数字孪生助力康菲石油公司全球化

跨国碳氢化合物勘探和生产公司康菲石油（ConocoPhillips）最初尝试在核心业务中使用数字孪生，并在其整个投资组合中进一步采用了这项技术。

随着全球对低成本能源的需求不断增加，以及来自可再生能源的竞争，康菲石油公司正在利用数字孪生技术来优化他们的资产安全性和效率。

这家总部位于休斯敦的公司其历史可以追溯到1875年，在核心业务上取得成功之后，该公司目前正在实施一项名为ConocoPhillips Global Digital Twin Program的计划，在众多产品组合中采用数字孪生技术进行数字化转型。

石油和天然气是一个波动较大的行业，价格经常出现突然的大幅波动。与此同时，当前的监管环境使得勘探新的碳氢化合物变得具有挑战性，这让康菲石油等公司面临着最大限度从现有资产中进行开采的压力。

“我们一直在寻找提高效率和优化资产生产的方法，”康菲石油公司新兴数字技术（EDT）IT总监Nick Purday表示。“过去几年我们一直在做的一件事就是，优化我们设施的人员配备，并在可能的情况下将员工从设施转移回办公室。我们这么做是有道理的，因为这有助于安全、成本和最终温室气体的排放。”

Purday说，将人员从生产设施转移到办公室需要新的工具，这就是为什么康菲石油挪威部门要开始研究数字孪生。数字孪生是实物资产的一种虚拟表示，有助于解决一些基本问题例如“这台设备在哪里？”以及“该资产的维护历史是怎样的？”。康菲石油公司还利用数字孪生来回答一些更复杂和数据密集型的问题，例如“工厂盈利能力最大化的最佳生产参数是什么？”

尽管如此，一些看似微不足道的任务（例如寻找一台设备）在规模上却成为一项重大挑战。康菲石油公司的一些大型设施拥有超过一百万个资产标签，但借助数字孪生和手持设备，操作员只需输入标签编号即可收到前往相关设备的步行路线——这一功能帮助挪威业务部门将特定维护和检查任务时间缩短80%至90%。

Purday说：“这就是最早的动因，我们如何提高效率并在业务方式中留下数字化的足迹？数字孪生是基础层，提供加速数字化的平台。”

统一的数字孪生战略

Purday表示，康菲石油公司的每个业务部门都了解数字孪生技术可以如何帮助他们，但每个部门都在寻找不同的供应商，朝着他们自己的方向前进。以前，这一直是康菲石油公司的标准做法：各个业务部门都有权选择自己喜欢的技术，这导致了IT产品组合多样化、成本高昂且维护起来十分复杂的问题。

康菲石油公司CDIO Pragati Mathur决定对Global Digital Twin Program中Global Production的部分采取不同的策略。该计划将建立全球标准，帮助业务部门部署该技术的团队将支持这项标准。Global Production通过集中提供计划资金，实现了专家团队的快速部署，并消除了业务部门预算周期方面的任何延误。

Purday说：“因为数字孪生现在是一个热门话题，所以与我们合作的每个供应商都试图向我们出售他们版本的数字孪生，这促使我们迈向下一步：我们能否找到一种可以在全球部署的解决方案，并打造一个一致的、可支持的、低成本的环境？”

康菲石油公司位于阿拉斯加的业务部门已经对该技术进行了广泛的评估。EDT接受了评估并在公司内进行了分享，让各个业务部门提交了他们的要求。

Purday表示：“我们非常幸运，在与业务部门合作研究的10种解决方案中，我们选择了一个已经扩展到全球部署的解决方案。”

Mathur表示，EDT采用数字孪生的提议感觉是“理所当然的”，因为这将为进一步的数字化转型奠定基础。

Mathur说：“我的背景是航空航天和汽车，每次你制造汽车或飞机的时候，无论是2D还是3D设计，都会获得所有事物的虚拟表示，我将其等同于数字孪生。”

她指出，康菲石油公司将他们的数字孪生分为三类：可视化、监控和模拟。

她说：“通过可视化数字孪生，我们为数据和工作流程提供了一个有吸引力的界面；监控数字孪生提供实时上下文；模拟数字孪生可以预测设备的行为甚至是整个设施的行为。最终，数字孪生帮助我们加速整个业务的数字化，从资产中获得更深刻的洞察和价值。”

拓展视野

这个项目的一个主要挑战就是让组织围绕一个通用平台进行调整，从而实现快速部署。为了应对这一挑战，Mathur和她的团队决定开发并资助一项全球计划，围绕一个共同平台调整组织，建立一个共享最佳实践以及相互支持的社区。

该团队首先为康菲石油公司位于澳大利亚昆士兰州附近岛屿的澳大利亚太平洋液化天然气（APLNG）设施构建了数字孪生，建设成本为85亿美金。康菲石油公司签订了向该州供应天然气并出口到日本的长期合同，花费一个月的时间从数据收集到做出最小可行产品（MVP）。在六个月的时间内，这个天然气设施积极采用数字孪生来支持运营。

这么快的交付速度，要归功于业务部门中专注于全球的团队、拥有数十年构建数字孪生经验的咨询小组、以及致力于该项目的软件供应商——所有这些都处于一个可以随时随地访问的可扩展云环境中。

这个团队继续为康菲石油公司位于阿拉斯加的油田开发了数字孪生，以及研究如何为美国本土48个州的非常规油田构建数字孪生，而且加拿大、挪威、阿拉斯加以及APLNG也有一些重大项目和扩建在计划之中。

为了选出一个单一的数字孪生软件解决方案，康菲石油公司与全球供应链合作执行信息请求/建议请求(RFI/P)流程。多个业务部门提供了有关选择标准的意见，以确保围绕首选技术是保持一致的。选择了首选技术之后，Mathur和她的团队开发出一个通用数据集成层，团队在Microsoft Azure中构建并部署了数字孪生技术，从而有助于提供全球访问、性能、可扩展性，而且成本比内部托管更低。

就社区和最佳实践而言，康菲石油公司的挪威业务部门率先使用了数字孪生，并为公司大部分North Sea平台开发了该技术。这支团队分享了关于数字孪生的商业优势，并与每个小组举行了知识转移会议。全球团队则利用Microsoft Teams来支持全球社区，定期发布进度更新，并主持跨业务部门的信息共享会议。

康菲石油公司表示，迄今为止，他们在数字孪生上的投资回报率已高达四倍，其中个别例子的影响力甚至更大，早期的成功也导致了需求的爆炸式增长。

Purday表示：“不管你在计划刚开始的时候认为要用数字孪生做点什么，最终都不会如此。我们有一个业务部门，开始觉得他们有10个潜在用例，其中重点关注了3个。但现在，他们能列出100个可以通过使用孪生技术产生积极影响的用例。使用数字孪生，可以激发创造力。”

Mathur表示，她现在正在研究如何将数字孪生与公司其他部门连接起来，以实现进一步的数字化转型。

“数字孪生本身是一回事，而与其他数据和系统连接的数字孪生会变得更加强大，这就是我们试图实现的目标——不仅仅是拥有数字孪生，而且还要能够连接其他系统和技术，让技术人员或现场工作人员能够在便携式设备上访问所有相关信息。”