慕星華 丁書文 潘 強(qiáng) 陸鵬飛

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

信息化是中國加快工業(yè)化和現(xiàn)代化建設(shè)的必然選擇，深化“互聯(lián)網(wǎng)+”和“兩化融合”正成為各煉化企業(yè)的主要改革和發(fā)展方向。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用等信息化新技術(shù)引領(lǐng)煉化生產(chǎn)、管控和經(jīng)營變革，推動(dòng)了煉化企業(yè)的數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型[1-3]。

中海油惠州石化有限公司(以下簡稱惠州石化)自2009年一期12 Mt/a煉油項(xiàng)目開工投產(chǎn)以來，一直致力于數(shù)字化、信息化發(fā)展，在生產(chǎn)數(shù)字化協(xié)同管控與優(yōu)化應(yīng)用研究過程中組建了“數(shù)字化卓越創(chuàng)新中心”虛擬團(tuán)隊(duì)，通過“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)”提供的數(shù)據(jù)資源、流程資源、算法資源、開發(fā)資源的支持，以業(yè)務(wù)應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建了以生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行監(jiān)控、能源管理、生產(chǎn)平衡、調(diào)度監(jiān)控等多方面的生產(chǎn)業(yè)務(wù)應(yīng)用，形成了企業(yè)多方參與、協(xié)同推進(jìn)的數(shù)字化新生態(tài)。在生產(chǎn)管理層面，逐步形成了生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)(MES)、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)(LIMS)、設(shè)備設(shè)施完整性管理系統(tǒng)、生產(chǎn)作業(yè)受控系統(tǒng)等多層面立體化的信息化體系，基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)操作管理的信息化和智能化。

隨著2017年惠州石化二期10 Mt/a煉油項(xiàng)目的投產(chǎn)，物料平衡、產(chǎn)品質(zhì)量、原料和產(chǎn)品庫存、公用工程平衡等生產(chǎn)調(diào)度需要協(xié)調(diào)管理的內(nèi)容大量增加，再加上一期裝置的生產(chǎn)過程集散控制系統(tǒng)(DCS)的廠家為美國FoxBro，二期裝置DCS操作系統(tǒng)的廠家為日本橫河，兩者互不兼容，導(dǎo)致生產(chǎn)調(diào)度管理異常困難，調(diào)度管理人員的工作量也因此大幅增加。為此，惠州石化自主開發(fā)了生產(chǎn)調(diào)度信息化監(jiān)控平臺(tái)，解決了上述問題，在此簡要介紹該平臺(tái)的開發(fā)過程和應(yīng)用情況，可為其他煉油企業(yè)提高參考和借鑒。

1 平臺(tái)的開發(fā)

1.1 KPI指標(biāo)數(shù)據(jù)庫

惠州石化信息化管理部門搭建由計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)組成的硬件平臺(tái)，建立指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，指標(biāo)庫將來自不同數(shù)據(jù)源的各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一儲(chǔ)存在一個(gè)平臺(tái)并進(jìn)行“組合”，形成“指標(biāo)”，再與各類生產(chǎn)管理系統(tǒng)共享，是不同數(shù)據(jù)源和信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互中轉(zhuǎn)站。其數(shù)據(jù)源不限于DCS，還包括MES和其他管理信息系統(tǒng)(LIMS、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA)等。各類生產(chǎn)技術(shù)人員根據(jù)專業(yè)需求在指標(biāo)庫中建立、配置指標(biāo)，從而為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的深層次應(yīng)用搭建基礎(chǔ)。通過對(duì)指標(biāo)庫加以管理，實(shí)現(xiàn)跨部門數(shù)據(jù)信息的共享及規(guī)范化使用。指標(biāo)庫啟用以來運(yùn)行狀態(tài)良好，打破了不同部門、不同專業(yè)之間的界限，已成功應(yīng)用到公司調(diào)度、能源、統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)等多個(gè)管理領(lǐng)域。

在實(shí)現(xiàn)了DCS、可編程邏輯控制器(PLC)、安全儀表系統(tǒng)(SIS)、大機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)、LIMS、大機(jī)組監(jiān)測(cè)、機(jī)泵群檢測(cè)、腐蝕監(jiān)測(cè)、電纜檢測(cè)、潤滑油檢測(cè)等系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，再對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，設(shè)定計(jì)劃任務(wù)定期抽取生產(chǎn)數(shù)據(jù)形成關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)(KPI)。如各項(xiàng)生產(chǎn)熱點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)、裝置加工負(fù)荷及產(chǎn)出、綜合商品率、損失、能耗、計(jì)劃完成度等；同時(shí)集成價(jià)格體系、生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化管理系統(tǒng)(PIMS)模型、石油調(diào)度系統(tǒng)(APS)模型、大數(shù)據(jù)排產(chǎn)模型，建立用戶自用數(shù)據(jù)匯集中心，再制作各種需要的報(bào)表，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的整合和實(shí)時(shí)展示。

KPI指標(biāo)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源見圖1。

圖1 KPI指標(biāo)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源

1.2 軟件簡介

平臺(tái)的主要報(bào)表開發(fā)用Fine Report報(bào)表軟件來執(zhí)行，F(xiàn)ine Report報(bào)表軟件由純Java編寫，通過簡單的拖拽操作便可以設(shè)計(jì)復(fù)雜的報(bào)表，搭建數(shù)據(jù)決策分析系統(tǒng)。企事業(yè)單位用戶應(yīng)用Fine Report報(bào)表，可以簡單地應(yīng)用多業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，集中數(shù)據(jù)于一張報(bào)表，讓更多數(shù)據(jù)應(yīng)用于經(jīng)營分析和業(yè)務(wù)管控中。通過Fine Report數(shù)據(jù)決策系統(tǒng)，用戶可以搭建報(bào)表中心，實(shí)現(xiàn)報(bào)表的統(tǒng)一訪問和管理，實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)、銷售、客戶、庫存等各種業(yè)務(wù)主題分析、數(shù)據(jù)填報(bào)等。

從Fine Report官網(wǎng)下載所需版本，按照其操作步驟正確安裝并激活設(shè)計(jì)器，然后即可正常使用。制作報(bào)表前首先需要定義數(shù)據(jù)來源，系統(tǒng)最常見的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，并且不斷更新，使用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來制作報(bào)表，并且報(bào)表內(nèi)容會(huì)隨著數(shù)據(jù)庫的更新而更新。Fine Report支持這一點(diǎn)，只需要在服務(wù)器-定義數(shù)據(jù)連接中定義需要連接的數(shù)據(jù)庫，就可以自定義查詢語句查詢出需要的數(shù)據(jù)，從而制作報(bào)表。數(shù)據(jù)連接存儲(chǔ)在工程中，當(dāng)用戶執(zhí)行需要訪問數(shù)據(jù)庫的操作時(shí)這些連接被激活，可以通過JDBC用Java鏈接數(shù)據(jù)庫方式連接數(shù)據(jù)庫。

1.3 主界面搭設(shè)

通過Fine Report報(bào)表軟件原有各項(xiàng)模板，利用結(jié)構(gòu)化查詢語句(SQL)語言及數(shù)據(jù)鏈接，調(diào)取全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)，組建KPI、霍尼韋爾實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(PHD)、JISON(Java的一種數(shù)據(jù)格式)數(shù)據(jù)庫和全廠物料平衡指標(biāo)庫，對(duì)各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，完善生產(chǎn)調(diào)度日常監(jiān)控的主要數(shù)據(jù)集，開發(fā)出生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控界面，主要內(nèi)容包括原油加工計(jì)劃完成率、可比綜合商品率、輕油產(chǎn)率、公用工程監(jiān)理鏈接、裝置負(fù)荷監(jiān)控、原油加工比例監(jiān)控、原料庫存、產(chǎn)品庫存、餾出口產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等內(nèi)容。

在惠州石化生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)可以看到需要監(jiān)控以圖表和報(bào)表形式顯示的主要數(shù)據(jù)，當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，曲線、柱形圖等數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，顏色明顯變深，生產(chǎn)調(diào)度可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，再通過數(shù)據(jù)鉆進(jìn)入二級(jí)頁面對(duì)具體問題參數(shù)進(jìn)行分析、排查以及查詢應(yīng)急方案等操作。開發(fā)的生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)主界面示意圖見圖2，界面內(nèi)所有顯示數(shù)據(jù)更新跟隨數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警預(yù)警、查詢、監(jiān)控、平衡等各項(xiàng)功能。

圖2 生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)主界面

1.4 公用工程系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)

公用工程系統(tǒng)平衡及監(jiān)控為生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)主界面鉆取信息的二級(jí)畫面，主界面監(jiān)控主要參數(shù)，當(dāng)主要參數(shù)異常報(bào)警時(shí)進(jìn)入二級(jí)畫面查看異常原因，調(diào)取歷史趨勢(shì)，查詢解決方案等操作。

公用工程系統(tǒng)平衡及監(jiān)控畫面包括全廠氫氣、氮?dú)?、燃料氣、蒸汽、污油、污水等幾個(gè)平臺(tái)，涵蓋了管網(wǎng)壓力、各裝置產(chǎn)量和耗量，全廠平衡總表三項(xiàng)主要內(nèi)容，設(shè)置管網(wǎng)壓力高低曲線變色報(bào)警預(yù)警功能、產(chǎn)量和耗量突變柱形圖變色預(yù)警功能、數(shù)據(jù)變化曲線實(shí)時(shí)查詢功能，在裝置工況變化時(shí)生產(chǎn)調(diào)度能及時(shí)掌握異常信息并主動(dòng)查詢分析異常原因，找出解決措施，全廠平衡表設(shè)置導(dǎo)出編輯功能，可導(dǎo)出后測(cè)算各種不同工況下的平衡狀態(tài)，編制各種工況下的調(diào)度預(yù)案。

1.5 庫存管理監(jiān)控平臺(tái)

庫存管理監(jiān)控平臺(tái)，是監(jiān)控原油、中間原料、產(chǎn)品庫存詳細(xì)信息的二級(jí)平臺(tái)，可以查詢每一個(gè)儲(chǔ)罐的液位、罐量、每小時(shí)變化量、上游來料溫度、流量、周轉(zhuǎn)時(shí)間及庫容比，同時(shí)設(shè)置進(jìn)罐溫度高低、流量大小、庫存高低數(shù)值變化及柱形圖顏色變化預(yù)警功能，讓生產(chǎn)調(diào)度對(duì)各罐區(qū)庫存及來料、出料情況有一個(gè)詳細(xì)和全盤的掌握，不再用傳統(tǒng)方式去查找DCS，人工收集各項(xiàng)信息，也避免了一、二期煉油DCS操作系統(tǒng)不兼容查詢困難等問題。

通過實(shí)時(shí)監(jiān)控原油、中間物料、產(chǎn)品庫存信息，生產(chǎn)調(diào)度實(shí)時(shí)跟蹤變化量，掌握加工進(jìn)度和出廠進(jìn)度，全面掌握生產(chǎn)過程中的產(chǎn)供銷等各項(xiàng)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，主動(dòng)協(xié)調(diào)、靠前指揮，避免信息傳達(dá)不到位、中間環(huán)節(jié)監(jiān)控不到位等脫節(jié)現(xiàn)象，確保生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定推進(jìn)。

全廠生產(chǎn)運(yùn)行日志是公司日常生產(chǎn)信息的反饋和說明，是公司生產(chǎn)經(jīng)營決策的主要依據(jù)?；葜菔珡S生產(chǎn)運(yùn)行日志原版由生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行人工編制和填報(bào)，耗費(fèi)大量精力，效率不高且信息延遲滯后。通過Fine Report報(bào)表軟件及數(shù)據(jù)指標(biāo)庫，生產(chǎn)調(diào)度自行開發(fā)建立了生產(chǎn)運(yùn)行日志自動(dòng)生成平臺(tái)，并可由調(diào)度隨時(shí)根據(jù)公司實(shí)際生產(chǎn)情況及當(dāng)前生產(chǎn)重點(diǎn)，對(duì)所需要的數(shù)據(jù)、展示畫面進(jìn)行自定義集成、更改、監(jiān)控。

生產(chǎn)運(yùn)行日志涵蓋原油進(jìn)廠、全廠物料平衡、原料和產(chǎn)品庫存、產(chǎn)品出廠、各裝置主要技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量控制指標(biāo)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)調(diào)度對(duì)所需數(shù)據(jù)自定義編輯后，可對(duì)相關(guān)操作參數(shù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、原料庫存等數(shù)據(jù)進(jìn)行在線監(jiān)控，通過點(diǎn)擊方式調(diào)出數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)，當(dāng)某一數(shù)據(jù)超出設(shè)定目標(biāo)值，通過對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)紅、閃爍、跳出窗口等方式進(jìn)行報(bào)警。生產(chǎn)運(yùn)行日志所有數(shù)據(jù)跟隨數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)更新變化，在每日調(diào)度會(huì)前自動(dòng)化生成一份PPT版日志為公司領(lǐng)導(dǎo)層決策提供數(shù)據(jù)支持。

對(duì)于部分無法從儀表調(diào)取的信息，采取由相關(guān)崗位手動(dòng)填報(bào)，生產(chǎn)調(diào)度集中匯總監(jiān)控的方式進(jìn)行管理。手動(dòng)填報(bào)報(bào)表也可由生產(chǎn)調(diào)度自定義設(shè)置。

2 平臺(tái)應(yīng)用情況

2.1 應(yīng)用情況

2.1.1 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)全部匯集與開放共享，準(zhǔn)確預(yù)判和實(shí)時(shí)調(diào)整

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)解放了資源的授權(quán)利用能力，通過授權(quán)使用工業(yè)大數(shù)據(jù)底層資源池、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析資源池、工業(yè)大數(shù)據(jù)算法資源池、工業(yè)流程資源池、開發(fā)環(huán)境資源池，幫助開發(fā)者快速開發(fā)業(yè)務(wù)；通過指標(biāo)庫模塊將來自不同種數(shù)據(jù)源的各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一儲(chǔ)存在一個(gè)平臺(tái)并進(jìn)行“組合”，形成“指標(biāo)”，再與各類生產(chǎn)管理系統(tǒng)共享，形成數(shù)據(jù)源和信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互中轉(zhuǎn)站，實(shí)現(xiàn)全公司跨部門數(shù)據(jù)信息的共享及規(guī)范化使用，打破了不同部門、不同專業(yè)之間的界限，已成功應(yīng)用到公司調(diào)度、能源、統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)等多個(gè)管理領(lǐng)域。

公用工程平衡系統(tǒng)在匯集所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的前提下，基于生產(chǎn)過程機(jī)理與統(tǒng)計(jì)分析方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的校正和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，解決了數(shù)據(jù)不一致、不完整等問題，避免人為疏忽造成的錯(cuò)誤和主觀平衡誤差，使統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更合理更可靠。

生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)的投用，將生產(chǎn)指揮中心調(diào)度對(duì)于生產(chǎn)的監(jiān)控由跨系統(tǒng)、跨平臺(tái)的繁雜監(jiān)控方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榉袭?dāng)前時(shí)代變化的大數(shù)據(jù)監(jiān)控模式，由繁化簡，讓每個(gè)調(diào)度員容易且方便地使用，以最迅速、最準(zhǔn)確的方式將異常情況鎖定并及時(shí)處理，避免各系統(tǒng)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，避免由于系統(tǒng)大幅波動(dòng)導(dǎo)致裝置停工的情況發(fā)生。

2.1.2 降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率

生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)投用前，生產(chǎn)運(yùn)行日志的全部內(nèi)容為人工手動(dòng)填寫，每班需耗費(fèi)近4 h，工作效率低下，系統(tǒng)投用后除當(dāng)日工作部分需要人工填寫外，其余部分為系統(tǒng)自動(dòng)采集，可節(jié)約3 h以上的時(shí)間，降低了生產(chǎn)調(diào)度夜班的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了準(zhǔn)確度和工作效率。

生產(chǎn)運(yùn)行日志用于指揮中心每日交接班、公司每日早調(diào)會(huì)，新系統(tǒng)自投用后運(yùn)行穩(wěn)定，工作效率明顯提升，員工滿意度提升，動(dòng)力部等其他部門也模仿制作類似日志，在生產(chǎn)運(yùn)行日志信息化項(xiàng)目調(diào)度組利用公司目前資源，沒有花費(fèi)任何費(fèi)用，全部由調(diào)度員工自行制作、維護(hù)，新系統(tǒng)投用后相當(dāng)于每個(gè)班組節(jié)省一個(gè)人員的工作量。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

生產(chǎn)調(diào)度信息化監(jiān)控平臺(tái)所有開發(fā)的內(nèi)容全部為員工利用業(yè)余時(shí)間自主研究制作和自主維護(hù)，未產(chǎn)生任何成本費(fèi)用，大幅度降低調(diào)度人員的勞動(dòng)量，提高工作效率約300%，節(jié)約的時(shí)間成本所帶來的效益遠(yuǎn)高于固定成本。

公用工程監(jiān)控系統(tǒng)及產(chǎn)品庫存監(jiān)控系統(tǒng)投用后，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不平衡差量和高庫存預(yù)警，調(diào)度準(zhǔn)確判斷并及時(shí)調(diào)整，發(fā)現(xiàn)0.8 MPa氮?dú)饪偤牧枯^設(shè)計(jì)值偏高250 m3/h，通過及時(shí)調(diào)整并進(jìn)行重新平衡，節(jié)約氮?dú)獬杀?50×24×365×0.6=131.4萬元。

3 結(jié)論

(1)惠州石化信息化平臺(tái)通過指標(biāo)庫將來自不同種數(shù)據(jù)源的各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一儲(chǔ)存在一個(gè)平臺(tái)并進(jìn)行“組合”，形成“指標(biāo)”，再與各類生產(chǎn)管理系統(tǒng)共享，形成數(shù)據(jù)源和信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互中轉(zhuǎn)站，實(shí)現(xiàn)全公司跨部門數(shù)據(jù)信息的共享及規(guī)范化使用，打破了不同部門、不同專業(yè)之間的界限，已應(yīng)用到調(diào)度、能源、統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)等多個(gè)管理領(lǐng)域。

(2)生產(chǎn)調(diào)度信息化監(jiān)控平臺(tái)以Fine Report報(bào)表軟件為主要開發(fā)工具，利用SQL語言及數(shù)據(jù)鏈接等方式從指標(biāo)庫中獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，搭建了公用工程、產(chǎn)品和原料庫存、裝置負(fù)荷等子平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，同時(shí)還能自動(dòng)生成生產(chǎn)調(diào)度日志演示文稿。

(3)生產(chǎn)調(diào)度信息化監(jiān)控平臺(tái)投入使用后，將調(diào)度生產(chǎn)監(jiān)控由跨系統(tǒng)、跨平臺(tái)的繁雜方式轉(zhuǎn)變成為符合信息化、智能化趨勢(shì)的大數(shù)據(jù)簡易監(jiān)控模式，大幅降低調(diào)度人員的工作量，大幅提高工作效率。通過平臺(tái)的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)并平衡氮?dú)庀到y(tǒng)，節(jié)省成本131.4萬元。