牟寶強

(中國石化股份有限公司齊魯分公司 信息中心，山東 淄博 255400)

隨著石化行業(yè)生產經營向綠色、低碳環(huán)保發(fā)展模式的轉變，某石化公司生產經營面臨諸多挑戰(zhàn)：

1)生產運維挑戰(zhàn)。該公司擁有10個生產廠、各類生產裝置140余套，存在點多面廣、設備數(shù)量龐大、設備種類繁多、人員老化、結構性缺員等諸多實際問題，其中儀控設備臺件數(shù)高達20余萬臺，尤其是關鍵聯(lián)鎖控制及安全環(huán)保儀表設備，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響生產裝置的平穩(wěn)運行。僅僅依靠傳統(tǒng)的定時巡檢制度和工作方式難以及時發(fā)現(xiàn)關鍵設備的實時故障與存在的隱患，不能及時、精準、高效地處置設備故障。

2)質量管控挑戰(zhàn)。該公司作為煉化一體化的特大型企業(yè)，涉及的原料、產品和中間產品1 000多種、采樣點多于5.2×103個，任何一個地方的物料質量出現(xiàn)問題，都會對生產和銷售產生影響，物料質量的管控難度也非常大。

3)環(huán)境環(huán)保挑戰(zhàn)。該公司作為煉化一體化的企業(yè)，使用和生產各種有毒、有害、易燃、易爆的化工原料和產品，數(shù)量眾多，分布面廣，因此面臨的環(huán)保壓力也是非常大。

針對上述生產管控的難點、痛點，該公司認真分析生產管理現(xiàn)狀，制定了公司級、廠級、車間級三級報警分級標準，設計了統(tǒng)一的報警推送管理流程，并充分利用目前的信息技術構建企業(yè)生產關鍵信息全面感知、精準運維、閉環(huán)管理的報警推送管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各類報警的統(tǒng)一管理，滿足業(yè)務部門的管理需要，助力生產管控智能化轉型升級。

1 系統(tǒng)的總體技術架構

經過多年的信息化建設，該公司已建成了企業(yè)資源計劃系統(tǒng)(ERP)，制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，實驗室信息管理系統(tǒng)(LIMS)等多個大型信息化系統(tǒng)，同時也建立了覆蓋全公司的底層實時數(shù)據庫系統(tǒng)。依托這些成熟的系統(tǒng)和豐富的數(shù)據資源，充分利用網絡和短信技術，實時抓取各系統(tǒng)產生的報警信息，并根據統(tǒng)一制定的報警推送規(guī)則進行短信和管理駕駛艙雙路同時推進，實現(xiàn)報警信息的實時、閉環(huán)管理，并為管理人員分析異常故障提供有效支撐。報警推送管理系統(tǒng)的總體架構如圖1所示，網絡拓撲結構如圖2所示。

2 報警推送管理系統(tǒng)功能

整個報警推送管理系統(tǒng)共有四大功能。

2.1 報警類別管理

根據生產管理的相關專業(yè)情況對報警數(shù)據進行分類，類別包括： 生產、工藝、質量、環(huán)保、設備(防腐)、計量、MES等七大類。報警推送管理系統(tǒng)也可根據情況增加和修改類別。

2.2 報警數(shù)據參數(shù)設置

根據報警數(shù)據的類別對報警數(shù)據相關參數(shù)進行維護和設置。主要內容包括： 報警數(shù)據點位以及名稱、所屬生產廠、上限、下限、報警級別、報警推送類型(短信、管理駕駛艙系統(tǒng)推送)。

2.3 報警數(shù)據推送管理

報警數(shù)據推送管理由四個子功能組成。

2.3.1報警信息數(shù)據推送

當該系統(tǒng)中各專業(yè)管理數(shù)據超出正常運行值范圍后，會自動生成報警信息，并根據超標數(shù)據的推送設置推送消息。推送方式分為兩種： 管理駕駛艙系統(tǒng)消息推送和手機短信報警信息推送。

2.3.2未處理報警信息處理

未處理報警信息處理功能用于超標數(shù)據報警信息推送后，當相關管理部門或崗位遲遲未對系統(tǒng)所發(fā)送的消息反饋時，該系統(tǒng)根據未處理的消息條數(shù)自動將相關信息通過手機短信推送至上級主管領導或者上級主管領導的管理駕駛艙。

2.3.3異常報警信息例外處理

異常報警信息處理用于超標數(shù)據異常報警情況。有的超標數(shù)據是由于生產裝置設備短時間內不能恢復正常導致相關生產工藝參數(shù)持續(xù)超標報警，該系統(tǒng)隨之也會按照設定的頻次推送報警信息，會造成大量無效報警信息積壓。因此該系統(tǒng)設置例外處理方式，一旦出現(xiàn)上述情況由相關專業(yè)的技術管理人員對相應的參數(shù)位號進行例外處理，這樣該系統(tǒng)就不再對其超標數(shù)據推送報警消息。相關技術人員對相關點位進行例外設置后，提交由業(yè)務分管領導進行審閱通過即可生效。

2.3.4報警信息處理

報警信息推送處理主要用于用戶登錄系統(tǒng)后，在系統(tǒng)內查詢報警信息以及回饋操作。

1)報警推送信息查詢。用戶登錄系統(tǒng)后首頁顯示當前用戶需要接受和回饋的報警推送信息。需要進行回饋處理的信息以紅色標記顯示在最上面，已處理的信息順延顯示。

2)報警推送信息處理。用戶登錄系統(tǒng)后可以通過該項功能進行報警推送信息的回饋操作。

2.4 報警的統(tǒng)計分析

報警統(tǒng)計分析以報表和圖表的形式讓業(yè)務管理人員查詢統(tǒng)計某一時間段內的不同類別的報警的總數(shù)量、已反饋和未反饋數(shù)量等信息，使得生產異常故障點的分析、處理更加精準、智能。

2020年1月1日至5月14日報警推送管理系統(tǒng)生成的報警統(tǒng)計數(shù)據見表1所列。

表1 報警數(shù)據統(tǒng)計 個

3 系統(tǒng)的主要實現(xiàn)方式

以下詳細介紹覆蓋面廣、實施難度大的關鍵儀表信息報警推送的實現(xiàn)過程：

1)編制報警信息手機分級推送策略。按照報警推送管理平臺的三級報警分級規(guī)則，結合運維中心儀表分級管理規(guī)定，經過頂層設計、現(xiàn)場調研，制定了關鍵儀表信息手機分級推送策略，確保A， B級儀表的安全穩(wěn)定運行。報警信息手機分級推送過程如圖3所示。

圖3 報警信息手機分級推送過程示意

結合各生產裝置儀控設備運行情況及日常維護經驗，最終確定關鍵儀表設備信息推送清單，包括： 機柜間溫濕度、UPS電源電壓、直流24 V電源運行狀態(tài)、聯(lián)鎖控制回路等關鍵參數(shù)、DCS/CCS/PLC/DEH/機組振動監(jiān)測系統(tǒng)報警五個方面的運行狀態(tài)信息。

2)核查所有儀控系統(tǒng)的數(shù)據采集鏈路，確保具備數(shù)據采集條件。儀表信息推送的關鍵環(huán)節(jié)是經過通信組態(tài)調試將不同推送點信息引入DCS，再通過OPC數(shù)據采集接口，將儀控系統(tǒng)中關鍵儀表參數(shù)采集至實時數(shù)據庫IP21。所以必須核查所有儀控系統(tǒng)的數(shù)據采集鏈路，確保工業(yè)過程控制網和企業(yè)信息管理網的跨接。

3)技術攻關。整個公司范圍內需要維護的控制系統(tǒng)共計444套，涉及21個品牌38種型號，不同工業(yè)控制系統(tǒng)框架差距加大，實現(xiàn)不同系統(tǒng)間數(shù)據通信及運行狀態(tài)的采集是很大的技術難點。通過多次研討攻關，同時查閱大量技術資料，最大程度地突破技術壁壘，分類逐項實施。

4)依據關鍵儀表設備信息推送清單，編制關鍵儀表信息數(shù)據表。組織儀表車間工程師收集推送點信息，并確定不同推送點推送人員的級別，實現(xiàn)分級管理，精準推送。

4 系統(tǒng)主要創(chuàng)新點

報警推送管理系統(tǒng)主要包含以下創(chuàng)新內容：

1)融合了工業(yè)控制技術、數(shù)據庫技術及網絡信息技術，打破信息“孤島”，建立了統(tǒng)一的報警推送管理信息平臺，實現(xiàn)了信息和數(shù)據共享。

2)精準分級推送。實現(xiàn)儀表運維、質量管控、環(huán)保監(jiān)測、工藝管理、設備管理等專業(yè)異常故障信息分層級管理，充分發(fā)揮各層級作用，保證了關鍵儀表、重要儀表、重要物料和環(huán)保風險點等各類數(shù)據的運行維護和管理的準確、合理，實現(xiàn)了報警數(shù)據的標準化、規(guī)范化管理。

3)手機實時推送。打造了全天候、全時段智能巡檢，有效提高了關鍵信息發(fā)現(xiàn)的及時性和全面性(尤其是隱性故障)。

4)創(chuàng)新實現(xiàn)了UPS輸出電壓的在線檢測、故障預警和歷史記錄。

5 主要應用成效

5.1 確保儀表精準運維并及時消除隱患

2018年6月16日11時26分，烯烴廠裂解裝置電源柜UPS電壓從220 V直接降至199 V，并持續(xù)波動，如果未能及時發(fā)現(xiàn)并處理，電壓持續(xù)降低將會引起控制系統(tǒng)供電異常，甚至導致烯烴廠裂解裝置停工。該車間領導及工程師第一時間接收到UPS電壓超限報警推送短信，立即組織現(xiàn)場排查，通過與電氣工程師合作，臨時切換至市電后，迅速消除了重大電源故障，保障了裝置平穩(wěn)運行。

2019年10月17日17時21分，氯堿廠2號氯乙烯裝置SIS的DI卡故障報警。氯堿儀表車間領導及工程師第一時間接收到故障報警推送短信，及時組織人員在線消除了重大系統(tǒng)故障，避免了一次裝置非計劃停工。氯堿廠2號氯乙烯裝置SIS采用霍尼韋爾FSC系統(tǒng)，目前已長周期運行15 a，電子元器件老化，系統(tǒng)故障率持續(xù)偏高。車間長期實行特護管理，占用大量人力資源，而且無法實現(xiàn)全天候、全時段智能維護。利用關鍵儀表信息手機分級推送后，成功在線消除系統(tǒng)故障8次，確保了裝置安全穩(wěn)定運行。

以上兩起案例是利用手機分級推送信息技術快速消除重大設備故障的典型應用，也是利用新技術手段提升運維保障能力的縮影。經過持續(xù)的完善，該系統(tǒng)已實現(xiàn)1 775條關鍵儀控設備報警信息推送，覆蓋了所有關鍵儀控設備，打造了全天候、全時段智能運維的新模式，提高了對生產裝置儀控設備主動控制能力、快速響應能力、預知維護能力，有效減少了因關鍵儀表設備故障造成生產波動或停工。同時釋放了大量人力資源，為公司運維市場化運行、區(qū)域化維保、班組優(yōu)化、值班運維方式改革奠定了堅實基礎。

5.2 化驗分析物料的全面監(jiān)控

該系統(tǒng)自投用以來，對該公司所有化驗分析的物料進行全面的實時監(jiān)控，每天進行一次統(tǒng)計評比，責任明確，問題清晰。經過不斷的技術攻關，質量提升明顯，不合格報警數(shù)量持續(xù)下降。報警推送管理系統(tǒng)投用后，2018年7月～2020年5月質量不合格項報警變化趨勢如圖4所示。

圖4 質量不合格項報警變化趨勢示意

截至目前，通過報警推送管理系統(tǒng)分級推送關鍵儀表信息及時并成功處置較大儀控系統(tǒng)故障報警54次，重大儀控系統(tǒng)故障報警12次，挽回直接經濟損失1 000余萬元人民幣，并可持續(xù)有效減少因關鍵儀表設備故障造成的生產波動或停工，實現(xiàn)平穩(wěn)增效。

6 結束語

通過建立統(tǒng)一的報警推送管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了該公司儀表、質量、環(huán)保、工藝、設備等專業(yè)重要管控信息的實時監(jiān)控、精準處理和閉環(huán)管理，不僅大幅降低了工人的勞動強度，也降低了運維成本，促進了該公司生產管控向智能化轉型升級。