石化工业软件分类及自主工业软件成熟度分析

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0156

摘要/Abstract

摘要：

加快发展自主可控的工业软件，是我国石化行业实现高质量发展的当务之急，而摸清现状、找准短板是精准施策的前提。本文在对比分析几种主流智能制造参考模型的基础上，提出了石油化工行业“产品链、资产链、价值链”三链视图模型，进而将石油化工工业软件分为五大类，即研发设计类、生产管控类、石油供应链管理类、资产管理类和经营管理类，绘制了石化工业软件全景图谱和分类图谱；从功能、技术、商业三个维度设计了软件成熟度评估指标，通过对三大国营石化公司（中国石化、中国石油、中国海油）、部分大型民营企业、六十余家软件供应商调研，研究分析了自主石化工业软件的市场和成熟度情况，编制了自主软件成熟度图谱和供应商图谱，厘清了短板软件清单，形成对我国石油化工工业软件体系化的认识，为相关产业发展政策制定提供决策依据。

关键词: 石油化工, 参考模型, 工业软件, 软件成熟度

Abstract:

Speeding up the development of independent and controllable industrial software is an urgent task for China's petrochemical industry to achieve high-quality development, and finding out the shortcomings is the premise of accurate policy implementation. Based on the comparative analysis of several mainstream intelligent manufacturing reference models, this paper puts forward a three-chain model for petrochemical industry in terms of product chain, asset chain and value chain. The paper divides petrochemical industrial software into five categories: process engineering and design, manufacturing execution and control, petroleum supply chain, asset management, operation management, then draws the panoramic map and classification map of petrochemical industry software. The software maturity evaluation index is designed based on three aspects of function, technology and business. Then through the investigation of the three state-owned petrochemical group enterprises, some large private petrochemical enterprises and more than 60 independent software suppliers, the paper evaluates the market share and maturity of domestic petrochemical software, compiles independent software maturity map and suppliers map, forms a systematic understanding of petrochemical industrial software, and provides decision-making basis for the high-quality development of domestic petrochemical industrial software.

Key words: petrochemical industry, reference model, industrial software, software maturity

中图分类号:

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图/表 10

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次级分类	市场及成熟度分析	市场份额	成熟度	替代难度
工程与工程设计软件	①主专业、高端市场被国外垄断，辅助专业、中低端市场占有率与国外厂商持平；工艺设计、电气仪表设计、三维工厂设计、通用有限元分析、计算流体动力学分析、安全分析、集成工程设计平台等高端领域几乎被国外软件垄断； ②几何建模和几何约束求解引擎是公认的参数化设计的关键核心技术，是CAD的关键基础组件，技术难度大，可靠性要求极高，目前被国外垄断	<10%	基本空白	高
工艺设计与流程模拟软件	①通用流程模拟平台软件、热交换器设计软件等被国外垄断，已经有部分国产专用反应器模型软件,但商品化与市场化不足； ②开发周期长难度大，需要深厚专业积累和软件开发能力以及各种优势技术力量的组合。部分产品具有一定特色和单项技术优势	<10%	基本空白	高
石油分子管理软件	①近红外（NIR）、核磁（NMR）、高分辨质谱仪（MS）等分析仪器基本被国外产品垄断；国内已建立多个企业级原油评价数据库；已有原油数据切割工具软件产品,但精度较低； ②突破基于分子管理技术的切割工具、数据库和物性模型软件产品，有待进一步验证与市场化	30%	进入市场	中
基础工具与数据库	①商业CAMD、物性计算软件为国外产品垄断；物性库与热力学模型等一般包含在流程模拟平台型软件里，基本为国外软件垄断；国内已有化工物性数据库规模偏小，商品化不够，还没有出现具有市场竞争力的化工物性数据库产品； ②国内数据库积累不足，数据容量和数据质量较低，更新缓慢，兼容性较差	<10%	基本空白	高

次级分类	市场及成熟度分析	市场份额	成熟度	替代难度
工程与工程设计软件	①主专业、高端市场被国外垄断，辅助专业、中低端市场占有率与国外厂商持平；工艺设计、电气仪表设计、三维工厂设计、通用有限元分析、计算流体动力学分析、安全分析、集成工程设计平台等高端领域几乎被国外软件垄断； ②几何建模和几何约束求解引擎是公认的参数化设计的关键核心技术，是CAD的关键基础组件，技术难度大，可靠性要求极高，目前被国外垄断	<10%	基本空白	高
工艺设计与流程模拟软件	①通用流程模拟平台软件、热交换器设计软件等被国外垄断，已经有部分国产专用反应器模型软件,但商品化与市场化不足； ②开发周期长难度大，需要深厚专业积累和软件开发能力以及各种优势技术力量的组合。部分产品具有一定特色和单项技术优势	<10%	基本空白	高
石油分子管理软件	①近红外（NIR）、核磁（NMR）、高分辨质谱仪（MS）等分析仪器基本被国外产品垄断；国内已建立多个企业级原油评价数据库；已有原油数据切割工具软件产品,但精度较低； ②突破基于分子管理技术的切割工具、数据库和物性模型软件产品，有待进一步验证与市场化	30%	进入市场	中
基础工具与数据库	①商业CAMD、物性计算软件为国外产品垄断；物性库与热力学模型等一般包含在流程模拟平台型软件里，基本为国外软件垄断；国内已有化工物性数据库规模偏小，商品化不够，还没有出现具有市场竞争力的化工物性数据库产品； ②国内数据库积累不足，数据容量和数据质量较低，更新缓慢，兼容性较差	<10%	基本空白	高

次级分类	市场及成熟度分析	市场份额	成熟度	替代难度
实验室信息管理系统(LIMS)	①国内外厂商众多，各有优势和行业侧重；国外软件在大型国企等高端市场占比高，国内产品占有率约3～4成，多为中小企业市场； ②国产软件技术基本成熟，实用性强，在开放性、仪器接口类型方面与国外产品相比略有差距	40%	相对成熟	低
生产执行系统(MES)	①国内外厂商众多，各有优势和行业侧重，集中度低，有行业领先者无市场垄断者；国内厂家在细分领域有本土优势，国外厂家强在品牌和应用推广，基本平分市场； ②近年已在炼化行业完成大规模国产化替代，产品达到国际先进水平，经受了市场检验，功能已基本满足石化企业需要	50%	相对成熟	低
仿真培训系统(OTS)	①厂家可分为主营仿真软件公司和传统自动化公司两类，在大型项目、关键装置国外产品往往随DCS系统捆绑引进，仍占据存量市场主导地位；近年来国产化程度提高，整体占有率已达70%； ②国产系统以机理模型为主，缺乏物性数据库支撑，计算结果精度与国外软件相比存在差距，基本上只可用于仿真培训，无法用于工艺研究。但适应国内考核培训等定制化需求	70%	相对成熟	低
实时数据库	①存量市场里，国外厂商垄断高端市场，占比达九成；新增市场，已出现国产优势产品； ②数据接口种类有限，数据采集和存储稳定性有一定差距，但功能差距较小，个别技术指标甚至有一定优势；国产化障碍主要在于存量系统替代实施成本较大	10%	相对成熟	低
先进过程控制软件（APC）	①中高端市场占比仍较低。已有石化行业内市场领先的自主产品，总体上看正逐渐替代国外产品； ②国内产品主要功能已能满足企业需求，且已积累一定的应用经验，但软件整体成熟度上仍有差距	20%	进入市场	中
在线实时优化(RTO)	①国内市场应用尚处于起步阶段，尚未形成成熟商业产品； ②相关技术积累较薄弱，缺少与之配套的通用流程模拟软件平台，与国外产品差距较大	<10%	基本空白	高
DCS、SCADA及组态软件	①DCS厂商各有自己的竞争领域和优势行业；存量市场，国外产品市场份额占比大，国内产品在中低端市场占有明显优势；新增市场，国产产品已经具有市场优势，逐步向高端领域突破； ②产品逐步壮大，软件功能先进性、可靠性、专业性和长期稳定性等取得很大进步，但整体上仍与世界领先水平存在明显差距，仍需长期积累和沉淀。存量市场替代成本巨大，主要争取新增市场	40%	相对成熟	中

次级分类	市场及成熟度分析	市场份额	成熟度	替代难度
实验室信息管理系统(LIMS)	①国内外厂商众多，各有优势和行业侧重；国外软件在大型国企等高端市场占比高，国内产品占有率约3～4成，多为中小企业市场； ②国产软件技术基本成熟，实用性强，在开放性、仪器接口类型方面与国外产品相比略有差距	40%	相对成熟	低
生产执行系统(MES)	①国内外厂商众多，各有优势和行业侧重，集中度低，有行业领先者无市场垄断者；国内厂家在细分领域有本土优势，国外厂家强在品牌和应用推广，基本平分市场； ②近年已在炼化行业完成大规模国产化替代，产品达到国际先进水平，经受了市场检验，功能已基本满足石化企业需要	50%	相对成熟	低
仿真培训系统(OTS)	①厂家可分为主营仿真软件公司和传统自动化公司两类，在大型项目、关键装置国外产品往往随DCS系统捆绑引进，仍占据存量市场主导地位；近年来国产化程度提高，整体占有率已达70%； ②国产系统以机理模型为主，缺乏物性数据库支撑，计算结果精度与国外软件相比存在差距，基本上只可用于仿真培训，无法用于工艺研究。但适应国内考核培训等定制化需求	70%	相对成熟	低
实时数据库	①存量市场里，国外厂商垄断高端市场，占比达九成；新增市场，已出现国产优势产品； ②数据接口种类有限，数据采集和存储稳定性有一定差距，但功能差距较小，个别技术指标甚至有一定优势；国产化障碍主要在于存量系统替代实施成本较大	10%	相对成熟	低
先进过程控制软件（APC）	①中高端市场占比仍较低。已有石化行业内市场领先的自主产品，总体上看正逐渐替代国外产品； ②国内产品主要功能已能满足企业需求，且已积累一定的应用经验，但软件整体成熟度上仍有差距	20%	进入市场	中
在线实时优化(RTO)	①国内市场应用尚处于起步阶段，尚未形成成熟商业产品； ②相关技术积累较薄弱，缺少与之配套的通用流程模拟软件平台，与国外产品差距较大	<10%	基本空白	高
DCS、SCADA及组态软件	①DCS厂商各有自己的竞争领域和优势行业；存量市场，国外产品市场份额占比大，国内产品在中低端市场占有明显优势；新增市场，国产产品已经具有市场优势，逐步向高端领域突破； ②产品逐步壮大，软件功能先进性、可靠性、专业性和长期稳定性等取得很大进步，但整体上仍与世界领先水平存在明显差距，仍需长期积累和沉淀。存量市场替代成本巨大，主要争取新增市场	40%	相对成熟	中

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