節(jié)能績效指標(biāo)管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

楊喜富 姚慶（大連石化公司礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部）

節(jié)能績效指標(biāo)管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

楊喜富 姚慶（大連石化公司礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部）

大連石化公司開發(fā)了節(jié)能關(guān)鍵績效指標(biāo)信息系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)以信息平臺為依托，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)分析、趨勢預(yù)測網(wǎng)絡(luò)共享，實(shí)時(shí)監(jiān)測生產(chǎn)裝置、重點(diǎn)耗能設(shè)備的能耗狀況，評價(jià)了耗能單元的績效水平，有效地監(jiān)控了能源消耗，提高了資源的利用效率，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

績效指標(biāo)管理系統(tǒng) 節(jié)能 信息 資源利用

資源節(jié)約已經(jīng)成為我國的一項(xiàng)基本國策，能耗指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)增長、物價(jià)、就業(yè)和國際收支并列成為我國的宏觀調(diào)控目標(biāo)。隨著市場競爭的日趨激烈，企業(yè)面臨的節(jié)能形勢越來越嚴(yán)峻，如何監(jiān)控能耗趨勢變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，預(yù)測能耗趨勢，控制能源消耗已成為目前急需要解決的課題。利用網(wǎng)絡(luò)資源 ， 建 立 節(jié) 能 關(guān) 鍵 績 效 指 標(biāo) （KeyPerformance Indicators， 以 下 簡 寫 為 KPI）信 息 系 統(tǒng) ， 實(shí) 現(xiàn) 能 源數(shù)據(jù)信息傳遞的快捷和實(shí)效性，對生產(chǎn)單元能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，不斷改進(jìn)運(yùn)行控制和優(yōu)化生產(chǎn)操作，這是提高能源利用效率、有效控制能源消耗、降低生產(chǎn)成本的重要手段。

1 傳統(tǒng)管理系統(tǒng)存在的問題

1）手工抄錄和電話溝通延誤了信息的有效流動。

2）歷史數(shù)據(jù)積累和利用不夠，沒有應(yīng)用全廠集中參考模型。

3）數(shù)據(jù)共享，目標(biāo)管理可視化不夠。

4）沒有形成規(guī)范化的流程管理模。

為了及時(shí)跟蹤生產(chǎn)過程能耗的變化，公司利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，建立了節(jié)能關(guān)鍵績效指標(biāo)（KPI）信息系統(tǒng)，完成全廠節(jié)能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的自動生成和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)分析、趨勢預(yù)測等功能的自動化，監(jiān)測能源消耗的指標(biāo)變化，指導(dǎo)生產(chǎn)過程的實(shí)際操作。

2 節(jié)能績效指標(biāo)管理系統(tǒng)（KPI）的主要內(nèi)容

節(jié)能關(guān)鍵績效指標(biāo)是通過對節(jié)能流程管理的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、取樣、計(jì)算、分析，衡量流程績效的一種目標(biāo)式的量化管理指標(biāo)，是把節(jié)能目標(biāo)分解為可運(yùn)作的實(shí)際操作參數(shù)的工具，節(jié)能 KPI管理信息系統(tǒng)的建立，可為公司提供可視化的能耗統(tǒng)計(jì)、能耗分析和節(jié)能管理網(wǎng)絡(luò)平臺，找出調(diào)節(jié)關(guān)鍵點(diǎn)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

滑坡在SPOT5遙感解譯的判譯特征：以半圓形和不規(guī)則形狀居多，坡體地形破碎，局部有不均勻陷落的平臺。滑坡體后緣發(fā)育有異常影像，活動滑坡地表土體比較新鮮，植被稀少，土體表面具有較強(qiáng)的反射能力，在影像上呈現(xiàn)明顯的亮色調(diào)，見圖5(a)，可顯示均勻的淺灰白色。

該系統(tǒng)通過自動數(shù)據(jù)采集程序把能耗點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)從 DCS/PLC 或者現(xiàn)場設(shè) 備采集到實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)再通過在線計(jì)算程序進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和設(shè)定的指標(biāo)進(jìn)行對比，對超過指標(biāo)的KPI進(jìn)行報(bào)警顯示，操作人員可以對此 KPI進(jìn)行分析和優(yōu)化，把優(yōu)化的結(jié)果返回到計(jì)劃制定中去，這樣就形成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，應(yīng)用功能的總體架構(gòu)見圖1。

2.2系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

節(jié)能 KPI系統(tǒng)需要專門的服務(wù)器作為其運(yùn)行的硬件平臺，服務(wù)器的軟硬件需求如下：

1）硬件需求：CPU:4x3.0GHzXeon； Memory：64G；DiskSpace：2x300G 硬盤。

2）軟 件需 求： SystemPlatform：WindowsServer 2003SP2， Browse：IE6.0 含 SP1， Office： MSOffice 2003，Database:MSSQLServer2005。

圖1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)

2.3系統(tǒng)的主要功能

系統(tǒng)是基于HONEYWELL公司的KPIMANGER軟件平臺，主要實(shí)現(xiàn)自動、連續(xù)地從數(shù)據(jù)庫獲取信息進(jìn)行 KPI計(jì)算并進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)警，提供歷史與實(shí)時(shí) KPI記錄，幫助進(jìn)行問題的分析，根據(jù)有效的生產(chǎn)監(jiān)控、KPI計(jì)算，為生產(chǎn)報(bào)表提供數(shù)據(jù)支持，管理節(jié)能統(tǒng)計(jì)?？梢酝ㄟ^內(nèi)部網(wǎng)，自動地從各個(gè)不同生產(chǎn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)收集目標(biāo)值和實(shí)際值；計(jì)算和報(bào)告整個(gè)業(yè)務(wù)的實(shí)際績效，可以在線計(jì)算和報(bào)告KPI結(jié)果，而且 KPI結(jié)果的計(jì)算及報(bào)告都可以連續(xù)地進(jìn)行；可以給企業(yè)管理者、業(yè)務(wù)管理人員和操作人員提供能夠及時(shí)查閱 KPI計(jì)算結(jié)果及 KPI完成狀況的工具。

1）重點(diǎn)設(shè)備耗能趨勢分析。對重點(diǎn)設(shè)備的能耗實(shí)時(shí)進(jìn)行趨勢分析，可選擇不同的趨勢圖類型，如線性圖、柱狀圖、面積圖等，加熱爐熱效率趨勢見圖2。

圖2 加熱爐熱效率趨勢圖

2）生產(chǎn)裝置能耗趨勢分析。對生產(chǎn)裝置能耗實(shí)時(shí)進(jìn)行趨勢分析，可選擇不同的趨勢圖類型，如線性 圖、柱 狀圖 、面 積圖等 ，1000× 104t/a 蒸 餾裝置能耗趨勢見圖3。

3）績效分值在線計(jì)算。系統(tǒng)提供在線計(jì)算功能，能夠按照目標(biāo) KPI設(shè)定好的時(shí)間頻率進(jìn)行自動的計(jì)算。首先系統(tǒng)不斷地采集原始數(shù)據(jù)，得到系統(tǒng)中的目標(biāo)值，或者設(shè)定好的KPI值、目標(biāo)值，計(jì)算KPI的當(dāng)前值、目標(biāo)值和偏差，并按照設(shè)定好的KPI分值算法程序計(jì)算出某一層次的 KPI分?jǐn)?shù)。

圖3 1000×104t/a蒸餾裝置能耗趨勢圖

4）監(jiān)控能耗超標(biāo)報(bào)警。系統(tǒng)提供監(jiān)控報(bào)警功能，能夠不斷地監(jiān)視目標(biāo) KPI，對偏離正常范圍的目標(biāo)KPI以不同符號顯示，給操作者以示報(bào)警。系統(tǒng)計(jì)算出 KPI的當(dāng)前值、目標(biāo)值、偏差和分?jǐn)?shù)后，系統(tǒng)會按照預(yù)先設(shè)定好的程序，判斷是作為正常值還是報(bào)警值，并在顯示頁面中讓操作人員可以查看。

5）超標(biāo)分析。系統(tǒng)提供故障分析記錄功能，當(dāng)系統(tǒng)中 KPI偏離了設(shè)定好的目標(biāo)范圍，及時(shí)予以報(bào)警，操作人員就可以對目標(biāo) KPI進(jìn)行分析，查找可能引起目標(biāo)KPI偏離的原因。

6）在線查詢功能。系統(tǒng)提供在線查閱功能，可以顯示任何指定的 KPI當(dāng)前狀態(tài)，繪制績效圖表，查看當(dāng)前和歷史的數(shù)據(jù)，并可以查看目標(biāo)偏差的原因分析、診斷及解決方案。

3 開發(fā)的難點(diǎn)和解決措施

1）采用集成技術(shù)，使多個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有效的集成和實(shí)現(xiàn)無縫連接。該系統(tǒng)主要對系統(tǒng)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)流程的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，系統(tǒng)功能和外部系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)交換頻繁，系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向見圖4。

系 統(tǒng) 需 要 從 LIMS 系 統(tǒng) 、 PHD 實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù) 庫 系統(tǒng)、MES系統(tǒng)和計(jì)量信息管理系統(tǒng)中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行計(jì)算，如果從這些系統(tǒng)中不能得到數(shù)據(jù)，還需要從電子文檔中得到或者通過手工輸入。與 LIMS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口主要是獲取相關(guān)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，以提供KPI的計(jì)算支撐，與 PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接口主要是獲取相關(guān)能耗過程數(shù)據(jù)，與MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口主要是獲取生產(chǎn)裝置的加工量，與計(jì)量信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口主要是獲取不能自動計(jì)算的能耗計(jì)量數(shù)據(jù)。

圖4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖

2）采用 ORACLE 數(shù)據(jù)庫，方便管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。與相關(guān) KPI系統(tǒng)中的過程數(shù)據(jù)都是通過MES 系統(tǒng)中 PHD 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫獲取，按照系統(tǒng)中提供的方式很容易就可以訪問，而 LIMS 系統(tǒng)中的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，則是通過 LIMS 系統(tǒng)與 MES 系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口來實(shí)現(xiàn)，先在 MES系統(tǒng)中 PHD 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立相應(yīng)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)， 對應(yīng)著 LIMS 系統(tǒng)中的化 驗(yàn)項(xiàng)，當(dāng)有新的化驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)就可以通過數(shù)據(jù)接口寫入到PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這樣我們可以通過訪問 PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫就可以獲取過程數(shù)據(jù)和化驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3）采用樹形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)績效指標(biāo)的分解和量化。整個(gè) KPI層次是一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)，樹的根部就是大連石化能耗總體情況，第一層次就是生產(chǎn)裝置綜合能耗情況 （如 220×104連續(xù)重整能耗、1000×104蒸餾能耗），第二層次就是生產(chǎn)裝置具體能耗項(xiàng)目單耗情況（如水、電、汽等），第三層次就是設(shè)備項(xiàng)的能耗情況（如加熱爐熱效率等），形成這樣一個(gè)層次之后，對有問題的能耗項(xiàng)可以進(jìn)行層層追溯，可以很方便地顯示各層指標(biāo)完成情況，并查找到問題所在。而為了管理人員查看方便，生產(chǎn)裝置的主要 能 耗 設(shè)備在 系 統(tǒng) 可以使 用 KPI的 視 圖來實(shí)現(xiàn)。

4）引入 KPI分值算法，對能耗績效指標(biāo)完成的優(yōu)劣程度進(jìn)行評價(jià)。為了對能耗績效指標(biāo)（KPI）項(xiàng)進(jìn)行考核，需要把指標(biāo)完成的優(yōu)劣程度評定出一個(gè)分值。在系統(tǒng)中提供了節(jié)能指標(biāo)項(xiàng)的原始值、校驗(yàn)值、目標(biāo)值、最大值和最小值，原始值是通過數(shù)據(jù)接口獲取數(shù)據(jù)經(jīng)過不同的算法得到的，不同指標(biāo)項(xiàng)的算法是不一樣的，比如燃料氣單耗，而目標(biāo)值、最大值和最小值是通過手工來設(shè)定的或者通過數(shù)據(jù)接口直接得到。在系統(tǒng)中提供了三種標(biāo)準(zhǔn)分值算法，以適應(yīng)不同能耗指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

5）利用組態(tài)技術(shù)，可滿足隨著企業(yè)的發(fā)展及管理水平的不斷提高，導(dǎo)致的需求不斷變化引起的系統(tǒng)維護(hù)方面的問題，提供系統(tǒng)維護(hù)模塊及報(bào)表維護(hù) 功 能 ， 在 充 分利用 Honeywell軟件 現(xiàn) 有 功 能 的 基礎(chǔ)上，在 net框架下進(jìn)行客戶化的開發(fā)，使系統(tǒng)的維護(hù)變得方便、靈活、簡單。

6）系統(tǒng)具有易操作性、實(shí)用性、靈活性、易維護(hù)性及安全性、開放性、可靠性和可擴(kuò)展性，可充分滿足系統(tǒng)現(xiàn)在和將來的發(fā)展需求。

4 應(yīng)用效果

1）數(shù)據(jù)整合、網(wǎng)絡(luò)共享。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，該 系 統(tǒng) 實(shí)現(xiàn) 了 與 LIMS 系 統(tǒng) 、 PHD 實(shí) 時(shí)數(shù) 據(jù) 庫 系統(tǒng)、MES系統(tǒng)和計(jì)量信息管理的集成，并使它們?nèi)跒橐惑w，為相關(guān)部門提供及時(shí)、準(zhǔn)確、快速、完整的節(jié)能方面的各種數(shù)據(jù)信息。

2）查詢速度快。將節(jié)能數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確地向外發(fā)布，也是本項(xiàng)目的主要目的之一。為此，本項(xiàng)目中開發(fā)了WEB頁面，將節(jié)能數(shù)據(jù)以報(bào)表、分析圖象等方式發(fā)布出去，供用戶從 WEB上查詢?yōu)g覽節(jié)能數(shù)據(jù)。

3）生產(chǎn)裝置和重點(diǎn)耗能設(shè)備能耗的動態(tài)監(jiān)視。監(jiān)視報(bào)警點(diǎn)設(shè)置及報(bào)警記錄，通過設(shè)置數(shù)采點(diǎn)報(bào)警的最大值、最小值及數(shù)據(jù)采集狀態(tài)進(jìn)行后臺自動監(jiān)視，并生成報(bào)警記錄。對報(bào)警記錄的查詢，可以為在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行追蹤。動態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)的計(jì)算及處理：實(shí)時(shí)計(jì)算多個(gè)數(shù)采點(diǎn)的平均值，實(shí)時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)裝置和設(shè)備的能源利用情況。

5 結(jié)論

節(jié)能績效指標(biāo) （KPI）信息系統(tǒng)的實(shí)施，有效地監(jiān)視了企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行的能源消耗，及時(shí)跟蹤了生產(chǎn)過程能耗的變化，快速反饋生產(chǎn)能源消耗信息，并給出績效評估，方便使用單位以此為依據(jù)優(yōu)化操作，提高生產(chǎn)效率，達(dá)到控制企業(yè)生產(chǎn)成本的目的，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.007.026

2013-03-12）

楊喜富，工程師，1990年畢業(yè)于蘭州石化學(xué)校，從事節(jié)能管理工作，E-mail：yangxf_dt@petrochina.com.cn，地址：遼寧省大連市甘井子區(qū)大連石化公司礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部供氣供暖中心，116032。