3. 供應鏈管理橫向集成
供應鏈管理橫向集成是指通過(guò)一體化的企業(yè)級供應鏈管理平臺實(shí)現覆蓋原油采購、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調度、分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò )等供應鏈環(huán)節的橫向集成。該集成支持各部門(mén)的協(xié)同工作，不同角色的用戶(hù)均可訪(fǎng)問(wèn)并參與相應的決策制定。例如艾斯本的供應鏈管理套件（Aspen Unified for Refinery Planning and Scheduling） 、KBC的供應鏈管理套件（Visual MESA Supply Chain Scheduling，VM-SCS）、劍維的供應鏈管理套件（Spiral Suite）、霍尼韋爾的供應鏈與生產(chǎn)管理軟件（Symphosite）等。
（三）平臺化
任何單一軟件工具的品牌都不再重要，平臺成為一種頂層戰略?，F在企業(yè)的競爭已經(jīng)不是單一產(chǎn)品的競爭，而是平臺的競爭、產(chǎn)品鏈的競爭、生態(tài)圈的競爭。這里的平臺包括2層含義：一是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。傳統工業(yè)軟件通過(guò)解耦與重構，向SaaS化、微服務(wù)化發(fā)展，軟件開(kāi)發(fā)向低代碼化發(fā)展，銷(xiāo)售模式向訂閱化發(fā)展。二是軟件產(chǎn)品平臺化、組件化。例如，多學(xué)科商業(yè)CAD軟件差不多需要用到70個(gè)組件，最核心的組件有幾何建模內核（主要有西門(mén)子 Parasolid，達索 ACIS/CGM）、2D/3D約束求解器（主要有西門(mén)子 DCM）、圖形組件（主要有TECH SOFT 3D）、數據轉換器（主要有達索與Tech Soft 3D）。CAE 軟件還需要網(wǎng)格剖分器的組件（主要有 Distene 的MeshGems）。達索系統、西門(mén)子、歐特克、PTC等公司既是CAD/CAE平臺型軟件供應商，也是CAD/CAE商業(yè)組件供應商。
化工流程模擬軟件同樣向平臺化發(fā)展?；ち鞒棠M軟件應用于工藝設計、虛擬開(kāi)車(chē)、操作員培訓、生產(chǎn)優(yōu)化等工廠(chǎng)全生命周期。經(jīng)過(guò)40多年發(fā)展，領(lǐng)先供應商的產(chǎn)品已經(jīng)集成穩 態(tài)模擬與動(dòng)態(tài)模擬、集成煉油模擬與化工模擬，主要包括5大功能模塊，即工藝規范、過(guò)程結構（流程圖） 、優(yōu)化求解器、過(guò)程單元模型和化工物性，如圖2（a所示，并通過(guò)CAPE- OPEN軟件接口標準促進(jìn)了通用流程模擬軟件平臺與單元模型、熱力學(xué)模型組件間的互操作。未來(lái)，化工流程模擬平臺軟件的5大模塊將進(jìn)一步融合生產(chǎn)實(shí)時(shí)數據、實(shí)驗數據、資產(chǎn)生命周期數據，進(jìn)一步集成第三方求解器、優(yōu)化器、大數據模型、專(zhuān)用反應器模型、物性數據庫等，為打造石化工藝數字孿生提供平臺化支撐，如圖 2（b）所示。
圖 2 通用流程模擬軟件平臺組成及發(fā)展趨勢
三、國際工業(yè)軟件發(fā)展案例及啟示
（一）典型企業(yè)發(fā)展案例
1. 艾斯本公司
艾斯本公司軟件產(chǎn)品組合經(jīng)歷了三大發(fā)展階段。研發(fā)階段（1976—1981年）：為了應對20世紀70年代的石油危機，1976年美國能源部聯(lián)合50家化工企業(yè)，投資600萬(wàn)美元，支持MIT的化學(xué)工程組用于研究過(guò)程工業(yè)的新技術(shù)，項目名稱(chēng)叫ASPEN (Advanced System for Process Engineering)。
初創(chuàng )階段（1981—1994年）：1980年ASPEN 項目完成；1981年開(kāi)發(fā)隊伍在風(fēng)險投資公司支持下成立艾斯本公司（AspenTech）；1982年發(fā)布了第一款產(chǎn)品 Aspen Plus；1984年發(fā)布第一款煉油廠(chǎng)計劃軟件 Aspen PIMS；1986年發(fā)布第一款可投入商業(yè)應用的模型預測控制軟件ApsenDMCplus；1994年在納斯達克上市。
并購發(fā)展階段：從 1996 年起，艾斯本收購了超過(guò) 25 個(gè)領(lǐng)域中最優(yōu)秀的公司，打造了涵蓋績(jì)效工程、制造與供應鏈、資產(chǎn)績(jì)效管理三大類(lèi)軟件的產(chǎn)品線(xiàn)，廣泛應用于能源、化工、制藥、工程設計以及其他采用化學(xué)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品的行業(yè)，如圖 3 所示。這與艾斯本從流程模擬、優(yōu)化到人工智能的業(yè)務(wù)發(fā)展邏輯保持同步。2021年 10 月，艾默生以 60 億美元現金獲得艾斯本55% 的多數股權，并將旗下 OSI 公司的電力軟件和地質(zhì)建模軟件業(yè)務(wù)并入艾斯本業(yè)務(wù)中。
圖 3 艾斯本軟件產(chǎn)品組合演變
2. 劍維公司
劍維（Aveva）成立于1964年，是與本特利、鷹圖齊名的工程設計公司，為造船和海洋工程、石油和天然氣、造紙、電力、化工和制藥等工業(yè)領(lǐng)域提供全生命周期解決方案及服務(wù)。
施耐德于2014年收購英維斯（Invesys），2017 年反向收購劍維，并將英維斯的業(yè)務(wù)與劍維整合。原來(lái)英維斯的軟件，包括用于化工流程模擬的 PRO/II、用于換熱設備和網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的HEXTRAN、用于動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬的 DYNSIM、用于在線(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化的ROMeo等，現在都集成在劍維品牌下，形成了工程設計集成平臺AVEVA E3D、IE&D、流程模擬平臺軟件、資產(chǎn)績(jì)效管理套件，提供從工程設計、工程建設、數字化交付到生產(chǎn)運營(yíng)全生命周期的解決方案，如圖 4 所示。
圖 4 劍維工廠(chǎng)全生命周期軟件解決方案
（二）國外工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展啟示
1. 國家的戰略重視和經(jīng)費扶持
世界產(chǎn)業(yè)格局正在發(fā)生深刻變化，圍繞技術(shù)路線(xiàn)主導權、價(jià)值鏈分工、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的競爭日益激烈，在關(guān)鍵工業(yè)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域，早已超出了企業(yè)、產(chǎn)業(yè)之爭，變成了國家之爭。無(wú)論出身科研機構或制造業(yè)企業(yè)，歐美工業(yè)軟件巨頭的共同特點(diǎn)是背后始終有政府戰略和經(jīng)費扶持的影子。近年來(lái)，美國將“把握最先進(jìn)的制造業(yè)中心軟件”視為確保本國制造業(yè)“繼續掌控全球工業(yè)布局主導權”的必要條件。為了維護國際競爭地位，國外廠(chǎng)商對外出售固化了上一代甚至上幾代技術(shù)和數據的工業(yè)軟件，采取禁售或者禁運高端模塊等手段進(jìn)行技術(shù)保護。從產(chǎn)業(yè)安全、大型工業(yè)系統尤其是流程型生產(chǎn)系統功能安全、信息安全來(lái)看，發(fā)展自主工業(yè)軟件技術(shù)、產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)具有重大意義。
2. 完善的產(chǎn)學(xué)研用合作機制
石化工業(yè)軟件研發(fā)涉及化工熱力學(xué)、傳遞過(guò)程、單元操作、化學(xué)反應工程、化工系統工程、應用數學(xué)、計算機與軟件等眾多學(xué)科的交叉融合，唯有多類(lèi)創(chuàng )新主體的共同參與才能促 進(jìn)石化工業(yè)軟件的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)品創(chuàng )新。很多流程模擬軟件最早源自大學(xué)，例如AspenPlus 源自MIT, Spyro 最初源自Mario Dente教授提出的動(dòng)力學(xué)和數學(xué)模型，gPROMS 源自英國帝國理工學(xué)院，國內的“化工之星”源自青島科技大學(xué)等。 這是自然科學(xué)原理的一種自發(fā)性外溢，之后需要很好的成果轉化機制和市場(chǎng)生態(tài)環(huán)境，才能促進(jìn)軟件不斷迭代完善，成為一款成熟的商業(yè)化軟件產(chǎn)品。
3. 自主研發(fā)與收購并重
工業(yè)軟件研發(fā)周期長(cháng)、投入成本高。據估計，一款大型工業(yè)軟件的研發(fā)周期需要3—5年的時(shí)間，要被市場(chǎng)認可則需要10年左右。例如，西門(mén)子2001—2019年收購了23家工業(yè)軟件公司，平均成立時(shí)間為23.6年。因而，除了自主研發(fā)外，收購兼并是軟件行業(yè)版圖巨變的助推器，成為國際自動(dòng)化企業(yè)擴張和數字化轉型的一個(gè)重要手段。國際工業(yè)軟件巨頭通過(guò)長(cháng)時(shí)間研發(fā)和并購，形成了龐大的產(chǎn)品鏈，甚至生態(tài)圈，構建了以強打弱、以長(cháng)打短的競爭戰略?xún)?yōu)勢。
四、我國石化工業(yè)軟件發(fā)展路徑思考
關(guān)于工業(yè)軟件發(fā)展路徑，近年來(lái)文獻進(jìn)行了廣泛討論，其中也有細分行業(yè)軟件發(fā)展的研究，如鋼鐵行業(yè)、建材行業(yè)等。以下重點(diǎn)從體制機制、軟件頂層架構和基礎共性技術(shù)三個(gè)方面進(jìn)行分析。
（一）創(chuàng )新聯(lián)合體機制
當前是發(fā)展國產(chǎn)石化工業(yè)軟件的最好時(shí)機，但如何發(fā)揮國內石化市場(chǎng)規模巨大、應用場(chǎng)景豐富和工程數據積累的優(yōu)勢，如何把分散在高校、科研單位、軟件開(kāi)發(fā)企業(yè)、裝備制造企業(yè)、工程設計公司、石化生產(chǎn)企業(yè)等不同組織中的技術(shù)資源、模型和數據資源、人力資源等整合起來(lái)，發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，是一項值得深入研究的課題。
截至2022年底，國家級的制造業(yè)創(chuàng )新中心總數已達到26個(gè)。比照制造業(yè)創(chuàng )新中心管理模式，以石化央企為主體，設立國家級石化工業(yè)軟件創(chuàng )新中心（具有獨立實(shí)體法人資格） ，構建產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng )新生態(tài)，不失為一種可行路徑。只有解決了體制機制問(wèn)題，人才、資金、知識產(chǎn)權等激勵機制才會(huì )迎刃而解。
（二）軟件架構頂層設計
以石化工程數據生命周期管理為例，該軟件涉及流程模擬軟件、二維P&ID軟件和三維CAD軟件的集成、多學(xué)科數據的共享和交換。國際領(lǐng)先供應商已經(jīng)建立起一系列基于平臺化的支撐，覆蓋全業(yè)務(wù)流程，實(shí)現數據共享和交換的技術(shù)和標準體系。而從國內石化行業(yè)多年自研軟件發(fā)展看，此類(lèi)軟件由于缺乏統一開(kāi)發(fā)平臺、標準和技術(shù)規范，不能有效對數據、功能和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行整合，多是圍繞單點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，軟件功能單一，技術(shù)競爭力與適應性不足，軟件研發(fā)不斷回到起點(diǎn)。
云架構、人工智能、低代碼開(kāi)發(fā)等都是軟件發(fā)展的新動(dòng)力，但想要將這一類(lèi)技術(shù)在石化 工業(yè)軟件發(fā)展中的作用充分發(fā)揮出來(lái)，基于石化業(yè)務(wù)邏輯、兼容行業(yè)標準規范的頂層軟件架構設計便成為關(guān)鍵。
（三）基礎共性技術(shù)突破
石化工業(yè)軟件與鋼鐵、建材等流程制造的工業(yè)軟件，以及離散制造的工業(yè)軟件，在底層核心技術(shù)堆棧方面有不少通用共性。例如CAD/CAE軟件的三維建模引擎、幾何約束求解器、計劃優(yōu)化軟件的線(xiàn)性規劃求解器、先進(jìn)過(guò)程控制軟件的多變量預測模型控制算法等都是工業(yè)軟件基礎共性技術(shù)。實(shí)現共性技術(shù)突破需要統籌國家資源，包括開(kāi)源資源，統一規劃，從而推進(jìn)跨行業(yè)融合。
總之，石化工業(yè)軟件發(fā)展是一個(gè)不斷投入、持續迭代的漫長(cháng)過(guò)程。集中攻關(guān)以便在短期內實(shí)現個(gè)別軟件0-1的突破，并非不可逾越，但要形成一個(gè)完整的石化工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，則需要一個(gè)漫長(cháng)的資源整合過(guò)程。
