能源行业中国油气企业数字化转型洞察之工程篇：从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链

从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链埃森哲中国油气企业数字化转型洞察之工程篇 2020年上半年，全球蔓延的新冠肺炎疫情为油气行业按下了暂停键。在断崖式暴跌的国际油价之下，各大国际油气公司为应对冲击，纷纷启动“生存模式”的应急预案，推迟或取消大型资本项目投资，大幅削减资本支出。这使得本就已经增长放缓、竞争激烈的国际油气工程市场雪上加霜。而在实体资产建设放缓的同时，数字化资产的建设却在加速。“节流”之下，油气巨头纷纷加大数字化技术应用和平台建设，以期通过管理数据化、决策智能化实现对成本支出的控制，以及 “零接触”式的资产运营。这也对油气工程公司提出了新的服务要求。疫情之后更大的项目风险和充满不确定性的市场需求，要求整个油气行业重新审视优化现有的运营和服务模式，一个更灵活、更高效的“水泥+字节”的双生世界呼之欲出。全新的数字世界要求油气工程企业共同参与建设，从水泥资产的“交匙”，到数字资产的“交互”，数字化将全面重塑油气工程企业的运营模式、服务模式乃至商业模式。2 | 从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链 油气市场的下行使得传统油气工程市场变得日益拥挤，油气工程企业必须在运营效率、成本控制、安全质量、客户体验等方面持续改善，才能继续保留在市场中的一席之地。而同时，油气行业整体的数字化转型，也为工程企业未来的发展提供了空间和方向。油气工程的“旧世界”如履薄冰，“新世界”初见曙光受全球疫情冲击，以及能源生产大国博弈等多重因素影响，全球经济增速预计将持续放缓，能源需求增长乏力，能源消费结构将持续调整。未来20年内，全球能源需求预计总体将保持平稳，平均增长率预计在1%以下。能源需求趋于平稳限制了油气工程业务量的增长，而能源结构的调整则要求油气工程企业的业务结构进一步向新兴类型项目倾斜（见图1）。新兴类型项目主要集中于海上油气田开发、海上LNG、大型炼化一体化等项目。相比传统的陆上油气田和化工项目，新项目总体规模更大、构成更复杂、技术要求更高、项目周期更紧。这些升级的项目执行要求，大大提高了油气工程企业承接项目的风险。市场挑战：需求总量增长停滞，项目难度升级图1 新能源、天然气、石油近期已规划项目规模预测在规划项目中，天然气项目比重最高LNG项目、炼油及乙烯裂解项目总规模最大5%26%44%25%注：项目规模仅计算目前已规划且未确定EPC承包商的项目资料来源：埃森哲油气项目数据库，埃森哲分析249019814843600800008000060001814158228622944387156651867726404290150亿美元石油相关项目细分类别天然气相关项目细分类别化工相关项目细分类别炼油工程LNG海上石油海上天然气烯烃加工炼化一体化化肥项目甲醇项目烯烃生产其他陆上天然气天然气管线天然气处理页岩气陆上石油石油管线从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链 | 3石油工程其他天然气工程化工工程 竞争者挑战：巨头千帆出海，存量竞争升级中国、印度等国的大型、超大型油气工程企业，在完成了技术和市场准备之后，坐拥强大的国内资本支持和劳动力优势，正在加快国际化进程。在新竞争者的冲击下，市场格局重新洗牌，技术实力不足、运营效率不高的中小企业或被清洗出局、或面临大型企业的兼并。而竞争的加剧也使得传统巨头企业收入大幅下滑，兼并和合作也成为不少大企业的选择。中印新巨头来势汹汹，工程项目竞争加剧，这对于油气工程企业在建设项目中的成本控制、质量安全、服务水平都提出了更高的要求。客户转型挑战：数字化已是必然，新挑战伴随新舞台近年来，油气巨头、化工巨头均已开启数字化转型之路，通过自主建设、战略合作、兼并收购等方式，迅速提升自身数字化能力，在油气检测、生产、物流等领域已涌现大量成功案例，“点状”的数字化技术方案日渐成熟（见图2）。图2 主要油气企业的部分数字化转型应用案例资料来源：公开新闻报道整理清洁技术使用人工智能加快存量油气检测数字化应用数字化领域战略投资使用大数据分析和传感器提升工厂运营效率使用机器人和自动化技术提升工程和生产的安全、合规使用物联网和大数据分析提升下游炼化生产和石油零售运营效率可穿戴设备车辆互联大数据与安全4 | 从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链 由点及面，基于新型数字技术的油气行业整体数字化解决方案将成为发展必然。在不远的将来，油气企业在设计建造、生产监控、资产运营等环节均将部署数字化应用，实现数字化管理。业主侧运营方式的改变意味着，为了能够与业主的数字化体系对接，油气工程企业在设计、采购、建设各个环节也将被倒逼推进数字化转型，迎接新的挑战。而与此同时，业主侧的数字化趋势也给油气工程企业带来了新的市场机遇。从全球油气生产来看，未来5年内数字化投资的复合年增长率将保持在5%以上。尽早实现数字化转型的企业，将有机会参与多个领域的数字化应用建设（见图3）。德希尼布-富美实（TechnipFMC）公司在市场低迷期逆势取得快速增长，就有赖于其在数字化技术和服务方面的前瞻布局和领先实践。可以预见，油气行业整体的数字化转型，将为油气工程企业创造出千亿级的新市场舞台。图3 油气行业的数字化应用机会示例资料来源：埃森哲分析生产运营生产预测生产分析生产关闭/优化跨职能协同数字化雇员数字安全云端整合工程数据项目管理与支持项目云端接口远程运营中心物流优化供应链整合优化互联油井智能资产和管道数字化工作人员 资产实时监控油田劳动力需求分析预测性检修资产&运营管理远程操控仓储和物流油井设计生产管理公司后台管理项目开发&管理数据分析移动设备大数据嵌入式感应器云平台以上游数字化应用为例设计· 数字化设计· 数字孪生（digital twins）监控· 改造/设计传感器· 资产/设备互联· 状态移动端实时监控· 3D可视化运营· 人工智能算法优化决策· 机器人自动操作· 自动形成分析报告从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链 | 5 数字化技术可应用于油气工程全价值链（见图4），可提升设计（E）、采购（P）、施工（C）等各环节的运营效率，使项目全过程更高效、更安全；更可基于海量数据和智能应用创新商业模式，使油气工程企业从“建设者”升级为“思想者”、“管理者”。内外兼修，油气工程企业数字化转型已在路上图4 油气工程企业数字化机会点资料来源：埃森哲分析数字化运营设计数字化客户体验数字化新商业模式数字化整合设计环境项目成本与工期分析数字化设计审批工作流设计成本预测数字化用户协同办公平台远程运营中心现有资产数字化改造数字化应用及技术工具数字孪生搭建&运维综合服务采购合规与寻源分析施工生产效率分析资源生产效率分析智能采购&供应链管理数字化物流管理智能供应商管理劳动力需求预测分析资产预测性检修项目管理整合云平台BIM云平台（ 6D设计）3D打印现场还原（棕地项目）数字化模拟测试VRAR虚拟体验智能化施工流程设计数字化互联工地数字工人&可穿戴设备（安全监控）施工物料追踪工期&时间追踪数字孪生采购建设施工项目管理与监控大数据分析资源管理6 | 从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链 数字化客户体验（Go Digital）：从被动到主动、从单向到多向，打造数字交互平台，构建生态连接图5 塞班公司的集成项目群管理平台埃森哲认为，在数字化时代，油气工程企业需要关注上下游客户及相关方的体验，搭建智能数字化交互平台，以提升产业链沟通协作效率。从“1.0-信息同步”到“2.0-系统同步”到“3.0-主动服务”的客户体验升级在信息化时代，油气工程企业已基本实现了纸质文档到电子信息交付的转变。而在数字化时代，业主希望在项目里程碑之间能够实时获知项目信息并参与表达意见。相应地，工程企业也希望尽快得到业主的反馈确认，双方的信息同步势在必行。·“1.0-信息同步 ”：领先的油气工程公司，如柏克德（Bechtel）、福 陆（Fluor）等很早就开始使用Infoworks、POL等软件工具来连接分包商，实现项目审批节点的实时监控，或利用网站界面来与客户进行信息沟通。· “2.0-系统同步 ”：如今数字技术已跨越企业边界，油气工程价值网络内不同企业通过系统互联和信息共享，构建起协同工作平台，实现了生产数据层面的打通，从而促进协作与资源共享。 例如，塞班建立以用户体验为中心的项目群管理平台（PPM），集成设计、采购、人员管理等多个系统，并同步采集供应商、分包商的资产管理、项目运营等信息进行集中呈现。平台开放给多地的客户、供应商、分包商及其他合作伙伴，供多方实时进行信息查询、反馈及讨论、交互式协作等（见图5）。· “3.0-主动服务”：在此基础上，数字化技术还可支持油气工程企业预知客户需求并快速响应，将客户体验进阶到3.0“主动服务”。如埃森哲帮助某法国油气工程企业通过机器学习的算法，快速识别业主的海量运维服务请求，并进行智能评级和回复，还可以进一步预测业主潜在服务需求，从而触发主动预警和服务提醒，预测准确率达到90%。资料来源：埃森哲塞班合作案例从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链 | 7 图6 工程设计的数字化发展阶段数字化运营（Be Digital）：智能升级EPC全价值链，实现透明可视、高效运营工程设计-采购-施工（EPC）是工程承包商最核心的运营能力，对于油气工程公司来说，数字化可助力其优化和创新运营各环节，从而提高核心业务的竞争力和盈利水平。数字化工程设计：更快、更智能、更易协作工程设计是EPC环节中技术含量最高、数字化应用最广泛的环节，大部分油气工程公司已经进入了“数字化工程设计”阶段。领先企业通过搭建自动化、智能化、可复用、可分包的工程设计平台，并进一步整合运营数据、支持协同工作，可实现设计专业技术价值的最大化利用，以及项目建设和运营效率的最优化提升（见图6）。· 自动化设计：可根据敷设规则，进行管道、桥架和电缆等的自动布线，并可快捷导入标准化设计组件，帮助设计人员在简单或重复的工作上节省工时。· 智能审核和优化：系统会自动跟踪各设计要素的适配性，如果创建了一个不合规的设计元素，系统会突出显示不适配的部分，提醒设计师修订（见图7）。采用数字技术PLM x-产品价值链软件配置综合投资组合/产品线企业集成BOM增加需求/采纳： · 移动/云· 分析· 集成ALMPLM适用于更多场景、更集成现今PLMPLMMBD /模拟/扩展PLM范围/新行业初步采用移动/云端集成ALMPLM生命周期流程/供应商整合与合作计划与项目管理3D模型 - CAE / BOM交换/协作/可视化2D / 3D模型/保存纸 / 电子2D1990年代前1990年工程自动化数字化工程1990年代末2000年2010年8 | 从交匙到交互，数字化重新定义油气工程企业价值链 图7 自动导入设计模块并智能提醒不适配环节 图8 同步3D扫描数据并智能优化设计图9 利用5D仿真技术模拟材料流经陡坡时的状态变化图10 可实时开展成本分析· 成熟设计复用：系统允许分享并再次使用之前项目的数据，包括工程标准、元件等级库及参考设计等，从而节省成本和时间，也减少了人为失误的几率。· 高效管理设计分包：系统可模块化提取设计任务并分发，使分包商能够独立工作，工作获得批复后，该模块可以自动集成到项目模型中。· 环境数据同步：将现场激光扫描数据同步至设计环境，可根据环境参数的变化自动将设计修改应用到现有厂房模型中（见图8），新旧施工内容无缝对接。 例如，雅克博斯公司（Jacobs）搭建的数字化设计平台，已经实现以上功能。· 建设和运营信息整合：在设计阶段3D模型信息的基础上，进一步整合进度、成本及后续运维阶段信息，从而支持设备全生命周期的可视化和分析管理。 例如，WorleyParsons公司几年前已拓展设计平台，将3D设计信息与20多种工艺和程序相结合，形成包含进度和成本信息的5D设计，实现对建设过程进行可视化演示（见图9）；近年则进一步将数据延伸到了运维环