臺能力支持快速構建面向油藏地質、油藏工程、采油氣工程的協同研究環境，通過研究工作室或決策主題，將人員、數據、軟件、工具、成果、知識等資源與業務流程進行有機整合，支持構建面向項目、崗位、人員和場景的通用與個性化應用環境，如圖7所示。

業務數字化是數字化轉型的前提，平臺化是數字化轉型的基礎，可視化、協同化、智能化、共享化是數字化轉型的手段，智慧化、效益化、價值化是數字化轉型的目標。

實踐表明，打造穩健的資源底臺、強大的能力中臺和健康、包容、共享的應用前臺，是支撐數字化轉型的“三駕馬車”，將帶領企業駛入數字化轉型智能化發展的快車道，助力油氣田企業向高質量、效益化發展。

隨著數智技術的不斷演進，平臺在不斷升級迭代，業務場景在不斷擴展，業務創新在不斷涌現，此時的業務本體也在不斷發展進化中，數字化轉型的價值取得也由業務本體原有的價值范圍擴展到本體生態范圍。數智技術的應用以及數字化轉型的價值效果評價，也在向定量、動態、快速方向發展，價值評價技術與方法向自動化、智能化方向演進，并最終成為平臺能力的組成部分，為企業發展戰略規劃與投資決策提供支撐。

面對數字經濟的高速發展，企業需要進行數字化轉型升級，并在戰略規劃、項目組織、投資管理與審批流程、價值評價等方面進行大的調整，才能適應數字化轉型智能化發展時代要求。

作者單位：昆侖數智科技有限責任公司