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4.0 與過程安全發表了精彩的演講報告。
本次演講詳細說明了能源工業大環境、工業4.0、流程工業智能化、自動化創新四個方面我國的行業現狀。
能源工業大環境
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在是能源的氣體時代。
石油行業遇到發展嚴冬時期，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結構，提升產業價值鏈靠創新驅動。同時煉油化工板塊出現嚴峻的態勢。
阿里在美交所上市，和石油化工產業合作打開了石油化工產業的互聯網思維。石油行業面臨的跨界融合的威脅也是前所未有的。互聯網巨頭可以在短時間內完成與工業的跨界融合，但是在工業向互聯網經濟發展需要更長的時間。互聯網產業能過更快、更廣的了解客戶資源，能夠把工業資源集聚起來。
如何打造在新常態下的工業升級就成為現在首要問題
打造新常態下的工業升級具有新使命，工業是支撐經濟平穩運行的主要力量、是經濟結構調整的主要戰場、同時也是實施創新驅動發展戰略的主要領域。新路徑：優化產業結構、發展培育工業領域新增長點，實施創新驅動、重塑工業轉型發展新引擎，發揮智能制造、探索信心化條件下的生產新方式。加快綠色發展，推動形成低碳循環發展新模式。全面深化改革，釋放工業轉型升級新活力。擴大對外開放。開辟工業持續發展新空間。也會面臨新的挑戰：企業創新能力不足、產業結構不合理、發展環境亟待優化、國際競爭目標激烈。
中國石化認識新常態、適應新常態下提出了五個“勢在必行”。從市場需求總量上看走內涵發展之路勢在必行，從產業結構上優化上看去產能、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，從資源環境約束上看，加快綠色低碳發展勢在必行。從科技革命上影響上看依靠創新驅動發展勢在必行。未來中石化是發展方式可以簡化為：研發+制造+服務。現在是公司轉型升級的最佳時間，公司的成長與挑戰抓住工業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律，公司轉型一定要抓住成長周期轉型機遇。
工業4.0源于大國之間的博弈和戰略
美日中德四國工業企業實力500強企業數：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年我國制造業增加值為20792.62億美元，在全球的制造業占比約為20%，與美國相比成為世界制造大國。我國的企業成長速度很快，但是存在著大而不強的問題。在世界五百強的企業排行中，中國企業數量大，企業盈利能力稍差。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1.0發展到4.0。第一次工業革命是機械化大生產，機械化。第二次工業革命是能源動力革命電氣化。第三次工業革命是機提升機器操作能力，自動化。第四次工業革命是智慧革命，智能化。第四次工業革命是通過信息物理的全面融合，實現人、物、信息的全面統一。
美國：工業互聯網從制造到服務，重新定義價值鏈。在美國，GE倡導的“工業互聯網”革命正如火如荼。 與工業4.0的基本理念相似，它同樣倡導將人、數據和機器連接起來，形成開放而全球化的工業網絡。企業內部：從創造價值的角度來看，GE認為工業互聯網的價值可以從三方面體現：第一，提高能源的使用效率;第二，提高工業系統與設備的維修和維 護效率;第三，優化并簡化運營，提高運營效率。企業外部：相比于工業4.0，工業互聯網更加注重 軟件、網絡、大數據等對于工業領域的服務方式 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網經濟發達的美國經濟最為擅 長的。美國政府提出：數字制造與設計創新研究計劃。
日本：“工業4.1J” 與 SMART CONSTRUCTION。
工業4.1J由以德國推進的“工業4.0”為代表的可稱為“第四次工業革命”的社會革新計劃發展而來。“4.1”表示安全級別比工業4.0更高一級，“J”表示源于日本。工業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境。比如，利用云上的監控系統，實時模擬世界各地的工廠的最佳生產情況，并將其與現場的生產情況進行對比，就能掌握現場控制系統的異常運行情況。
中國：兩化融合是中國特色的工業現代化道路。兩化深度融合，四化同步發展。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化、信息化、城鎮化、農業現代化道路，推動信息化和工業化深度融合、工業化和城鎮化良性互動、城鎮化和農業現代化相互協調，促進工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展。”2002年，十六大：堅持以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新 型工業化路子。2007年，十七大：五化(工業化、信息化、城鎮化、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：推動信息化和工業化深度融合。 2020年，全面建成小康社會：經濟持續健康發展。 工業化基本實現，信息化水平大幅提高，城鎮化質量明顯提高，農業現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，過程系統工程是出發點和歸宿。《中國制造2025》的提出為我國的制造業提供了產業規劃和發展方向。中國制造2025”重點發展10大領域—傳統工業向新型工業靠攏。互聯網+工業”將重塑制造業“微笑曲線。雖然四大國的在工業上的政策規劃各有不同在實質上是一樣的。
工業4.0的目標是智能工廠和智能制造
智能工廠=物聯網+服務互聯網。高度自動化、信息化和網絡化。輻射范圍、跨度由車間、工廠到企業間。工業4.0是互聯的，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4.0”適應了萬物互聯的發展趨勢，將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過信息物理系統(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字世界和物理世界之間能夠互聯，使得機器、工作部件、系統以及 人類會通過網絡持續地保持數字信息的交流。生產設備之間的互聯。工業4.0的核心是單機智能設備的互聯，不 同類型和功能的智能單機設備的互聯組成智能生產線，不同的智能生 產線間的互聯組成智能車間，智能車間的互聯組成智能工廠，不同地域、行業、企業的智能工廠的互聯組成一個制造能力無所不在的智能 制造系統。
工業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，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成。
縱向集成。在企業內部實現所有環節信息無縫鏈接，這是所有智能化的基礎。
橫向集成。從企業內部的信息集成向產業鏈信息集成，從企業內部協同研發體系到企業間的研發網絡，從企業內部的供應鏈管理與企業間的協同供應鏈管理，從企業內部的價值鏈重構向企業間的價值鏈重構。
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造，通過價值鏈上不同企業資源的整合，實現從產品設計、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4.0的核心是數據
產品數據。運營數據。價值鏈數據。外部數據。獲取數據，傳輸數據，分析數據，共享數據。數據是資產，數據是資源。過程控制獲得的海量實時數據和歷史數據有待挖掘。MH370幾架飛機的遇難就是證例。
工業4.0真正價值源于數據和流程的深度集成
云框內的創新解決方案給制造業帶來全新的制造生產方式把REID射頻標簽嵌入產品，實現數字產品記憶 傳感器的物聯支持從供應、制造、存儲、運輸到交付端到端的產品跟蹤和追溯，無線互聯和物聯網幫助企業實現遠程服務管理 基于云平臺的大數據系統幫助企業建立預測維修系統， 應用物聯網和各種感知技術，使制造業的產品賦予智慧的特征，從而生產智慧產品。
工業4.0是創新
技術創新。一是新型傳感器、集成電路、人工智能、移動互聯、大數據在信息技術創新體系中不斷演進，二是傳統工業在信息化創新環境中，不斷優化創新流程、創新手段和創新模式，在既有的技術路線上不斷演進。三是傳 統工業與信息技術的融合發展，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，也包括集成工業軟硬件的各種嵌入式系統、虛擬制造、工業應 用電子等單項技術突破。
產品創新。工業產品向數字化、智能化方向發展，使產品結構不斷優化升級。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,提供工廠級的系統化、集成化、成套化的生產裝備成為產品創新的重要方向。
模式創新。生產模式、商業模式。從過去的“人腦分析判斷+機器生產制造”方式轉變為“機器分析判斷+機器生產制造”方式。
業態創新。工業云服務、工業大數據應用、物聯網應 用都有可能成為或者催生出一些新的產業和新的經濟增長點。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、互聯網金融、電子商務等加速重構產業價值鏈 新體系。
組織創新。海爾張瑞敏提出企業無邊界、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。炮火的人指揮戰斗，作戰的基本單元要從師一級縮小到旅、團、營、連，一直到班，以后的戰爭是“班長的戰爭”虛擬企業或集約化以及精細化。
工業4.0是轉型
大規模定制成為了企業模式。大規模生產、個性化定制、生產型制造、要素驅動到創新驅動。結合規模生產和定制生產的優勢發展大規模定制生產。
工業4.0五個關鍵要素
一是垂直集成，是指業務管理系統、MOM制造運營管理系統和PCS生產控制系統的垂直 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,研發和創新及多級供應商的合作伙伴生態圈的業務協同; 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.五是創新商業模式，即互聯網工業。
工業4.0的發展趨勢，生產鏈環節之間融合，現實物理工廠與虛擬現實環境融合，自組織信息與物理部件設備融合。
工業4.0啟示
硬件價值正在被軟件價值所共享。商業價值正在從產品向云轉變。商業模式從產品轉向服務。服務是主要產品。工業4.0將顛覆自動化和信息化的模式。工業4.0目前主要針對離散制造業，流程工業要另下功夫，開拓出一條流程工業的工業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、輔助技術變為通用、主流技術。信息化建設開始進入常態化，并駛入快車道。
流程工業智能化
流程工業化智能化的實踐。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(基本控制與優化，高級先進控制與優化)4、智能操作(操作診斷，操作仿真，操作指導，操作約 束，操作優化) 5、智能運營(生產運行，企業經營智能化)6、智能決策(BI,OI;預測，決策)。
工廠運行控制系統精細化管理。PlantTriage是當前國際上比較領先和成 熟的CPM系統，是一套完善的生產過程控制實時監測、故障診斷、優化和持續 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、安全儀表功能、警報及操作處理、物理防護(機械防護系統如壓力釋放，安全儀表系統)、緩和，第二道物理防護(機械防護如防液堤、安全儀表系統的操作處理)、工廠緊急對應措、社會區域性的緊急應對措施。
自動化創新
自動化領域的創新的十三個關鍵詞。關鍵詞一：物聯網，傳感器網。傳感器和物聯網是基礎。CPS觸發了工業自動化模式的轉變。關鍵詞二：自動化。自動化前提。關鍵詞三：大數據 Big data。大數據是工業領域核心生產經營要素。大數據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。
