以信息化改造石化流程工业

中国石化工业面临的竞争日益激烈，在知识经济唱主角的今天，应利用信息化来改造传统的石化企业的生产方式、组织体系和运行机制，以增强其国际竞争力。

关键词：信息化石化流程工业改造

科学技术发展迅速，尤其是计算机网络及通信技术的高速发展，极大地推动着企业的技术改造和技术进步，企业技术进步，要求有与之相适应的企业管理模式，从而强烈地推动着企业管理模式的重构。特别是对于应用CIMS（Computer Integrated Manufacturing System计算机集成制造系统）概念、开发CIMS的企业来说，使其在内部生产经营信息高度集成的同时，也能及时掌握国内市场、乃至国际市场的信息。CIMS不仅仅表现为一种先进的生产控制技术，也绝不是传统生产方式、组织体系和运行机制加计算机的简单混合物，它包含了企业管理与组织机构决策过程的重大变革，是原有企业在新形势、新结构、新系统下的全新运行模式。

从市场角度看，现在企业都处于国际统一市场中，不仅要求企业能够及时掌握市场变化，还要求企业对变化的市场及时、准确地作出决策。要做到这一点，与企业的管理模式密切相关。如果企业内部的各个部门互不通气、各自为政，缺乏从整体角度考虑企业行为，势必削弱企业的竞争力。所以变化的市场也促进企业选择具有应变能力的管理模式。

进入信息社会，市场竞争加剧，企业生存环境严峻。20世纪60年代前竞争焦点是降低劳动力成本以降低产品成本；20世纪70年代电子自动化技术广泛应用，成本因素发生根本变化，竞争焦点是提高企业整体效率以降低成本；20世纪80年代技术进步促进新产品周期缩短，用户对产品提出更高要求，竞争转向以用户为核心的TQCS（全面质量控制系统），CIMS由此得到推广应用；20世纪90年代信息社会特征明显，知识产生加快，从产生到应用的间隔变短，市场竞争的焦点为如何利用知识，抓住用户需求，加速新产品的构思和设计，开发优质、低价的产品，CIMS技术得到进一步发展。

但是，我国还未完全实现工业化，大部分企业技术水平低下，管理水平落后。信息化总体而言尚处在初级阶段，表现在信息不准确、不全面，交流不畅，信息资源没有得到充分利用。目前，我国大多数企业，特别是国有大中型企业，多年来形成了一些条条框框，企业的经营管理模式尚属传统模式，其组织结构、管理过程和信息系统不能适应市场经济的需要，形成了企业变革的障碍，成为企业进步的巨大阻力。因此，在我国充分利用信息化技术改造传统产业，扶持信息产业将是国有大中型企业改革的策略。

新旧世纪交替之际，世界经济正在开始一场以信息技术、互联网为物质技术基础的新技术经济革命。这是一场用信息技术、互联网来改造和发展传统产业，使社会的经济结构、管理模式、交易方式发生革命性变革，把社会知识和技术的创新及经济的发展送上信息高速公路的伟大革命。

1市场经济中流程工业的信息化改造

1.1市场经济对传统管理体制的冲击

我国的国有大中型企业，大都是原来国家计划经济模式下由国家直接投资，生产和销售由国家统分统配而扶植起来的，原来的管理体制和经营方式都是为适应国家下达计划而配置的。改革开放以后，虽然对这些企业进行了市场经济下的转轨改革，但是由于大多数企业的管理模式和管理人员的意识，都还带有很深的计划经济烙印，加之我国目前正处于向社会主义市场经济过渡时期，政府的各项管理职能尚未根本转变到对市场的宏观调控上来，因此，大多数工业企业还是在用计划经济管理方式来适应现在的市场经济。

综观世界500强，除了极少数不属于贸易部门的企业外，一般企业对国际市场的经济依存度都很高，国际竞争力也很强。一般都是跨国公司：世界性投资、世界性生产和世界性的销售。在这方面，世界上最大的100家跨国公司是其突出代表。而处于传统管理体制下的中国大型企业，国际竞争力普遍低下，其出口仅占全国出口总额的40%左右，约600亿美元。而中国工业500强更只是其中的一小部分。截止1998年，我国共批准了海外投资企业2 396家,中方投资25.8亿美元。如此小的投资规模，既便全部属于中国工业500强，也是微不足道的。中国工业大型企业与世界的差距是明显的，并且是多方面的。这不仅表现在规模这一“量”的指标上，而且表现在效率、结构、竞争力等“质”的方面。

中国传统企业不仅规模小、效率低、创新能力弱，而且内部机制僵化。其内部激励机制，分配机制、创新机制、劳动用工机制和监督制约机制原来都是为适应计划经济而配置，不需要企业发挥市主观能动性，因此企业的内部机制普遍不活，如分配机制就不能真正起到激励人才的作用，因此，在激烈的人才争夺的市场经济环境中，企业显得人才匮乏，无法在大市场中进行竞争。

随着我国改革开放的深入，工业企业改革将进入一个空前剧烈的分化、调整和重组时期。企业两极分化，优胜劣汰的进程将会大大加快，生产要素和市场份额会加速向优势企业和名牌产品集中。企业将进入一个微利时代，随着竞争的加剧，利润将进一步趋向平均化，利润水平也将进一步降低。获取暴利、超额利润的机会将大大减少。企业规模化的大型化与小型化将并存不悖，竞相发展。企业发展将主要依靠科技、知识及人才，而不单是资金和物资资源。流通在企业发展中占据越来越重要的地位甚至是支配地位，这体现在两方面：一方面流通决定生产，订单就是衣食父母。订单从哪里来？在产品好的前提下，要首先考虑用户包括潜在用户的需求。销售渠道要畅通，销售渠道、网络、信息决定企业的生存和发展；另一方面，物流合理化将作为第三利润的源泉得到进一步的开发，企业必须在管理上创新，实行“扁平化管理”，积极推行“供应链”管理模式。

1.2信息化和管理结合成为流程企业管理的主流

最近的20多年，是世界范围内工业经济飞速发展的时期，而且，机遇和挑战并存。随着市场国际化、贸易一体化的形成，有一系列问题困扰着工业界。原来属于自己的市场，不断被蚕食，原来的产品是“皇帝女儿不愁嫁”，现在用户是“上帝”，用户要在品种、质量、价格、服务及时间上进行多项选择；原来是门户关闭，关税壁垒，现在是国外商户大举进入，商场如战场。面对如此严峻形势，国际上的500强连连更迭，老将败阵，新面孔登场，已司空见惯。因此，很多企业既考虑求生存，又考虑图发展，不得不从各方面去寻找出路。除了常规做法以外，国外很多石化公司都借助于计算机、通信、自动化等科学技术的进步，实现了信息技术应用与生产、经营的协调发展。科学、技术、经济与管理越来越密不可分，并已成为当今的主题。可以说，企业发展的总趋势是依托网络化实现生产过程和经营过程中各环节的集中计划、监控、管理和协调，依托模型化对生产过程和经营过程以及战略决策进行模拟和调整。网络化、模型化也就是管理集成化（一体化）和科学化。

近一二十年来，“高技术”一词越来越流行。近几年，人们又常听到“数字化”和“信息时代”。究竟什么是高技术？信息化、数字化、数字技术是什么关系？权威认为，高技术实质上是数学技术。高技术的关键是软件，应用软件的核心是数学方法、数学技术，高技术和信息化、数字化是紧密联系在一起的。可以说，包括具有先导型、渗透性的信息技术在内的各种工程技术和自然科学，包括现代化管理科学在内的部分社会科学，如果离开了数学，便无从产生和发展。就我国企业现状看，无论从生产操作层还是经营管理决策层，大量使用的还是四则运算，仍然属于初等数学和算术的范畴，很少涉及高等数学的算法和模型，与国外相差很大。“数字化”是“计算机化”的代名词，“数学化”是企业运作管理科学化的代名词。

大部分与数量分析方法相联系的管理方法都被归入运筹管理中。比较著名的有：数理统计质量控制方法、线性规划、非线性规划等优化方法、马尔柯夫预测方法、模拟法、投入产出法、统筹法、存储法、决策法以及适时生产法（JIT）、MRP、MRPⅡ、CIMS等计算机辅助管理中一系列决策分析方法和技术。在石油化工业的具体技术有实时数据库及数据处理技术，如PI、Infoplus-x等；数据校正技术，如DATACON、SIGMAFINE、ADVISOR等；流程模拟技术，如PRO/Ⅱ、ASPEN－PLUS、HYSIM等；专用设备模拟技术，如裂解炉用SPYRO、废热锅炉用TES（Transfer Line Exchange Simulation）和炉膛换热用Firebox等；物料平衡技术，如Open Yield等；严格在线模拟优化技术，ROM、ROMEO、RTOPT等；节能夹点技术，如ASPENPINCH、HEXTRAN等；动态模拟技术，如ASPEN、DYNAMICS等；供应链优化技术，如MIMI等；先进控制技术，如DMC PLUS等；生产计划排产技术，服务Petrofine、PIMS（Process Industry Modeling System）和PSS（Process Scheduling System）等。信息时代的经营管理在通过企业重组来解决其基本原则和非量化方法后，下个世纪最值得注意的动向是以数学和电子信息技术为基础的运筹管理的大发展，就是在快速准确地提供信息的基础上，利用管理经济学和运筹学，建立数学模型，对资金物资等资本运作提供可选择的最优方案的定量化管理方法。这将是现代企业决策真正科学化的关键一步，也是构成现代化企业决策的主旋律，因此，信息化和管理结合将成为流程企业管理的主流。

1.3石化流程企业的改革出路在于信息化改造

处于改革中的我国大中型石化流程企业，有很多甚至可以说是被知识经济遗忘的角落。因此，如何正确认识石化流程企业信息化改造的战略地位这一跨世纪课题，已经刻不容缓地摆在了石化企业的面前。

信息化改造，是进行企业改革，并真正实现转变经济增长方式的内在要求，当前石化流程企业改革的目的，就是为了从根本上提高企业的竞争力。当前的知识经济要求我们舍弃过去那种单纯依靠外部高投入的粗放型经营方式，代之以依靠科技的进步、知识的革新，达到提高劳动生产率，实现集约化增长的目的。世界先进石化企业这几年的资本结构调整，即是为适应这种增长方式而作为。在这一生产过程中，生产过程自动化和管理信息化是两个核心环节，数字化和网络化是相关的核心技术，二者的有机合成构成对企业信息化建设的要求。

信息化改造，是建立现代企业管理制度，与国际惯例全方位接轨的必然要求。客观衡量企业改革成功与否的一个重要标志，就是能否建立起一套行之有效的现代企业管理制度。在知识经济的背景下，它不仅意味着传统意义上的诸如组织制度的完善，职能分配的统筹规划等等，更要求将信息化建设的成果天衣无缝地整合进整个管理系统。只有这样，才能谈得上去应付信息时代的“世界大战”。

就我国目前的信息技术发展而言，与国际水平相差不远，但作为在国民经济中占有无可争辩的优势地位的石化大中型企业，在信息应用与信息经济观念的转变上，与国际水平相差甚远。因此,信息化改造就是对目前的企业进行的最重要的基础设施建设。而国有大中型企业能否顺利地走上信息高速公路，将影响我国国民经济的根本走向；另一方面，对石化大中型企业的信息化改造必然带来企业内部网络与社会公众网络的公共接口的健全完善，这就为顺利转变企业对市场供应链的管理提供了坚实的物资基础。

信息技术的发展已使全球经济一体化成为大势所趋，中国近几年的改革开放政策实施的成功，已不允许石化流程企业再置身于世界经济圈外，但我国的传统产业在整体上还处于分散、规模过小、质量与效率低下，核心技术薄弱、跨国经营与发达国家相比明显处于劣势的状况。而已经具有一定规模的企业，不仅面临二次创业的迷惘与困境，而且要时刻提防来自国内同业的自杀性攻击。产业重组，经营体制的改革仍是二十一世纪中国产业走向振兴的重要一步。在全国范围内，知识化信息化进程已经开始，知识经济潮头所至，无不发生着深刻的变化。在上个世纪之交所爆发的工业革命中，中国由于种种原因，没有抓住历史变革的契机，结果造成了近一个世纪的落后和苦难。而现在，中国在工业经济和知识经济的双重压力下，又一次到了历史的十字路口，如果我们的观念、我们的发展坐标还设点在工业经济模式中，没有看到知识经济的巨大冲击，不加快信息化进程的建设，我们将痛苦地看到，伴随着规模、质量和成本目标的实现，我们新一轮的落后又开始了。

2石化流程工业应实施CIMS改造

2.1石化流程工业实施CIMS的必要性

国内许多专家学者对离散型工业CIMS的理论与实践进行了较多的研究、而对石化流程型企业CIMS理论与实践的研究则较少。而CIMS是国内外已经证实了的一种先进生产经营控制管理和技术的集成，它横跨技术科学和管理科学两大门类，是我国工业界特别是国有企业推进企业科技进步和管理现代化的重要措施和手段。通过更大范围更快地实施CIMS，一定能推动国有企业的改革，推进现代企业制度的建立，推动企业管理的现代化。

为什么要在石化流程企业推进CIMS？主要原因在于流程工业的生产、经营的内外部环境，体现在物流、资金流、信息流，或者说供应链、价值链、知识链，要比其他行业的关联更为紧密。更迫切需要系统论、控制论、信息论，亦即CIMS的哲理、方法、技术、实践的广泛支持。在实施石化流程行业CIMS时，又有规模大、投资多、周期较长的特点。在规模方面，国外企业已经覆盖了从石油勘探开发，到石油炼制与化工，再到石化产品储运销售，即上中下游一体化的范围；在地域方面，已经覆盖到数国、数洲的范围，甚至于全球的广域网络；在投入方面，近几年世界石油化工用于此方面的综合投入已占世界石化营业额的2％，大型跨国石化公司年投入约2～20亿美元。国内石化企业近十年的投入虽远不及国外发达国家的企业，但也达每年数百万元甚至上千万元。而模型化、数学化是石油化工业实施CIMS的另一个重要特征。数字化、网络化是计算机化的一个前提，但数字化不等于数学化。作为一个应用领域，特别是石油化工领域的CIMS应用，又必须将被处理对象乃至全过程模型化、数学化。包括石油地质构造的辨识，地震数据处理，钻井过程的辨识与控制，勘探开发经济效益的评估及决策，原油性质的评价，原油混炼的计算，炼油化工单套装置乃至全厂的物料平衡、能量平衡及全厂流程模拟、生产计划优化、生产调度优化，油品调和优化，生产过程辨识与控制，设备运行状态动态监控、状态分析及故障诊断，厂级、公司级、集团级的供应链、价值链、知识链的管理等等。

2.2石化流程工业CIMS应用的特点

多年来，CIMS的研究与应用主要集中在如机械制造这样的离散型企业，并形成了离散CIMS的统一模式，它主要由五部分组成：即生产制造系统和柔性制造系统；质量管理系统；工程技术系统（CAD/CAPP/CAM）；以MRP-Ⅱ/ERP为核心的管理信息系统；计算机网络与数据库系统。

目前，CIMS正在逐步推广到流程工业，流程CIMS就是CIMS思想在流程型企业中的应用。流程型企业（如石化企业）是指原料连续不断地通过生产装置，进行规定的化学反应和物理变化的过程，最终得到满意的产成品，它具有以下主要特征：

（1）原料处理量很大，生产过程连续，不可间断；

（2）产品品种相对稳定，工艺流程基本不变，但工艺参数多变；

（3）生产控制实时性要求高，因而普遍采用了集散控制系统（DCS）；

（4）生产装置安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行是企业实现低成本、高利润的关键。

流程型企业生产过程具有连续性、产品品种稳定、生产量大等特性，其产品常常不是以新取胜，而是以质量和价格取胜，因此，流程CIMS与离散CIMS存在着一定的区别，其特点表现为：

（1）流程CIMS中，过程控制系统有效地监控和控制生产过程，使生产过程处于最佳状态，降低物耗能耗，提高产品收率和产品质量；提高装置设备的使用寿命。过程控制在流程CIMS中占有特殊重要的地位；

（2）流程CIMS的过程控制系统以集散控制系统（DCS）为基础，DCS不仅可取代常规仪表进行更精确稳定的全过程自动控制，而且通过良好的过程数学模型，可以实现系统的优化控制；并能进行生产过程信息采集、传递与处理，实现生产过程与管理决策的高度集成；

（3）流程型企业的装置设备启停过程复杂，除大中修外，一般不中断生产过程，因此，流程CIMS对原料及外部条件的随机变化，都具有良好的抗干扰能力和鲁棒性；

（4）由于流程型企业要保证安全、稳定、长周期和满负荷运行，因而，与以MRP－Ⅱ/ERP为中心的离散CIMS不同，在流程CIMS中，企业的生产计划调度系统是CIMS中的MIS指挥中心，计划调度系统协调从原料进厂、能源供应、生产到产成品出厂等各个工序环节，保证生产过程连续不间断，以达到降低生产成本，提高效益的目的；

（5）由于在流程生产过程中，产品工艺与装备是一个整体，不可能频繁变动，因而在流程CIMS中，针对现代企业的敏捷性要求，建立企业优化产品结构模型，提供灵活性的动态管理，根据产品市场的销售与价格，以及原料市场的质量与价格情况，及时调整产品结构，动态调整生产流程，以达到历史与成本的最优化。

2.3石化流程工业的供应链与其应用软件系统

进入90年代，石油和化学工业面临全新的市场经济形势：自由贸易发展促进了经营的全球化，一个大型工业企业从原料采购、生产制造到产品销售不再局限于某一国家和地区，原料采购来自不同的国家和地区，制造厂也可能分布在不同的城市，其产品更是面向全世界销售；可持续发展战略的研究和实施，使环境保护、资源节省和健康安全的要求不断提高，并渗透到生产、储运和废弃物处理等各个环节，国内和国际也都制定了相应的法规要求；计算机和信息技术迅猛发展，特别是INTERNET网络的广泛普及使得企业运作和市场交易发生着深刻的变革，过去的静态市场变成现在的动态市场。在新形势下，企业为谋求生存和发展，必须全面提高其国际竞争力，要谋求这种竞争优势，主要体现在以下三个方面：

产品优势：成本、质量、新产品开发能力；

经营优势：产品交货期、生产灵活性、市场需求预测，仓储及库存管理效率，原料选择及调配，流动资金周转周期；

合作关系优势：售后服务、与固定客户及供应商的战略联盟关系。

因此过去那种以生产为核心的企业经营管理模式不再适应当前形势，必须从整体上考虑企业运作，把生产看作整个供应链中的一个环节来考察，即把原料供应、运输、仓储，生产制造，产品运输，客户及客户需求作为一个整体来对待，通过供应链的管理和优化，实现降低成本，提高产品质量，提高生产柔性、改善客户服务等竞争优势。

由于供应链管理关系到企业21世纪的生存大计，各国企业界都给予了高度重视。据美国一家咨询公司PRTM对165家公司的调查表明：典型制造商的成本结构中，供应链所涉及的成本占60％～80％，这意味着高效的供应链管理可以有效降低企业总成本。数据设备公司（DEC）从1991～1993两年通过全局供应链管理累计降低费用10亿美元，节约库存资金4亿美元。目前，国内一些企业也开始组织和实施供应链管理项目，但其水平和范围还有待于进一步提高。

目前在供应链管理应用系统领域，有两类既相互联系又相互区别的应用软件系统：企业资源计划系统（Enterprise Resource Planning, ERP）、供应链管理系统（Supply Chain Management, SCM），在供应链管理方面它们相互补充，又各具特色。

ERP是在制造资源计划系统（Manufacturing Resource Planning, MRP）的基础上发展起来的。它实质上是一个联接企业所有职能部门（生产制造、后勤、财务、人事等）的信息流平台，ERP的核心是一个存储企业业务数据的大型数据库应用系统，ERP系统的主要任务是组织和执行大量的业务数据，例如，销售部门收到订单以后，将其输入到计算机，经过处理，计算机将订单传递给发货部门和生产部门，整个过程还伴随会计信息的流转。ERP主要解决的是数据处理问题，并不对企业管理进行建模和优化，因此从ERP的角度看，其供应链管理侧重于数据库管理。目前许多公司都推出了ERP商品化软件，其中最知名的两大ERP软件供应商是SAP和Oracle公司，此外还有Baan、Peoplesoft、JDEdwards等。这些ERP软件应用系统一般不涉及数学建模和模型求解技术，但一些ERP软件供应商开始在其系统中引入建模和求解功能，向全面供应链管理迈进。

与ERP不同，SCM并不对企业的每一项业务进行跟踪，它着眼于企业的供需平衡，执行企业计划优化、需求预测等决策分析任务。如果说ERP是实现事中控制的话，那么SCM则是进行事前预测和事后分析，因此多数SCM软件都基于一定的数学模型和优化方法提供需求预测、计划与调度、库存管理等决策服务。由于SCM要对企业有关数据进行分析和综合，因此往往需要ERP这样的信息平台支持。SCM的软件供应商主要有AspenTech、Manugistics、Numetrix、IZ Techologies、Chesapeake Decision Science等。目前ERP与SCM呈现出统一的趋势，比如，最近SAP就在其最新发布产品中嵌入了先进计划优化器（APO）模块。

在流程工业领域，比较知名的供应链管理应用软件是AspenTech的MIMI系统，截止到1999年底已占据了石油化工领域近70％的用户，其中Shell石油公司、Amoco石油公司、杜邦化学公司等大型企业。MIMI应用软件由数据管理、用户图形界面、专家系统、生产计划和调度、需求管理等模块构成，主要功能有：战略规划、需求管理、仓储管理、经营计划、操作计划、调度、订单承诺（Available To Promise）等。应用结果表明，MIMI系统在降低成本，提高生产柔性、改进及时供货等方面取得了显著效益。

当前供应链管理已成为一个企业最根本、最核心的竞争力，世界各国工业界和学术界都十分重视。供应链理论研究和实际应用的不断深入，取得了大量成果，但仍存在一些问题有待进一步解决。例如：在供应链模型中，如何考虑实际供应中存在着诸如客户需求等随机因素和分布因素，理论界已开始了这方面的理论研究；目前供应链模型主要以描述定量因素为主，对于供应链中的非结构化定性因素还缺少建模手段；在模型优化求解方面，由于模型中涉及的变量数量巨大、关系复杂，特别是连续过程工业供应链模型，仍需要开放高效的优化算法，以解决计算复杂性问题；供应链的实施不仅是技术问题，同时也是管理问题，因此往往需要企业的各级部门达成共识，相互协作。

3.结论

在市场经济中，市场是瞬息万变的敏捷的。对市场的变化作出快速的反应、生产和提供用户满意的产品和服务，成为企业生存和发展的关键，它要求企业管理高度信息化、市场化、综合化，以强大的系统化、高新化、高效化的管理体系为后盾。在二十一世纪全球一体化的知识经济浪潮中，石化流程企业要立于不败之地，信息化改造是必由之路。